Bakteriální organismus je reprezentován jednou jedinou buňkou. Formy bakterií jsou různé. Struktura bakterií se liší od struktury živočišných a rostlinných buněk.
Buňce chybí jádro, mitochondrie a plastidy. Nosič dědičné informace DNA se nachází ve středu buňky ve složené formě. Mikroorganismy, které nemají skutečné jádro, jsou klasifikovány jako prokaryota. Všechny bakterie jsou prokaryota.
Odhaduje se, že na Zemi existuje přes milion druhů těchto úžasných organismů. K dnešnímu dni bylo popsáno asi 10 tisíc druhů.
Bakteriální buňka má stěnu, cytoplazmatickou membránu, cytoplazmu s inkluzemi a nukleotidem. Z přídavných struktur mají některé buňky bičíky, pili (mechanismus adheze a retence na povrchu) a pouzdro. Za nepříznivých podmínek jsou některé bakteriální buňky schopny tvořit spory. Průměrná velikost bakterií je 0,5-5 mikronů.
Vnější struktura bakterií
Rýže. 1. Stavba bakteriální buňky.
Buněčná stěna
Buněčná stěna bakteriální buňky je její ochranou a podporou. Dává mikroorganismu jeho vlastní specifický tvar.
Buněčná stěna je propustná.Živiny procházejí dovnitř a procházejí jím produkty metabolismu.
Některé druhy bakterií produkují speciální hlen, který připomíná kapsli, která je chrání před vysycháním.
Některé buňky mají bičíky (jeden nebo více) nebo klky, které jim pomáhají se pohybovat.
Bakteriální buňky, které se zdají růžové při barvení podle Grama (gramnegativní), buněčná stěna je tenčí a vícevrstvá. Uvolňují se enzymy, které pomáhají rozkládat živiny.
Bakterie, které se při barvení podle Grama jeví fialově (grampozitivní), buněčná stěna je tlustá. Živiny, které vstupují do buňky, jsou rozkládány v periplazmatickém prostoru (prostor mezi buněčnou stěnou a cytoplazmatickou membránou) hydrolytickými enzymy.
Na povrchu buněčné stěny je řada receptorů. Jsou na ně navázáni buněční zabijáci – fágy, koliciny a chemické sloučeniny.
Nástěnné lipoproteiny u některých typů bakterií jsou antigeny nazývané toxiny.
Při dlouhodobé léčbě antibiotiky a z řady dalších důvodů některé buňky ztrácejí membrány, ale zachovávají si schopnost reprodukce. Získávají zaoblený tvar - tvar L a mohou v lidském těle přetrvávat dlouhou dobu (koky nebo bacily tuberkulózy). Nestabilní L-formy mají schopnost vrátit se do své původní formy (reverze).
Rýže. 2. Fotografie ukazuje strukturu bakteriální stěny gramnegativních bakterií (vlevo) a grampozitivních bakterií (vpravo).
Kapsle
Za nepříznivých podmínek prostředí tvoří bakterie kapsli. Mikrokapsle pevně přilne ke stěně.Je vidět pouze v elektronovém mikroskopu. Makrokapsle je často tvořena patogenními mikroby (pneumokoky). U Klebsiella pneumoniae je makrokapsle vždy nalezena.
Rýže. 3. Na fotce je pneumokok. Šipky označují kapsli (elektronogram ultratenkého řezu).
Skořápka podobná kapsli
Skořápka podobná tobolce je útvar volně spojený s buněčnou stěnou. Díky bakteriálním enzymům je obal podobný tobolce pokryt sacharidy (exopolysacharidy) z vnějšího prostředí, což zajišťuje přilnavost bakterií k různým povrchům, i zcela hladkým.
Například streptokoky se při vstupu do lidského těla mohou přilepit na zuby a srdeční chlopně.
Funkce kapsle jsou různé:
ochrana před agresivními podmínkami prostředí,
zajištění adheze (přilnutí) k lidským buňkám,
Tobolka, která má antigenní vlastnosti, má toxický účinek, když je zavedena do živého organismu.
Rýže. 4. Streptokoky jsou schopné ulpívat na zubní sklovině a spolu s dalšími mikroby způsobují kazy.
Rýže. 5. Na fotografii je poškození mitrální chlopně v důsledku revmatismu. Příčinou jsou streptokoky.
Flagella
Některé bakteriální buňky mají bičíky (jeden nebo více) nebo klky, které jim pomáhají se pohybovat. Bičíky obsahují kontraktilní protein flagellin.
Počet bičíků může být různý – jeden, svazek bičíků, bičíky na různých koncích buňky nebo po celém povrchu.
Pohyb (náhodný nebo rotační) se provádí jako výsledek rotačního pohybu bičíků.
Antigenní vlastnosti bičíků mají toxický účinek při onemocnění.
Bakterie, které nemají bičíky, jsou-li pokryty hlenem, jsou schopny klouzat.Vodní bakterie obsahují 40-60 vakuol naplněných dusíkem.
Poskytují potápění a výstup. V půdě se bakteriální buňka pohybuje půdními kanály.
Rýže. 6. Schéma uchycení a fungování bičíku.
Rýže. 7. Fotografie ukazuje různé typy bičíkových mikrobů.
Rýže. 8. Fotografie ukazuje různé typy bičíkových mikrobů.
Pil
Pili (klky, fimbrie) pokrývají povrch bakteriálních buněk. Villus je šroubovitě stočená tenká dutá nit bílkovinné povahy.
Obecný typ pil poskytují adhezi (přilnutí) k hostitelským buňkám. Jejich počet je obrovský a pohybuje se od několika stovek až po několik tisíc. Od okamžiku připojení začíná jakýkoli infekční proces.
Sexuální pití usnadňují přenos genetického materiálu od dárce k příjemci. Jejich počet je od 1 do 4 na buňku.
Rýže. 9. Na fotografii je E. coli. Bičíky a pili jsou viditelné. Fotografie byla pořízena pomocí tunelového mikroskopu (STM).
Rýže. 10. Fotografie ukazuje četné pili (fimbrie) koků.
Rýže. 11. Na fotografii je bakteriální buňka s fimbriemi.
Cytoplazmatická membrána
Cytoplazmatická membrána se nachází pod buněčnou stěnou a jedná se o lipoprotein (až 30 % lipidů a až 70 % proteinů).
Různé bakteriální buňky mají různé složení membránových lipidů.
Membránové proteiny plní mnoho funkcí. Funkční proteiny jsou enzymy, díky nimž dochází na cytoplazmatické membráně k syntéze jeho různých složek atd.
Cytoplazmatická membrána se skládá ze 3 vrstev. Fosfolipidová dvojvrstva je prostoupena globuliny, které zajišťují transport látek do bakteriální buňky. Pokud je její funkce narušena, buňka odumírá.
Na sporulaci se podílí cytoplazmatická membrána.
Rýže. 12. Fotografie jasně ukazuje tenkou buněčnou stěnu (CW), cytoplazmatickou membránu (CPM) a nukleotid ve středu (bakterie Neisseria catarrhalis).
Rýže. 13. Fotografie ukazuje strukturu bakteriální buňky. Struktura bakteriální buňky se liší od struktury živočišných a rostlinných buněk – buňce chybí jádro, mitochondrie a plastidy.
Cytoplazma
Cytoplazmu tvoří ze 75 % voda, zbylých 25 % tvoří minerální sloučeniny, proteiny, RNA a DNA. Cytoplazma je vždy hustá a nehybná. Obsahuje enzymy, některé pigmenty, cukry, aminokyseliny, zásobu živin, ribozomy, mezozomy, granule a všemožné další inkluze. Ve středu buňky je soustředěna látka, která nese dědičnou informaci – nukleoid.
Granule
Granule jsou tvořeny sloučeninami, které jsou zdrojem energie a uhlíku.
Mezosomes
Mezozomy jsou buněčné deriváty. Mají různé tvary – koncentrické membrány, váčky, trubičky, smyčky atd. Mezozomy mají spojení s nukleoidem. Účast na buněčném dělení a sporulaci je jejich hlavním účelem.
Nukleoid
Nukleoid je analogem jádra. Nachází se ve středu buňky. Obsahuje DNA, nositelku dědičné informace ve složené podobě. Nevinutá DNA dosahuje délky 1 mm. Jaderná látka bakteriální buňky nemá membránu, jadérko ani sadu chromozomů a nedělí se mitózou. Před dělením se nukleotid zdvojnásobí. Během dělení se počet nukleotidů zvýší na 4.
Rýže. 14. Fotografie ukazuje řez bakteriální buňkou. Ve střední části je viditelný nukleotid.
Plazmidy
Plazmidy jsou autonomní molekuly stočené do kruhu dvouvláknové DNA. Jejich hmotnost je výrazně menší než hmotnost nukleotidu. Navzdory tomu, že dědičná informace je zakódována v DNA plazmidů, nejsou pro bakteriální buňku životně důležité a nezbytné.
Rýže. 15. Fotografie ukazuje bakteriální plazmid. Fotografie byla pořízena pomocí elektronového mikroskopu.
Ribozomy
Ribozomy bakteriální buňky se účastní syntézy bílkovin z aminokyselin. Ribozomy bakteriálních buněk nejsou spojeny do endoplazmatického retikula, jako u buněk s jádrem. Právě ribozomy se často stávají „cílem“ mnoha antibakteriálních léků.
Inkluze
Inkluze jsou metabolické produkty jaderných a nejaderných buněk. Představují zásobu živin: glykogen, škrob, síra, polyfosfát (valutin) atd. Inkluze často při natírání získávají jiný vzhled, než je barva barviva. Měnu lze použít k diagnostice bacilu záškrtu.
Při jejich identifikaci (rozpoznávání) má velký význam tvar bakteriální buňky a její velikost. Nejběžnější tvary jsou kulovité, tyčovité a svinuté.
Tabulka 1. Hlavní formy bakterií.
Kulové bakterie
Kulovité bakterie se nazývají koky (z řeckého coccus - obilí). Jsou uspořádány jeden po druhém, dva po dvou (diplokoky), v balíčcích, v řetězech a jako hrozny. Toto umístění závisí na způsobu buněčného dělení. Nejškodlivějšími mikroby jsou stafylokoky a streptokoky.
Rýže. 16. Na fotce jsou mikrokoky. Bakterie jsou kulaté, hladké a mají bílou, žlutou a červenou barvu. V přírodě jsou mikrokoky všudypřítomné. Žijí v různých dutinách lidského těla.
Rýže. 17.Na fotografii jsou bakterie diplokoka - Streptococcus pneumoniae.
Rýže. 18. Na fotografii jsou bakterie Sarcina. Kokoidní bakterie se shlukují do sáčků.
Rýže. 19. Na fotografii jsou bakterie streptokoka (z řeckého „streptos“ - řetězec).
Seřazené v řetězech. Jsou původci řady nemocí.
Rýže. 20. Na fotografii jsou bakterie „zlaté“ stafylokoky. Uspořádané jako „hrozen hroznů“. Klastry jsou zlaté barvy. Jsou původci řady nemocí.
Tyčinkovité bakterie
Tyčinkovité bakterie, které tvoří spory, se nazývají bacily. Mají válcovitý tvar. Nejvýraznějším zástupcem této skupiny je bacil antraxu. Mezi bacily patří mor a Haemophilus influenzae. Konce tyčkovitých bakterií mohou být špičaté, zaoblené, odříznuté, rozšířené nebo rozdělené. Tvar samotných tyčinek může být pravidelný nebo nepravidelný. Mohou být uspořádány po jednom, po dvou nebo mohou tvořit řetězy. Některé bacily se nazývají kokobacily, protože mají kulatý tvar. Jejich délka však přesahuje jejich šířku.
Diplobacillus jsou dvojité tyčinky. Antraxové bacily tvoří dlouhá vlákna (řetízky).
Tvorba spor mění tvar bacilů. Ve středu bacilů se v bakteriích kyseliny máselné tvoří spory, které jim dávají vzhled vřetena. U tetanových bacilů - na koncích bacilů, což jim dává vzhled paliček.
Rýže. 21. Fotografie ukazuje tyčinkovitou bakteriální buňku. Jsou viditelné vícečetné bičíky. Fotografie byla pořízena pomocí elektronového mikroskopu. Negativní.
Rýže. 22. Fotografie ukazuje tyčinkovité bakterie tvořící řetězce (bacily antraxu).
Rýže. 23. Na fotografii je buňka tyčinkovité bakterie rodu Proteus.
Rýže. 24.V bacilech kyseliny máselné se spory tvoří uprostřed, což jim dává vřetenovitý vzhled. V tetanových tyčinkách - na koncích, což jim dává vzhled paliček.
Zkroucené bakterie
Buňky Vibrio cholerae mají ohyb ne více než jeden závit. Několik (dva, tři nebo více) jsou kampylobaktery. Spirochety mají zvláštní vzhled, což se odráží v jejich názvu - „spira“ - ohyb a „nenávist“ - hříva. Leptospira ("leptos" - úzký a "spera" - gyrus) jsou dlouhá vlákna s těsně rozmístěnými kadeřemi. Bakterie připomínají zkroucenou spirálu.
Rýže. 25. Na fotografii je Vibrio cholerae.
Rýže. 26. Na fotografii jsou bakterie spirochéty. Mají zvláštní vzhled, což se odráží v jejich jménu - "spira" - ohyb a "nenávist" - hříva.
Rýže. 27. Na fotografii je spirálovitá bakteriální buňka původcem „nemoci z kousnutí potkanem“.
Rýže. 28. Na fotografii jsou bakterie Leptospira původci mnoha nemocí.
Rýže. 29. Na fotografii jsou bakterie Leptospira původci mnoha nemocí.
Klubovitého tvaru
Korynebakterie, původci záškrtu a listeriózy, mají kyjovitou formu. Tento tvar bakterie je dán uspořádáním metachromatických zrn na jejích pólech.
Bakterie žijí na planetě Zemi více než 3,5 miliardy let. Během této doby se hodně naučili a mnohému se přizpůsobili. Celková hmotnost bakterií je obrovská. Jde o 500 miliard tun. Bakterie zvládly téměř všechny známé biochemické procesy. Formy bakterií jsou různé. Struktura bakterií se za miliony let stala poměrně složitou, ale i dnes jsou považovány za nejjednodušeji strukturované jednobuněčné organismy.
