34. Химический состав прокариотической клетки.

Ответ. Прокариотическая клетка имеет химический состав, сходный с химическим составом других живых организмов. Химическими компонентами микробной клетки являются вода, минеральные вещества и органические соединения — белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды. Клеточная вода составляет 75—90% массы вегетативной клетки. Для бактерий вода является растворителем органических и минеральных веществ, она служит дисперсионной средой для коллоидов, источником водородных и гидроксильных ионов, а также водорода и кислорода в процессе метаболизма бактерий. Вода находится в клетке в двух состояниях: свободном — является растворителем, принимает участие в процессах ассимиляции и диссимиляции; связанном с клеточными коллоидами, что обусловливает изменение значений криоскопической точки цитоплазмы (определяет устойчивость микробов к низким и высоким температурам). Минеральный состав клетки включает 100 известных в настоящее время химических элементов (в состав живого вещества чаще всего входят только 22, из них лишь 16 элементов встречаются во всех группах организмов). Известно, что шесть основных элементов — углерод, кислород, азот, водород, фосфор и сера составляют 95% сухой биомассы клетки бактерий. Минеральные соли составляют 2—30% от сухого остатка микробов. Органические соединения в микробной клетке весьма разнообразны. Белки (40—80% массы бактериальной клетки) представлены протеинами и протеидами. Протеины состоят из аминокислот, протеиды — из аминокислот и нуклеиновых кислот (нуклеопротеидов), липидов (липопротеидов), углеводов (гликопротеидов), фосфатных групп (фосфопротеидов), железа, цинка, меди (металлопротеидов), флавиннуклеотидов (флавопротеидов) и т.д. Как известно, существует два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая (РНК), состоящая изрибонуклеотидов, и дезоксирибонуклеиновая (ДНК), построенная из дезоксирибонуклеотидов. У бактерий имеются обе нуклеиновые кислоты. Углеводы в бактериальной клетке, как правило, составляют 12—30% ее сухой массы. Они представлены моно- и полисахаридами. Тейхоевые кислоты содержатся лишь в клеточной стенке бактерий. Это многофункциональные полиоксимакромолекулы, в которых повторяющийся полиол (глицерин или рибит) содержит моносахарид в качестве заместителя. В липополисахаридах (ЛПС) разных видов бактерий полисахаридная часть представлена разными углеводами — глюкозой, рамнозой, галактозой, фукозой и др. Липополисахариды могут образовывать комплексы с пептидогликаном, кислыми капсульными полисахаридами, липидами. Липиды бактерий представлены высшими жирными кислотами, фосфолипидами, нейтральными жирами, восками. Насыщенные жирные кислоты широко распространены у микробов. Ненасыщенные жирные кислоты представлены исключительно кислотами с одной двойной связью, в основном гексадекеновой (СН3(СН2)5НС=СН(СН2)7СООН) идр. Из оксикислоту микроорганизмов часто встречаются миколовые кислоты (у микобактерии), которые придают клеточной стенке гидрофобный характер. Фосфолипиды (фосфоглицериды, глицерофосфаты) находятся в цитоплазматических мембранах или в клеточных оболочках. Воска содержатся у кислотоустойчивых бактерий, например, микобактерий туберкулеза (более 60% «неомыляемого воска»). Воска придают микобактериям кислото-щелоче-спиртоустойчивость за счет гидрофобности. Липиды в бактериальной клетке связаны с другими компонентами — белками (в цитоплазматической мембране), полисахаридами (эндотоксинами и О-антигенами грамотрицательных бактерий). У видов родов Nocardia, Mycobacterium свободные липиды составляют 17,5—40,0% сухой массы, а связанные — 20% и входят в качестве основного компонента в клеточные стенки. Пигменты бактерий. Среди прокариот есть значительное количество пигментобразующих видов. Пигменты вырабатываются в зависимости от условий, в которых выращивается культура, — минерального состава и реакции среды, источника углерода, температуры, количества кислорода, наличия света. Каротиноиды определяют окраску колоний бактерий. Каротиноиды локализованы во внутриклеточных белково-липидных мембранных структурах клетки, они поглощают свет с длиной волны 400-550 нм. У нефотосинтезирующих микробов они участвуют в цепи передачи электронов, обусловливают устойчивость к солнечной радиации, к повышенным концентрациям солей. Установлена роль пигментов в фотосинтезе, дыхании, в окислительно-восстановительных реакциях, защите от экстремальных факторов внешней среды (УФ-излучений, повышенных концентраций минеральных солей и т.д.).