Ультраструктура микроорганизмов

Содержание

Слайд 2

Отличия бактерий от других клеток 1. Бактерии относятся к прокариотам, т.

Отличия бактерий от других клеток

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е.

не имеют обособленного ядра.
2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.
3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.
4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.
5. В бактериальной клетке много рибосом.
6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.
7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.
По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.
Слайд 3

Структура бактериальной клетки Структура бактериальной клетки хорошо изучена с помощью электронной

Структура бактериальной клетки

Структура бактериальной клетки хорошо изучена с помощью электронной микроскопии

целых клеток и их ультратонких срезов, а также других методов. Бактериальную клетку окружает оболочка, состоящая из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Под оболочкой находиться протоплазма, состоящая из цитоплазмы с включениями и ядра, называемого нуклеоидом.
Обязательные структуры:
Нуклеоид; - Периплазма; - Цитоплазматическую мембрану;
Цитоплазма; - Клеточная стенка; - Рибосомы.
Дополнительные структуры:
- Споры; - Капсулы; - Ворсинки;
- Жгутики; - Слизь; - Включения.
Слайд 4

Слайд 5

Клеточная стенка Прочная, упругая структура, придающая бактерии определенную форму и вместе

Клеточная стенка

Прочная, упругая структура, придающая бактерии определенную форму и вместе с

подлежащей цитоплазматической мембраной «сдерживающая» высокое осмотическое давление в бактериальной клетке.
Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем.
Выполняет следующие функции:
1) защитную, осуществление фагоцитоза;
2) регуляцию осмотического давления;
3) рецепторную;
4) принимает участие в процессах питания деления клетки;
5) антигенную (определяется продукцией эндотоксина – основного соматического антигена бактерий);
6) стабилизирует форму и размер бактерий;
7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.
Слайд 6

Клеточная стенка Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но

Клеточная стенка

Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но если

клетку поместить в гипертонический раствор (при опыте плазмолиза), то она становится видимой.
Клеточная стенка вплотную примыкает к цитоплазматической мембране у грамположительных бактерий, у грамотрицательных бактерий клеточная стенка отделена от цитоплазматической мембраны периплазматическим пространством.
Клеточная стенка имеет два слоя:
1) наружный – пластичный;
2) внутренний – ригидный, состоящий из муреина.
В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии (по отношению к окраске по Грамму).
Слайд 7

Клеточная стенка ОСНОВНОЕ ВЕЩЕСТВО КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН СИНОНИМЫ: МУРЕИНЫ, МУКОПЕПТИДЫ,

Клеточная стенка

ОСНОВНОЕ ВЕЩЕСТВО КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН

СИНОНИМЫ:
МУРЕИНЫ,
МУКОПЕПТИДЫ,
ГЛИКОПЕПТИДЫ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ:
МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ
ПОЛИМЕРЫ

ПЕПТИДОГЛИКАН ЧУВСТВИТЕЛЕН К ЛИЗОЦИМУ
(МУРАМИДАЗЕ)

И β-ЛАКТАМНЫМ АНТИБИОТИКАМ
(ПЕНИЦИЛЛИНАМ И ЦЕФАЛОСПОРИНАМ

Пептидогликан представлен параллельно расположенными молекулами гликана, состоящего из повторяющихся остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных гликозидной связью. Гликановые молекулы соединены через N-ацетилмурамовую кислоту поперечной пептидной связью из четырех аминокислот (тетрапептида).

Слайд 8

Клеточная стенка СТРОЕНИЕ МОНОМЕРА: ТЕТРАПЕПТИД (L- аланин-D-глютаминовая кислота- мезодиаминопимелиновая кислота-D- аланин)

Клеточная стенка

СТРОЕНИЕ МОНОМЕРА:
ТЕТРАПЕПТИД
(L- аланин-D-глютаминовая
кислота-
мезодиаминопимелиновая
кислота-D- аланин) ,
СВЯЗАННЫЙ
КАРБОКСИЛЬНОЙ


ГРУППОЙ С N-АЦЕТИЛ-
МУРАМОВОЙ КИСЛОТОЙ,
К КОТОРОЙ ПРИСОЕДИНЕН
N-АЦЕТИЛ-D-ГЛЮКОЗАМИН

КРОМЕ ПЕПТИДОГЛИКАНА
В СОСТАВ КЛЕТОЧНОЙ
СТЕНКИ ВХОДЯТ
ЛИПОПРОТЕИДЫ,
ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ,
ПРОТЕИНЫ,
ТЕЙХОЕВЫЕ КИСЛОТЫ

Слайд 9

Слайд 10

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ ГРАМ+: 80-90% КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН, ПРОШИТЫЙ

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ
И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ

ГРАМ+: 80-90% КЛЕТОЧНОЙ
СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН,
ПРОШИТЫЙ В ПЕРПЕНДИКУ-
ЛЯРНОМ НАПРАВЛЕНИИ
ТЕЙХОЕВЫМИ

КИСЛОТАМИ,
НАЛИЧИЕ БЕЛКОВ И
ГЕТЕРОПАЛИСАХАРИДОВ.
СТЕНКИ ПОР ОБРАЗОВАНЫ
ТЕЙХОЕВЫМИ КИСЛОТАМИ.
ТОЛЩИНА КЛЕТОЧНОЙ
СТЕНКИ – 35 нм. ПРИ
УТРАТЕ ПЕТИДОГЛИКАНА
ОБРАЗУЮТСЯ ДЕФЕКТНЫЕ
ФОРМЫ – ПРОТОПЛАСТЫ.
ВЫСОКАЯ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
К ЛИЗОЦИМУ И
β-ЛАКТАМНЫМ
АНТИБИОТИКАМ
Слайд 11

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ ГРАМ-: 1-10% КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН, ОБРАЗУЮЩИЙ

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ
И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ

ГРАМ-: 1-10% КЛЕТОЧНОЙ
СТЕНКИ – ПЕПТИДОГЛИКАН,
ОБРАЗУЮЩИЙ ВНУТРЕННИЙ
СЛОЙ,
НАД ПЕПТИДОГЛИКАНОМ


ЛИПОПРОТЕИДНЫЙ СЛОЙ,
САМЫЙ НАРУЖНЫЙ СЛОЙ –
ЛИПОПОЛИСАХАРИДНЫЙ.
СТЕНКИ ПОР ОБРАЗОВАНЫ
БЕЛКАМИ-ПОРИНАМИ.
ТОЛЩИНА КЛЕТОЧНОЙ
СТЕНКИ – 10 нм. ПРИ
УТРАТЕ ПЕТИДОГЛИКАНА
ОБРАЗУЮТСЯ ДЕФЕКТНЫЕ
ФОРМЫ – СФЕРОПЛАСТЫ.
НИЗКАЯ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
К ЛИЗОЦИМУ И
β-ЛАКТАМНЫМ
АНТИБИОТИКАМ
Слайд 12

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ
И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ

У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80 % от

массы клеточной стенки. По Грамму, они окрашиваются в синий цвет. У грамотрицательных бактерий муреиновый слой составляет 20 % от массы клеточной стенки, по Грамму, они окрашиваются в красный цвет.
У грамположительных бактерий наружный слой клеточной стенки содержит липопротеиды, гликопротеиды, тейхоевые кислоты, у них отсутствует липополисахаридный слой. Клеточная стенка выглядит аморфной, она не структурирована. Поэтому при разрушении муреинового каркаса бактерии полностью теряют клеточную стенку (становятся протопластами), не способны к размножению.
У грамотрицательных бактерий наружный пластический слой четко выражен, содержит липопротеиды, липополисахаридный слой, состоящий из липида А (эндотоксина) и полисахарида (О-антигена). При разрушении грамотрицательных бактерий образуются сферопласты – бактерии с частично сохраненной клеточной стенкой, не способные к размножению.
Слайд 13

Клеточная стенка При нарушении образования клеточной стенки (под влиянием лизоцима, пенициллина)

Клеточная стенка

При нарушении образования клеточной стенки (под влиянием лизоцима, пенициллина) образуются

протопласты, сферопласты, L- формы.
Протопласты – это бактерии, полностью лишенные клеточной стенки.
Сферопласты – бактерии, у которых клеточная стенка частично сохраняется. Такие бактерии внешне не отличаются по форме (шаровидные клетки разной величины), становятся более проницаемыми и осмотически чувствительными, не делятся.
L-формы – бактерии, у которых нарушено образование клеточной стенки, но сохраняется способность к делению.
Слайд 14

Цитоплазматическая мембрана При электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану

Цитоплазматическая мембрана

При электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану (2

темных слоя толщиной по 2,5 нм каждый разделены светлым - промежуточным). Состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов, с внедренными поверхностными, а также интегральными белками, как бы пронизывающими насквозь структуру мембраны.
ЦПМ является динамической структурой с подвижными компонентами, поэтому ее представляют как мобильную текучую структуру.
Слайд 15

Цитоплазматическая мембрана Функции: активный транспорт (транспортные белки-пермеазы); метаболические процессы (синтез клеточной

Цитоплазматическая мембрана

Функции:
активный транспорт (транспортные белки-пермеазы);
метаболические процессы (синтез клеточной стенки, энергетический

обмен);
деление клетки;
4) образование спор.
При избыточном росте ЦПМ образует инвагинаты – впячивания в виде сложноно закрученных мембранных структур, называемых мезосомами.

Менее сложно закрученные структуры называются внутрицитоплазматическими мембранами. Их роль до конца не изучена. Предполагают, что они участвуют в делении клетки.

Слайд 16

Мембранные структуры

Мембранные структуры

Слайд 17

Мембранные структуры Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды

Мембранные структуры

Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75

%), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.
Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.
Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.
Слайд 18

Мембранные структуры Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие

Мембранные структуры

Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из

двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.
Функция: биосинтез белка. Рибосомы бактерий имеют 70S(коэффициент осаждения), а у эукариот – 80S. Поэтому некоторые антибиотики, которые подавляют биосинтез белка на рибосомах, связываются с рибосомами бактерий, но не с рибосомами эукариотических клеток.
Слайд 19

Мембранные структуры Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие

Мембранные структуры

Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из

двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.
Функция: биосинтез белка. Рибосомы бактерий имеют 70S(коэффициент осаждения), а у эукариот – 80S. Поэтому некоторые антибиотики, которые подавляют биосинтез белка на рибосомах, связываются с рибосомами бактерий, но не с рибосомами эукариотических клеток.
Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.
Слайд 20

Дополнительные органеллы Капсулы, микрокапсулы, слизь представляют собой дополнительную поверхностную оболочку. Они

Дополнительные органеллы

Капсулы, микрокапсулы, слизь представляют собой дополнительную поверхностную оболочку. Они образуются

при попадании микроорганизма в макроорганизм. Функция капсулы – защита от фагоцитоза и антител.
Различают макро– и микрокапсулы. Макрокапсулу можно выявить, используя специальные методы окраски, сочетая позитивные и негативные методы окраски. Микрокапсула – утолщение верхних слоев клеточной стенки. Обнаружить ее можно только при электронной микроскопии. Микрокапсулы характерны для вирулентных бактерий.
Среди бактерий различают:
1) истиннокапсульные бактерии – сохраняют капсулообразование и при росте на питательных средах, а не только в макроорганизме;
2) ложнокапсульные – образуют капсулу только при попадании в макроорганизм.
Слайд 21

Дополнительные органеллы Ворсинки (пили, фимбрии) – это тонкие белковые выросты на

Дополнительные органеллы

Ворсинки (пили, фимбрии) – это тонкие белковые выросты на поверхности

клеточной стенки. Функционально они различны. Различают комон-пили и секс-пили. Комон-пили отвечают за адгезию бактерий на поверхности клеток макроорганизма. Они характерны для грамположительных бактерий. Секс-пили обеспечивают контакт между мужскими и женскими бактериальными клетками в процессе конъюгации. Через них идет обмен генетической информацией от донора к реципиенту. Донор – мужская клетка – обладает секс-пили. Женская клетка – реципиент – не имеет секc-пили. Белок секс-пили колируется генами F-плазмиды.
Слайд 22

Дополнительные органеллы Жгутики – органеллы движения. Есть у подвижных бактерий. Это

Дополнительные органеллы

Жгутики – органеллы движения. Есть у подвижных бактерий. Это особые

белковые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин. Количество и расположение жгутиков может быть различным.

Различают:
монотрихи (имеют один жгутик);
2) лофотрихи (имеют пучок жгутиков на одном конце клетки);
3) амфитрихи (имеют по одному жгутику на каждом конце);
4) перитрихи (имеют несколько жгутиков, расположенных по периметру).

1
2
3
4

Слайд 23

Дополнительные органеллы Жгутики бактерий представляю собой тонкие нити, берущие начало от

Дополнительные органеллы

Жгутики бактерий представляю собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической

мембраны, имеют большую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков 12-20 нм, длина 3-15 мкм.
Они состоят из 3 частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками (1 пара дисков – у грамположительных и 2 пары – у грамотрицательных бактерий). При этом создается эффект электромотора со стержнем – ротором, вращающим жгутик.
Жгутики состоят из белка – флагеллина, являющегося антигеном – Н-антиген. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.
Слайд 24

Дополнительные органеллы Споры – своеобразная форма покоящихся бактерий с грамположительным типом

Дополнительные органеллы

Споры – своеобразная форма покоящихся бактерий с грамположительным типом строения

клеточной стенки.

Образование и строение: образуются внутри клетки вокруг нуклеоида. Нуклеоид покрывает сяплотной многослойной оболочкой, а остальная часть клетки отмирает. В составе споры мало воды, много липидов. В оболочке содержится дипиколинат кальция, который придает термоустойчивость.

Слайд 25

Дополнительные органеллы Споры имеют различную форму(круглая, овальная) и расположение в клетке.

Дополнительные органеллы

Споры имеют различную форму(круглая, овальная) и расположение в клетке.
Расположение

бывает:
1) центральное (возбудитель сибирской язвы);
2) терминальное – на конце палочки (возбудитель столбняка);
3) субтерминальное – ближе к концу палочки (возбудитель ботулизма, газовой гангрены).
Диаметр споры может быть меньше, чем клетка и форма клетки не изменяется (возбудитель сибирской язвы). Но диаметр споры может быть больше, чем клетка, и форма клетки изменяется: в виде теннисной ракетки у возбудителя ботулизма, в виде барабанной палочки у возбудителя столбняка.
Споры образуют не все бактерии, а бактерии с грамположительным типом строения клеточной стенки (фирмикутные бактерии). Патогенные бактерии образуют споры вне организма человека и животных.
Слайд 26

Дополнительные органеллы Функция: перенесение неблагоприятных условий среды. Споры обладают высокой устойчивостью

Дополнительные органеллы

Функция: перенесение неблагоприятных условий среды.
Споры обладают высокой устойчивостью к

действию неблагоприятных физических (высушивание, высокая температура, УФ-лучи, замораживание) и химических факторов (спирты, кислоты и др.). Они находятся в состоянии покоя и сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени (споры возбудителя сибирской язвы хранятся в почве десятки лет). В благоприятных условиях спора прорастает и превращается в вегетативную форму.
Споры погибают в автоклаве при 120˚С в течение 15-20 минут и при действии сухого жара (150-170 ˚С) в течение 1-2 часов.
Обычными методами споры не окрашиваются. Споры окрашивают по методу Ожешко.
Слайд 27

Дополнительные органеллы В природе споровые микробы широко распространены: в воздухе, воде,

Дополнительные органеллы

В природе споровые микробы широко распространены: в воздухе, воде, особенно

в почве. Среди споровых бактерий имеются и болезнетворные.
Спорообразование, форма и расположение спор являются видовыми признаками бактерий, что позволяет их отличать друг от друга.
Нужно знать какие патогенные бактерии образуют споры, т.к. при этом усложняются методы борьбы с инфекциями и применяются специальные способы стерилизации.
О широком распространении споровых бактерий необходимо постоянно помнить при изготовлении лекарственных препаратов, стерильных растворов, а также при заготовке лекарственного растительного сырья.