Строение бактериальной клетки

1. Тема: «Строение бактериальной клетки»

2.

1
5
• Строение бактериальной
клетки:
• 1 — клеточная стенка;
• 2 — плазматическая
мембрана;
• 3 — рибосомы;
• 4 — запасные питательные
вещества;
• 5 — ци-топлазма;
• 6 — кольцевая молекула ДНК;
7 — мезосома;
• 8 — пили (фимбрии);
• 9 — фотосинтетическая
мембрана;
• 10 — капсула;
• 11 — жгутик

3. Нуклеоид

• нуклеоид (аналог ядра) — кольцевая
молекула ДНК, находящаяся в цитоплазме и
не отграниченная от нее оболочкой.
Нуклеоиды бактерий изучены. Они состоят
на 80% из ДНК, остальные 20%
представлены различными негистоновыми
белками и РНК.

4. Плазмиды

• плазмиды — цитоплазматические
генетические элементы, представляющие
небольшие кольцевые ДНК.
• Иногда встречаются линейные структуры
плазмид. Последние не связаны с белками, не
прикреплены к мембране, содержат один из
несколько генов. Плазмиды находятся вне
генома и реплицируются независимо от него.
Бактериальные клетки могут содержать
несколько плазмид, называемых эписомами.

5.

• Плазмиды, присутствуя в бактериальных
клетках, могут сделать бактерии устойчивыми
к антибиотикам и другим лекарственным
веществам.
• Они
обеспечивают
синтез
факторов
патогенности
у
бактерий,
являющихся
возбудителями инфекционных заболеваний у
человека.
• С функционированием плазмид патогенности
связано развитие инфекционного процесса,
вызванного возбудителями чумы, сибирской
язвы, клещевого иксодового боррелиоза.

6. Клеточная стенка

• Клеточная стенка (оболочка) окружает клетку извне,
защищает
ее,
придает
устойчивую
форму,
предотвращающую от осмотического разрушения.
• Состоит из пептидогликана (муреина)
• По строению клеточной стенки различают две группы
бактерий (метод окрашивания Кристиан Грамм)
• 1. Грамположительные бактерии (например, роды
Staphylococcus, Lactobacillus) имеют более простую
структуру
клеточной
стенки,
состоящую
почти
исключительно из муреина (темно-фиолетовый).
• 2. Грамотрицательные бактерии (например, роды
Salmonella, Escherichia соll) — клеточная стенка содержит
меньше пептидогликана и имеет дополнительную
внешнюю мембрану, которая состоит из фосфолипидов
(розовый, красный).

7.

8. Капсула

• Капсула (имеющаяся у некоторых бактерий
слизистая оболочка), расположена снаружи от
клеточной стенки, состоит в основном из
разнообразных белков, углеводов и уроновых
кислот. Защищает от высыхания, помогает
бактериям в колониях удерживаться вместе, а
индивидуальным бактериям прикрепляться к
различным субстратам.
• капсулированные штаммы пневмококков
свободно размножаются в организме и
вызывают воспаление легких, тогда как
некапсулированные быстро уничтожаются
иммунной системой и абсолютно безвредны.

9.

• Через поры клеточной стенки свободно
проходят вода, ионы и малые органические
молекулы. Под клеточной стенкой находится
плазматическая мембрана. Многоскладчатые
впячивания мембраны в цитоплазму образуют
мезосомы, участвующие в построении
клеточных перегородок, репродукции, и
служат местом прикрепления ДНК.
• В цитоплазме отсутствуют мембранные
органеллы, но имеются многочисленные
мелкие рибосомы (70S). Микротрубочки отсутствуют, движения цитоплазмы не происходит.

10.

• Жгутики не ограничены мембраной, имеют
волнистую форму и состоят из сферических
субъединиц белка флагеллина. Эти субъединицы
расположены по спирали и образуют полый
цилиндр диаметром 10–20 нм.
• Количество и расположение жгутиков может быть
различным.
• На клеточной стенке некоторых бактерий видны
тонкие выросты (палочковидные белковые
выступы), которые называют пили, или фимбрии.
Они короче и тоньше жгутиков и представляют
собой короткие полые цилиндры из белка пилина
(нити длиной до 5 мкм, располагающиеся по
периферии клетки в количестве 100–250). Служат
для прикрепления бактерий к субстрату

11.

• Дыхание у бактерий осуществляется в
мезосомах, у сине-зеленых водорослей — в
цитоплазматических мембранах.
• Размножаются
прокариоты
путем
поперечного бинарного деления с образованием двух дочерних клеток.
• Переход к делению определяется отношением
объема ядра к объему цитоплазмы.
• Перед клеточным делением происходит
репликация ДНК, во время которой мезосомы
удерживают геном в определенном положении. Мезосомы могут прикрепляться к
перегородкам между дочерними клетками и
участвовать в синтезе веществ клеточной
стенки.

12. Деление прокариот

1
2
3
I
4
II
III
1 — клеточная оболочка; 2 — плазматическая мембрана; 3 — молекула ДНК; 4 —
цитоплазма; I — стадия репликации ДНК; II — стадия синтеза плазматической мембраны; III
— формирование поперечной перегородки

13. Деление

• Сначала делится нуклеоид, а затем
цитоплазма. Скорость размножения высока:
бактерия кишечной палочки каждые 20–30
мин удваивает свою численность.
• У бактерий наблюдается и половой процесс.
При этом нет образования гамет и слияния
клеток, а происходят только передача
генетического материала. Этот процесс
называется генетической рекомбинацией.
• Различают три способа передачи ДНК :
конъюгация, трансформация, трансдукция.

14.

• Конъюгация — однонаправленный перенос
фрагмента ДНК от клетки-донора в клеткуреципиент, контактирующих друг с другом.
Трансформация — однонаправленный
перенос ДНК плазмид от клетки-донора к
клетке-реципиенту, не контактирующих
друг с другом.
• Трансдукция — перенос фрагмента ДНК от
клетки-донора к клетке-реципиенту с
помощью бактериофагов.

15.

Изолированный
экстракт ДНК
ДНК/РНК фагов
Цитоплазматический мостик

16.

• В жизненном цикле некоторых прокариот
присутствует стадия спорообразования.
• При наступлении неблагоприятных условий
существования (дефицит питательных веществ,
накопление в среде продуктов метаболизма)
многие прокариоты образуют споры
• Они имеют утолщенные клеточные стенки,
характеризуются низким уровнем обмена
веществ
и
энергии,
но
приобретают
повышенную
устойчивость
к
действию
разнообразных повреждающих факторов:
высоких и низких температур, радиации и др.
Споры, попадая в благоприятные условия
среды, превращаются в активные вегетативные
формы, которые могут неограниченно расти и
размножаться

17.

• Споры
болезнетворных
бактерий,
пролежавшие в земле многие годы,
случайно попадая в воду, могут быть
причиной
вспышек
инфекционных
заболеваний.
Например,
споры,
вызывающие сибирскую язву, сохраняют
жизнеспособность в течение более 30 лет.

18. Сравнение прокариот и эукариот

Признак
Прокариоты
Организмы
Бактерии и
цианобактерии (синезеленые водоросли)
Грибы, растения, животные
Размеры клетки
Диаметр 0,5–5 мкм
До 40 мкм, объем клетки больше
Форма клетки
Одноклеточные или
нитчатые
Одноклеточные, нитчатые или
преимущественно многоклеточные с клеточной
дифференцировкой
Наличие ядерной
мембраны
Эукариоты
Нет ядерной мембраны Морфологически обособленное
ядро, отделенное от цитоплазмы
мембраной (оболочкой)

19.

Генетический Кольцевая ДНК (нуклеоид) находится в Линейные двухцепочечные молекулы
цитоплазме, не ограничена мембраной, ДНК связаны с белками — гистонами,
материал
нет белков гистонов
РНК и образующие хромосомы внутри
ядра
Состоит из экзонов
Состоит из экзонов и интронов
Ген
Имеется до 1,5 тыс. генов. БольВ зависимости от вида — от 5
Организация
шинство генов представлены
до 200 тыс. генов. Доля генов, прегенома
в единственной копии
доставленных в нескольких копиях
45%, что повышает надежность работы
генома
Имеются
Отсутствуют
Плазмиды
Отсутствуют
Имеются
Наличие
ядрышек
Деление
Клеточная
стенка
Капсула или
слизистый слой
Жгутики
Бинарное поперечное деление
У бактерий содержит муреин
(пептидогликан), у цианобактерий —
целлюлозу, пектиновые вещества,
немного муреина
Имеется у некоторых бактерий
Митоз, мейоз, амитоз
У растений — целлюлозная, у грибов —
хитиновая, у животных — клеточной
стенки нет
Простые, не содержат микротрубочек,
состоят из одной или нескольких
фибрилл. Диаметр 20 нм
Сложные, содержат микротрубочки
(9 × 2) + 2. Диаметр 200 нм
Отсутствует

20.

Цитоплазма
Отсутствие цитоскелета,
Наличие цитоскелета,
движения цитоплазмы, эндо- и движения цитоплазмы, эндо- и
экзоцитоза
экзоцитоз
Митохондрии, пластиды, эндоЦитоплазма Нет мембранных органелл.
Присутствуют мезосомы
плазматическая сеть, аппарат
-тические
(участвуют
Гольджи, лизосомы,
органеллы
в делении и метаболизме).
клеточный центр, рибосомы
Мелкие рибосомы (70S —
(80S — в цитоплазме в
распределены по цитоплазме и
свободном состоянии или
составляют
связанном с мембранами
до 40% массы клетки)
ЭПС); в пластидах и
митохондриях содержатся
рибосомы (70S)
Аэробное
клеточное
дыхание
У бактерий — в мезосомах; у
цианобактерий — на
цитоплазматических
мембранах
В митохондриях
Метаболизм
Анаэробный или аэробный
У большинства аэробный

21. 70S, 80S — коэффициенты седиментации; S — константа седиментации в единицах Сведберга, которая характеризует скорость осаждения

частицы при ультрацентрифугировании
Фотосинтез Хлоропластов нет. Происходит В хлоропластах, содержащих
в фотосинтетических
специальные мембраны,
пузырьках, не имеющих
собранные в граны
специфической упаковки
Фиксация
азота
Некоторые обладают этой
особенностью
(нитрифицирующие бактерии; цианобактерии)
Ни один организм не
способен к фиксации азота
Спорообра
зование
Споры предназначены для
перенесения
неблагоприятных условий
среды, имеют толстую стенку
Свойственно растениям и
грибам; споры
предназначены для размножения