Файл: Morfo.pdf

LL-диаминопимелиновая кислота (характерна только для бактерий)

Гетерополисахарид образует параллельно расположенные цепи, связанные между собой путем образования поперечных сшивок между тетрапептидами. В результате формируется прочная волокнистая структура. У раз-

ных групп бактерий клеточная стен-

ка отличается по химическому составу и строению. Это является важным систематическим признаком. Различ-

ное строение клеточной стенки -яв ляется основой разного отношения бактерий к окраске по Граму. По

этому признаку бактерии делят на грамположительные и грамотрицательные.

3.Грамположительные бактерии имеют толстую клеточную стенку (от 15 до 80 нм). Она состоит из многослойного пептидогликана, который составляет 40-90 % вещества клеточной стенки, а также в ней присутствуюттейхоевые кислоты и небольшое количество белков, липидов и полисахаридов.

4.Грамотрицательные бактерии имеют тонкую клеточную стенку(10-15 нм). В ней можно выделить три слоя: а) однослойный пептидогликан (2-3 нм), составляющий всего 5-10 % и находящийся в основании клеточной стенки; б) наружная мембрана – волнообразная структура, которая соединяется с пептидогликаном при помощи молекул липопротеидов( при этом общее количество липидов в клеточной стенке составляет10-20 %); наружная мембрана имеет такое же строение, как и ЦПМ: двойной слой фосфолипидов, в котором мозаично располагаются белки и липополисахариды; в) липополисахаридный слой, не закрывающий полностью фосфолипидный слой наружной мембраны.

Липополисахариды клеточной стенки состоят из: а) липида А, закрепленного в фосфолипидном слое наружной мембраны, который придает токсические свойства бактериям (является эндотоксином); б) полисахарида, который состоит из ядра(основной части) и специфического олигосахарида(О- специфическая цепь), построенного из 3-4 остатков сахаров, повторяющихся несколько раз. Полисахарид определяет антигенные свойства бактерий(серовар). Всю толщу наружной мембраны пронизывают белки– порины, ограничивающие гидрофильные каналы, служащие для диффузии веществ.

Между клеточной стенкой и ЦПМ находится периплазматическое про-

11

странство, в котором находятся экзоферменты.

5.ЦПМ бактериальной клетки имеет типичное трехслойное строение; ее основу составляет двойной слой фосфолипидов, покрытый с двух сторон белками. Белки могут частично или полностью погружаться в липидный слой или пронизывать его насквозь.

ЦПМ выполняет следующие функции: а) участвует в регуляции осмотического давления и водно-солевого обмена; б) участвует в активном транспорте

различных веществ при помощи пермеаз и за счет создания градиента концентрации ионов на мембране при помощиNa+, K+-АТФазы; в) участвует в метаболических процессах (таких как синтез веществ клеточной стенки, окислительное фосфорилирование), т.к. в мембране находятся белки-ферменты; г) участвует в делении клетки (репликация ДНК, деление нуклеоида); д) участвует

вспорообразовании у спорообразующих бактерий.

6.Цитоплазма – сложный зернистый коллоидный раствор, заполняющий полость клетки, в которой находятся органеллы. В растворе содержатся белки, ферменты, РНК, ДНК, пигменты и другие органические, а также неорганические вещества. Вода составляет 70-80 % цитоплазмы. Цитоплазматический раствор (цитозоль) это не только место хранения биомолекул, в нем протекают и некоторые важнейшие метаболические процессы (гликолиз, синтез жирных кислот, некоторых аминокислот и др.). Цитоплазма объединяет в одно целое нуклеоид и другие органоиды клетки, обеспечивает их взаимодействие и деятельность клетки как единой целостной живой системы.

7.Нуклеоид – эквивалент ядра, содержит одну молекулу ДНК, представляющую собой двойную спираль, замкнутую в кольцо и плотно упакованную в

виде клубка (М.в. 2-3 ´ 109), а также РНК и негистоновые белки; не имеет мембраны, ядрышка, не делится митозом.

Нуклеоид участвует в хранении и передаче наследственной информации и является как бы одной кольцевой хромосомой, поэтому бактериальные клетки гаплоидны. В зависимости от фазы развития в клетке может быть от1 до 2-4 нуклеоидов.

В других участках цитоплазмы могут находиться особого рода молекулы ДНК – плазмиды, отвечающие за передачу ряда признаков (например, лекарственной устойчивости); они не являются жизненно необходимыми.

8.Рибосомы – рибонуклеопротеидные частицы, участвующие в биосинтезе белка; размер составляет 20 нм; имеют округлую или слегка удлиненную форму; состоят из двух субъединиц (малой и большой); их коэффициент седиментации в отличие от рибосом эукариот составляет70 S. Некоторые антибиотики избирательно связываются с рибосомами бактерий, блокируя бактериальный синтез и не оказывая влияния на синтез белка эукариотических клеток. В цитоплазме клетки содержится до10000 рибосом (что и придает ей зернистость); они могут объединяться по 10-20 рибосом, образуя полисомы.

9.Мезосомы – производные ЦПМ, образуются путем ее впячивания внутрь клетки (инвагинации) и последующего закручивания; имеют форму клубков, петель и пузырьков (везикулярное строение), пластинок (ламеллярное строение), трубочек (тубулярное строение); они остаются связанными с ЦПМ и

12

образуют связь с нуклеоидом.

Основные функции: участвуют в делении клетки, в секреции веществ, в спорообразовании, обеспечивая эти процессы энергией. Полагают, что в мембранах мезосом находятся ферменты дыхания, а у фотосинтезирующих бактерий – и пигменты фотосинтеза. Т.о., мезосомы участвуют в организации и координации определенных ферментных систем в клетке.

Задача 2. ОБЪЯСНИТЬ ПОНЯТИЯ ПРОТОПЛАСТЫ, СФЕРОПЛАСТЫ И L-ФОРМЫ.

Для этого надо знать:

1.При нарушении синтеза клеточных стенок бактерий под влиянием фермента лизоцима или антибиотика пенициллина, которые нарушают синтез пептидогликана, а также под влиянием защитных факторов макроорганизма образуются клетки с измененной, часто шаровидной формой.

2.Протопласты – это бактерии, полностью лишенные клеточной стен-

ки, а сферопласты – бактерии с частично сохранившейся клеточной стенкой. Они становятся осмотически хрупкими, более проницаемыми, менее биохимически активными и не способными к делению. После удаления ингибитора синтеза клеточной стенки они могут реверсировать, т.е. приобретать клеточную стенку и восстанавливать исходную форму.

3. Бактерии сферопластного и протопластного типов, утратившие способность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков или других факторов, но способные к размножению, называются L-формами.

L-формы получены у многих разнообразных бактерий– палочек, кокков и др. При этом они становятся морфологически неразличимыми, их внешний вид одинаков – шаровидные клетки разной величины, в том числе и проходящие через бактериальные фильтры, осмотически чувствительные, у крупных клеток часто имеются вакуоли.

Нестабильные L-формы сохраняют некоторые элементы клеточной стенки и способны к реверсии в исходный вид. Стабильные L-формы не способны к реверсии.

Задача 3. ОБЪЯСНИТЬ СУЩНОСТЬ МЕТОДА И ТЕХНИКУ ОКРАСКИ ПО ГРАМУ.

Для этого надо знать:

1.Окраска по Граму имеет важное дифференциально-диагностическое значение при исследовании бактерий и широко используется в микробиологии. Различают грамположительные и грамотрицательные бактерии.

2.Сущность окраски по Граму. Различное отношение бактерий к окраске по Граму определяется различным строением и химическим составом клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий.

Т.к. грамположительные бактерии содержат в клеточной стенке мало липидов, красители хорошо впитываются клеточной стенкой, при этом комплекс генцианового фиолетового и йода прочно связывается с большим количеством пептидогликана и присутствующими тейхоевыми кислотами. После обработки

13

спиртом поры в клеточной стенке суживаю, чтсяо задерживает красители, и клеточная стенка приобретает сине-фиолетовую окраску.

Кграмположительным бактериям относятся стафилококки, стрептококки, коринебактерии дифтерии, микобактерии туберкулеза, бациллы сибирской язвы, клостридии столбняка, ботулизма, газовой гангрены, актиномицеты.

Из-за большого содержания липидов в клеточной стенке грамотрицательных бактерий, она менее проницаема для красителей, а вследствие меньшего содержания пептидогликана и отсутствия тейхоевых кислот образуется менее прочный комплекс этих соединений с генциановым фиолетовым и йодом. После же обработки спиртом поры в клеточной стенке остаются широкими, и комплекс генцианового фиолетового с йодом вымывается, а при последующей окраске фуксином клеточная стенка приобретает красный цвет.

Кграмотрицательным бактериям относятся гонококки, менингококки, кишечная палочка, сальмонеллы, шигеллы, холерный вибрион, спирохеты, риккетсии, хламидии.

3. Способность окрашиваться по Граму– достаточно постоянный видовой признак, но некоторые виды бактерий окрашиваются по Граму вариабельно, что зависит от возраста, особенностей культивирования и др. факторов, изменяющих структуру клеточной стенки.

4. Техника окраски по Граму. На фиксированный мазок накладывают бумажки, пропитанные генциановым фиолетовым, и заливают небольшим количеством воды. Окраску проводят 2 мин., затем бумажку удаляют пинцетом. Не промывая препарат водой, сливают краску и наносят раствор Люголя на3060 с. до почернения препарата, затем раствор Люголя сливают. Не промывая водой, погружают препарат в 96 % этанол на 20-30 с. до отхождения фиолетовых струй краски. Препарат тщательно промывают водой для удаления спирта. Окрашивают мазок водным фуксином 2 мин. Промывают водой до тех пор, пока струи воды не станут бесцветными. Высушивают препарат фильтровальной бумагой.

ЗАДАЧА 4. ОХАРАКТЕРИЗОВАТЬ СТРОЕНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ КАПСУЛ У БАКТЕРИЙ, МЕТОДЫ ИХ ОКРАСКИ.

Для этого надо знать:

1.Некоторые бактерии (как сапрофиты, так и паразиты) способны создавать снаружи клеточной стенки скопление слизистого вещества.

2.Если слизистый слой достаточно толст, имеет определенную форму и четко очерченные границы, то его называют капсулой. Капсула прочно связана

склеточной стенкой и имеет упорядоченное фибриллярное строение.

3.Многие бактерии образуют микрокапсулу – слизистое образование, выявляемое при электронной микроскопии.

4.От капсулы следует отличать слизь – малоструктурное слизистое образование, не имеющее четких внешних границ. Слизь состоит из мукоидных экзополисахаридов, их еще называют гликокаликсом; он участвует в прилипании к субстрату.

5.У большинства бактерий капсула состоит из гомоили гетерополиса-

14