Роль и значение капсулы для бактериальной клетки
Некоторые бактерии выделяют слизистые или клейкие секреты, которые образуют капсулы. (которые хорошо видны после негативного контрастирования (когда окрашивают не препарат, а фон).
Некоторые виды бактерий вырабатывают слизь в большом количестве, которая образует капсулу, толщиной во много раз превышающей поперечник клетки.
Капсула состоит из углеводов (декстран) и глюкопротеидов, распадающиеся при гидролизе на белок и сахар.
Интенсивность выделения слизи и размеры капсул зависят от состава питательной среды и возраста бактерий.
При развитии бактерий на средах, богатых углеводами и бедных белками, капсула их выражена отчетливо, на безуглеводных - она может отсутствовать.
Эти секреты служат :
для формирования скоплений из одиночных бактерий;
для приобретения способности прилипать к различным поверхностям, таким как зубы, частицы ила на скалы;
обеспечивают дополнительную защиту для бактериальной клетки, они предохраняют клетку от высыхания и действия некоторых вредных веществ.
Так, например, капсулированные штаммы пневмококков свободно размножаются в организме человека, вызывая воспаление легких, тогда как некапсулированные штаммы легко атакуются и разрушаются фагоцитами и поэтому совершенно безвредны.
У некоторых бактерий слизистый слой увеличивается при низкой температуре культивирования. Слизистые вещества, образуемые бактериальной клеткой, в некоторых случаях выделяются в среду, в результате чего ее консистенция становится тягучей (слизистой). Это наблюдается при производстве сахара за короткое время сахарный сироп может превратиться в тягучую слизистую массу. Ослизнению подвергаются колбасы, мясо, рассолы, квашеная капуста и т.д.
4.Строение клеточной стенки бактерий и ее роль
Клеточная стенка бактерий — структура довольно прочная и позволяет клетке сохранять свою форму; это обусловлено наличием в ней муреина (пептидогликана) — молекулы, построенной из параллельных полисахаридных цепей, перекрестно связанных через регулярные интервалы короткими цепями аминокислот. Таким образом, каждая клетка окружена как бы сетчатым мешком, представляющим на деле одну огромную молекулу. Клеточная стенка предохраняет клетку от разрыва при поступлении в нее воды (например, в результате осмоса). Ионы воды и малые молекулы попадают в клетку через мельчайшие поры в клеточной стенке.
В 1884 г. датский биолог Кристиан Грам разработал метод окрашивания, с помощью которого было установлено, что бактерии подразделяются на две группы, что, обусловлено различиями в строении их клеточной стенки.
Одни бактерии, окрашивающиеся по Граму, получили название грамположительных, другие, не окрашивающиеся, — грамотрицательных.
У грамположительных бактерий, в многослойную муреиновую сетку встроены сопутствующие компоненты, в основном белки, полисахариды и тейхоевые кислоты, (полимеры рибитфосфорной и глицеринфосфорной кислот), что делает клеточную стенку сравнительно толстой.
Рис. 2.8. Строение клеточной стенки грамположительных (слева) и грамотрицателъных (справа) бактерий. При окрашивании бактерий по Грому на этапе обесцвечивания у грамотрицателъных бактерий краситель легко вымы вается из тонкого слоя муреина
У грамотрицательных бактерий, клеточная стенка тоньше (пептидогликан однослойный) и краситель легко вымывается из тонкого слоя муреина
Их стенка имеет более сложное строение (рис. 2.8). Муреиновый слой у этих бактерий снаружи покрыт гладким тонким мембраноподобным слоем фосфолипидов, липопротеидов, белков и липополисахаридов (ЛПС). Этот слой защищает клетки от лизоцима — антибактериального фермента, содержащегося в слезах, слюне и других биологических жидкостях, а также в белке куриного яйца. Лизоцим расщепляет полисахаридный каркас муреина, что приводит к продырявливанию клеточной стенки и лизису клетки, т. е. к ее осмотическому набуханию и разрыву.
Липидно-полисахаридный слой обуславливает также устойчивость грамотрицательных бактерий к пенициллину. Этот антибиотик блокирует образование перекрестных сшивок в муреине растущих грамположительных бактерий, что делает их клетки более чувствительными к осмотическому шоку.
Не смотря на то, что клеточная стенка достаточно жесткая (ригидная) , она эластичная и может изгибаться.
Кроме лизоцима, клеточную стенку можно разрушить ультразвуком и другими способами. После разрушения стенки, содержимое клетки (цитоплазма с включениями, окруженная цитоплазматической мембраной, приобретает шаровидную форму и называется протопластом. Под влиянием антибиотиков и других причин клетка может терять клеточную стенку полностью или частично. Клеточной стенки нет у микоплазм, а также у L-форм бактерий. которые впервые были изучены в Институте Листера (Великобритания). Для L-форм бактерий, потерявших полностью или частично клеточную стенку, но сохранивших способность к размножению, характерно образование крупных и мелких шаровидных клеток. L-формы описаны у многих болезнетворных и сапрофитных бактерий.
Цитоплазматическая мембрана прилегает непосредственно к клеточной стенке, прочно связана с цитоплазмой и состоит из двух плотных белковых слоев, между которыми расположен липоидный слой. Цитоплазматическая мембрана определяет осмотические свойства клетки, контролируя транспорт веществ в бактериальную клетку и из нее. Местами она впячивается внутрь клетки, образуя мембранные структуры -- мезосомы и(или) фотосинтетические мембраны, которые служат местом локализации дыхательных ферментов, участвующих в энергетических процессах— в снабжении клетки энергией.
Во время клеточного деления мезосомы, по-видимому, ассоциируются с ДНК, что обеспечивает разделение двух дочерних молекул ДНК после репликации и способствует образованию перегородки между дочерними клетками. Хорошо развиты мезосомы у грамположительных бактерий, у грамотрицательных они имеют более простую структуру и развиты слабее.
У фотосинтезирующих бактерий в мешковидных, трубчатых или пластинчатых впячиваниях плазматической мембраны содержатся фотосинтетические пигменты (в том числе обязательно бактериохлорофилл). Сходные мембранные образования участвуют и в фиксации азота.
Цитоплазма - это внутреннее содержимое бактериальной клетки, представляющее коллоидную систему, содержащую белки, жиры, углеводы, минеральные соединения и т.д. Основные структурные элементы содержащиеся в цитоплазме это –ядерный аппарат, рибосомы и включения, остальная часть ее представлена цитозолем. Цитозоль - это фракция цитоплазмы, имеющая гомогенную консистенцию, содержащая растворимые РНК, ферментные белки и рибосомы, которые служат центрами синтеза белков.
Включения цитоплазмы очень разнообразны и представляют в основном запасы питательных веществ, а также фосфора и энергии (гранулы волютина) и молекулярной серы.