По мнению ученых, бактериям более 3,5 миллиардов лет. Они существовали на Земле задолго до появления высокоорганизованных организмов. Находясь у истоков жизни, бактериальные организмы получили элементарное строение по прокариотическому типу, характеризующееся отсутствием оформленного ядра и ядерной оболочки. Одним из факторов, повлиявших на формирование их биологических свойств, является оболочка бактерий (клеточная стенка).
Функции внешней стенки
Стенка бактерии призвана выполнять несколько основополагающих функций:
- быть скелетом бактерии;
- придавать ей определенную форму;
- осуществлять связь с внешней средой;
- защищать от вредных воздействий окружающих факторов;
- участвовать в делении бактериальной клетки, которая не имеет ядра и ядерной оболочки;
- удерживать на своей поверхности антигены и различного рода рецепторы (характерно для грамотрицательных бактерий).
У определенных видов бактерий есть наружная капсула, которая отличается прочностью и служит для сохранения целостности микроорганизма длительное время. В таком случае оболочка у бактерий является промежуточной формой между цитоплазмой и капсулой. Некоторые бактерии (например, лейконосток) имеют особенность заключать в одну капсулу несколько клеток. Это называется зоогелем.
Химический состав капсулы характеризуется наличием полисахаридов и большого количества воды. Капсула также может обеспечивать возможность бактерии прикрепиться к определенному объекту.
От того, насколько легко вещество проникает через оболочку, зависит степень его усвояемости бактерией. Большую вероятность проникновения имеют молекулы с длинными участками цепи, обладающими устойчивостью к биодеградации.
Врачи отмечают, что бактериальная оболочка играет ключевую роль в жизнедеятельности микроорганизмов. Она состоит из нескольких слоев, включая клеточную стенку и мембрану, которые обеспечивают защиту от внешних факторов и помогают поддерживать внутреннюю среду клетки. Структура оболочки варьируется у различных видов бактерий, что влияет на их устойчивость к антибиотикам и другим антимикробным агентам. Например, грамположительные бактерии имеют толстую клеточную стенку, тогда как грамотрицательные обладают более сложной структурой с внешней мембраной. Врачи подчеркивают, что понимание этих особенностей важно для разработки эффективных методов лечения инфекций и борьбы с устойчивыми штаммами бактерий.
Что представляет собой оболочка?
Бактериальная оболочка состоит из липополисахаридов, протеинов, липопротеидов, тейхоевых кислот. Основополагающим компонентом является муреин (пептидогликан).
Толщина клеточной стенки может быть различной и достигать 80 нм. Поверхность – не сплошная, имеет поры различного диаметра, через которые микроб получает питательные вещества и выделяет продукты своей жизнедеятельности.
О значимости наружной стенки свидетельствует её значительный вес – он может колебаться от 10 до 50% сухой массы всей бактерии. Цитоплазма может выпячиваться, меняя внешний рельеф бактерии.
Сверху оболочка может быть покрыта ресничками либо на ней могут располагаться жгутики, которые состоят из флагеллина – специфического вещества белковой природы. Для крепления к бактериальной оболочке у жгутиков есть особые структуры – плоские диски. Бактерии с одним жгутиком называются монотрихами, с двумя – амфитрихами, с пучком – лофотрихами, с множеством пучков – перитрихами. Не имеющие жгутиков микроорганизмы называются атрихиями.
Читайте также:
Клеточная оболочка имеет внутреннюю часть, которая начинает формироваться после завершения роста клетки. В отличие от наружной, она состоит из гораздо меньшего количества воды и имеет большую эластичность и прочность.
Процесс синтеза стенок микроорганизмов начинается внутри бактерии. Для этого в ней имеется сеть полисахаридных комплексов, которые чередуются в определенной последовательности (ацетилглюкозамин и ацетилмурамовая кислота) и связываются между собой прочными пептидными связями. Сборка стенки осуществляется снаружи, на плазматической мембране, где оболочка и располагается.
Поскольку бактерия не имеет ядра, то и ядерной оболочки у нее не имеется.
Оболочка представляет собой неокрашенную тонкую структуру, которую без специальной окраски клеток даже невозможно рассмотреть. Для этого используют плазмолиз и затемненное поле зрения.
Окрашивание по Граму
Для изучения подробной структуры клетки в 1884 году Христиан Грам предложил особый способ её окраски, который в последующем был назван его именем. Окраска по Граму делит все микроорганизмы на грамположительные и грамотрицательные. Для каждого вида характерны свои биохимические и биологические свойства. Различная окраска обусловлена и строением клеточной стенки:
- Грамположительные бактерии имеют массивную оболочку, которая включает полисахариды, белки и липиды. Она прочная, поры имеют минимальную величину, краска, применяемая для окрашивания, плотно проникает вглубь и практически не вымывается. Такие микроорганизмы приобретают сине-фиолетовый цвет.
- Грамотрицательные бактериальные клетки имеют определенные отличия: толщина их стенки меньше, зато оболочка имеет два слоя. Внутренний слой состоит из пептидогликана, который имеет более рыхлую структуру и широкие поры. Краска при окрашивании по Граму легко вымывается этанолом. Клетка при этом обесцвечивается. В дальнейшем методикой предусмотрено добавление контрастного красного красителя, который окрашивает бактерии в красный или розовый цвет.
Удельный вес грамположительных микробов, безвредных для человека, гораздо превышает грамотрицательные. На сегодняшний день классифицировано три группы грамотрицательных микроорганизмов, которые вызывают у человека заболевания:
- кокки (стрептококки и стафилококки);
- неспорообразующие формы (коринебактерии и листерии);
- спорообразующие формы (бациллы, клостридии).
Бактериальная оболочка представляет собой сложную структуру, играющую ключевую роль в жизнедеятельности микроорганизмов. Многие исследователи отмечают, что она состоит из нескольких слоев, включая клеточную мембрану и клеточную стенку, которые обеспечивают защиту и поддерживают форму бактерий. Клеточная стенка, в свою очередь, может быть грамположительной или грамотрицательной, что влияет на восприимчивость к антибиотикам.
Некоторые ученые подчеркивают, что бактериальная оболочка не только защищает от внешних воздействий, но и участвует в обмене веществ, позволяя селективно пропускать вещества. Кроме того, оболочка играет важную роль в взаимодействии с окружающей средой, включая адгезию к поверхностям и взаимодействие с другими клетками.
Многочисленные исследования показывают, что изменения в структуре оболочки могут привести к устойчивости к лекарственным препаратам, что делает понимание ее функций особенно актуальным в борьбе с инфекциями. В целом, бактериальная оболочка является объектом активного изучения, и ее особенности продолжают открывать новые горизонты в микробиологии и медицине.
Характеристика периплазматического пространства
Между бактериальной стенкой и мембраной цитоплазмы находится периплазматическое пространство, которое состоит из ферментов. Этот компонент является обязательной структурой, он составляет 10-12% сухой массы бактерии. Если мембрана по какой-то причине разрушается, клетка гибнет. Генетическая информация располагается непосредственно в цитоплазме, не отделяется от неё ядерной оболочкой.
Независимо от того, является микроб грамположительным или грамотрицательным, это осмотический барьер микроорганизма, транспортер органических и неорганических молекул вглубь клетки. Доказана и определенная роль периплазмы в росте микроорганизма.
Вопрос-ответ
Какую функцию выполняет оболочка бактерий?
Стенка выполняет защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную, характерную для нее форму (например, форму палочки или кокка) и представляет собой наружный скелет клетки. Эта плотная оболочка роднит бактерии с растительными клетками, что отличает их от животных клеток, имеющих мягкие оболочки.
Строение оболочки бактерии?
Наружная мембрана состоит из двух асимметричных слоёв: внутренний слой, обращённый к клетке, состоит из фосфолипидов, а внешний — из липополисахаридов. Внутренний слой почти на 90 % состоит из фосфатидилэтаноламина. Липополисахариды содержат О-полисахарид, коровый полисахарид и остаток липида А.
Какое строение имеет бактериальная?
Бактериальная клетка обычно не содержит никаких мембранных структур внутри, в том числе и везикул, но могут быть различного рода включения (запасные липиды, сера) и газовые пузырьки, окруженные белковой мембраной.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите различные типы бактериальных оболочек, такие как грамположительные и грамотрицательные, чтобы лучше понять, как их строение влияет на устойчивость бактерий к антибиотикам и другим внешним воздействиям.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на роль бактериальной оболочки в патогенезе инфекционных заболеваний. Понимание механизмов, с помощью которых оболочка защищает бактерии от иммунной системы хозяина, поможет вам лучше осознать важность этой структуры в медицине.
СОВЕТ №3
Изучите методы исследования бактериальных оболочек, такие как микроскопия и молекулярные техники, чтобы узнать, как ученые анализируют их структуру и функции. Это знание может быть полезным для тех, кто интересуется биологией и медициной.
СОВЕТ №4
Не забывайте о значении бактериальной оболочки в экосистемах. Она играет ключевую роль в взаимодействии бактерий с окружающей средой, включая участие в биогеохимических циклах и симбиотических отношениях с другими организмами.
