Морфология микроорганизмов. Строение клетки прокариот на примере бактерий

1. Морфология микроорганизмов

Строение клетки
прокариот на примере
бактерий

2. Строение клетки бактерий

3. Поверхностные клеточные структуры бактерий

Это клеточные структуры, расположенные
снаружи от цитоплазматической
мембраны. К ним относятся:
- Клеточная стенка;
- Капсула, слизистые чехлы, слизистые
слои;
- Жгутики;
- Ворсинки.

4. Цитоплазматическая мембрана(ЦПМ)

ЦПМ – обязательный структурный элемент любой клетки.
Нарушение целостности мембраны ведет к гибели клетки.
Химический состав ЦПМ представлен белками (50-75%),
липидами (15-45%) и углеводами (<5%).
Липиды поддерживают механическую стабильность
мембраны и придают ей гидрофобные свойства. Белки
являются ферментами, принимают . Участие в транспорте
через ЦПМ.

5. Структура цитоплазматической мембраны

6. Клеточная стенка

Снаружи от цитоплазматической мембраны расположена
клеточная стенка.
Она является важным и обязательным компонентом клетки.
Клеточная стенка прокариот по химическому составу и строению
резко отличается от таковой у эукариот. Специфическим ее
компонентом является муреин или пептидогликан.

7. Структура пептидогликана (муреина)

8. Окраска по Граму

В 1884 г. Х.Грам обнаружил
особенности окрашивания ,
постоянные для бактерий
определенного вида.
Одни при окрашивании кристаллвиолетом и йодом образуют
окрашенный комплекс, который
при обработке спиртом не
разрушается. Они сохраняют
фиолетовую окраску. Другие –
обесцвечиваются при обработке
спиртом и после окраски
фуксином приобретают красный
цвет.
Pseudomonas (Грам-)
Bacillus (Грам+)

9.

10. Строение и химический состав клеточной стенки Грам+

Клеточная стенка представляет собой
однородную структуру, толщиной 20-80 нм;
Клеточная стенка плотно прилегает к
цитоплазматической мембране;
Пептидогликан составляет 50-90% массы
клеточной стенки (до 40 слоев);
Слои пептидогликана пронизаны тейхоевыми
кислотами, которые связаны с муреином через
фосфат по типу амида.

11. Строение клеточной стенки грамположительных бактерий

12. Строение и химический состав клеточной стенки Грам-

Строение и химический состав
клеточной стенки Грам
Клеточная стенка представляет собой многослойную
неоднородную структуру:
снаружи – волнистый слой (8-10 нм) - наружная мембрана,
состоящая из липидов, белков и поисахаридов;
внутренний электронно-плотный слой – из пептидогликана,
толщиной 2-3 нм;
Пептидогликановый слой и наружная мембрана разделены
электроннопрозрачным слоем (периплазматическое
пространство).
Пептидогликан составляет 1-10% массы клеточной стенки
(1-2 слоя).

13. Строение клеточное стенки грамотрицательной бактерии

14. Функции клеточной стенки бактерий

Поддержание формы клетки
Защита от механических повреждений
Дополнительный осмотический барьер
Дополнительный барьер, препятствующий
проникновению токсинов (у Грам-)
Место расположения макромолекул,
участвующих в межклеточный
взаимодействиях (у Грам-).

15. Некоторые антибиотики нарушают синтез компонетов клеточной стенки

16. Капсулы, слизистые слои и чехлы

Клетка прокариот часто окружена слизистым веществом.
Такие образования называются капсулами, слизистыми
слоями и слизистыми чехлами.
Под капсулой понимают слизистое образование,
обволакивающее клетку, и сохраняющее связь с клеточной
стенкой.
Если слизистое образование имеет аморфный вид и легко
отделяется от поверхности клетки, говорят о слизистом
слое.
Слизистые чехлы имеют тонкую структуру, также легко
отделяются от клетки и часто инкрустированы окислами
металлов.

17. Капсулы большинства бактерий состоят из полисахаридов и воды.

18. Функции капсулы

Защита (от высыхания, от механических
повреждений, от проникновения фагов);
Дополнительный осмотический барьер;
Источник запасных питательных веществ;
Прикрепление к поверхности;
Связь с клетками в колонии;
Вязкость внеклеточной среды.

19. Жгутики и механизмы движения

Подвижные бактерии
могут передвигаться:
С помощью жгутиков;
С помощью аксиальных
фибрилл;
За счет скольжения.

20. Основные типы жгутикования и типы движения бактерий

21.

Жгутик – структура, обеспечивающая движение бактерий в
жидкой среде.
Наличие, количество и характер расположения жгутиков
являются признаками, постоянными для конкретного вида,
однако, это признак не абсолютен, т.к. зависит от условий
культивирования.
Обычная толщина жгутика 10-20 нм, длина – 3-15 мкм.
Жгутик состоит из белков, большую часть (до 95% массы
жгутика) составляет белок флагеллин.
Скорость перемещения с помощью жгутика – 20-60 мкм/с.

22. Схема строения жгутика бактерий

23. Движение с помощью аксиальных фибрилл характерно для извитых бактерий

24. Скольжение- это способность передвигаться по твердому и жидкому субстрату без жгутиков

Все бактерии,
способные к
скольжению,
выделяют слизь;
Скорость
передвижения за счет
скольжения
составляет 2-11
мкм/с.

25. Ворсинки

Ворсинки не являются
обязательной структурой
бактериальной клетки.
Ворсинки состоят из белка
пилина и представляют собой
одинарную полую нить,
которая берет начало от
цитоплазматической
мембраны.
Ворсинки тоньше жгутиков
(диаметр -5-10 нм; длина –
0,3-4 мкм).
Ворсинки бывают двух типов
– фимбрии и пили.

26. Фимбрии

Фимбрии служат для прикрепления
бактерий к субстрату.
Кишечная палочка, атомно-силовая микроскопия

27. Пили

Пили или половые
ворсинки (F-пили) при
конъюгации бактерий
служат тоннелем для
передачи ДНК.
Имеют
специфические
рецепторы для фагов.

28. Внутренние клеточные структуры

Это клеточные структуры, расположенные
внутрь от цитоплазматической мембраны.
К ним относятся:
- цитоплазма;
- генетический аппарат;
- внутрицитоплазматические мембранные
структуры;
- рибосомы.

29. Цитоплазма

Цитоплазма – место расположения
структурных элементов клетки (нуклеоид,
рибосомы, различные мембранные
структуры, рибосомы) и включений;
Место протекания различный реакций
распада и синтеза.

30. Генетический аппарат прокариот представлен нуклеоидом и плазмидами

Основная функция генетического аппарата –
хранение и передача наследственной
информации.
Нуклеоид – кольцевая молекула ДНК, замкнутая
ковалентной связью.
Длина молекулы в развернутом виде составляет
примерно 1 мм, что в 1000 раз больше длины
клетки.
ДНК у бактерий не окружена мембраной, но
довольно четко отделена от цитоплазмы.

31. Нуклеоид

Нуклеоид Staphylococcus aureus
а - клеточная стенка
б- ЦПМ, в – нуклеоид,
г – мембранные структуры
Нуклеоид Escherichia coli

32.

33. Плазмиды

Многие бактерии могут содержать внехромосомные
элементы ДНК – плазмиды. В одной клетке может
присутствовать от 1 до 38 плазмид.
Плазмиды – двухцепочечные кольцевые молекулы с
массой 106-108 Да, способные к автономной репликации.
Плазмидная ДНК определяет устойчивость к антибиотикам
и другим лекарственным препаратам, способность к
синтезу биологически активных веществ, способность к
деградации различных органических соединений и др.
В генной инженерии плазмиды используются в качестве
переносчиков чужеродной ДНК (векторов).

34. Плазмиды

35. Внутрицитоплазматические мембранные структуры

У прокариот мембранные
структуры образуются в
результате инвагинации
ЦПМ и являются ее
продолжением.
К ним относятся
фотосинтезирующие
мембранные структуры и
нефотосинтезирующие
мембранные структуры
(мезосомы и др.)

36.

Нефотосинтезирующие
мембранные структуры в
клетках нитрифицирующей
бактерии Nitrosococcus
oceanus

37. Мезосомы

38. Функции мембранных структур

Участвуют в энергетическом обмене;
Участвуют в фотосинтезе;
Принимают участие в репликации ДНК и делении
клетки.
Мембранные структуры увеличивают площадь
рабочей поверхности в клетке и обеспечивают
компартментализацию клетки,
т.е.разграничивают пространство для протекания
ферментативных реакций.

39. Рибосомы – место синтеза белка в клетке

Размеры рибосом 15-20 нм.
Количество рибосом в клетке
может колебаться от 5000 до
90000.
Рибосомы состоят из РНК и
белка в соотношении 2:1.
Рибосомы построены из двух
субъединиц.
У прокариот рибосомы
расположены в цитоплазме и
не связаны с мембранами.

40. У прокариот 70S-тип рибосом

41. Включения

Бывают трех типов:
1. Продукты клеточного
метаболизма,
2. Запасные вещества,
3. Активно
функционирующие
структуры.
Гранулы
серы

42. Запасные вещества содержатся в клетке в нерастворимом виде.

К ним относятся:
Источники углерода и
энергии (полисахариды,
нейтральные жиры, полиβ-масляная кислота);
Источники фосфора;
Доноры электронов
(гранулы серы).

43. Активно функционирующие структуры

Хлоросомы
Карбоксилисомы
Газовые вакуоли
Магнитосомы и др.

44. Морфологические дифференцировки у прокариот

Специализированные клетки
Представители, у которых они
обнаружены
Эндоспоры
Bacillus ,Clostridium и др. всего 15
родов)
цисты
Азотобактер, скользящие
бактерии
экзоспоры
Многие актиномицеты
бактероиды
Клубеньковые бактерии
Гетероцисты и гормогонии
цианобактерии

45. Образование эндоспор характерно для бактерий рр.Bacillus, Clostridium и др.

46. Типы споробразования

47. Эндоспоры – покоящиеся формы бактерий

Устойчивость эндоспор с вязана с:
1. обезвоживанием цитоплазмы,
2.
накоплением белков, богатых
гидрофобными
аминокислотами,
3. накоплением дипиколиновой
кислоты и ионов кальция,
4. Накоплением калия, магния,
марганца (обеспечивают
состояние покоя и термоустой чивость),
5. Формированием
дополнительных покровов.

48. Спорообразование

49. Прорастание споры

50. Цисты

Покоящиеся формы,
устойчивые к высушиванию,
механическим нагрузкам,
облучению но не устойчивые
к высоким температурам.
Переход вегетативной клетки
в цисту сопровождается
накопление поли-β-масляной
кислоты, потерей жгутиков,
образованием
дополнительных покровов.
Цисты Azotobacter

51. Экзоспоры

Экзоспоры
являются
покоящимися
формами и
одновременно
репродуктивными
структурами.
Образование экзоспор актиномицетом Streptomyces sp.

52. Специализированные клетки, участвующие в усвоении азота атмосферы

←
Бактероиды Rhizobium
в клубеньке бобовых
Гетероцисты сине-зеленой
водоросли Anabaena