49. Строение клеточных стенок бактерий с грамотрицательным морфотипом(общий планстроения, строение и функции отдельных компонентов).

Грамотрицателъные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку. В ней выделяют два слоя — пластичный и ригидный. Ригидный образован одним, редко двумя слоями пептидогликана, содержание которого составляет не более 20% сухой массы клеточной стенки. На пептидогликановом каркасе расположены фосфолипиды, липополисахариды (ЛПС) и белки, образующие пластичный слой. Толщина пластичного слоя значительно превышает размеры монослоя пептидогликана. Его компоненты расположены мозаично и могут образовывать дополнительную внешнюю мембрану либо переходить в капсулу. Фосфолипиды клеточной стенки пластичного слоя прикреплены к пептидогликану липопротеинами, пересекающими периплазматическое пространство. Обработка детергентами (например, додецилсульфатом натрия) приводит к нарушению этих связей. Основное отличие внешнего фосфолипидного слоя от внутреннего ригидного — высокое содержание липополисахариды

Липополисахариды клеточной стенки состоят из липидной части (липид А), базисной части молекулы полисахарида (сердцевина) и боковых полисахаридных цепей. Иммуногенные свойства проявляют боковые полисахаридные цепи и сердцевина. Боковые полисахаридные цепи отвечают за антигенную специфичность молекулы липополисахаридов и называются О-Аг. Липидная часть термоустойчива и отвечает за биологические эффекты ЛПС.

Белки, входящие в состав пластичного слоя, подразделяют (в зависимости от выполняемых функций) на

основные (мажорные) и второстепенные (минорные). К мажорным белкам относят порины, образующие трансмембранные каналы, вовлечѐнные в транспорт ионов и гидрофильных соединений из внешней среды в периплазму. Минорные белки также могут участвовать в транспорте веществ через пластичный слой (путѐм облегчѐнной диффузии или активного транспорта молекул). Некоторые белки играют роль рецепторов для вирусов бактерий и бактериоцинов, а также для донорских пилей при конъюгации. Рис. 4-4. Клеточная стенка грамотрицательных (А) и грамположительных (Б) бактерий. Внешняя мембрана не пропускает молекулы с большой молекулярной массой, что можно рассматривать как фактор неспецифической устойчивости бактерий к некоторым антимикробным препаратам.

50. Таксисы бактерий

Таксис (греч. taxis — строй, порядок, расположение по порядку) — направленное движение бактерий в ответ на односторонне действующий стимул (внешний сигнал, фактор). Направленное движение в ответ на д-е внешних сигналов – это поведение. Поэтому таксис у бактерий – это простейшая поведенческая реакция. Таксис может быть положительным (движение происходит к раздражителю) иотрицательным (движение происходит от раздражителя). Стимулом может быть: свет, температура, влага, химические вещества и др. В зависимости от фактора - типы таксиса.

Выделяют следующие типы таксиса:

1. Хемотаксис - движение в определенном направлении относительно источника химического вещества. Для каждого организма все химические вещества в этом плане могут быть разделены на две группы: инертные и вызывающие таксисы (эффекторы).

Эффекторы м/б:

Аттрактанты - вещества, привлекающие бактерий, н-ер, сахара, аминокислоты, витамины, нуклеотиды, O2 для аэробов и др. Аттрактанты часто представлены пищевыми субстратами, хотя не все вещества, необходимые для организма, выступают в качестве аттрактантов.

Репелленты - вещества, отпугивающие бактерий, н-ер, некоторые аминокислоты, спирты, фенолы, неорганические ионы, O2 для анаэробов. Не все ядовитые вещества служат репеллентами и не все репелленты вредны.

Частный случай хемотаксиса – аэротаксис (в ответ на молек. кислород). Аттрактантом для аэробных и репеллентом для энаэробных прокариот является молекулярный кислород.

2. Фототаксис - движение к свету или от него.

Свойствен прежде всего фототрофным бактериям (используют свет в качестве источника энергии).

3. Магнитотаксис – движение по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита. Обнаружен у разных бактерий, обитающих в пресной и морской воде. В клетках этих бактерий найдены непрозрачные частицы определенной геометрической формы — магнитосомы, заполненные железом в форме магнетита (Fe3O4) и выполняющие функцию магнитной стрелки. На долю магнетита может приходиться до 4% сухого вещества бактерий. В северном полушарии такие магниточувствительные бактерии плывут в направлении северного полюса Земли, в южном — в направлении южного.

3. Вискозитаксис — движение в направлении увеличения или уменьшения вязкости раствора.

4. Термотаксис – движение в сторону увеличения или уменьшения температуры.

51. .Типы движения бактерий:твитчинг,скольжение,внутриклеточная подвижность,

основанная на полимеризации актина. Таксисы.

Типы движения прокариотов:

1. Подтягивающее движение с помощью пилей IV типа.

2. Скольжение.

3. Движение, основанное на актине.

1) Подтягивающее движение с помощью пилей IV типа (твитчинг):

- бактерии быстро последовательно перемещаются на несколько мкм.

Обнаружено у многих грам(-) бакт. (Acinetobacter calcoaceticus, Ps. aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, др. представителей сем-ва нейссерии и др.) и только одной грам(+) – Streptococcus sangius.

Пили IV типа (Tfp – англ. type four pili) – Ø 6нм; длина – нес-ко мкм; нах-ся на одном или обоих полюсах бакт. клетки.

2) Скольжение (gliding):

- это движение клеток по твѐрдой поверхности вдоль их длинной оси.

В целом, скорость этого типа движения невелика: 2–11 мкм/с. А энергозатратность выше, чем у жгутиков – 5% энергозатрат клетки.

Механизм скольжения различен у разных групп бактерий. Движение миксобактерий:

2 типа движения у миксобактерий:

а) A-движение (от англ. adventurous - безрассудно смелый, отважный) за счѐт выделения

слизи, так могут двигаться отдельные (изолированные) кл. и клетки в группах. Клетки имеют более 200-250 кольцевых структур на каждом полюсе, которые секретируют слизь (типа миниатюрных реактивных двигателей). За собой они оставляют треки из слизи, по которым ориентируются другие клетки (эластикотаксис). Слизь секретируется только на 17 одном из полюсов, в зависимости от направления движения. Скорость движения достигает 10 мкм/с. Скорость выделения слизи — медленная или высокая — зависит от темпа еѐ синтеза, то есть — полимеризации длинных молекул полисахарида (ключевого компонента слизи), который (темп) бактерия может регулировать. Резкий синтез (и выброс) этого материала создаѐт достаточно реактивной тяги для передвижения.

б) S-движение (от англ. social – общественый) за счѐт пилей IV типа

Так клетки не могут двигаться как отдельные индивидуумы, а только в составе всего роя, поэтому название S-движение (социальное движение, движение всей колонии, роение). С помощью пилей IV типа - пили последовательно удлиняются и сокращаются, как при подтягивающем движении. Пили располагаются на переднем конце клетки. Кроме пилей необходимо участие других компонентов: липопротеин, внеклеточные фибриллы, О-антиген ЛПС.

Вместе с подтягиванием клетки при S-движении всегда секретируют слизь что, вероятно, способствует их проталкиванию. Пили – на переднем конце движущейся бакт., а система секреции слизи – на заднем конце кл. (см. рис.). Кл. могут изменять направление своего движения на противоположное, при этом изменяется функционирование полюсов.

Движение цианобактерий:

• основном скользят нитчатые цианобактерии, но некоторые одноклеточные цианобактерии также имеют способность к скольжению. У разных цианобактерий скольжение обеспечивается разными

механизмами: за счет пилей (в т.ч. пилей IV типа), за счет выд-я слизи из «соединительных пор» (располагаются вблизи септ, разделяющих клетки нити) и т.д. Предполагается, что слизь проталкивает клетки или создаѐт градиент поверхностного натяжения.

У некоторых нитчатых цианобактерий под наружной мембраной - тонкий слой, состоящий из белковых фибрилл. Например, у нитчатой цианобактерии Oscillatoria к наружной поверхности пептидогликанового слоя примыкают параллельные ряды фибрилл диаметром 5–7 нм: на 1 мкм2 поверхности приходится до 55 таких фибрилл. У нитчатых цианобактерий фибриллы формируют единую систему, непрерывно в виде спирали обволакивающую весь трихом (нить). Скольжение нитчатых форм сопровождается и одновременным их вращением, так что любая точка на поверхности трихома описывает при движении спираль.

Движение бактерий группы Cytophaga-Flavobacterium:

Их движение происходит не за счѐт энергии АТФ, а за счѐт протон-движущей силы (ПДС). Помимо того, что многие Cytophaga-Flavobacterium выделяют слизь и передвигаются за счѐт этого, Cytophaga и Flavobacterium имеют иные механизмы для движения. На это указывает их способность перемещать по своей поверхности мелкие частицы латекса (на поверхности клетки - "бегущая волна"). Предполагается, что они движутся благодаря а) сокращению и удлинению фибрилл в цитоплазме или периплазме, б) благодаря моторам жгутиков, утративших филамент, или в) благодаря движению белков внешней мембраны вдоль «конвейерных лент» белков внутренней. Согласно 3-ей модели, белки ЦПМ, функционирующие за счет ПДС, взаимоде-ют с белками внешней мембраны по принципу храповика и проталкивают последние вдоль треков, закрепленных в слое пептидогликана.

Скольжение микоплазм:

• механизм движения подвижных микоплазм вовлечены компоненты цитоскелета и

адгезивные мембранные белки. Цитоскелет микоплазм состоит из ≈ 25 разл. белков. Движение происходит за счет адгезивных мембранных белков, которые, прикрепляясь к твѐрдому субстрату, движутся вдоль поверхности клеток за счѐт сокращений микротрубочек цитоскелета.

3) Внутриклеточная подвижность бактерий, основанная на полимеризации актина:

У внутрикл. патогенов родов Listeria, Shigella и Rickettsia. В цитоплазме кл. хозяина бакт. индуцируют сборку актиновой структуры – «хвост кометы» или «актиновый хвост». Актин и актиновые филаменты: А. содержится во многих эукариот. клетках. А. – глобулярный белок с Mr = 43 кДа (G-актин). Мономеры актина (G-актин) способны полимеризоваться в полярные спиральные филаменты Ø≈8нм (F-актин).

Актиновые хвосты шигеллы: длина 7мкм, ширина 0.7мкм. S движения: 5,4-26мкм/мин. Listeria - S движения: 13,2-22мкм/мин.

Rickettsia - S движения: 4,8-8мкм/мин.