Бактериалният организъм е представен от една клетка. Формите на бактериите са разнообразни. Структурата на бактериите се различава от структурата на животинските и растителните клетки.
В клетката липсват ядро, митохондрии и пластиди. Носителят на наследствена информация ДНК се намира в центъра на клетката в сгъната форма. Микроорганизмите, които нямат истинско ядро, се класифицират като прокариоти. Всички бактерии са прокариоти.
Смята се, че на земята има над един милион вида от тези удивителни организми. Към днешна дата са описани около 10 хиляди вида.
Бактериалната клетка има стена, цитоплазмена мембрана, цитоплазма с включвания и нуклеотид. От допълнителните структури някои клетки имат флагели, пили (механизъм за адхезия и задържане на повърхността) и капсула. При неблагоприятни условия някои бактериални клетки са способни да образуват спори. Средният размер на бактериите е 0,5-5 микрона.
Външна структура на бактериите
Ориз. 1. Устройството на бактериалната клетка.
Клетъчна стена
Клетъчната стена на бактериалната клетка е нейната защита и опора. Той придава на микроорганизма собствена специфична форма.
Клетъчната стена е пропусклива.Хранителните вещества преминават навътре и метаболитните продукти преминават през него.
Някои видове бактерии произвеждат специална слуз, която прилича на капсула, която ги предпазва от изсъхване.
Някои клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат.
Бактериални клетки, които изглеждат розови при оцветяване по Грам (грам-отрицателни), клетъчната стена е по-тънка и многослойна. Освобождават се ензими, които помагат за разграждането на хранителните вещества.
Бактерии, които изглеждат виолетови при оцветяване по Грам (грам-положителен), клетъчната стена е дебела. Хранителните вещества, които влизат в клетката, се разграждат в периплазменото пространство (пространството между клетъчната стена и цитоплазмената мембрана) от хидролитични ензими.
На повърхността на клетъчната стена има множество рецептори. Към тях са прикрепени клетъчни убийци - фаги, колицини и химични съединения.
Стенните липопротеини в някои видове бактерии са антигени, наречени токсини.
При продължително лечение с антибиотици и по ред други причини някои клетки губят мембраните си, но запазват способността си да се възпроизвеждат. Те придобиват закръглена форма - Г-образна и могат да персистират в човешкото тяло дълго време (коки или туберкулозни бацили). Нестабилните L-форми имат способността да се връщат към първоначалната си форма (реверсия).
Ориз. 2. Снимката показва структурата на бактериалната стена на грам-отрицателни бактерии (вляво) и грам-положителни бактерии (вдясно).
Капсула
При неблагоприятни условия на околната среда бактериите образуват капсула. Микрокапсулата прилепва плътно към стената.Може да се види само в електронен микроскоп. Макрокапсулата често се образува от патогенни микроби (пневмококи). При Klebsiella pneumoniae винаги се открива макрокапсулата.
Ориз. 3. На снимката е пневмокок. Стрелките показват капсулата (електронограма на ултратънък участък).
Обвивка, подобна на капсула
Подобната на капсула обвивка е формация, слабо свързана с клетъчната стена. Благодарение на бактериалните ензими подобната на капсула обвивка е покрита с въглехидрати (екзополизахариди) от външната среда, което осигурява адхезията на бактериите към различни повърхности, дори напълно гладки.
Например, стрептококите, когато навлизат в човешкото тяло, могат да се придържат към зъбите и сърдечните клапи.
Функциите на капсулата са разнообразни:
защита от агресивни условия на околната среда,
осигуряване на адхезия (залепване) към човешки клетки,
Притежавайки антигенни свойства, капсулата има токсичен ефект, когато се въведе в жив организъм.
Ориз. 4. Стрептококите са способни да се залепват за зъбния емайл и заедно с други микроби причиняват кариес.
Ориз. 5. Снимката показва увреждане на митралната клапа поради ревматизъм. Причинителят е стрептококи.
Камшичета
Някои бактериални клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат. Камшичетата съдържат контрактилния протеин флагелин.
Броят на камшичетата може да бъде различен - един, сноп камшичета, камшичета в различни краища на клетката или по цялата повърхност.
Движението (случайно или ротационно) се извършва в резултат на ротационното движение на камшичетата.
Антигенните свойства на камшичетата имат токсичен ефект при заболяване.
Бактериите, които нямат флагели, когато са покрити със слуз, могат да се плъзгат.Водните бактерии съдържат 40-60 вакуоли, пълни с азот.
Те осигуряват гмуркане и изкачване. В почвата бактериалната клетка се движи през почвените канали.
Ориз. 6. Схема на закрепване и работа на флагела.
Ориз. 7. Снимката показва различни видове камшичести микроби.
Ориз. 8. Снимката показва различни видове камшичести микроби.
пиех
Пили (вили, фимбрии) покриват повърхността на бактериалните клетки. Вилусът е спирално усукана тънка куха нишка с белтъчна природа.
Общ тип пие осигуряват адхезия (залепване) към клетките гостоприемници. Броят им е огромен и варира от няколкостотин до няколко хиляди. От момента на прикрепването започва всеки инфекциозен процес.
Сексуално питие улесняват трансфера на генетичен материал от донора към реципиента. Броят им е от 1 до 4 на клетка.
Ориз. 9. На снимката е E. coli. Виждат се флагели и пили. Снимката е направена с помощта на тунелен микроскоп (STM).
Ориз. 10. Снимката показва множество пили (фимбрии) от коки.
Ориз. 11. Снимката показва бактериална клетка с фимбрии.
Цитоплазмена мембрана
Цитоплазмената мембрана е разположена под клетъчната стена и представлява липопротеин (до 30% липиди и до 70% протеини).
Различните бактериални клетки имат различен липиден състав на мембраната.
Мембранните протеини изпълняват много функции. Функционални протеини са ензими, благодарение на които върху цитоплазмената мембрана се осъществява синтезът на различните му компоненти и др.
Цитоплазмената мембрана се състои от 3 слоя. Фосфолипидният двоен слой е пропит с глобулини, които осигуряват транспортирането на вещества в бактериалната клетка. Ако нейната функция е нарушена, клетката умира.
Цитоплазмената мембрана участва в спорулацията.
Ориз. 12. На снимката ясно се вижда тънка клетъчна стена (CW), цитоплазмена мембрана (CPM) и нуклеотид в центъра (бактерията Neisseria catarrhalis).
Ориз. 13. Снимката показва структурата на бактериална клетка. Устройството на бактериалната клетка се различава от устройството на животинските и растителните клетки - в клетката липсват ядро, митохондрии и пластиди.
Цитоплазма
Цитоплазмата е 75% вода, останалите 25% са минерални съединения, протеини, РНК и ДНК. Цитоплазмата винаги е плътна и неподвижна. Съдържа ензими, някои пигменти, захари, аминокиселини, запас от хранителни вещества, рибозоми, мезозоми, гранули и всякакви други включвания. В центъра на клетката е концентрирано вещество, което носи наследствена информация - нуклеоидът.
Гранули
Гранулите са съставени от съединения, които са източник на енергия и въглерод.
Мезозоми
Мезозомите са клетъчни производни. Имат различна форма - концентрични мембрани, везикули, тръбички, бримки и др. Мезозомите имат връзка с нуклеоида. Участието в клетъчното делене и спорулацията е основната им цел.
Нуклеоид
Нуклеоидът е аналог на ядрото. Намира се в центъра на клетката. Съдържа ДНК, носител на наследствена информация в сгъната форма. Развитата ДНК достига дължина до 1 mm. Ядреното вещество на бактериална клетка няма мембрана, ядро или набор от хромозоми и не се дели чрез митоза. Преди да се раздели, нуклеотидът се удвоява. По време на деленето броят на нуклеотидите се увеличава до 4.
Ориз. 14. Снимката показва разрез на бактериална клетка. В централната част се вижда нуклеотид.
Плазмиди
Плазмидите са автономни молекули, навити в пръстен от двойноверижна ДНК. Тяхната маса е значително по-малка от масата на нуклеотида. Въпреки факта, че наследствената информация е кодирана в ДНК на плазмидите, те не са жизненоважни и необходими за бактериалната клетка.
Ориз. 15. На снимката е показан бактериален плазмид. Снимката е направена с помощта на електронен микроскоп.
Рибозоми
Рибозомите на бактериална клетка участват в синтеза на протеин от аминокиселини. Рибозомите на бактериалните клетки не са обединени в ендоплазмения ретикулум, както при клетките с ядро. Това са рибозомите, които често стават „мишена“ за много антибактериални лекарства.
Включвания
Включенията са метаболитни продукти на ядрени и неядрени клетки. Те представляват запас от хранителни вещества: гликоген, нишесте, сяра, полифосфат (валутин) и др. Включванията често, когато са боядисани, придобиват различен вид от цвета на багрилото. Валутата може да се използва за диагностициране на дифтериен бацил.
Формата на бактериалната клетка и нейният размер са от голямо значение за тяхната идентификация (разпознаване). Най-често срещаните форми са сферична, пръчковидна и извита.
Таблица 1. Основни форми на бактерии.
Глобуларни бактерии
Сферичните бактерии се наричат коки (от гръцки coccus - зърно). Те са подредени един по един, два по два (диплококи), в пакетчета, във вериги и като чепки грозде. Това местоположение зависи от метода на клетъчно делене. Най-вредните микроби са стафилококите и стрептококите.
Ориз. 16. На снимката има микрококи. Бактериите са кръгли, гладки и бели, жълти и червени на цвят. В природата микрококите са повсеместно разпространени. Те живеят в различни кухини на човешкото тяло.
Ориз. 17.На снимката се вижда бактерията диплококус - Streptococcus pneumoniae.
Ориз. 18. Снимката показва бактерията Sarcina. Кокоидните бактерии се групират заедно в пакети.
Ориз. 19. Снимката показва стрептококова бактерия (от гръцки "streptos" - верига).
Подредени във вериги. Те са причинители на редица заболявания.
Ориз. 20. На снимката бактериите са "златни" стафилококи. Подредени като „чепки грозде“. Гроздовете са златисти на цвят. Те са причинители на редица заболявания.
Пръчковидни бактерии
Пръчковидни бактерии, които образуват спори, се наричат бацили. Имат цилиндрична форма. Най-яркият представител на тази група е антраксният бацил. Бацилите включват чума и Haemophilus influenzae. Краищата на пръчковидни бактерии могат да бъдат заострени, закръглени, отрязани, разширени или разцепени. Формата на самите пръчки може да бъде правилна или неправилна. Те могат да бъдат подредени един по един, два наведнъж или да образуват вериги. Някои бацили се наричат кокобацили, защото имат кръгла форма. Но въпреки това дължината им надвишава ширината им.
Diplobacillus са двойни пръчици. Антраксните бацили образуват дълги нишки (вериги).
Образуването на спори променя формата на бацилите. В центъра на бацилите се образуват спори в масленокисели бактерии, което им придава вид на вретено. При тетаничния бацил – в краищата на бацила, придаващ им вид на тъпанчета.
Ориз. 21. Снимката показва пръчковидна бактериална клетка. Виждат се множество флагели. Снимката е направена с помощта на електронен микроскоп. Отрицателна.
Ориз. 22. Снимката показва пръчковидни бактерии, образуващи вериги (антраксен бацил).
Ориз. 23. Снимката показва клетка на пръчковидна бактерия от рода Proteus.
Ориз. 24.В бацилите на маслената киселина спорите се образуват в центъра, което им придава вретеновиден вид. При тетаничните пръчици - в краищата, придавайки им вид на бутчета.
Усукани бактерии
Клетките на Vibrio cholerae имат извивка не повече от едно завъртане. Няколко (два, три или повече) са кампилобактери. Спирохетите имат особен външен вид, което се отразява в името им - „спира“ - огъване и „омраза“ - грива. Leptospira („leptos“ - тесен и „spera“ - gyrus) са дълги нишки с плътно разположени къдрици. Бактериите приличат на усукана спирала.
Ориз. 25. Снимката показва Vibrio cholerae.
Ориз. 26. Снимката показва бактерия спирохета. Те имат особен външен вид, което се отразява в името им - "спира" - огъване и "омраза" - грива.
Ориз. 27. На снимката спираловидна бактериална клетка е причинителят на „болест на ухапване от плъх“.
Ориз. 28. На снимката бактериите Leptospira са причинителите на много заболявания.
Ориз. 29. На снимката бактериите Leptospira са причинителите на много заболявания.
С форма на клуб
Коринебактериите, причинителите на дифтерия и листериоза, имат клубовидна форма. Тази форма на бактерията се дава от подреждането на метахроматични зърна на нейните полюси.
Бактериите живеят на планетата Земя повече от 3,5 милиарда години. През това време те научиха много и се адаптираха към много. Общата маса на бактериите е огромна. Става дума за около 500 милиарда тона. Бактериите са усвоили почти всички известни биохимични процеси. Формите на бактериите са разнообразни. Структурата на бактериите е станала доста сложна през милиони години, но дори и днес те се считат за най-просто структурираните едноклетъчни организми.
