В клетках бактерий отсутствует что: Бактериальные клетки — Строение бактериальной клетки, формы и таблицы

Бактериальные клетки — Строение бактериальной клетки, формы и таблицы

Последнее обновление — 6 ноября 2017 в 13:56

Время на чтение: 3 мин

Абсолютно все живые существа, за исключением вирусов, на нашей планете состоят из клеток. Бактерии же являются особым царством, так как их клеточное строение значительно отличается, от строения клеток растений, животных и грибов.

Думаю всем известно со школы, что бактерии представляют собой прокариотические микроорганизмы, что говорит об отсутствии ядра в них. Появившись ещё на первом этапе зарождения жизни на Земле, они позволили развиться всему, что мы можем сейчас видеть.

Но не стоит думать, что являясь такими простыми организмами, в наше время они не играют никакой роли. Наоборот, они влияют на множество факторов, без которых нормальное функционирование жизни на нашей планете невозможно.

Что же отсутствует в клетках бактерий?

Как уже было упомянуто выше, в клетках бактерий в первую очередь отсутствует оформленное ядро, что является главной их отличительной чертой. Поэтому вся генетическая информация клетки концентрируется в нуклеоиде, который имеет достаточно примитивное строение, но, не смотря на это, он может отлично передавать ген. информацию.

А сама ДНК как раз состоит из множества нуклеоидов, которые находятся в определённом порядке. Нарушение данного порядка обуславливает появление мутации, которая проявляется либо в появлении новых признаков, либо в утрате уже имеющихся.

Из-за своего прокариотического строения клетки бактерий обладают определёнными особенностями в передаче наследственной информации. В клетках животных, грибов и растений есть ядро, в котором находится определённое количество хромосом. У бактерий же ввиду отсутствия ядра есть лишь одна хромосома, которую чаще называют кольцевой ДНК, ибо её строение напоминает кольцо.

Наличие лишь одной хромосомы в клетке сводит на нет проявление таких признаков, как доминантность и рецессивность. Но с другой стороны это позволяет передавать наследственную информацию их поколения в поколение без изменений, отлично сохраняя генотип.

А так как бактерии размножаются очень интенсивно (за день может смениться несколько десятков поколений), учёные могут проводить эксперименты и выявлять мутации, для дальнейшего изучения причин их появления.

Так как бактерия – это прокариотический микроорганизм, в клетках бактерий всегда отсутствуют множество органоидов, которые присущи эукариотическим организмам:

1. аппарат Гольджи, который помогает клетке тем, что накапливает ненужные вещества, а в последствии выводит их из клетки;
2. пластиды, содержащиеся только в клетках растений, обуславливают их окраску, а также играют значимую роль в фотосинтезе;
3. лизосомы, обладающие особыми ферментами и помогающие расщеплению белков;
4. митохондрии обеспечивают клетки необходимой энергией, а также участвуют в размножении;
5. эндоплазматическая сеть, обеспечивающая транспорт в цитоплазму определённых веществ;
6. клеточный центр.

Также стоит помнить, что у бактерий отсутствует клеточная стенка, посему процессы, такие как пиноцитоз и фагоцитоз не могут протекать.

Пинцитоз – захват и втягивание жидких веществ в клетку, фагоцитоз – твёрдых веществ.

Особенности процессов бактерий

Являясь особыми микроорганизмами, бактерии приспособлены к существованию в таких условиях, когда кислород может отсутствовать. А само же дыхание у них происходит за счёт мезосом.

Также очень интересно то, что зелёные организмы способны точно также фотосинтезировать, как и растения. Но важно учитывать то, что у растений процесс фотозинтеза происходит в хлоропластах, а у бактерий же на мембранах.

Размножение в бактериальной клетке происходит примитивнейшим путём. Созревшая клетка делится надвое, они через некоторое время достигают зрелости, и этот процесс повторяется. В благоприятных условиях за сутки может произойти смена 70-80 поколений.

Важно помнить, что бактериям из-за своего строения не доступны такие способы размножения, как митоз и мейоз. Они присущи только эукариотическим клеткам.

Известно, что образование споров – это один из нескольких способов размножения грибов и растений. Но бактерии также умеют образовывать споры, что присуще немногим из их видов. Они обладают данной способностью для того, чтобы переживать особо неблагоприятные условия, которые могут быть опасными для их жизни.

Известны такие виды, которые способны выжить даже в условиях космоса. Такое не могут повторить никакие живые организмы.

Бактерии стали прародителями жизни на Земле благодаря простоте их строения. Но то, что они существуют и по сей день, показывает насколько они важны для окружающего нас мира. С их помощью люди могут максимально приблизиться к ответу на вопрос о происхождении жизни на Земле, постоянно изучая бактерии и узнавая что-то новое.

Также не стоит забывать про тот огромный вклад, который бактерии внесли и вносят в развитие окружающего мира.

«Какое строение у клетки бактерии?» – Яндекс.Кью

Бактерии — это живые одноклеточные организмы. Они бывают симбионтными, условно-патогенными и патогенными.

Симбионтные бактерии — безвредные, они живут в симбиозе с клетками «хозяина». В кишечнике они помогают в процессе переваривания пищи, в выработке витаминов и защите от кишечных инфекций. На коже, в ротовой полости и во влагалище такие бактерии подавляют рост болезнетворных микробов.

Условно-патогенные бактерии в определенных условиях вызывают болезни. Например, стафилококки находятся на коже и не причиняют вреда, но если снизился иммунитет, они активизируются и вызывают воспаление волосяного фолликула — фурункул.

Патогенные бактерии при попадании в организм вызывают инфекции, например туберкулез, сифилис, бактериальную ангину. Однако заболевания вызывают лишь менее 1 % бактерий.

Бактериальные инфекции лечат антибиотиками — они разрушают клеточную стенку бактерии и нарушают метаболизм клеток, в результате бактерии погибают. Этот метод работает против кишечной палочки, стрептококков, стафилококков, сальмонелл и др.

Вирусы — неклеточные формы. Они состоят из генетического материала — ДНК или РНК — и защитной белковой оболочки. Вирусы подобны паразитам, не выживают самостоятельно, поэтому используют чужие клетки для размножения и синтеза.

Белковая оболочка вируса прикрепляется к мембране чужой клетки, чаще определенного вида. Например, вирус гриппа прикрепляется к эпителию слизистых оболочек, простого герпеса — к нервной ткани, а иммунодефицита человека — к иммунным клеткам.

Вирус проникает в клетку, высвобождает ДНК или РНК. Затем увеличивается количество копий генетического материала, образуются новые вирусные частицы и вирус выходит из клетки. Также вирусы имеют собственный набор генов и эволюционируют путем естественного отбора.

Вирусные инфекции не лечат антибактериальными препаратами, поскольку у них нет клеточных структур, на которые бы могли подействовать антибиотики. Для лечения вирусных инфекций используют вакцины и противовирусные препараты. Вакцины создают искусственный иммунитет, для этого вводят ослабленные штаммы, которые вызывают иммунный ответ организма. Противовирусные препараты действуют двумя способами — стимулируют иммунную систему на атаку вирусов или атакуют вирусы напрямую.

Примеры вирусов: вирусы гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и С, штамм SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19.

Таким образом, различия между бактерией и вирусом выглядят следующим образом.

Бактерии:

• одноклеточные;
• есть клеточная стенка;
• размножается делением;
• лечение бактериальной инфекции антибиотиками;
• некоторые вызывают заболевания, улучшают пищеварение, способствуют иммунитету против патогенов.

Вирусы:

• нет клеток, только гены, ДНК или РНК;
• нет клеточной стенки — вместо нее белковая оболочка;
• размножается внутри клетки-хозяина;
• лечение антивирусными препаратами;
• вызывают заболевания у людей, животных, растений и других микроорганизмов.

«Какое строение у клетки бактерии?» – Яндекс.Кью

Бактерии — это живые одноклеточные организмы. Они бывают симбионтными, условно-патогенными и патогенными.

Симбионтные бактерии — безвредные, они живут в симбиозе с клетками «хозяина». В кишечнике они помогают в процессе переваривания пищи, в выработке витаминов и защите от кишечных инфекций. На коже, в ротовой полости и во влагалище такие бактерии подавляют рост болезнетворных микробов.

Условно-патогенные бактерии в определенных условиях вызывают болезни. Например, стафилококки находятся на коже и не причиняют вреда, но если снизился иммунитет, они активизируются и вызывают воспаление волосяного фолликула — фурункул.

Патогенные бактерии при попадании в организм вызывают инфекции, например туберкулез, сифилис, бактериальную ангину. Однако заболевания вызывают лишь менее 1 % бактерий.

Бактериальные инфекции лечат антибиотиками — они разрушают клеточную стенку бактерии и нарушают метаболизм клеток, в результате бактерии погибают. Этот метод работает против кишечной палочки, стрептококков, стафилококков, сальмонелл и др.

Вирусы — неклеточные формы. Они состоят из генетического материала — ДНК или РНК — и защитной белковой оболочки. Вирусы подобны паразитам, не выживают самостоятельно, поэтому используют чужие клетки для размножения и синтеза.

Белковая оболочка вируса прикрепляется к мембране чужой клетки, чаще определенного вида. Например, вирус гриппа прикрепляется к эпителию слизистых оболочек, простого герпеса — к нервной ткани, а иммунодефицита человека — к иммунным клеткам.

Вирус проникает в клетку, высвобождает ДНК или РНК. Затем увеличивается количество копий генетического материала, образуются новые вирусные частицы и вирус выходит из клетки. Также вирусы имеют собственный набор генов и эволюционируют путем естественного отбора.

Вирусные инфекции не лечат антибактериальными препаратами, поскольку у них нет клеточных структур, на которые бы могли подействовать антибиотики. Для лечения вирусных инфекций используют вакцины и противовирусные препараты. Вакцины создают искусственный иммунитет, для этого вводят ослабленные штаммы, которые вызывают иммунный ответ организма. Противовирусные препараты действуют двумя способами — стимулируют иммунную систему на атаку вирусов или атакуют вирусы напрямую.

Примеры вирусов: вирусы гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и С, штамм SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19.

Таким образом, различия между бактерией и вирусом выглядят следующим образом.

Бактерии:

• одноклеточные;
• есть клеточная стенка;
• размножается делением;
• лечение бактериальной инфекции антибиотиками;
• некоторые вызывают заболевания, улучшают пищеварение, способствуют иммунитету против патогенов.

Вирусы:

• нет клеток, только гены, ДНК или РНК;
• нет клеточной стенки — вместо нее белковая оболочка;
• размножается внутри клетки-хозяина;
• лечение антивирусными препаратами;
• вызывают заболевания у людей, животных, растений и других микроорганизмов.

Бактерии и вирусы: как поражают клетки организма, в чем разница и когда нужны антибиотики

Рассказываем, в чем разница между бактериями и вирусами, как они ведут себя внутри человеческого организма и почему для лечения вирусных заболеваний антибиотики не подходят.

Что такое микробы?

Микробы — общее название для живых микроорганизмов, которые, без преувеличения, присутствуют повсюду. Микробы обитают в воде, земной коре, внутри организмов растений и животных — по распространенной теории считается, что именно они были первыми живыми организмами на планете. Согласно «Справочнику по бактериологической систематике» бактериолога Дэвида Хендрикса Берджи, все микробы делятся на два класса — прокариоты и  эукариоты .

Прокариоты  — одноклеточные микроорганизмы, которые не обладают оформленным клеточным ядром. К классу прокариотов относятся археи и  бактерии .

Эукариоты в противовес прокариотам обладают клеточными ядрами. Традиционно к эукариотам относят животных и растения, а из микроорганизмов — микроскопические водоросли и  грибы . Эукариоты могут быть как многоклеточные, так и одноклеточные, главное, что они имеют одинаковое строение клеток.

Вирусы не относят ни к первому, ни ко второму классу.

Что такое бактерии?

Как мы уже поняли, бактерии являются прокариотами — одноклеточными организмами, которые не обладают клеточными ядрами. Они — самый распространенный вид живых организмов, обитающих на Земле. Так, человеческий организм населяют 39 триллионов бактерий, которые образуют микрофлору (мы уже рассказывали про бактерии, живущие на коже). Среди бактерий различают три вида:

симбионтные , условно-патогенные и  патогенные бактерии.

Симбионтные бактерии являются безвредными для человека (их сдерживает иммунная система) и живут с нами в симбиозе. Условно-патогенные

бактерии, как понятно из названия, не несут опасности для здоровья по умолчанию — они могут стать причиной заболеваний при определенных условиях. Например, из-за общего снижения иммунитета или злоупотребления антибактериальными средствами личной гигиены, из-за который страдает микрофлора слизистых и кожи. Наиболее опасными для человеческого организма являются патогенные бактерии , которые вызывают инфекционные заболевания при попадании в организм: туберкулез, сифилис, бактериальную ангину (в прошлом патогенные бактерии провоцировали эпидемии холеры и бубонной чумы).

Что такое вирусы?

По мере расширения познаний в области инфекционных заболеваний ученым становилось понятно, что не все они вызваны патогенными бактериями и грибками. Сейчас нам также известно о существовании вирусов — неклеточной формы жизни, провоцирующей развитие заболевания при попадании в организм.

Строение вирусов очень примитивно — это генетический материал, представленный в виде ДНК или РНК (нуклеиновых кислот), и защитная белковая оболочка (капсид). Вирусы не обладают клеточной структурой и не могут существовать вне живых клеток, которые «захватывают». Такие клетки нужны вирусам для размножения и синтеза молекул, так как у них полностью отсутствует обмен веществ.

В то же время вирусы имеют собственный набор генов и эволюционируют путем естественного отбора (выживают сильнейшие особи) — то есть проявляют признаки живых организмов. Ученые до сих пор не знают, к чему относятся вирусы — к живой или неживой природе — поэтому их принято называть «организмами на границе живого».

Загадкой до сих пор остается и история происхождения вирусов. На эту тему существует несколько разных теорий, самая популярная из которых гласит, что вирусы когда-то были частью геномов более крупных организмов, но «сбежали» и начали существовать за счет клеток-хозяев.

Существует огромное количество вирусов, многие из которых хорошо (или относительно хорошо) изучены — это вирусы гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и С.

Отдельно стоит сказать, про коронавирусы — семейство вирусов, известное науке с 1965 года. К ним относится и виновник нынешней пандемии — штамм SARS-CoV-2, провоцирующий возникновение инфекции COVID-19.

Фото: Kay Lau / Unsplash

На данный момент коронавирусы изучены недостаточно глубоко, и лечение COVID-19 (как и предшествующих ему заболеваний, вызванных штаммами коронавирусов) не разработано.

Про здоровье А маски помогут? 6 важных правил во время эпидемии коронавируса

Развитие бактерий и вирусов в человеческом организме

Болезнетворные бактерии и вирусы попадают в человеческий организм одинаковыми путями — воздушно-капельным, через физические повреждения (порезы и укусы) или с едой. Отличается именно их жизненный цикл внутри организма.

У бактерий существует внеклеточный и  внутриклеточный

циклы размножения. При внеклеточном цикле бактерии не попадают в клетки, но отравляют организм путем выработки токсинов. Такие бактерии обитают на коже и слизистых оболочках. При внутриклеточном цикле они проникают внутрь клеток и питаются их содержимым, из-за чего истощенные клетки умирают. Например, бактерии поглощают аденозинтрифосфат (АТФ), который нужен клетке для синтеза новых молекул полезных веществ, передвижения с помощью жгутиков и ресничек и избавления от отходов, а также цитоплазму клетки-хозяина с питательными веществами. Когда ресурсы клетки-хозяина исчерпаны, она подвергается лизису (растворению), а патогенные бактерии выходят во внешнюю среду организма.

Вирус, как известно, не может существовать вне клетки-хозяина. Попадая внутрь, он берет клетку под контроль и использует ее ресурсы для репликации — создания вирусного генетического материала. Существует два сценария развития дальнейших событий. В первом случае вирус со своими копиями могут покинуть клетку, но она продолжит создавать вирусные копии. Во втором — клетка погибает, а вирусы вырываются наружу и далее заражают здоровые клетки.

Вирус также обладает способностью прятаться в клетке. Это происходит, если он по каким-то причинам не заинтересован в репликации или хочет уклониться от защитных реакций иммунной системы организма, в который попал.

Тогда вирус остается неактивен и не создает свои копии, пока его не активирует какой-либо внешний фактор — например, стресс, усталость, солнечный свет, снижение иммунитета.

Фото: Max Anderson / Unsplash

Лечение и профилактика

Многие ошибочно считают, что вирусы легко поддаются лечению антибиотиками. На самом деле антибиотики (сейчас в официальных документах чаще используется название « противомикробные препараты ») были разработаны специально для лечения бактериальных инфекций.

Антибиотики нарушают клеточную стенку, синтез нуклеиновых кислот и метаболизм клеток бактерий, из-за чего они погибают. Напомним, что бактерии — это одноклеточные микроорганизмы, в то время как вирусы являются неклеточными организмами. Поэтому действие антибиотиков никак не может повлиять на вирусы, они убивают именно бактерии или оказывают подавляющее действие на их размножение.

Про здоровье Как долго можно пользоваться сосудосуживающими каплями и как справиться с зависимостью от них? Отвечают врачи

Для борьбы с вирусами были специально разработаны вакцины и  противовирусные препараты . Вакцины создают искусственный иммунитет, их формулы часто включают ослабленные, мертвые штаммы или вирусы, которые могут заставить организм вызвать иммунный ответ. Противовирусные препараты действуют двумя способами — они либо стимулируют иммунную систему на атаку вирусов, либо сами атакуют вирусы напрямую. Противовирусные препараты могут встраиваться в генетический материал вируса в ходе его репликации, из-за чего жизненный цикл вируса останавливается, так как полученная ДНК является нерабочей.

Для защиты от заражения бактериальными и вирусными инфекциями действительно подходят спиртосодержащие антисептики для рук. Спирт в концентрации выше 60% уничтожает болезнетворные бактерии и вирусы и предотвращает их попадание в организм. Подойдут также салфетки и спреи, но перед применением нужно ознакомиться с составом — важно, чтобы в их формуле присутствовал спирт в нужной концентрации.

Фото: Kelly Sikkema / Unsplash

О важности антисептиков для рук (и других не менее нужных правилах на время пандемии коронавируса) уже рассказывал ВОЗ: здесь можно найти рекомендации, а  здесь  — развенчивание мифов о коронавирусе. Обязательно ознакомьтесь с этой информацией, если еще не успели. По этой ссылке вы можете найти список антисептической продукции от Американской химической академии — они собрали средства, которые можно использовать для удаления коронавируса с рук и других поверхностей. Например, санитайзеры и чистящие средства от брендов Clorox и Lysol, спреи Sani-Spray и дезинфицирующие таблетки Neutron.

Молекулярные выражения Биология клетки: структура клетки бактерий

Структура клетки бактерий Они не связаны с людьми настолько, насколько это могут быть живые существа, но бактерии необходимы для жизни человека и жизни на планете Земля.Хотя они печально известны своей ролью в возникновении болезней человека, от кариеса до черной чумы, существуют полезные виды, которые необходимы для хорошего здоровья. Например, один вид, симбиотически живущий в толстой кишке, производит витамин К, важный фактор свертывания крови. Другие виды приносят пользу косвенно. Бактерии придают йогурту острый вкус, а хлебу на закваске — кислый вкус. Они позволяют жвачным животным (коровы, овцы, козы) переваривать растительную целлюлозу, а некоторым растениям (соя, горох, люцерна) превращать азот в более пригодную для использования форму. Бактерии — это прокариоты, у которых отсутствуют четко выраженные ядра и мембраносвязанные органеллы, а хромосомы состоят из одного замкнутого круга ДНК. Они бывают разных форм и размеров, от мельчайших сфер, цилиндров и спиральных нитей до жгутиковых стержней и нитевидных цепей. Они встречаются практически повсюду на Земле и обитают в одних из самых необычных и, казалось бы, негостеприимных мест. Доказательства показывают, что бактерии существовали 3 года.5 миллиардов лет назад, что сделало их одними из самых старых живых организмов на Земле. Археи (также называемые архебактериями) — крошечные прокариотические организмы, которые живут только в экстремальных условиях: кипящая вода, суперсоленые бассейны, извергающие серу вулканические жерла, кислые воды и глубоко в антарктических льдах, даже старше бактерий. Многие ученые теперь считают, что археи и бактерии развились отдельно от общего предка почти четыре миллиарда лет назад. Миллионы лет спустя предки современных эукариот отделились от архей.Несмотря на внешнее сходство с бактериями, биохимически и генетически, археи так же отличаются от бактерий, как бактерии от людей. В конце 1600-х годов Антони ван Левенгук стал первым, кто изучал бактерии под микроскопом. В XIX веке французский ученый Луи Пастер и немецкий врач Роберт Кох продемонстрировали роль бактерий как патогенов (вызывающих болезни). Двадцатый век ознаменовался многочисленными достижениями бактериологии, свидетельствующими об их разнообразии, древнем происхождении и общем значении.В частности, ряд ученых по всему миру внесли свой вклад в область микробной экологии, продемонстрировав, что бактерии необходимы для пищевых сетей и для общего здоровья экосистем Земли. Открытие, что некоторые бактерии производят соединения, смертельные для других бактерий, привело к разработке антибиотиков, которые произвели революцию в области медицины. Есть два разных способа группировки бактерий. Их можно разделить на три типа в зависимости от их реакции на газообразный кислород.Аэробным бактериям необходим кислород для их здоровья и существования, и они умрут без него. Анэробные бактерии вообще не переносят газообразный кислород и погибают при его воздействии. Факультативные анераобы предпочитают кислород, но могут жить без него. Второй способ сгруппировать их по способу получения энергии. Бактерии, которые должны потреблять и расщеплять сложные органические соединения, являются гетеротрофами. Сюда входят виды, которые встречаются в разлагающемся материале, а также те, которые используют ферментацию или дыхание.Бактерии, которые создают свою собственную энергию, подпитывающуюся светом или посредством химических реакций, являются автотрофами. Капсула — У некоторых видов бактерий есть третье защитное покрытие — капсула, состоящая из полисахаридов (сложных углеводов). Капсулы выполняют несколько функций, но наиболее важными из них являются предотвращение высыхания бактерий и их защита от фагоцитоза (поглощения) более крупными микроорганизмами. Капсула является основным фактором вирулентности для основных болезнетворных бактерий, таких как Escherichia coli и Streptococcus pneumoniae .Неинкапсулированные мутанты этих организмов авирулентны, то есть не вызывают заболеваний. Клеточная оболочка — Клеточная оболочка состоит из двух-трех слоев: внутренней цитоплазматической мембраны, клеточной стенки и — у некоторых видов бактерий — внешней капсулы. Клеточная стенка — Каждая бактерия окружена жесткой клеточной стенкой, состоящей из пептидогликана, молекулы белок-сахар (полисахарид).Стенка придает клетке форму и окружает цитоплазматическую мембрану, защищая ее от окружающей среды. Он также помогает закрепить придатки, такие как пили и жгутики, которые берут начало в цитоплазматической мембране и выступают через стенку наружу. Прочность стенки отвечает за удержание клетки от разрыва, когда есть большие различия в осмотическом давлении между цитоплазмой и окружающей средой. Состав клеточной стенки у разных бактерий сильно различается и является одним из наиболее важных факторов при анализе и дифференцировке видов бактерий.Например, относительно толстая сетчатая структура, позволяющая различать два основных типа бактерий. Техника, разработанная датским врачом Гансом Кристианом Грамом в 1884 году, использует технику окрашивания и мытья, чтобы различать эти две формы. При воздействии пятен по грамму грамположительные бактерии сохраняют пурпурный цвет пятна, потому что структура их клеточных стенок задерживает краситель. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка тонкая и легко выделяет краситель при промывании спиртовым или ацетоновым раствором. Цитоплазма — Цитоплазма или протоплазма бактериальных клеток — это место, где выполняются функции роста, метаболизма и репликации клеток. Это гелеобразная матрица, состоящая из воды, ферментов, питательных веществ, отходов и газов и содержащая клеточные структуры, такие как рибосомы, хромосомы и плазмиды. Клеточная оболочка охватывает цитоплазму и все ее компоненты. В отличие от эукариотических (настоящих) клеток, бактерии не имеют ядра, заключенного в мембрану.Хромосома, одна непрерывная цепь ДНК, локализована, но не содержится в области клетки, называемой нуклеоидом. Все остальные клеточные компоненты разбросаны по цитоплазме. Один из этих компонентов, плазмиды, представляют собой небольшие внехромосомные генетические структуры, несущие многие штаммы бактерий. Как и хромосома, плазмиды состоят из кольцевого фрагмента ДНК. В отличие от хромосомы они не участвуют в воспроизводстве. Только хромосома имеет генетические инструкции для инициирования и осуществления деления клеток или бинарного деления, основного средства размножения бактерий.Плазмиды реплицируются независимо от хромосомы и, хотя и не являются необходимыми для выживания, по-видимому, дают бактериям избирательное преимущество. Плазмиды передаются другим бактериям двумя способами. Для большинства типов плазмид копии в цитоплазме передаются дочерним клеткам во время бинарного деления. Однако другие типы плазмид образуют трубчатую структуру на поверхности, называемую пилусом, которая передает копии плазмиды другим бактериям во время конъюгации — процесса, посредством которого бактерии обмениваются генетической информацией.Было показано, что плазмиды способствуют передаче особых свойств, таких как устойчивость к антибиотикам, устойчивость к тяжелым металлам и факторы вирулентности, необходимые для инфицирования животных или растений-хозяев. Возможность вставлять определенные гены в плазмиды сделала их чрезвычайно полезными инструментами в областях молекулярной биологии и генетики, особенно в области генной инженерии. Цитоплазматическая мембрана — Слой фосфолипидов и белков, называемый цитоплазматической мембраной, окружает внутреннюю часть бактерии, регулируя поток материалов внутрь и из клетки.Это структурная черта, разделяющая бактерии со всеми другими живыми клетками; барьер, который позволяет им выборочно взаимодействовать с окружающей средой. Мембраны высокоорганизованы и асимметричны, имеют две стороны, каждая из которых имеет разную поверхность и разные функции. Мембраны тоже динамичны, постоянно адаптируются к различным условиям. Жгутики — Жгутики (единственные, жгутик) представляют собой волосовидные структуры, которые обеспечивают средства передвижения для тех бактерий, у которых они есть.Их можно найти на одном или обоих концах бактерии или по всей ее поверхности. Жгутики бьются, как пропеллер, чтобы помочь бактериям двигаться к питательным веществам; вдали от токсичных химикатов; или, в случае фотосинтезирующих цианобактерий; к свету. Нуклеоид — Нуклеоид — это область цитоплазмы, в которой расположена хромосомная ДНК. Это не связанное с мембраной ядро, а просто область цитоплазмы, где находятся нити ДНК.У большинства бактерий есть одна круглая хромосома, отвечающая за репликацию, хотя у некоторых видов есть две или более. Меньшие кольцевые вспомогательные цепи ДНК, называемые плазмидами, также обнаруживаются в цитоплазме. Пили — Многие виды бактерий имеют пили (единичные, пилюсы), небольшие волосовидные выступы, выходящие из внешней поверхности клетки. Эти наросты помогают бактериям прикрепляться к другим клеткам и поверхностям, таким как зубы, кишечник и камни.Без пилей многие болезнетворные бактерии теряют способность инфицировать, потому что они не могут прикрепиться к тканям хозяина. Для конъюгации используются специализированные пили, в ходе которых две бактерии обмениваются фрагментами плазмидной ДНК. Рибосомы — Рибосомы — это микроскопические «фабрики», обнаруженные во всех клетках, включая бактерии. Они переводят генетический код с молекулярного языка нуклеиновой кислоты на язык аминокислот, составляющих основу белков.Белки — это молекулы, которые выполняют все функции клеток и живых организмов. Бактериальные рибосомы похожи на рибосомы эукариот, но меньше по размеру и имеют несколько иной состав и молекулярную структуру. Бактериальные рибосомы никогда не связаны с другими органеллами, как иногда (связаны с эндоплазматическим ретикулумом) у эукариот, но представляют собой автономные структуры, распределенные по всей цитоплазме. Между бактериальными рибосомами и эукариотическими рибосомами существует достаточно различий, поэтому некоторые антибиотики будут подавлять функционирование бактериальных рибосом, но не эукариотических, таким образом убивая бактерии, но не эукариотические организмы, которые они заражают. НАЗАД К ДОМАШНЕЙ СТРУКТУРЕ ЯЧЕЙКИ Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо. © 1995-2019, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами. Этот веб-сайт обслуживается нашим Команда разработчиков графики и веб-программирования в сотрудничестве с оптической микроскопией на Национальная лаборатория сильного магнитного поля. Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18 Счетчик доступа с 1 октября 2000 г .: 2577389 Микроскопы предоставлены:

.

Interactive Bacteria Cell Model

Прокариотические клетки имеют простую структуру, без распознаваемых органелл. У них есть внешняя клеточная стенка, которая придает им форму. Сразу под жесткой клеточной стенкой находится более жидкая клеточная мембрана. Цитоплазма, заключенная в клеточную мембрану, не имеет большой структуры при просмотре под электронной микроскопией. Используйте следующую анимацию, чтобы изучить структуру бактерий.

Подключения

Нуклеоид : ДНК в бактериальной клетке обычно ограничивается этой центральной областью.Хотя он не ограничен мембраной, он заметно отличается (с помощью просвечивающей микроскопии) от остальной внутренней части клетки.

Генофор : Генофор, иногда называемый бактериальной хромосомой, представляет собой длинную двойную цепь ДНК, обычно в одном большом круге. Он включает большую часть генетического материала организма (см. Плазмида).

Плазмида : Плазмиды представляют собой небольшие кольцевые фрагменты ДНК, обнаруженные в цитоплазме, которые содержат код, ответственный за устойчивость к антибиотикам и другие характеристики.Плазмиды и связанные с ними признаки могут передаваться между бактериями, даже от одного вида бактерий к другому.

Цитоплазма : Этот внутренний «суп» бактериальной клетки ограничен снаружи клеточной оболочкой. Цитоплазма в основном состоит из воды, но внутри нее находятся бактериальные включения — нуклеоид, плазмиды, рибосомы и запасные гранулы, а также компоненты, необходимые для метаболизма бактерий.

Endospore : Некоторые бактерии могут выживать в агрессивных средах, часто в течение длительных периодов времени, объединяя свой генетический материал в жесткую внутреннюю структуру.Эндоспоры могут противостоять жаре, холоду, радиации и недостатку питания.

Рибосомы : Рибосомы придают цитоплазме бактерий зернистый вид на электронных микрофотографиях. Хотя эти включения меньше по размеру, чем рибосомы в эукариотических клетках, они выполняют аналогичную функцию по трансляции генетического сообщения в информационной РНК в производство пептидных последовательностей (белков).

Гранулы для хранения : Питательные вещества и запасы могут храниться в цитоплазме в форме гликогена, липидов, полифосфатов или, в некоторых случаях, серы или азота.

Начиная с внутренней структуры и двигаясь наружу, бактерии имеют некоторые или все следующие структуры:

Плазменная мембрана : это липидный бислой, очень похожий на цитоплазматическую (плазматическую) мембрану других клеток. Внутри этого слоя или над ним движутся многочисленные белки, которые в первую очередь отвечают за перенос ионов, питательных веществ и отходов через мембрану.

Периплазматическое пространство : Этот клеточный компартмент встречается только у тех бактерий, которые имеют как внешнюю мембрану, так и плазматическую мембрану (например,грамм. Грамотрицательные бактерии). В космосе находятся ферменты и другие белки, которые помогают переваривать и перемещать питательные вещества в клетку.

Клеточная стенка : Состоит из пептидогликана (полисахариды + белок), клеточная стенка сохраняет общую форму бактериальной клетки. Три основных вида бактерий — это кокк (сферический), бацилла (палочковидный) и спириллум (спиральный). Микоплазмы — это бактерии, не имеющие клеточной стенки и, следовательно, не имеющие определенной формы.

Наружная мембрана : Этот липидный бислой обнаружен у грамотрицательных бактерий и является местом расположения липополисахарида (ЛПС) у этих бактерий.У грамположительных бактерий этот слой отсутствует. ЛПС может быть токсичным для хозяина и может стимулировать иммунную систему хозяина.

Капсула : этот слой полисахарида (иногда белков) защищает бактериальную клетку и часто ассоциируется с патогенными бактериями, поскольку он служит барьером против фагоцитоза лейкоцитами. Капсулы можно увидеть, посмотрев на бактерии в туши.

Бактерии могут иметь следующие придатки.

Пили, фимбрии : Эти полые, похожие на волосы структуры из белка позволяют бактериям прикрепляться к другим клеткам. Специализированный пилус, половой пилус, позволяет переносить плазмидную ДНК от одной бактериальной клетки к другой. Пили (sing., Pilus) еще называют фимбриями (sing., Fimbria).

Жгутики : Жгутики (sing., Flagellum) предназначены для подвижности. Жгутики — это длинные отростки, которые вращаются с помощью «двигателя» в оболочке клетки. Бактерии могут иметь один, несколько или множество жгутиков в разных местах клетки.

.

4: Бактерии — клеточные стенки

Важно отметить, что не все бактерии имеют клеточной стенки . Тем не менее, важно также отметить, что большинства бактерий (около 90%) имеют клеточную стенку, и они, как правило, имеют один из двух типов: грамм-положительная клеточная стенка или грамм-отрицательная клеточная стенка . Два разных типа клеточной стенки можно идентифицировать в лаборатории с помощью дифференциального окрашивания, известного как окрашивание по Граму .Разработанный в 1884 году, он используется до сих пор. Первоначально было неизвестно, почему окраска по Граму позволяла столь надежно разделить бактерии на две группы. После изобретения электронного микроскопа в 1940-х годах было обнаружено, что разница в окрашивании коррелирует с различиями в клеточных стенках. Вот веб-сайт, на котором показаны фактические этапы окрашивания по Граму. После применения этой техники окрашивания грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные бактерии — в розовый.

Обзор стенок бактериальных клеток

Клеточная стенка не только бактерий, но и всех организмов находится вне клеточной мембраны. Это дополнительный слой, который обычно обеспечивает некоторую прочность, которой не хватает клеточной мембране, за счет полужесткой структуры.

Как грамположительные, так и грамотрицательные клеточные стенки содержат ингредиент, известный как пептидогликан (также известный как муреин ). Это конкретное вещество не было обнаружено больше нигде на Земле, кроме клеточных стенок бактерий.Но оба типа бактериальных клеточных стенок также содержат дополнительные ингредиенты, что делает бактериальную клеточную стенку в целом сложной структурой, особенно по сравнению с клеточными стенками эукариотических микробов. Клеточные стенки эукариотических микробов обычно состоят из одного ингредиента, такого как целлюлоза, содержащаяся в стенках клеток водорослей, или хитин в стенках клеток грибов.

Стенка бактериальной клетки также выполняет несколько функций, помимо обеспечения общей прочности клетки.Это также помогает поддерживать форму клетки, что важно для того, как клетка будет расти, воспроизводиться, получать питательные вещества и двигаться. Он защищает клетку от осмотического лизиса , когда клетка перемещается из одной среды в другую или переносит питательные вещества из окружающей среды. Поскольку вода может свободно перемещаться как через клеточную мембрану, так и через клеточную стенку, клетка подвержена риску осмотического дисбаланса, который может оказывать давление на относительно слабую плазматическую мембрану. Исследования фактически показали, что внутреннее давление в ячейке аналогично давлению внутри полностью накачанной автомобильной шины.Плазматическая мембрана должна выдержать такое большое давление! Клеточная стенка может не пропускать определенные молекулы, такие как токсины, особенно грамотрицательные бактерии. И, наконец, стенка бактериальной клетки может вносить вклад в патогенность или способность клетки вызывать заболевания в отношении определенных бактериальных патогенов.

Структура пептидогликана

Давайте начнем с пептидогликана, поскольку это ингредиент, который является общим для обеих бактериальных клеточных стенок. Пептидогликан представляет собой полисахарид, состоящий из двух производных глюкозы, N-ацетилглюкозамина (NAG) и N-ацетилмурамовой кислоты (NAM) , чередующихся в длинных цепях.Цепи сшиты друг с другом тетрапептидом , который отходит от сахарной единицы NAM, что позволяет формировать решетчатую структуру. Четыре аминокислоты, которые составляют тетрапептид, это: L-аланин, D-глутамин, L-лизин или мезо -диаминопимелиновая кислота (DPA), и D-аланин . Обычно только L-изомерная форма аминокислот используется клетками, но использование D-аминокислот в зеркальном отображении обеспечивает защиту от протеаз, которые могут нарушить целостность клеточной стенки, атакуя пептидогликан.Тетрапептиды могут быть , непосредственно перекрестно сшитыми друг с другом, причем D-аланин на одном тетрапептиде связывается с L-лизином / DPA на другом тетрапептиде. Во многих грамположительных бактериях имеется поперечный мостик из пяти аминокислот, таких как глицин ( пептидный мостик ), который служит для соединения одного тетрапептида с другим. В любом случае поперечное сшивание служит для увеличения прочности всей структуры с большей прочностью, полученной из полного поперечного сшивания , где каждый тетрапептид каким-либо образом связан с тетрапептидом на другой цепи NAG-NAM.

Хотя о пептидогликане многое еще неизвестно, исследования последних десяти лет показывают, что пептидогликан синтезируется в виде цилиндра со спиральной субструктурой, где каждая спираль сшита со спиралью рядом с ней, создавая в целом еще более прочную структуру.

Структура пептидогликана.

Грамположительные клеточные стенки

Клеточные стенки грамположительных бактерий состоят преимущественно из пептидогликана. Фактически, пептидогликан может составлять до 90% клеточной стенки, причем слой за слоем формируются вокруг клеточной мембраны.Тетрапептиды NAM обычно поперечно сшиты пептидной межмостковой связью, и обычно происходит полное поперечное сшивание. Все это вместе создает невероятно прочную клеточную стенку.

Дополнительным компонентом грамположительной клеточной стенки является тейхоевая кислота , гликополимер, который встроен в слои пептидогликана. Считается, что тейхоевая кислота играет несколько важных ролей для клетки, таких как генерация суммарного отрицательного заряда клетки, который необходим для развития движущей силы протонов.Тейхоевая кислота способствует общей жесткости клеточной стенки, что важно для поддержания формы клеток, особенно у палочковидных организмов. Есть также свидетельства того, что тейхоевые кислоты участвуют в делении клеток, взаимодействуя с механизмом биосинтеза пептидогликана. Наконец, тейхоевые кислоты, по-видимому, играют роль в устойчивости к неблагоприятным условиям, таким как высокие температуры и высокие концентрации солей, а также к β-лактамным антибиотикам. Тейхоевые кислоты могут быть либо ковалентно связаны с пептидогликаном ( тейхоевые кислоты стенок, или WTA ), либо связаны с клеточной мембраной через липидный якорь, и в этом случае они обозначаются как липотейхоевая кислота .

Поскольку пептидогликан относительно пористый, большинство веществ могут без труда проходить через грамположительные клеточные стенки. Но некоторые питательные вещества слишком велики, поэтому клетка должна полагаться на использование экзоферментов . Эти внеклеточные ферменты вырабатываются в цитоплазме клетки, а затем секретируются через клеточную мембрану через клеточную стенку, где они действуют вне клетки, расщепляя большие макромолекулы на более мелкие компоненты.

Грамм отрицательных клеточных стенок

Клеточные стенки грамотрицательных бактерий сложнее, чем у грамположительных бактерий, и в целом содержат больше ингредиентов.Они также содержат пептидогликан, хотя и всего в пару слоев, что составляет 5-10% от общей клеточной стенки. Что наиболее примечательно в стенке грамотрицательных клеток, так это наличие плазматической мембраны, расположенной за пределами слоев пептидогликана, известной как внешняя мембрана . Это составляет основную часть грамотрицательной клеточной стенки. Наружная мембрана состоит из липидного бислоя, очень похожего по составу на клеточную мембрану с полярными головками, хвостами жирных кислот и интегральными белками.Он отличается от клеточной мембраны наличием больших молекул, известных как липополисахарид (ЛПС) , которые закреплены на внешней мембране и выступают из клетки в окружающую среду. ЛПС состоит из трех различных компонентов: 1) О-антигена или О-полисахарида , который представляет собой внешнюю часть структуры, 2) основного полисахарида и 3) липида А , который закрепляет ЛПС во внешнюю мембрану. Известно, что ЛПС выполняет множество различных функций для клетки, например, вносит вклад в общий отрицательный заряд клетки, помогает стабилизировать внешнюю мембрану и обеспечивает защиту от определенных химических веществ, физически блокируя доступ к другим частям клеточной стенки.Кроме того, LPS играет роль в ответе хозяина на патогенные грамотрицательные бактерии. О-антиген запускает иммунный ответ у инфицированного хозяина, вызывая выработку антибиотиков, специфичных для этой части ЛПС (вспомните E. coli O 157). Липид А действует как токсин, в частности, эндотоксин , вызывая общие симптомы заболевания, такие как лихорадка и диарея. Большое количество липида А, попадающее в кровоток, может вызвать эндотоксический шок, воспалительную реакцию всего организма, которая может быть опасной для жизни.

Наружная мембрана действительно представляет собой препятствие для клетки. Несмотря на то, что есть определенные молекулы, которые он хотел бы не допустить, например антибиотики и токсичные химические вещества, есть питательные вещества, которые он хотел бы впустить, а дополнительный липидный бислой представляет собой серьезный барьер. Большие молекулы расщепляются ферментами, чтобы позволить им пройти через LPS. Вместо экзоферментов (например, грамположительных бактерий) грамотрицательные бактерии используют периплазматических ферментов , которые хранятся в периплазме .Вы спросите, а где же периплазма? Это пространство, расположенное между внешней поверхностью клеточной мембраны и внутренней поверхностью внешней мембраны, и оно содержит грамотрицательный пептидогликан. После того, как периплазматические ферменты расщепили питательные вещества на более мелкие молекулы, которые могут пройти через ЛПС, их все еще необходимо транспортировать через внешнюю мембрану, особенно через липидный бислой. Грамотрицательные клетки используют поринов , которые представляют собой трансмембранные белки, состоящие из тримера из трех субъединиц, которые образуют поры через мембрану.Некоторые порины неспецифичны и переносят любую подходящую молекулу, в то время как некоторые порины являются специфическими и переносят только те вещества, которые они распознают, используя сайт связывания. Пройдя через внешнюю мембрану и в периплазму, молекулы прокладывают себе путь через пористые пептидогликановые слои, прежде чем будут транспортированы интегральными белками через клеточную мембрану.

Слои пептидогликана связаны с внешней мембраной за счет использования липопротеина, известного как липопротеин Брауна (старый добрый доктор Д.Браун). На одном конце липопротеин ковалентно связан с пептидогликаном, а другой конец встроен во внешнюю мембрану через свою полярную головку. Эта связь между двумя слоями обеспечивает дополнительную структурную целостность и прочность.

Необычные бактерии без стенок

Подчеркнув важность клеточной стенки и ингредиента пептидогликан как для грамположительных, так и для грамотрицательных бактерий, кажется важным указать и на несколько исключений.Бактерии, принадлежащие к типу Chlamydiae , по-видимому, лишены пептидогликана, хотя их клеточные стенки имеют грамотрицательную структуру во всех других отношениях (например, внешняя мембрана, LPS, порин и т. Д.). Было высказано предположение, что они могли использовать белковый слой, который функционирует почти так же, как пептидогликан. Это дает клетке преимущество в обеспечении устойчивости к β-лактамным антибиотикам (таким как пенициллин), которые атакуют пептидогликан.

Бактерии, принадлежащие к типу Tenericutes , полностью лишены клеточной стенки, что делает их чрезвычайно восприимчивыми к осмотическим изменениям.Они часто несколько укрепляют свою клеточную мембрану путем добавления стеролов , вещества, обычно связанного с мембранами эукариотических клеток. Многие представители этого типа являются патогенами, предпочитая скрыться в защитной среде хозяина.

Ключевые слова

клеточная стенка, грамположительные бактерии, грамотрицательные бактерии, окраска по Граму, пептидогликан, муреин, осмотический лизис, N-ацетилглюкозамин (NAG), N-ацетилмурамовая кислота (NAM), тетрапептид, L-аланин, D-глутамин, L-лизин , мезо -диаминопимелиновая кислота (DPA), D-аланин, прямая сшивка, пептидный мостик, полное сшивание, тейхоевая кислота, стеночная тейхоевая кислота (WTA), липотейхоевая кислота, экзоферменты, внешняя мембрана, липополисахарид (LPS) , O-антиген или O-полисахарид, полисахарид ядра, липид A, эндотоксин, периплазматические ферменты, периплазма, порины, липопротеин Брауна, Chlamydiae, Tenericutes, стеролы.

Основные вопросы / цели

1. Каковы основные характеристики и функции клеточной стенки у бактерий ?
2. Что такое окраска по Граму и как она соотносится с различными типами клеточных стенок бактерий ?
3. Какова основная структурная единица пептидогликана? Какие компоненты присутствуют и как они взаимодействуют? Уметь изобразить пептидогликан и его компоненты.
4. Что такое сшивание и почему оно играет такую ​​важную роль в клеточной стенке? Какие существуют типы перекрестных ссылок?
5. Почему D-аминокислоты необычны и как наличие D-аминокислот в пептидогликане поддерживает стабильность этой макромолекулы?
6. Каковы различия между грамположительными и отрицательными организмами с точки зрения толщины пептидогликана, различных составляющих PG и вариаций поперечной связи и силы, а также других молекул, связанных с клеточной стенкой?
7. Что такое тейхоевая кислота и каковы ее предполагаемые роли и функции? Что такое липтейхоевые кислоты?
8. Что такое периплазма у грамотрицательных бактерий? Какой цели он может служить? Какие альтернативы доступны для ячеек?
9. Каков общий состав наружной мембраны грамотрицательных микроорганизмов, ее функции и токсические свойства? Как это связано с клеткой? Что такое порин и каковы их функции?
10. В клеточной стенке какой группы бактерий отсутствует пептидогликан? Какие преимущества это дает?
11. Какая группа бактерий обычно не имеет клеточных стенок и как они себя поддерживают?

Исследовательские вопросы (НЕОБЯЗАТЕЛЬНО)

1. Как механизм окрашивания по Граму связан с конкретными компонентами бактериальной клеточной стенки?

.

22.2A: Основные структуры прокариотических клеток

Прокариоты, обнаруженные как в доменах архей, так и в бактериях, являются одноклеточными организмами, у которых отсутствуют мембраносвязанные органеллы и определенное ядро.

Цели обучения

• Опишите базовую структуру типичного прокариота

Ключевые моменты

• Прокариотические клетки не имеют определенного ядра, но имеют участок в клетке, называемый нуклеоидом, в котором расположена одна хромосомная, кольцевая, двухцепочечная молекула ДНК.
• Мембраны архей заменили жирные кислоты бактериальных мембран на изопрен; некоторые мембраны архей являются скорее однослойными, чем двухслойными.
• Прокариот можно дополнительно классифицировать на основе состава клеточной стенки с точки зрения количества присутствующего пептидогликана.
• У грамположительных организмов обычно отсутствует внешняя мембрана, которая есть у грамотрицательных организмов, и они содержат большое количество пептидогликана в клеточной стенке, примерно 90%.
• Грамотрицательные бактерии имеют относительно тонкую клеточную стенку, состоящую из нескольких слоев пептидогликана.
• Грамотрицательные бактерии имеют относительно тонкую клеточную стенку, состоящую из нескольких слоев пептидогликана.

Ключевые термины

• нуклеоид : область неправильной формы в прокариотной клетке, где локализован генетический материал
• Плазмида : круг из двухцепочечной ДНК, отделенный от хромосом, который встречается у бактерий и простейших
• осмотическое давление : гидростатическое давление, оказываемое раствором через полупроницаемую мембрану из чистого растворителя

Прокариотическая клетка

Прокариоты — одноклеточные организмы, лишенные органелл или других внутренних мембраносвязанных структур.Следовательно, у них нет ядра, а вместо этого обычно есть одна хромосома: кусок кольцевой двухцепочечной ДНК, расположенный в области клетки, называемой нуклеоидом. У большинства прокариот клеточная стенка находится за пределами плазматической мембраны.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Структура прокариотической клетки : Показаны особенности типичной прокариотической клетки.

Состав клеточной стенки значительно различается между доменами Bacteria и Archaea, двумя доменами жизни, на которые делятся прокариоты.Состав их клеточных стенок также отличается от эукариотических клеточных стенок растений (целлюлоза) или грибов и насекомых (хитин). Клеточная стенка действует как защитный слой и отвечает за форму организма. У некоторых бактерий есть капсула за пределами клеточной стенки. Другие структуры присутствуют у некоторых видов прокариот, но отсутствуют у других. Например, капсула, обнаруженная у некоторых видов, позволяет организму прикрепляться к поверхностям, защищает его от обезвоживания и атаки фагоцитарных клеток и повышает его устойчивость к нашим иммунным ответам.У некоторых видов также есть жгутики, используемые для передвижения, и пили, используемые для прикрепления к поверхностям. Плазмиды, которые состоят из внехромосомной ДНК, также присутствуют во многих видах бактерий и архей.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Домены жизни : Бактерии и археи являются прокариотами, но достаточно различаются, чтобы их можно было поместить в отдельные домены. Считается, что предок современных архей дал начало Эукарии, третьей области жизни. Показаны архейные и бактериальные типы; эволюционные отношения между этими типами все еще открыты для дискуссий.

Плазменная мембрана

Плазматическая мембрана представляет собой тонкий липидный бислой (от 6 до 8 нанометров), который полностью окружает клетку и отделяет внутреннюю часть от внешней. Его избирательно проницаемая природа удерживает ионы, белки и другие молекулы внутри клетки, предотвращая их диффузию во внеклеточную среду, в то время как другие молекулы могут перемещаться через мембрану. Общая структура клеточной мембраны представляет собой бислой фосфолипидов, состоящий из двух слоев липидных молекул.В мембранах клеток архей изопреновые (фитаниловые) цепи, связанные с глицерином, заменяют жирные кислоты, связанные с глицерином в бактериальных мембранах. Некоторые мембраны архей представляют собой липидные монослои, а не бислои.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Структура плазматической мембраны : Фосфолипиды архей отличаются от фосфолипидов, обнаруженных в бактериях и эукариях, двумя способами. Во-первых, у них есть разветвленные боковые цепи фитанила вместо линейных. Во-вторых, эфирная связь вместо сложноэфирной связывает липид с глицерином.

Стенка клетки

Цитоплазма прокариотических клеток имеет высокую концентрацию растворенных веществ. Следовательно, осмотическое давление внутри клетки относительно высокое. Клеточная стенка — это защитный слой, который окружает некоторые клетки и придает им форму и жесткость. Он расположен за пределами клеточной мембраны и предотвращает осмотический лизис (разрыв из-за увеличения объема). Химический состав клеточных стенок у архей и бактерий варьируется. Он также варьируется между видами бактерий.

Стенки бактериальных клеток содержат пептидогликан, состоящий из полисахаридных цепей, сшитых необычными пептидами, содержащими как L-, так и D-аминокислоты, включая D-глутаминовую кислоту и D-аланин. Белки обычно содержат только L-аминокислоты; как следствие, многие из наших антибиотиков действуют, имитируя D-аминокислоты, и, следовательно, оказывают специфическое влияние на развитие клеточной стенки бактерий. Существует более 100 различных форм пептидогликана. Белки S-слоя (поверхностного слоя) также присутствуют на внешней стороне клеточных стенок как архей, так и бактерий.

Бактерии делятся на две основные группы: грамположительные и грамотрицательные, в зависимости от их реакции на окрашивание по Граму. Обратите внимание, что все грамположительные бактерии принадлежат к одному типу; бактерии других типов (протеобактерии, хламидии, спирохеты, цианобактерии и др.) являются грамотрицательными. Метод окрашивания по Граму назван в честь его изобретателя, датского ученого Ганса Христиана Грама (1853–1938). Различные реакции бактерий на процедуру окрашивания в конечном итоге обусловлены структурой клеточной стенки.У грамположительных организмов обычно отсутствует внешняя мембрана, характерная для грамотрицательных организмов. До 90 процентов клеточной стенки грамположительных бактерий состоит из пептидогликана, а большая часть остального — из кислых веществ, называемых тейхоевыми кислотами. Тейхоевые кислоты могут быть ковалентно связаны с липидами плазматической мембраны с образованием липотейхоевых кислот. Липотейхоевые кислоты прикрепляют клеточную стенку к клеточной мембране. Грамотрицательные бактерии имеют относительно тонкую клеточную стенку, состоящую из нескольких слоев пептидогликана (всего 10 процентов от общей клеточной стенки), окруженную внешней оболочкой, содержащей липополисахариды (ЛПС) и липопротеины.Эту внешнюю оболочку иногда называют вторым липидным бислоем. Однако химический состав этой внешней оболочки сильно отличается от химического состава типичного липидного бислоя, образующего плазматические мембраны.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Грамположительные и грамотрицательные бактерии : Бактерии делятся на две основные группы: грамположительные и грамотрицательные. Обе группы имеют клеточную стенку, состоящую из пептидогликана: у грамположительных бактерий стенка толстая, тогда как у грамотрицательных бактерий стенка тонкая.У грамотрицательных бактерий клеточная стенка окружена внешней мембраной, содержащей липополисахариды и липопротеины. Порины, белки в этой клеточной мембране, позволяют веществам проходить через внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий. У грамположительных бактерий липотейхоевая кислота прикрепляет клеточную стенку к клеточной мембране. .