Рибосомы
В бактериальной клетке 5 000 – 50 000 рибосом.
тРНК+мРНК+рРНК=полисомы } агрегаты, в которых идет синтез белка.
Цитозоль + включения + ДНК + ЦПМ = цитоплазма.
Цитозоль – растворимые РНК, ферменты, продукты метаболизма.
Рибосомы – рибонуклеопротеидные частицы размером 15–20нм. Количество рибосом зависит от интенсивности синтеза (в растущей Е. coli – 150 000).
Отношение РНК/белок в рибосомах Е. coli 2:1, у других может быть сдвинуто в сторону белка.
Рибосомы прокариот имеют константу седиментации 70S и называются 70S-частицами. Они состоят из 2 субъединиц: 30S и 50S. 30S – из 1 молекулы 16S РНК + по 1 молекуле белка; 50S – из 2 молекул РНК (23S + 5S) + 35 различных белков.
Тилакоиды (фикобилиносомы у цианобактерий)
Мембранные фотосинтезирующие структуры, содержащие хлорофилл и каротиноиды, с помощью которых осуществляется фотосинтез. Состоят из белков и липидов.
У пурпурных серобактерий фотосинтезирующие пигменты – бактериохлорофилл.
Аэросомы
Клетки ряда водных бактерий содержат наполненные газом структуры – газовые вакуоли.
Некоторые бактерии имеют структуры в виде многоугольника – карбоксисомы – где осуществляется процесс связывания СО2 (у автотрофных бактерий).
Включения
Их присутствие в клетке связано с физическими и химическими условиями среды и они не являются постоянным признаком микроорганизмов. Многие включения состоят из соединений, которые служат для микроорганизмов источником энергии и углерода.
Гранулы гликогена, крахмала или гранулезы, в-оксимаслянная кислота, гранулы жира и волютина.
Волютиновые гранулы – состоят из полифосфатов и служат запасным источником фосфора. Волютин образуется в клетке при росте на средах богатых глицерином или углеводами.
Есть в клетке включения серы (для сероводород окисляющих) в виде полужидких капелек.
Нуклеоид
Отличие прокариот от эукариот в отсутствии ядра. ДНК представлена в виде нуклеоида. У них нет ядерной мембраны. ДНК в бактериальной клетке занимает центральную часть.
Вся генетическая информация прокариот содержится в одной молекуле ДНК, замкнутой и называемой бактериальной хромосомой. Длина молекулы в развернутом виде более 1мм, т.е. 1000 больше длины клетки.
Это высокоупорядоченная компактная структура, прикрепленная в одной точке к ЦПМ или мезосоме. В этой точке начинается репликация. Имеет коэффициент седиментации 1300–2000S. Хромосомы имеют молекулярную массу 1–3•109Д. У микоплазм – 0,5•109 Д (наименьшая), у нитчатых цианобактерий – 8,5•109 Д (наибольшая). Часто действие рН, температуры, металлов, ионизирующего излучения вызывает образования множества копий хромосом, которые, после устранения действующего фактора, исчезают.
ДНК прокариот устроена так же, как у эукариот. Комплиментарность А+Т и Ц+Г. ДНК несет множество отрицательных зарядов, так как есть множество ионизированных гидроксильных групп в фосфатных остатках. Они нейтрализуются у эукариот белками-гистонами (основные). У прокариот (почти у всех) гистонов нет, а есть полиамины (спермин и спермидин), а также ионы Mg2+.
ДНК – репликация. Этот процесс всегда предшествует делению клетки. Точке крепления к ЦПМ является точкой начала репликации.
Деление клетки – равновеликое бинарное поперечное – приводит к образованию двух одинаковых дочерних клеток.
Нуклеоид – основной носитель информации о свойствах клетки и основной фактор передачи.
Однако существуют в цитоплазме в сотни раз более короткие ДНК – внехромосомные факторы наследственности – плазмиды (1958 г. Жакоб, Вольман). Они передают дополнительные свойства, связанные с размножением, устойчивостью к лекарствам, болезнетворностью, редукцией ксенобиотиков и т.д.
Споры
Бактерии рода Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, отдельные кокки и спириллы образуют споры.
Споры – тельца сферической или эллиптической формы, устойчивые к воздействию неблагоприятных факторов. Они преломляют свет и четко видны в световом микроскопе. Как правило, образуется только одна спора. Однако у Clostridium обнаружены 2–3 споры. Споры – приспособление организма для выживания в неблагоприятных условиях.
Для уничтожения спор требуется 120°С и 1 атм 2 часа. В сухом состоянии погибают лишь при 160°С. Термоустойчивость спор обеспечивается комплексом катионов Са, Mg, Mn, К и вещества дипиколиновой кислоты (пиридин-2,6-дикарбоновая кислота).
Образуется спора из выпячивания ЦПМ и обособления части нуклеоида с цитоплазмой, затем покрывается мембраной – проспора (новая клетка). Микроскопия показала наличие поверхностных покровов споры – структуры экзоспориум, состоящего из ряда слоев.
Диаметр споры равен или больше диаметра клетки.
Bacillus Clostridium
Цисты – покоящиеся клетки – не являются спорами (Azotobacter).
Спора выходит во внешнюю среду при разрыве клеточной стенки. Сначала набухает, а затем разрывается и появляется ростовая трубка, которая удлиняется и начинает делиться.
ЛЕКЦИЯ № 4
Питательные среды и культивирование микроорганизмов.
Важнейшими физическими и химическими параметрами культивирования являются: источник питания, энергии, рН, аэрация, температура. Для роста микроорганизмов необходима вода. Требования, предъявляемые различными микроорганизмами в отношении состава питательной среды и других условий, очень разнообразны.
Минимальное требование к средам: в них должны быть все элементы, из которых строится клетка, в такой форме, в какой микроорганизмы способны их усвоить.
Потребность в химических элементах
По количественному вкладу в строение клетки различают макро- и микроэлементы.
Макроэлементы – 10 элементов, входящих во все организмы (С, О, Н, N, S, Р, К, Са, Mg, Fe).
Микроэлементы – следовые количества – Mn, Mo, Zn, Сu, Ni, V, В, С1. Они содержатся в качестве примесей в солях макроэлементов, поступают с пылью из стекла лабораторной посуды. Поэтому для выявления потребности микроэлементах нужны особые методы.
Большинство элементов вносят в среду в виде солей.
Пример:
КН2РO4 |
0,3г |
К2НРO4 |
0,5г |
NH4Cl |
1,0г |
MgSO4*7H2O |
0,2г |
FeS04*7H2O |
0,01г |
СаСl2*7Н2O |
0,01г |
глюкоза |
10,0г |
вода |
1000мл |
раствор с микроэлементами |
1мл |