Цитоплазматическая мембрана и ее производные, цитоплазма, нуклеоид.

ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА (ЦПМ).

Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма, ЦПМ) – это мембрана, которая окружает цитоплазму.

Строение ЦПМ. ЦПМ имеет трехслойное строение:

• 2 ограничивающих осмиофильных слоя.
• 1 центральный осмиофобный слой. В этих слоях гидрофильные головки обращены наружу, а гидрофобные хвосты – внутрь. К гидрофильным головкам прилегают углеводородные цепи.

ЦПМ является динамической структурой с подвижными компонентами, поэтому ее представляют как мобильную текучую структуру.

Химический состав ЦПМ:

• Белки – до 75%.
• Жиры (липиды) – до 45%.
• Углеводы – до 5%.

По функции мембранные белки разделяют на:

1. Структурные.
2. Белки транспортных систем.
3. Ферменты (энзимы).

Функции ЦПМ:

1. Защитная.
2. Транспортная (транспорт пит. веществ, ионов).
3. Биосинтетическая (синтез белков – компонентов клеточной стенки и капсулы).
4. Рецепторная (клетка бактерии обрабатывает сигналы, поступающие из окружающей среды).
5. Энергетическая и дыхательная (в ней есть окислительные ферменты и др).
6. Мембрана содержит особые участки для присоединения хромосомы и плазмид при их репликации и последующей сегрегации, в ней имеются центры роста мембраны.
7. Также у ряда бактерий ЦПМ принимает участие в спорообразовании.

ПРОИЗВОДНЫЕ ЦПМ (ВНУТРИЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ).

Внутрицитоплазматические мембраны – это производные ЦПМ, возникшие в результате ее разрастания и глубокого впячивания в цитоплазму.

Среди внутрицитоплазматических мембран выделяют несколько видов: фотосинтетические мембраны (хроматофоры), мезосомальные мембраны (мезосомы), прочие мембраны.

1. Фотосинтетические мембраны (хроматофоры). Содержат фотосинтетический аппарат клетки. Есть у фотоситетических бактерий.

Фотосинтетические мембраны могут иметь вид:

• трубочек,
• пузырьков,
• уплощенных замкнутых дисков, образованных двумя тесно сближенными мембранными пластинами.

Функции фотосинтетических мембран: они осуществляют фотосинтез.

2. Мезосомальные мембраны (мезосомы). У грамотрицательных бактерий они встречаются редко и просто организованы. У грамположительных бактерий мезосомы хорошо развиты и сложно организованны.

Типы мезосом:

• Пластинчатые.
• Пузырьковидные.
• рубчатые.

Функции мезосом (до конца еще не выяснены): участвуют в обмене веществ («рабочая» поверхность), в репликации хромосомы, формировании поперечной перегородки (во время деления клетки) и др.

3. Прочие мембраны. Развитая система внутрицитоплазматических мембран, морфологически отличающихся от мезосомальных, описана у представителей трех групп грамотрицательных хемотрофных эубактерий (азотфиксирующих, нитрифицирующих, метанокисляющих). Такие мембранные образования не являются обязательными для клетки, и могут в ней отсутствовать.

ЦИТОПЛАЗМА.

Цитоплазма – это содержимое клетки, окруженное ЦПМ. Цитоплазма состоит из цитозоля. Цитозоль – это полужидкая коллоидная масса.

Строение цитозоля: он неодинаковой консистенции – чем ближе к поверхности, тем он плотнее. Цитозоль неподвижен, имеет высокую плотность.

Химический состав цитозоля: состоит из воды (70-80%), РНК, ДНК, ферментов, продуктов и субстратов метаболических реакций.

Функции цитоплазмы:

1. в цитоплазме протекают процессы обмена веществ,
2. в ней распорожены структуры клетки: нуклеоид, рибосомы, внутрицитоплазматические включения и др; включения или запасные вещества (гликоген, сера).

НУКЛЕОИД

Нуклеоид (генофор, бактериальная хромосома) – это расположенная в центре бактериальной клетки двунитчатая молекула ДНК (как бы «ядро» прокариотов), не изолированная от цитоплазмы мембраной.

Количество нуклеоидов:

• у покоящихся бактерий – 1 нуклеоид,
• в фазе, предшествующей делению – 2,
• в логарифмической фазе – 4 и более.

Строение нуклеоида. Нуклеоид представлен расположенной в центре бактериальной клетки двунитчатой молекулой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно упакованной наподобие клубка.

Нуклеоид не имеет ядерной мембраны (не отграничен от цитоплазмы мембраной), ядрышек, белков гистонов. Это чистая ДНК.

Может быть в виде: нитей, тяжей, узловатой или тонкой сети, грубых скоплений.

В центре нуклеоида расположены суперспирализованные петли (неактивной в данное время) ДНК.

По периферии нуклеоида находятся деспирализованные петли (активной) ДНК (участвующих в синтезе информационнойРНК).

Функции нуклеоида: в нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном бактериальной клетки.

Строение бактериальной клетки

Оболочки клетки

Большинство бактерий имеет три оболочки:

• клеточная мембрана;
• клеточная стенка;
• слизистая капсула.

Непосредственно с содержимым клетки – цитоплазмой, соприкасается клеточная мембрана. Она тонкая и мягкая.

Клеточная стенка – плотная, более толстая оболочка. Её функция – защита и опора клетки. Клеточная стенка и мембрана имеют поры, через которые в клетку поступают необходимые ей вещества.

Многие бактерии имеют слизистую капсулу, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает слипание с разными поверхностями.

Именно благодаря слизистой оболочке стрептококки (один из видов бактерий) прилипают к зубам и вызывают кариес.

Цитоплазма

Цитоплазма – это внутреннее содержимое клетки. На 75% состоит из воды. В цитоплазме находятся включения – капли жира и гликогена. Они являются запасными питательными веществами клетки.

Рис. 1. Схема строения бактериальной клетки.

Нуклеоид

Нуклеоид означает «подобный ядру». У бактерий нет настоящего, или, как ещё говорят, оформленного ядра. Это значит, что у них нет ядерной оболочки и ядерного пространства, как у клеток грибов, растений и животных. ДНК находится прямо в цитоплазме.

• сохраняет наследственную информацию;
• реализует эту информацию, управляя синтезом белковых молекул, характерных для данного вида бактерий.

Отсутствие истинного ядра – самая важная особенность бактериальной клетки.

Органоиды

В отличие от клеток растений и животных, бактерии не имеют органоидов, построенных из мембран.

Но клеточная мембрана бактерий в некоторых местах проникает в цитоплазму, образуя складки, которые называются мезосомой. Мезосома участвует в размножении клетки и обмене энергии и как бы заменяет мембранные органоиды.

Единственный органоид, имеющийся у бактерий – рибосомы. Это маленькие тельца, которые размещены в цитоплазме и синтезируют белки.

У многих бактерий есть жгутик, с помощью которого они перемещаются в жидкой среде.

Формы бактериальных клеток

Форма клеток бактерий различна. Бактерии в виде шара называются кокками. В виде запятой – вибрионами. Палочкообразные бактерии – бациллы. Спириллы имеют вид волнистой линии.

Рис. 2. Формы клеток бактерий.

Бактерии можно увидеть только под микроскопом. Средние размеры клетки 1-10 мкм. Встречаются бактерии длиной до 100 мкм. (1 мкм = 0,001 мм).

Спорообразование

При наступлении неблагоприятных условий бактериальная клетка переходит в спящее состояние, которое называется спорой. Причинами спорообразования могут быть:

• пониженные и повышенные температуры;
• засуха;
• недостаток питания;
• опасные для жизни вещества.

Переход происходит быстро, в течение 18-20 часов, а находиться клетка в состоянии споры может сотни лет. При восстановлении нормальных условий бактерия за 4-5 часов прорастает из споры и переходит в обычный режим жизнедеятельности.

Рис. 3. Схема образования споры.

Размножение

Бактерии размножаются делением. Период от рождения клетки до её деления составляет 20-30 минут. Поэтому бактерии широко распространены на Земле.

Что мы узнали?

Мы узнали, что, в общих чертах, клетки бактерий подобны клеткам растений и животных, они имеют мембрану, цитоплазму, ДНК. Основным отличием бактериальных клеток является отсутствие оформленного ядра. Поэтому бактерии называют доядерными организмами (прокариотами).

Функции нуклеоида бактерий

• Главная
• Микробиология
  • Что такое микробиология?
  • Предмет и задачи микробиологии
  • Систематика микроорганизмов
    • Определитель бактерий Берджи
    • Классификация бактерий Берджи
      • Таксономическая схема бактерий.
    • Классификация грибков
    • Классификация простейших
  • Основные этапы развития
  • История кафедры микробиологии СибГМУ
• Морфология
  • Анатомия бак. клетки
    • Клеточная стенка
      • Грамположительные бактерии
      • Грамотрицательные бактерии
      • Кислотоустойчивые бактерии
    • Цитоплазматическая мембрана
    • Мезосомы
    • Цитоплазма
    • Жгутики
    • Рибосомы
    • Нуклеоид
    • Капсула
    • Плазмиды
    • Включения
    • Споры
    • Пили
  • Деление бактерий
  • Морфология микроорганизмов
    • Кокковидные
      • Микрококки
      • Диплококки
      • Тетракокки
      • Сарцины
      • Стрептококки
      • Стафилококки
    • Палочковидные
      • Энтеробактерии
      • Клостридии
      • Бациллы
      • Микобактерии
      • Франциеллы
      • Бордетеллы
      • Бруцеллы
    • Извитые формы
      • Вибрионы
      • Хеликобактерии, кампилобактерии
      • Спириллы
      • Спирохеты
    • Нитевидные
      • Актиномицеты
    • Риккетсии,хламидии,микоплазмы
      • Риккетсии
      • Хламидии
      • Микоплазмы
    • Микробов-эукариотов
      • Морфология грибков
        • Бластомицеты
        • Гифомицеты
      • Морфология простейших
        • Тип Sarcomastigophora
        • Тип Ciliophora
        • Тип Apicomplexa
• Методы микроскопии
  • Световая микроскопия
    • Иммерсионная световая
    • Люминесцентная
    • Темнопольная
    • Фазово-контрастная
  • Электронная микроскопия
    • Обычный просвечивающий
    • Растровый
• Методы окраски
  • Простые методы
  • Сложные методы
    • по Граму
    • по Цилю-Нильсену
    • по Ожешко
    • по Нейссеру
    • по Бурри
    • по Бурри-Гинсу
    • по Морозову
    • по Романовскому-Гимзе
• Питательные среды
  • Дифференциально-диагностические среды
    • Среда Эндо
    • Среда Гисса
    • Среды Ресселя
    • Среда Клиглера

• Главная
• Микробиология
  • Что такое микробиология?
  • Предмет и задачи микробиологии
  • Систематика микроорганизмов
    • Определитель бактерий Берджи
    • Классификация бактерий Берджи
      • Таксономическая схема бактерий.
    • Классификация грибков
    • Классификация простейших
  • Основные этапы развития
  • История кафедры микробиологии СибГМУ
• Морфология
  • Анатомия бак. клетки
    • Клеточная стенка
      • Грамположительные бактерии
      • Грамотрицательные бактерии
      • Кислотоустойчивые бактерии
    • Цитоплазматическая мембрана
    • Мезосомы
    • Цитоплазма
    • Жгутики
    • Рибосомы
    • Нуклеоид
    • Капсула
    • Плазмиды
    • Включения
    • Споры
    • Пили
  • Деление бактерий
  • Морфология микроорганизмов
    • Кокковидные
      • Микрококки
      • Диплококки
      • Тетракокки
      • Сарцины
      • Стрептококки
      • Стафилококки
    • Палочковидные
      • Энтеробактерии
      • Клостридии
      • Бациллы
      • Микобактерии
      • Франциеллы
      • Бордетеллы
      • Бруцеллы
    • Извитые формы
      • Вибрионы
      • Хеликобактерии, кампилобактерии
      • Спириллы
      • Спирохеты
    • Нитевидные
      • Актиномицеты
    • Риккетсии,хламидии,микоплазмы
      • Риккетсии
      • Хламидии
      • Микоплазмы
    • Микробов-эукариотов
      • Морфология грибков
        • Бластомицеты
        • Гифомицеты
      • Морфология простейших
        • Тип Sarcomastigophora
        • Тип Ciliophora
        • Тип Apicomplexa
• Методы микроскопии
  • Световая микроскопия
    • Иммерсионная световая
    • Люминесцентная
    • Темнопольная
    • Фазово-контрастная
  • Электронная микроскопия
    • Обычный просвечивающий
    • Растровый
• Методы окраски
  • Простые методы
  • Сложные методы
    • по Граму
    • по Цилю-Нильсену
    • по Ожешко
    • по Нейссеру
    • по Бурри
    • по Бурри-Гинсу
    • по Морозову
    • по Романовскому-Гимзе
• Питательные среды
  • Дифференциально-диагностические среды
    • Среда Эндо
    • Среда Гисса
    • Среды Ресселя
    • Среда Клиглера

Микробиология

Предметом изучения микробиологии

Нуклеоид

По строению ядерный аппарат прокариотов значительно отличается от ядра эукариотических клеток. Он представлен нуклеоидом (генофором), который лишен оболочки и включает в себя почти всю ДНК бактерии. Бактериальная хромосома состоит из одной двунитевой суперспирализованной молекулы ДНК кольцевой формы плотно уложенной наподобие клубка. В отличие от эукариот нуклеоид бактерий не имеет ядерной оболочки, ядрышка, основных белков (гистонов) и не делится митозом. В нем содержится также небольшое количество РНК и белков. Наследственная информация у бактерий хранится в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которая определяет последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка. Каждому белку соответствует свой ген. Бактериальная хромосома содержит до 4000 отдельных генов. Размеры бактериальной хромосомы у различных представителей царства Procaryotae варьируют от 3х10^8 до 2,5х10^9 Д. Бактериальная клетка гаплоидна, а удвоение хромосомы всегда сопровождается ее делением.

Нуклеоид выявляется в световом микроскопе после окраски специфическими для ДНК методами (по Романовскому-Гимзе). На электронограммах ультратонких срезов бактерий нуклеоид имеет вид светлых зон с фибриллярными, нитевидными структурами ДНК, связанной определенными участками с ЦПМ или мезосомой, участвующими в репликации хромосомы.

Генетическая система бактерий представлена ядерными и внеядерными структурами. Кроме нуклеоида в бактериальной клетке имеются внехромосомные факторы наследственности – плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК.

Clostridium perfringens. Электронная микроскопия. Клеточная стенка (КС) гладкая, не имеет закономерной слоистости. Цитоплазматическая мембрана (ЦМ) трехслойная, волнистая. В цитоплазме клетки видны петлеобразные мембранные структуры (МС). Нуклеоид (Н) имеет вид осмиофобной зоны, заполненной тонкими фибриллами. х120000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»