Bakterinį organizmą atstovauja viena ląstelė. Bakterijų formos yra įvairios. Bakterijų struktūra skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių struktūros.
Ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių. Paveldimos informacijos DNR nešėja yra ląstelės centre sulankstyta forma. Mikroorganizmai, neturintys tikrojo branduolio, priskiriami prokariotams. Visos bakterijos yra prokariotai.
Manoma, kad Žemėje yra daugiau nei milijonas šių nuostabių organizmų rūšių. Iki šiol aprašyta apie 10 tūkstančių rūšių.
Bakterijos ląstelė turi sienelę, citoplazminę membraną, citoplazmą su inkliuzais ir nukleotidą. Iš papildomų struktūrų kai kurios ląstelės turi žvynelius, pili (sukibimo ir laikymo paviršiuje mechanizmą) ir kapsulę. Esant nepalankioms sąlygoms, kai kurios bakterijų ląstelės gali formuoti sporas. Vidutinis bakterijų dydis yra 0,5-5 mikronai.
Išorinė bakterijų struktūra
Ryžiai. 1. Bakterinės ląstelės sandara.
Ląstelių sienelės
Bakterijos ląstelės sienelė yra jos apsauga ir atrama. Jis suteikia mikroorganizmui specifinę formą.
Ląstelės sienelė yra pralaidi.Maisto medžiagos patenka į vidų, o medžiagų apykaitos produktai patenka per jį.
Kai kurios bakterijų rūšys gamina specialias gleives, primenančias kapsulę, apsaugančią jas nuo išdžiūvimo.
Kai kurios ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaureles, kurios padeda joms judėti.
Bakterijų ląstelės, kurios atrodo rausvos, kai dažomas Gramu (gramneigiamas), ląstelės sienelė yra plonesnė ir daugiasluoksnė. Išsiskiria fermentai, padedantys skaidyti maistines medžiagas.
Bakterijos, kurios dažant Gram atrodo violetinės spalvos (gramteigiamas), ląstelės sienelė stora. Į ląstelę patekusios maistinės medžiagos yra skaidomos periplazminėje erdvėje (tarpyje tarp ląstelės sienelės ir citoplazminės membranos) veikiant hidroliziniams fermentams.
Ląstelės sienelės paviršiuje yra daug receptorių. Prie jų prisijungia ląstelių žudikai – fagai, kolicinai ir cheminiai junginiai.
Kai kurių tipų bakterijų sienelės lipoproteinai yra antigenai, vadinami toksinais.
Ilgai gydant antibiotikais ir dėl daugelio kitų priežasčių, kai kurios ląstelės netenka membranų, tačiau išlaiko gebėjimą daugintis. Jie įgauna apvalią formą – L formą ir gali ilgai išsilaikyti žmogaus organizme (kokai arba tuberkuliozės bacilos). Nestabilios L formos turi galimybę grįžti į pradinę formą (grįžimas).
Esant nepalankioms aplinkos sąlygoms, bakterijos sudaro kapsulę. Mikrokapsulė tvirtai prilimpa prie sienos.Jį galima pamatyti tik elektroniniu mikroskopu. Makrokapsulę dažnai sudaro patogeniniai mikrobai (pneumokokai). Klebsiella pneumoniae makrokapsulė visada randama.
Į kapsulę panašus apvalkalas yra darinys, laisvai susijęs su ląstelės sienele. Dėl bakterinių fermentų kapsulę primenantis apvalkalas yra padengtas angliavandeniais (egzopolisacharidais) iš išorinės aplinkos, o tai užtikrina bakterijų sukibimą su skirtingais paviršiais, net ir visiškai lygiais.
Pavyzdžiui, streptokokai, patekę į žmogaus organizmą, sugeba prilipti prie dantų ir širdies vožtuvų.
Kapsulės funkcijos yra įvairios:
apsauga nuo agresyvių aplinkos sąlygų,
užtikrinti sukibimą (prilipimą) prie žmogaus ląstelių,
Kapsulė, turinti antigeninių savybių, turi toksinį poveikį, kai patenka į gyvą organizmą.
Ryžiai. 4. Streptokokai gali prilipti prie dantų emalio ir kartu su kitais mikrobais sukelti ėduonies atsiradimą.
Ryžiai. 5. Nuotraukoje matomas mitralinio vožtuvo pažeidimas dėl reumato. Priežastis yra streptokokai.
Flagella
Kai kurios bakterijų ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaurelių, kurie padeda joms judėti. Žvyneliuose yra susitraukiančio baltymo flagellino.
Žvynelių skaičius gali būti įvairus – vienas, žvynelių pluoštelis, žvyneliai skirtinguose ląstelės galuose arba per visą paviršių.
Judėjimas (atsitiktinis arba sukamasis) atliekamas dėl besisukančio žvynelių judėjimo.
Žuvų antigeninės savybės turi toksinį poveikį ligoms.
Jie suteikia nardymą ir pakilimą. Dirvožemyje bakterijų ląstelė juda dirvožemio kanalais.
Ryžiai. 6. Žvaigždės tvirtinimo ir veikimo schema.
Ryžiai. 7. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.
Ryžiai. 8. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.
Išgėrė
Pili (villi, fimbriae) dengia bakterijų ląstelių paviršių. Vilusas yra sraigtiškai susuktas plonas tuščiaviduris baltyminio pobūdžio siūlas.
Bendras tipas gėrė užtikrina sukibimą (prilipimą) prie šeimininkų ląstelių. Jų skaičius didžiulis ir svyruoja nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių. Nuo prisirišimo momento prasideda bet koks infekcinis procesas.
Seksualinis gėrimas palengvinti genetinės medžiagos perdavimą iš donoro recipientui. Jų skaičius yra nuo 1 iki 4 vienoje ląstelėje.
Ryžiai. 9. Nuotraukoje E. coli. Matosi vėliavėlė ir pilis. Nuotrauka daryta naudojant tunelinį mikroskopą (STM).
Ryžiai. 10. Nuotraukoje pavaizduota daugybė kokkų pilių (fimbrijų).
Ryžiai. 11. Nuotraukoje pavaizduota bakterijų ląstelė su fimbrija.
Citoplazminė membrana
Citoplazminė membrana yra po ląstelės sienele ir yra lipoproteinas (iki 30% lipidų ir iki 70% baltymų).
Skirtingos bakterijų ląstelės turi skirtingą membranos lipidų sudėtį.
Membraniniai baltymai atlieka daug funkcijų. Funkciniai baltymai yra fermentai, dėl kurių citoplazminėje membranoje vyksta įvairių jo komponentų sintezė ir kt.
Citoplazminė membrana susideda iš 3 sluoksnių. Dvigubas fosfolipidinis sluoksnis yra persmelktas globulinų, kurie užtikrina medžiagų patekimą į bakterijų ląstelę. Jei jos funkcija sutrinka, ląstelė miršta.
Citoplazminė membrana dalyvauja sporuliacijoje.
Ryžiai. 12. Nuotraukoje aiškiai matyti plona ląstelės sienelė (CW), citoplazminė membrana (CPM) ir centre esantis nukleotidas (bakterija Neisseria catarrhalis).
Ryžiai. 13. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės sandara. Bakterinės ląstelės sandara skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių sandaros – ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių.
Citoplazma
Citoplazmą sudaro 75% vandens, likusieji 25% yra mineraliniai junginiai, baltymai, RNR ir DNR. Citoplazma visada tanki ir nejudanti. Jame yra fermentų, kai kurių pigmentų, cukrų, aminorūgščių, maistinių medžiagų, ribosomų, mezosomų, granulių ir visokių kitų inkliuzų. Ląstelės centre koncentruojasi medžiaga, kuri neša paveldimą informaciją – nukleoidas.
Granulės
Granulės sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis.
Mezosomos
Mezosomos yra ląstelių dariniai. Jie turi skirtingas formas – koncentrines membranas, pūsleles, vamzdelius, kilpas ir tt Mezosomos turi ryšį su nukleoidu. Dalyvavimas ląstelių dalijime ir sporuliavime yra pagrindinis jų tikslas.
Nukleoidas
Nukleoidas yra branduolio analogas. Jis yra ląstelės centre. Jame yra DNR, paveldimos informacijos nešėja sulankstyta forma. Išvyniota DNR pasiekia 1 mm ilgį. Bakterijos ląstelės branduolinė medžiaga neturi membranos, branduolio ar chromosomų rinkinio, nesidalija mitozės būdu. Prieš dalijant, nukleotidas padvigubinamas. Dalijimosi metu nukleotidų skaičius padidėja iki 4.
Ryžiai. 14. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės dalis. Centrinėje dalyje matomas nukleotidas.
Plazmidės
Plazmidės yra autonominės molekulės, susuktos į dvigrandės DNR žiedą. Jų masė yra žymiai mažesnė už nukleotido masę. Nepaisant to, kad paveldima informacija yra užkoduota plazmidžių DNR, jos nėra gyvybiškai svarbios ir būtinos bakterijų ląstelei.
Bakterijos ląstelės ribosomos dalyvauja baltymų sintezėje iš aminorūgščių. Bakterijų ląstelių ribosomos nėra sujungtos į endoplazminį tinklą, kaip ir ląstelių, turinčių branduolį. Būtent ribosomos dažnai tampa daugelio antibakterinių vaistų „taikiniu“.
Inkliuzai
Inkliuzai yra branduolinių ir nebranduolinių ląstelių medžiagų apykaitos produktai. Jie yra maistinių medžiagų atsargos: glikogenas, krakmolas, siera, polifosfatas (valutinas) ir kt. Dažyti inkliuzai dažnai įgauna kitokią išvaizdą nei dažų spalva. Šia valiuta galima diagnozuoti difterijos bacilą.
Didelę reikšmę jas identifikuojant (atpažįstant) turi bakterinės ląstelės forma ir dydis. Dažniausiai pasitaikančios formos yra sferinės, strypo formos ir vingiuotos.
1 lentelė. Pagrindinės bakterijų formos.
Rutulinės bakterijos
Sferinės bakterijos vadinamos cocci (iš graikų coccus – grūdas). Jie išsidėstę po vieną, po du (diplokokai), pakeliais, grandinėlėmis ir kaip vynuogių kekės. Ši vieta priklauso nuo ląstelių dalijimosi metodo. Labiausiai kenksmingi mikrobai yra stafilokokai ir streptokokai.
Ryžiai. 16. Nuotraukoje mikrokokai. Bakterijos yra apvalios, lygios, baltos, geltonos ir raudonos spalvos. Gamtoje mikrokokai yra visur. Jie gyvena skirtingose žmogaus kūno ertmėse.
Ryžiai. 19. Nuotraukoje streptokokų bakterijos (iš graikų "streptos" - grandinė).
Išdėstytas grandinėmis. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.
Ryžiai. 20. Nuotraukoje bakterijos yra "auksiniai" stafilokokai. Išdėstytas kaip „vynuogių kekės“. Grupės yra auksinės spalvos. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.
Strypo formos bakterijos
Lazdelės formos bakterijos, formuojančios sporas, vadinamos bacilomis. Jie turi cilindro formą. Ryškiausias šios grupės atstovas yra juodligės bacila. Baciloms priklauso maras ir Haemophilus influenzae. Lazdelės formos bakterijų galai gali būti smailūs, suapvalinti, nupjauti, išsiplėsti arba suskilti. Pačių pagaliukų forma gali būti taisyklinga arba netaisyklinga. Jie gali būti išdėstyti po vieną, po du arba sudaryti grandines. Kai kurios bacilos vadinamos kokobacilėmis, nes turi apvalią formą. Tačiau jų ilgis viršija plotį.
Diplobacillus yra dvigubos lazdelės. Juodligės bacilos sudaro ilgus siūlus (grandines).
Susidarius sporoms, pasikeičia bacilų forma. Bacilų centre sviesto rūgšties bakterijose susidaro sporos, todėl jos atrodo kaip verpstės. Stabligės bacilose – bacilų galuose, suteikiant joms blauzdelių išvaizdą.
Ryžiai. 21. Nuotraukoje pavaizduota lazdelės formos bakterinė ląstelė. Matomos kelios žvyneliai. Nuotrauka daryta naudojant elektroninį mikroskopą. Neigiamas.
Ryžiai. 23. Nuotraukoje pavaizduota Proteus genties lazdelės formos bakterijos ląstelė.
Ryžiai. 24.Sviesto rūgšties bacilų centre susidaro sporos, todėl jos atrodo kaip verpstės. Stabligės lazdelėse - galuose, suteikiant jiems blauzdelių išvaizdą.
Susuktos bakterijos
Vibrio cholerae ląstelės turi ne daugiau kaip vieno posūkio lenkimą. Keletas (du, trys ar daugiau) yra kampilobakterijų. Spirochetes turi savotišką išvaizdą, kuri atsispindi jų pavadinime - "spira" - lenkimas ir "neapykanta" - manė. Leptospira ("leptos" - siaura ir "spera" - gyrus) yra ilgi gijos su glaudžiai išdėstytomis garbanomis. Bakterijos primena susuktą spiralę.
Ryžiai. 25. Nuotraukoje Vibrio cholerae.
Ryžiai. 26. Nuotraukoje pavaizduotos spirochetinės bakterijos. Jie turi savotišką išvaizdą, kuri atsispindi jų pavadinime - "spira" - lenkimas ir "neapykanta" - manė.
Ryžiai. 27. Nuotraukoje spiralės formos bakterinė ląstelė yra "žiurkės įkandimo ligos" sukėlėjas.
Ryžiai. 28. Nuotraukoje Leptospira bakterijos yra daugelio ligų sukėlėjai.
Ryžiai. 29. Nuotraukoje Leptospira bakterijos yra daugelio ligų sukėlėjai.
Klubo formos
Korinebakterijos, difterijos ir listeriozės sukėlėjai, yra klubo formos. Tokią bakterijos formą suteikia metachromatinių grūdelių išsidėstymas jos poliuose.
Bakterijos Žemėje gyvena daugiau nei 3,5 milijardo metų. Per tą laiką jie daug ko išmoko ir prie daug ko prisitaikė. Bendra bakterijų masė yra didžiulė. Tai yra apie 500 milijardų tonų. Bakterijos įvaldė beveik visus žinomus biocheminius procesus. Bakterijų formos yra įvairios. Per milijonus metų bakterijų struktūra tapo gana sudėtinga, tačiau net ir šiandien jos laikomos paprasčiausios struktūros vienaląsčiais organizmais.
