Цитоплазматическая мембрана и ее производные
Цитоплазма клеток микроорганизмов отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной, которая имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками. Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов жизнедеятельности наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки. Это приводит к тому, что мембрана часто образует впячивания различной формы и размеров — мезосомы. Наиболее просто устроенные мезосомы имеют вид пузырьков, более сложные имеют пластинчатое и трубчатое строение. На поверхности мезосом располагаются ферменты. (Внимание! В настоящее время считают, что мезосомы не являются естественными структурами бактерий, а образуются только при использовании химических методов фиксации во время подготовки образцов к электронной микроскопии. Соответственно с этим, и предполагаемые ранее функции мезосом не могут быть подтверждены)
Цитоплазма и цитоплазматические включения
Внутреннее пространство клетки заполнено цитоплазмой. В цитоплазме различают:
цитозоль — густую гомогенную часть, содержащую растворимые компоненты РНК, белки, продукты метаболизма; структурные элементы: нуклеоид, рибосомы, включения.
В бактериальной клетке отсутствуют все мембранные органоиды, характерные для эукариотической клетки (митохондрии, пластиды, ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы). В цитоплазме бактерий находятся рибосомы 70S-типа (коэффициент осаждения). Как правило, рибосомы собраны в полисомы. Каждая рибосома состоит из малой (30S) и большой субъединиц (50S).
Включения: газовые вакуоли, пузырьки, содержащие бактериохлорофилл, полисахариды, отложения серы, глыбки крахмала, гликогена, волютина, липидные капли.
Нуклеоид. Бактерии не имеют структурно оформленного ядра. Генетический аппарат бактерий называют нуклеоидом - это кольцевая молекула ДНК, сосредоточенная в ограниченном пространстве цитоплазмы и обычно прикрепленна к мембране в области мезосомы. У эукариот в хромосомах ДНК связана с белками, в то время как у бактерий ДНК«голая», комплексов с белками не образует, поэтому называть нуклеоид хромосомой не правильно. Кольцевая ДНК содержит несколько тысяч генов, В отличие от большинства растений и животных набор генов у прокариот – гаплоидный.
Клетки многих бактерий имеют нехромосомные генетические элементы — плазмиды. Они представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, не прикрепленные к мембране, содержат небольшое число генов, и способны реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Количество плазмид может быть различным.
Наиболее изучены плазмиды, несущие информацию об устойчивости к лекарственным препаратам (R-факторы) и принимающие участие в половом процессе (F-факторы). Плазмида, способная объединяться с хромосомой, называется эписомой.
Среди бактерий имеется много подвижных форм. Основную роль в передвижении играют жгутики. Жгутики бактерий только внешне похожи на жгутики эукариот, строение же их иное. Они имеют меньший диаметр и не окружены цитоплазматической мембраной. Нить жгутика состоит из 3-11 винтообразно скрученных фибрилл, образованных белком флагеллином. У основания располагается крюк и парные диски, соединяющие нить с цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой. Движутся жгутики, вращаясь в мембране, и вызывают вращательное движение клеток бактерий по часовой стрелке, т.е. они как бы ввинчиваются в среду. Жгутик может менять направление движения. При этом бактерия останавливается и начинает кувыркаться. Число и расположение жгутиков на поверхности клетки может быть различно.
Пили (фимбрии) – прямые нитевидные структуры на поверхности бактерий. Они тоньше и короче жгутиков. Представляют собой короткие полые цилиндры из белка пилина. Пили служат для прикрепления бактерий к субстрату и друг к другу. Во время конъюгации образуются особые F-пили, по которым осуществляется передача генетического материала от одной бактериальной клетки к другой.
[1] В 1884 г. Х..Грам предложил метод окрашивания бактерий, основанный на различной способности микроорганизмов удерживать красители в клетках. Клетки, способные удерживать краситель называют грамположительными, не способные — грамотрицательными.