Поверхностные структуры микроорганизмов. Капсула, слизь, S-слои, ворсинки

Структуры, расположенные снаружи от ЦПМ (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки), называют обычном поверхностными структурами. Термином «клеточная оболочка» часто обозначают все слои, располагающиеся с внешней стороны от ЦПМ (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол). ЦПМ вместе с цитоплазмой называется протопластом. Снаружи клеточная стенка прокариот часто бывает окружена слизистым веществом. Такие образования в зависимости от структурных особенностей получили название капсул, слизистых слоев или чехлов. Все они являются результатом биосинтеза прокариотами органических полимеров и отложения их вокруг клеток. Под капсулой принимают слизистое образование, обволакивающее клетку, сохраняющее связь с клеточной стенкой и имеющее аморфное строение. Если толщина образования меньше 0,2 мкм, говорят о микрокапсуле, если больше – о макрокапсуле. Если слизистое вещество имеет аморфный, бесструктурный вид и легко отделяется от поверхности прокариотной клетки, говорят о слизистых слоях, окружающих клетку. В отличие от капсул чехлы имеют тонкую структуру. Между этими структурами у прокариот обнаружено много переходных форм, так что иногда нельзя четко отграничивать капсулу от слизистых клеточных выделений или капсулу от чехла. Наличие капсулы зависит от штамма микроорганизма и условий его культивирования. Бактерии, образующие капсулу, могут легко в результате мутации превращаться в бескапсульные формы, что не приводит к какому-либо нарушению клеточной активности, поэтому капсулы нельзя рассматривать как обязательный структурный компонент прокариотной клетки. Капсулы, слизистые образования и чехлы могут содержать компоненты, одинаковые с клеточной стенкой, однако их хим.составы не идентичны. Осн.хим.компоненты большинства капсул прокариоты – полисахариды гомо- и гетерополимерной природы. Капсулы, слизистые вещества и чехлы обладают полезным ф-циями. Вязкость внеклеточной среды, обусловленная наличием слизистых веществ, очевидно, благоприятна для клетки. Они защищают клетку от механических повреждений, высыхания, создают доп.осмотический барьер, служат препятствием для проникновения фагов. Иногда слизистые образования могут служить источником запасных питательных веществ. С помощью слизи осущ.связь между соседними клетками в колонии, а также прикрепление клеток к различным поверхностям. Способность опр.бактерий синтезировать эти своеобразные внеклеточные полимеры находит практическое применение: их используют в качестве заменителя крови, а также для получения синтетических пленок. S-слои - поверхностные структуры бактериальных клеток, состоящие из отдельных молекул белков или гликопротеидов, собранных в упорядоченный 2-мерный слой, который полностью покрывает поверхность клетки. Описание. Толщина бактериального S-слоя находится в диапазоне 5–15 нм. Такой слой имеет поры, величина диаметра которых равномерно распределена в диапазоне 2–6 нм. Эти слои можно использовать в качестве компонентов наноэлектронных устройств и биосенсоров. Ворсинки (фимбрии, пили). Их насчитывается от нескольких единиц до нескольких тысяч на клетку. Эти структуры не имеют отношения к движению бактерий и обнаружены у подвижных и неподвижных форм. Ворсинки построены из одного вида белка – пилина – и представляют собой прямые белковые цилиндры, отходящие от поверхности клетки. Они, как правило, тоньше жгутиков (диаметр – 5-10 нм, длина 0,2-2,0 мкм), расположены перитрихально или полярно. Ворсинки бывают общего типа и половые. Ворсинки общего типа придают бактериям свойство гидрофобности, обеспечивают их прикрепление к клеткам растений, грибов и неорганическим частицам, принимают участие в транспорте метаболитов. Через ворсинки в клетку могут проникать вирусы. Наиболее хорошо изучены половые ворсинки, или F-пили, принимающие участие в половом процессе бактерий. F-пили необходимы клетке-донору для обеспечения контакта между ней и реципиентом и в качестве конъюгационного тоннеля, по которому происходит передача ДНК. Ворсинки нельзя считать обязательной клеточной структурой, т.к и без них бактерии хорошо растут и размножаются.

7.Клеточная стенка бактерий. Протопласты и сферопласты. Функции клеточной стенки. Окрашивание по Граму.

В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом толстой клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90 % массы клеточ­ной стенки.
В состав клеточной стенки грамотрицательных бакте­рий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид. При действии пенициллина на растущую бактериальную культуру образуются безоболочечные формы бактерий, лишенные клеточной стенки. Их наз.протопластами, сферопластами и L-формами. Первые полностью лишены клеточной стенки, вторые- частично. Они приобретают сферическую форму вследствие отсутствия пептидогликана. В обычной изотонической среде протопласты и сферопласты подвергаются плазмолизу. Только в гипертонической среде, приготовленной из растворов сахарозы или хлорида натрия, клетки сохраняют слабую метаболическую активность, но утрачивают способность к размножению.

Функции клеточной стенки: 1) Обусловливает форму клетки, 2) Защищает клетку от механических действий извне и выдерживает значительное внутреннее давление, 3) Обладает свойством полупроницаемости, поэтому из нее избирательно проникают из среды питательные вещества, 4) Несет на своей поверхности рецепторы для бактериофагов и различных хим.в-в.

Количественное содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Граму. Те из них, которые содержат в клеточной стенке большое его количество (около 90 % пептидогликана), окрашиваются по Граму в сине–фиолетовый цвет и их называют грамположительными, все другие, содержащие в оболочке 5–20 % пептидогликана, – в розовый цвет и их называют грамотрицательными. Толщина слоя пептидогликана в клеточной стенке грамположительных бактерий в несколько раз больше, чем у грамотрицательных.