Клетка- универсальная единица живой материи. По составу значительных отличий прокариотических и эукариотических клеток нет.
Химические элементы, входящие в состав живой материи, возможно поделить на три главные группы.
1.Биогенные химические элементы (С, О, N, H). На их долю приходится 95% сухого остатка, в т.ч. 50%- C, 20%- O, 15%- N, 10%- H).
2.Макроэлементы- P, S,Cl, K, Mg, Ca, Na. На них приходится около 5 %.
3.Микроэлементы- Fe, Cu, I, Co, Mo и др. На них приходятся доли процента, но они имеют ответственное значение в обменных процессах.
Химические элементы входят в состав разных веществ- воды, белков, липидов, нейтральных жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Синтез соединений контролируется генами. Многие вещества бактериальная клетка может приобретать извне- из внешней среды либо организма хозяина.
Вода образовывает от 70 до 90 % биомассы. Содержание воды больше у капсульных бактерий, меньше всего- в спорах.
Белки видятся во всех структурных элементах клетки. Белки смогут быть более простые (протеины) и сложные (протеиды), в чистом виде либо в комплексе с липидами, сахарами. Выделяют структурные (структурообразующие) и функциональные (регуляторные) белки, к последним относятся ферменты.
В состав белков входят как простые для эукариотов аминокислоты, так и уникальные- диаминопимелиновая, D-аланин, D-глютанин, входящие в состав пептидогликанов и капсул некоторых бактерий. Лишь в спорах находится дипиколиновая кислота, с которой связана высокая резистентность спор. Жгутики выстроены из белка флагеллина, владеющего сократительной свойством и выраженными антигенными особенностями. Выпивали (ворсинки) содержат особенный белок- пилин.
Пептидную природы имеют капсулы представителей рода Bacillus, возбудителя чумы, поверхностные антигены последовательности бактерий, а также стафилококков и стрептококков. Белок А — своеобразный белок S.aureus — фактор, обусловлавливающий последовательность особенностей этого возбудителя. Белок М — своеобразный белок гемолитических стрептококков серогруппы А, разрешающий дифференцировать серовары (около 100), что имеет эпидемиологическое значение.
Последовательность белков содержит наружная мембрана грамотрицательных бактерий, из которых 3 — 4 мажорных (главных) и более 10- второстепенных, делающих разные функции. Среди мажорных белков- порины, образующие диффузные поры, через каковые в клетку смогут попадать небольшие гидрофильные молекулы.
Белки входят в состав пептидогликана- полимера, составляющего базу бактериальной клеточной стены. Он складывается из остова (чередующиеся молекулы двух аминосахаров) и двух комплектов пептидных цепочек- боковых и поперечных. Наличие двух типов связей- гликозидных (между аминосахарами) и пептидных, каковые соединяют субъединицы пептидогликанов, придают этому гетерополимеру структуру молекулярной сети. Пептидогликан- самоё устойчивое соединение, которое образует ригидную мешковидную макромолекулу, определяющую ряд и постоянную форму бактерий их особенностей.
1.Пептидогликан содержит родо- и видоспецифические антигенные детерминанты.
2.Он запускает хороший и другой пути активации совокупности комплемента.
3.Пептидогликан тормозит миграцию макрофагов и фагоцитарную активность.
4.Он способен инициировать развитие гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ).
5.Пептидогликан владеет противоопухолевым действием.
6.Он оказывает пирогенное воздействие, т.е. приводит к лихорадке.
Из соединений белков с небелковыми компонентами громаднейшее значение имеют липопротеиды, гликопротеиды и нуклеопротеиды.
Необычное таинство судьбы- синтез белка осуществляется в рибосомах. Существует два главных типа рибосом — 70S (S- константа седиментации, единица Сведберга) и 80S. Рибосомы первого типа видятся лишь у прокариотов. Антибиотики не действуют на синтез белка в рибосомах типа 80S, распространенных у эукариотов.
Липиды(в основном форфолипиды) находятся в цитоплазматической мембране (липидный бислой), в кроме этого в наружной мембране грамотрицательных бактерий. Имеется микробы, которые содержат много липидов (до 40% сухого остатка)- микобактерии. В липиды входят разные жирные кислоты, очень специфичные для различных групп микроорганизмов. Их определение имеет во многих случаях диагностическое значение, к примеру у анаэробов, микобактерий.
У микобактерий туберкулеза в составе липидов имеется последовательность кислотоустойчивых жирных кислот- фтионовая, миколовая и др. Высокое их состав и содержание липидов определяют многие свойства микобактерий туберкулеза:
-устойчивость к кислотам, спиртам и щелочам;
-тяжёлая окрашиваемость красителями (применяют особые способы окраски, чаще- по Цилю- Нильсену);
-устойчивость возбудителя к солнечной радиации и дезосредствам;
— патогенность.
Тейхоевые кислоты видятся в клеточных стенках грамположительных бактерий. Являются растворимые линейные полимеры, которые содержат остатки глицерина либо рибола, связанные фосфодиэфирными связыми. С тейхоевыми кислотами связаны главные поверхностные антигены последовательности грамположительных бактерий.
Углеводы видятся чаще в виде полисахаридов, кторые смогут быть экзо- и эндоклеточными. Среди экзоклеточных полисахаридов выделяют каркасные (входят в состав капсул) и действительно экзополисахариды (выходят во окружающую среду). Среди бактериальных полисахаридов многие находят медицинское использование. Декстраны- полисахариды с громадной молекулярной массой, по виду напоминают слизь. 6% раствор- кровезаменитель полиглюкин. Декстрановый гель сефадекс употребляется в колоночной хроматографии как молекулярное сито. Эндоклеточные полисахариды- запасные питательные вещества клетки (крахмал, гликоген и др.).
Липополисахарид (ЛПС) — один из главных компонентов клеточной стены грамотрицательных бактерий, это соединение липида с полисахаридом. ЛПС складывается из комплекса: 1.Липид А.
2.Однообразное для всех грамотрицательных бактерий полисахаридное ядро.
3.Терминальная сахаридная цепочка (О- своеобразная боковая цепь).
Синонимы ЛПС- эндотоксин, О- антиген.
ЛПС делает две главные функции- определяет антигенную специфичность и есть одним из главных факторов патогенности. Это- эндотоксин, токсические особенности которого проявляются в основном при разрушении бактериальных клеток. Его токсичность определяется липидом А. ЛПС запускает синтез более 20 биологически активных веществ, определяющих патогенез эндотоксикоза, владеет пирогенным действием.
Нуклеиновые кислоты- ДНК и РНК. Рибонуклеиновые кислоты (РНК) находятся в основном в рибосомах (р-РНК- 80- 85%), т(транспортные)- РНК- 10%, м(матричные)- РНК- 1- 2%, в основном в одноцепочечной форме. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) может пребывать в ядерном аппарате (хромосомная ДНК) либо в цитоплазме в специальных образованиях— плазмидах- плазмидная (внехромосомная) ДНК. Микробы отличаются по структуре нуклеиновых кислот, содержанию азотистых оснований. Генетический код состоит всего из четырех букв (оснований) — А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин). Чаще всего для чёрта микроорганизмов применяют как таксономический показатель процентное соотношение Г/Ц, которое значительно отличается у разных групп микроорганизмов.
Микробы синтезируют разные ферменты- своеобразные протеиновые катализаторы. У бактерий найдены ферменты 6 главных классов.
1.Оксидоредуктазы- катализируют окислительно- восстановительные реакции.
2.Трансферазы- реализовывают реакции переноса групп атомов.
3.Гидролазы- осущесвляют гидролитическое расщепление разных соединений.
4.Лиазы- катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы негидролитическим методом с образованием двойной связи либо присоединения химической группы к двойным связям.
5.Лигазы либо синтетазы- снабжают соединение двух молекул, сопряженное с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ либо подобного трифосфата.
6.Изомеразы — определяют пространственное размещение групп элементов.
В соответствии с механизмами генетического контроля у бактерий выделяют три группы ферментов:
— конститутивные, синтез которых происходит неизменно;
— индуцибельные, синтез которых индуцируется наличием субстрата;
— репрессибельные, синтез которых подавляется избытком продукта реакции.
Ферменты бактерий дробят на экзо- и эндоферменты. Экзоферменты выделяются во окружающую среду, реализовывают процессы расщепления высокомолекулярных органических соединений. Свойство к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий- свойство попадать через слизистые, соединительнотканные и другие тканевые преграды.
Примеры: гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, что повышает проницаемость тканей (клостридии, стрептококки, стафилококки и многие другие микробы); нейраминидаза облегчает преодоление слоя слизи, проникновение вовнутрь клеток и распространение в межклеточном пространстве (холерный вибрион, дифтерийная палочка, вирус гриппа и многие другие). К данной же группе относятся энзимы, разлагающие антибиотики.
В бактериологии для разделения микроорганизмов по химическим особенностям главное значение довольно часто имеют результаты действия и конечные продукты ферментов. В соответствии с этим существует микробиологическая (рабочая) классификация ферментов.
1.Сахаролитические.
2.Протеолитические.
3.Аутолитические.
4.Окислительно- восстановительные.
5.Ферменты патогенности (вирулентности).
Ферментный состав клетки определяется геномом и есть достаточно постоянным показателем. Знание химических особенностей микроорганизмов разрешает идентифицировать их по комплекту ферментов. Главные продукты ферментирования углеводов и белков- кислота, газ, индол, сероводород, не смотря на то, что настоящий спектр для разных микроорганизмов намного более широкий.
Главные ферменты вирулентности- гиалуронидаза, плазмокоагулаза, лецитиназа, нейраминидаза, ДНК-аза. Определение ферментов патогенности имеет значение при выявления ряда и идентификации микроорганизмов их роли в патологии.
Последовательность ферментов микроорганизмов обширно употребляется в биологии и медицине для получения разных веществ (аутолитические, протеолитические), в генной инженерии (рестриктазы, лигазы).
Строение бактериальной клетки. Микробиология #6
