Каждый человек знает, что мир населен бактериями. Но вот рассмотреть крошечных обитателей Земли не под силу человеческому глазу. Даже ученые, имеющие доступ к современным мощным микроскопам, еще только познают строение клетки миниатюрной бактерии. А те, в свою очередь, преподносят им новые сюрпризы.
Предварительное знакомство
С точки зрения современной науки прокариоты имеют примитивное строение. Но именно эта «незатейливость» помогает выживать им в самых неожиданных условиях. Например, в сероводородных источниках или на атомных полигонах. Ученые подсчитали, что общая масса всех земных микроорганизмов составляет 550 миллиардов тонн.
Бактерии имеют одноклеточное строение. Но это не значит, что бактериальные клетки пасуют перед клетками животных или растений. Микробиология уже располагает знаниями о сотнях тысяч видов микроорганизмов. Тем не менее представители науки ежедневно открывают новые их виды и особенности.
Немудрено, что для полного освоения поверхности Земли микроорганизмам приходится принимать разнообразные формы:
- кокки — шарики;
- стрептококки — цепочки;
- бациллы — палочки;
- вибрионы — изогнутые запятые;
- спириллы — спиральки.
Размер бактерий измеряют в нанометрах и микрометрах. Их средняя величина составляет 0,8 мкм. Но среди них имеются прокариоты-гиганты, достигающие 125 мкм и больше. Настоящими великанами среди лилипутов являются спирохеты длиной в 250 мкм. Сравните теперь с ними размер самой мелкой прокариотической клеточки: микоплазмы «вырастают» совсем чуть-чуть и достигают 0,1-0,15 мкм в диаметре.
Стоит сказать, что великанам-бактериям не так легко выжить в окружающей среде. Им сложно найти себе достаточно питательных веществ для успешного выполнения своей функции. Но зато они не являются легкой добычей для бактерий-хищников, которые питаются своими собратьями — одноклеточными микроорганизмами, «обтекая» и поедая их.
Строение бактериальных клеток представляет собой сложный и многоуровневый процесс, который далеко не так прост, как может показаться на первый взгляд. Врачи и микробиологи подчеркивают, что бактерии, несмотря на их малые размеры, обладают разнообразными структурами и функциями. Клеточная стенка, состоящая из пептидогликана, обеспечивает защиту и форму, в то время как клеточная мембрана регулирует обмен веществ. Внутри клетки находится цитоплазма, где расположены рибосомы и ДНК, организованная в виде нуклеоида. Некоторые бактерии имеют дополнительные структуры, такие как жгутики и Pili, которые помогают в движении и прикреплении к поверхностям. Таким образом, понимание бактериальной клетки требует глубоких знаний и внимательного изучения, что делает эту тему актуальной для медицинских исследований и разработки новых методов лечения инфекционных заболеваний.
Клеточная оболочка
Бактериальная клетка имеет клеточную стенку, которая служит своеобразным барьером между внешней средой и внутренним содержимым. Клеточная оболочка микроорганизмов существенно отличается по своей структуре и химическому составу от клеточной оболочки животных и растений. Например, прокариоты в отличие от эукариот способны выдерживать значительное давление благодаря плотной клеточной стенке.
Клеточная стенка придает крошечным организмам специфическую форму. А химический состав и строение оболочки являются важными критериями при проведении диагностических исследований.
Главные функции клеточной оболочки:
- обмен веществ между прокариотической клеткой и внешним миром;
- синтез полисахаридов;
- защита бактерии от разрушающих факторов и избытка воды.
Ученые, учитывая особенности строения бактериальной оболочки, подразделяют бактерии на 2 большие группы:
- Грамположительные. Структура однородна, строение несложное, состоит из гликопептидов.
- Грамотрицательные. Структура многослойная, состоит из полисахаридов, белка и липидов.
Нуклеоид
Признак, который существенно отличает строение бактерий от животных и растений, — это отсутствие оформленного ядра в бактериальной клетке. Но функции хранилища наследственной информации в ней выполняет нуклеоид.
Микробиология утверждает, что ДНК в клетках прокариот не разбросаны хаотично, а локализованы в определенной области. Причем нуклеоид постоянно меняет свою форму в зависимости от фазы развития бактерии.
ДНК бактерий благодаря своей особенности очень устойчива. Там, где геном животных и растений погибает, некоторые микроорганизмы замечательно себя чувствуют. Например, Deeinococcus radiodurans обитает на радиационно загрязненной территории. Причем она способна переносить радиационные дозы, которые в тысячу раз превышают допустимую норму для человека. Сравните, Deeinococcus radiodurans восстанавливает генетическую информацию всего через 6 часов после повреждения.
Бактериальные клетки, несмотря на свою простоту, представляют собой удивительно сложные структуры. Многие люди считают, что бактерии — это просто маленькие организмы, но на самом деле их строение включает множество уникальных компонентов. Клеточная стенка, мембрана, рибосомы и ДНК — все это играет важную роль в жизнедеятельности бактерий. Например, клеточная стенка защищает бактерии от внешней среды и помогает им поддерживать форму. Однако не все бактерии имеют одинаковую структуру: грамположительные и грамотрицательные бактерии отличаются по составу стенки, что влияет на их устойчивость к антибиотикам. Кроме того, некоторые бактерии обладают жгутиками, которые помогают им передвигаться. Таким образом, изучение бактериальных клеток открывает множество вопросов и заставляет задуматься о том, насколько сложен мир микробов, который нас окружает.
Цитоплазма
Бактериальные клетки заполнены внутри полужидкой субстанцией под названием «цитоплазма». Она является хранилищем жироподобных веществ, рибонуклеиновых кислот и белков. Если бактерия попадает в неблагоприятные условия, то начинает их расходовать.
Внутриклеточная жидкость служит местом расположения рибосом и мезосом. В этих органоидах происходит синтез белков и окислительно-восстановительные процессы.
Жгутики
Микробы не сидят на месте. Помогают двигаться малышам-непоседам специальные волокна, которые называются жгутики. «Ножки» бактерий настолько тонки, что без предварительной окраски их невозможно разглядеть даже в современные микроскопы.
Жгутик представляет собой спирально закрученную нить, которая прикрепляется к прокариотической клетке с помощью своеобразного «крючка». Функции жгутиков заключаются в том, что они перемещают микроорганизм с помощью простейшего толкательного движения.
Какова скорость движения бактерий? Она напрямую зависит от их возраста: чем моложе клетка, тем быстрее способна передвигаться. В благоприятных условиях крошки за 1 секунду преодолевают расстояние, идентичное их длине.
Учитывая особенности расположения жгутиков на поверхности бактерий, микробиология определила следующие их виды:
- перитрихи: жгутики находятся по всей поверхности;
- монотрихи: оснащены одним толстым жгутиком;
- политрихи: 2-50 жгутиков собраны в один пучок.
Специальная защита
Размер прокариот настолько мал, что природа не могла оставить их без защиты. Большинство крошек имеет защитный покров, который предохраняет их от высыхания. Своеобразная капсула, состоящая из слоя слизи, покрывает всю поверхность бактериальной клетки. Причем бактериальная капсула у разных представителей прокариот имеет разную толщину.
Вредоносные для человека и животных микробы очень любят «одевать» на себя такую капсулу, попадая внутрь организма. В таком случае она защищает вредителя от действий лейкоцитов и антител. Капсула помогает сибирской язве, коклюшу, пневмококкам закрепиться во внутренних органах животных и человека, чтобы начать свое разрушительное действие.
Нельзя сказать, что капсула присуща всем видам бактерий. Даже те прокариоты, которые использовали такую защиту, в процессе мутаций могут превратиться в бескапсульные формы.
Природа не наградила бактерий внушительными размерами. Но, скорее всего, первые жители Земли от этого только выиграли. Ведь таким малышам гораздо проще приспособиться к переменам на планете. Они умудрились «втиснуть» в маленькую клеточку такие разнообразные функции, что большое и умное человечество еще долго будет разгадывать тайны их строения.
Вопрос-ответ
Каково строение бактериальной клетки?
Основными структурами являются клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма с включениями, нуклеоид. Бактериальную клетку окружает оболочка, состоящая из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Под оболочкой находится цитоплазма, состоящая из цитозоля и содержащая нуклеоид, рибосомы и включения.
Чем строение бактериальной клетки принципиально отличается?
Бактерии отличаются от всех клеточных организмов тем, что в их клетках нет оформленного ядра: ядерное вещество (хромосома) располагается в цитоплазме и не отделено от неё оболочкой.
Строение стенки бактерии?
Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана (муреина) и бывают двух типов: грамположительного и грамотрицательного. Клеточная стенка грамположительного типа состоит исключительно из толстого слоя пептидогликана, плотно прилегающего к клеточной мембране и пронизанного тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами.
Каково строение клеточной оболочки?
Она состоит в основном из целлюлозы или различных смесей целлюлозы и гемицеллюлозы, лигнина, суберина и других веществ. Клетки, имеющие вторичные оболочки, в зрелом состоянии часто лишены протопластов.
Советы
СОВЕТ №1
Изучайте основные компоненты бактериальной клетки, такие как клеточная стенка, мембрана, цитоплазма и рибосомы. Понимание их функций поможет вам лучше осознать, как бактерии взаимодействуют с окружающей средой и друг с другом.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на различия между грамположительными и грамотрицательными бактериями. Эти различия в строении клеточной стенки влияют на их реакцию на антибиотики и могут быть ключевыми для понимания их патогенности.
СОВЕТ №3
Используйте визуальные материалы, такие как схемы и микрофотографии, чтобы лучше усвоить информацию о строении бактериальных клеток. Визуализация поможет вам запомнить детали и упростит процесс обучения.
СОВЕТ №4
Не забывайте о роли бактерий в экосистемах и их значении для человека. Изучение их строения и функций поможет вам понять, как они влияют на здоровье, окружающую среду и промышленность.
