Понятие «цитоплазма» является сложносоставным, и при переводе с греческого означает «содержимое клетки». Современная наука понимает под цитоплазмой сложную динамическую физико-химическую систему, заключенную внутри плазматической мембраны. То есть все внутриклеточное содержимое прокариотов, исключая хромосому, считают цитоплазмой клетки бактерий.
Границы клеточного содержимого
Цитоплазма клетки прокариотов имеет 2 слоя ограничения:
- цитоплазматическую мембрану (ЦПМ);
- клеточную стенку.
Ограничивающие цитоплазму у бактерий слои имеют различные функции и свойства.
Врачи и микробиологи подчеркивают важность понимания состава клетки бактерии и функций цитоплазмы для разработки эффективных методов лечения инфекционных заболеваний. Цитоплазма, представляющая собой вязкую субстанцию, играет ключевую роль в метаболических процессах, обеспечивая транспорт питательных веществ и удаление отходов. Врачи отмечают, что в ней находятся рибосомы, ответственные за синтез белков, а также различные органеллы, которые участвуют в энергетическом обмене. Состав клетки бактерии, включая клеточную стенку и мембрану, определяет ее устойчивость к антибиотикам. Понимание этих аспектов позволяет врачам более точно выбирать терапию и разрабатывать новые антимикробные препараты, что особенно актуально в условиях растущей антибиотикорезистентности.
Клеточная стенка бактерии
Наружный укрывной слой прокариотов, клеточная стенка, представляет собой плотную оболочку и выполняет ряд функций:
- защита от внешнего воздействия;
- придание микроорганизму характерной формы.
Фактически клеточная стенка микроорганизмов является своеобразным наружным скелетом. Такое строение оправданно – ведь внутриклеточное осмотическое давление может в десятки раз превышать давление наружное, и без защиты плотной клеточной стенки бактерию просто разорвет.
Плотная клеточная стенка характерна только для бактериальных и растительных клеток – животная клетка имеет мягкую оболочку.
Клеточная стенка бактерий, ограничивающая содержимое клетки, имеет толщину от 0,01 до 0,04 мкм, причем толщина стенки увеличивается в процессе жизни микроорганизма. Несмотря на плотность клеточной оболочки, она проницаема. Вовнутрь беспрепятственно проходят питательные вещества, а продукты жизнедеятельности выводятся из нее.
Цитоплазматическая мембрана
Между цитоплазмой и клеточной стенкой располагается ЦПМ – цитоплазматическая мембрана. В бактериальной клетке она выполняет целый ряд функций:
- регулирует поступление питательных веществ и вывод продуктов жизнедеятельности;
- синтезирует соединения для клеточной стенки;
- контролирует активность ряда ферментов, расположенных на ней.
Мембрана цитоплазмы настолько прочна, что бактериальная клетка может какое-то время существовать даже без клеточной стенки.
Состав клетки бактерии и функции цитоплазмы вызывают интерес у многих ученых и студентов. Бактериальные клетки, будучи прокариотами, имеют простую структуру, но их цитоплазма играет ключевую роль в жизнедеятельности. Она содержит рибосомы, необходимые для синтеза белков, а также различные ферменты, участвующие в метаболических процессах. Многие исследователи отмечают, что именно в цитоплазме происходит деление клеток и обмен веществ, что делает ее центром активности. Кроме того, цитоплазма обеспечивает транспортировку веществ, необходимых для роста и размножения бактерий. Люди, изучающие микробиологию, подчеркивают, что понимание этих процессов помогает в разработке новых антибиотиков и методов борьбы с инфекциями.
Внутриклеточный состав микроорганизма
Исследования с применением электронного микроскопа позволили установить у внутриклеточного вещества очень сложное строение.
Цитоплазма любой бактериальной клетки содержит большое количество воды, в ней находятся различные органические и неорганические соединения – жизненно важные структуры и органеллы. Так, в цитозоле (матриксе цитоплазмы), внутриклеточной жидкости, располагаются рибосомы, пластиды и запас питательных веществ.
Все внутриклеточное содержимое подразделяют на три группы:
- гиалоплазма (цитозоль или матрикс цитоплазмы);
- органеллы – обязательные части бактериальной клетки;
- включения – необязательные части.
Матрикс цитоплазмы представляет собой не водный раствор, а гель с изменяющейся вязкостью. Агрегатное состояние гиалоплазмы – гель-золь (большая или меньшая степень вязкости) находится в динамическом равновесии и зависит от внешних условий.
Гиалоплазма бактериального организма включает следующие структуры:
- неорганические вещества;
- метаболиты органического происхождения;
- биополимеры (белки, полисахариды).
Основное назначение гиалоплазмы состоит в объединении всех имеющихся включений и обеспечении между ними устойчивого химического взаимодействия.
Внутриклеточные органеллы прокариотов – это микроструктурные плазматические соединения, отвечающие за функции жизнеобеспечения и присутствующие практически во всех бактериальных клетках. Органеллы подразделяют на две большие группы:
- обязательные – имеют жизненно важное значение для функционирования организма;
- необязательные – не имеют большого значения для функционирования; микроорганизмы даже одного штамма могут различаться набором этих органелл.
Обязательные органеллы
К необходимым для жизнедеятельности клетки органеллам относятся:
- нуклеоид (бактериальная хромосома) – представляет собой кольцевую двухцепочную молекулу ДНК;
- рибосомы (отвечают за синтез белка) – аналогичны рибосомам клеток, имеющих ядро; могут перемещаться в цитоплазме свободно или быть связанными с ЦПМ;
- цитоплазматическая мембрана (ЦПМ);
- мезосомы – отвечают за энергетический метаболизм и участвуют в процессе клеточного деления; являются результатом впячивания цитоплазматической мембраны.
В центральной части пространства бактерии располагается аналог ядра эукариотов – нуклеоид (ДНК микроорганизма). В случае эукариотов ДНК располагается только в ядре, а в организме бактерии ДНК может концентрироваться в одном месте или быть рассредоточена в нескольких местах (плазмиды).
Другими отличиями хромосомы бактерии от эукариотических ядер являются:
- более рыхлая упаковка;
- отсутствие характерных для ядра органелл – ядрышек, мембраны и другие;
- не имеют связи с гистонами – основными белками.
Как аналог ядра эукариотов, бактериальная хромосома в вопросе организации ядерного вещества является примитивной формой.
Читайте также:
Необязательные органеллы прокариотов
Необязательные органеллы бактерий не оказывают значительного влияния на функциональные способности бактериального организма. Характерной особенностью прокариотов является проявление диссоциации, в результате которой образуются морфотипы (морфовары) – штаммы микроорганизмов одного вида, имеющие морфологические различия.
Как итог, в бактериальной колонии проявляются различия не только по морфологическим признакам, но и по физиологическим, биохимическим, генетическим. Основные отличия морфоваров друг от друга состоят именно в составе необязательных органелл.
К необязательным органеллам относят:
- плазмиды – носители генетической информации, аналогичные бактериальной хромосоме, но значительно меньшего размера и с возможностью присутствия нескольких копий в организме;
- включения, содержащие питательные вещества (например, волютин); могут являться характерной особенностью конкретного вида микроорганизма.
Необязательные органеллы бактерий не являются постоянным признаком данного вида – многие включения представляют собой источники углерода или энергии. При благоприятных условиях микроорганизм формирует подобный запас во внутриклеточном пространстве, который расходует при наступлении неблагоприятных условий.
Включения, содержащие питательные вещества, принадлежат к гранулярному типу соединений. По своему составу могут подразделяться на:
- полисахариды – гранулеза (крахмал), гликоген;
- волютин (гранулы метахроматина) – содержит полиметафосфат;
- жировые капли;
- капли серы.
Именно включения низкомолекулярных образований приводят к возникновению различных значений осмотического давления цитоплазмы бактерии и наружной среды.
Вещество внутриклеточного пространства живой бактерии находится в постоянном движении (это называется циклоз), перемещая тем самым содержащиеся в нем вещества и органеллы.
Цитоплазмы бактерий имеет важное свойство – способность к росту и восстановлению при частичном удалении. Но, несмотря на все свои свойства, она способна функционировать только в присутствии ДНК – без нее цитоплазма не может существовать.
Вопрос-ответ
Каковы функции цитоплазмы у бактерий?
Важнейшая роль цитоплазмы — объединение всех клеточных структур (компонентов клетки) и обеспечение их химического взаимодействия. Она выполняет и другие функции, в частности, поддерживает напряжение на стенки клетки, сохраняет давление.
-
Читайте также:
Каковы состав и функции цитоплазмы?
Цитоплазма объединяет все клеточные структуры: компоненты и компартменты, и обеспечивает их химическое взаимодействие. В ней протекают важные биохимические реакции, включая гликолиз, синтез белков и липидов, модификацию и созревание белков, ферментативное расщепление макромолекул.
Что входит в состав бактериальной клетки?
В сухом веществе бактерий 52% составляют белки, 17% — углеводы, 9% — липиды, 16% — РНК, 3% — ДНК и 3% — минеральные вещества. Белки являются ферментами, а также составной частью клетки, входят в состав цитоплазматической мембраны (ЦПМ) и ее производных, клеточной стенки, жгутиков, спор и некоторых капсул.
Назовите основные функции бактерий?
Бактерии имеют большое значение в природе и жизни человека. Они разрушают мёртвое органическое вещество, поддерживают плодородие почв, участвуют в пищевых цепях, являясь пищей для одноклеточных животных. Некоторые бактерии вызывают опасные заболевания, другие полезны для человека и используются им.
Советы
СОВЕТ №1
Изучайте структуру клетки бактерии, чтобы лучше понять, как различные органеллы взаимодействуют друг с другом. Это поможет вам осознать, как функции цитоплазмы поддерживают жизнедеятельность бактерий.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на роль цитоплазмы в метаболических процессах. Понимание того, как цитоплазма участвует в обмене веществ, поможет вам глубже понять, как бактерии адаптируются к различным условиям окружающей среды.
СОВЕТ №3
Используйте визуальные материалы, такие как схемы и модели, чтобы лучше запомнить состав клетки бактерии. Визуализация поможет вам легче усвоить информацию о функциях различных компонентов, включая цитоплазму.
СОВЕТ №4
Не забывайте о значении бактерий в экосистемах. Изучение функций клеток бактерий и их цитоплазмы может дать вам представление о том, как они влияют на окружающую среду и здоровье человека.
