Какви структури имат бактериалните клетки? От какво е изградена клетъчната стена на бактериите?

В допълнение към 5-те царства на живата природа има още две супер-царства: прокариоти и еукариоти. Следователно, ако разгледаме систематичното положение на бактериите, то ще бъде както следва:

Защо тези организми са класифицирани като отделен таксон? Работата е там, че бактериалната клетка се характеризира с наличието на определени характеристики, които оставят отпечатък върху нейната жизнена активност и взаимодействие с други същества и хора.

Откриване на бактерии

Рибозомите са малки структури, разпръснати в големи количества в цитоплазмата. Тяхната природа е представена от РНК молекули. Тези гранули са материалът, чрез който може да се определи степента на родство и систематичната позиция на определен вид бактерия. Тяхната функция е сглобяването на протеинови молекули.

Капсула

Бактериалната клетка се характеризира с наличието на защитни лигавици, чийто състав се определя от полизахариди или полипептиди. Такива структури се наричат ​​капсули. Има микро- и макрокапсули. Тази структура не се формира при всички видове, но в огромното мнозинство, тоест не е задължителна.

От какво предпазва капсулата бактериалната клетка? От фагоцитоза от антитела на гостоприемника, ако бактерията е патогенна. Или от изсушаване и излагане на вредни вещества, ако говорим за други видове.

Слуз и включвания

Също така незадължителни структури на бактерии. Слузта или гликокаликсът е химически базиран на мукоиден полизахарид. Може да се образува както вътре в клетката, така и от външни ензими. Силно разтворим във вода. Предназначение: закрепване на бактерии към субстрата - адхезия.

Включванията са микрогранули в цитоплазмата с различно химично естество. Това могат да бъдат протеини, аминокиселини, нуклеинови киселини или полизахариди.

Органоиди на движението

Характеристиките на бактериалната клетка се проявяват и в нейното движение. За тази цел са налични флагели, които могат да бъдат в различни количества(от един до няколкостотин на клетка). Основата на всеки флагелум е протеинът флагелин. Благодарение на еластичните контракции и ритмичните движения от една страна на друга, бактерията може да се движи в пространството. Флагелумът е прикрепен към цитоплазмената мембрана. Местоположението също може да варира между видовете.

пиех

Дори по-фини от флагелите са структури, които участват в:

• закрепване към основата;
• водно-солено хранене;
• полово размножаване.

Те се състоят от протеин пилин, броят им може да достигне няколкостотин на клетка.

Прилики с растителните клетки

Бактериалните и имат едно неоспоримо сходство - наличието на клетъчна стена. Въпреки това, докато в растенията той безспорно присъства, в бактериите не присъства във всички видове, тоест това е незадължителна структура.

Химичен състав на бактериалната клетъчна стена:

• пептидогликан муреин;
• полизахариди;
• липиди;
• протеини.

Обикновено тази структура има двоен слой: външен и вътрешен. Изпълнява същите функции като растенията. Поддържа и определя постоянната форма на тялото и осигурява механична защита.

Спор за образование

Разгледахме структурата на бактериалната клетка в някои подробности. Остава само да споменем как бактериите могат да оцелеят в неблагоприятни условия, без да губят своята жизнеспособност за много дълго време.

Те правят това, като образуват структура, наречена спор. Няма нищо общо с размножаването и само предпазва бактериите от неблагоприятни условия. Формата на споровете може да бъде различна. Когато нормалните условия на околната среда се възстановят, спората започва и прераства в активна бактерия.

Структурата на бактериите е добре проучена с помощта на електронна микроскопия на цели клетки и техните ултратънки срезове. Бактериалната клетка се състои от клетъчна стена, цитоплазмена мембрана, цитоплазма с включвания и ядро, наречено нуклеоид. Има допълнителни структури: капсула, микрокапсула, слуз, камшичета, пили (фиг. 1); Някои бактерии са способни да образуват спори при неблагоприятни условия.

Клетъчна стена -здрава, еластична структура, която придава на бактерията определена форма и заедно с подлежащата цитоплазмена мембрана „задържа” високото осмотично налягане в бактериалната клетка. Той участва в процеса на клетъчно делене и транспорт на метаболити. Най-дебела клетъчна стена има при грам-положителните бактерии (Фиг. 1). Така че, ако дебелината на клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии е около 15-20 nm, тогава при грам-положителните бактерии тя може да достигне 50 nm или повече. Клетъчната стена на грам-положителните бактерии съдържа малко количество полизахариди, липиди и протеини.

Основният компонент на клетъчната стена на тези бактерии е многослоен пептидогликан(муреин, мукопептид), съставляващи 40-90% от масата на клетъчната стена.

Волутин мезозомен нуклеоид

Ориз. 1. Устройството на бактериалната клетка.

Тейхоеви киселини (от гръцки. тейчос -стена), чиито молекули са вериги от 8-50 глицеринови и рибитолови остатъци, свързани с фосфатни мостове. Формата и силата на бактериите се придават от твърдата влакнеста структура на пептидогликана, който е многослоен и омрежен с пептиди. Пептидогликанът е представен от паралелни гликанови молекули, състоящи се от повтарящи се остатъци н- ацетилглюкозамин и н-ацетилмураминова киселина, свързана чрез P-тип гликозидна връзка (1 -> 4).

Лизозимът, като ацетилмурамидаза, разрушава тези връзки. Гликановите молекули са свързани чрез пептидна кръстосана връзка. Оттук и името на този полимер - пептидогликан. Основата на пептидната връзка на пептидогликана в грам-отрицателни бактерии са тетрапептиди, състоящи се от редуващи се Л-И д-аминокиселини.

U E. coliпептидните вериги са свързани една с друга чрез Д-аланин от едната верига и мезодиаминопимелинова киселина от другата.

Съставът и структурата на пептидната част на пептидогликана в грам-отрицателните бактерии е стабилна, за разлика от пептидогликана на грам-положителните бактерии, чиито аминокиселини могат да се различават по състав и последователност. Тетрапептидите тук са свързани помежду си чрез полипептидни вериги от 5 глицинови остатъка. Грам-положителните бактерии често съдържат лизин вместо мезодиаминопимелинова киселина. фосфолипид

Ориз. 2. Структурата на повърхностните структури на грам-положителните (грам+) и грам-отрицателните (грам) бактерии.

Гликановите елементи (ацетилглюкозамин и ацетилмураминова киселина) и тетрапептидните аминокиселини (мезодиаминопимелова и L-глутаминова киселина, D-аланин) са отличителна черта на бактериите, тъй като те и D-изомерите на аминокиселините отсъстват при животни и хора.

Способността на Грам-положителните бактерии да задържат тинтява виолет в комбинация с йод, когато се оцветяват с помощта на оцветяване по Грам (синьо-виолетов цвят на бактериите) се свързва със свойството на многослойния пептидогликан да взаимодейства с багрилото. В допълнение, последващото третиране на бактериална натривка с алкохол причинява стесняване на порите в пептидогликана и по този начин задържане на багрилото в клетъчната стена. След излагане на алкохол грам-отрицателните бактерии губят багрилото си, обезцветяват се и когато се третират с магента, стават червени. Това се дължи на по-малко количество пептидогликан (5-10% от масата на клетъчната стена).

Клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии съдържа външна мембрана,свързан чрез липопротеин с подлежащия слой пептидогликан (фиг. 2). Външната мембрана е вълнообразна трислойна структура, подобна на вътрешната мембрана, която се нарича цитоплазмена. Основният компонент на тези мембрани е бимолекулен (двоен) слой от липиди.

Външната мембрана е асиметрична мозаечна структура, представена от липополизахариди, фосфолипиди и протеини . От външната му страна има липополизахарид(LPS),състоящ се от три компонента: липид а,основна част или сърцевина (лат. ядро -ядро) и 0-специфична полизахаридна верига, образувана от повтарящи се олигозахаридни последователности.

Липополизахаридът е "закотвен" във външната мембрана от липиди а,причинявайки токсичността на LPS, която следователно се идентифицира с ендотоксин. Унищожаването на бактериите чрез антибиотици води до освобождаване голямо количествоендотоксин, което може да доведе до ендотоксичен шок при пациента.

От липидите Аядрото или основната част на LPS се отделя. Най-постоянната част от ядрото на LPS е кетодезоксиоктонова киселина (3-дезокси-g)-мано-2-октулозонова киселина). 0 -специфична верига, простираща се от основната част на LPS молекулата, определя серогрупа, серовар (вид бактерии, открити с помощта на имунен серум) специфичен щам бактерии. Така концепцията за LPS се свързва с концепцията за 0-антиген, който може да се използва за диференциране на бактерии. Генетичните промени могат да доведат до промени в биосинтезата на компонентите LPSбактерии и получените Л-форми

Матрични протеинивъншната мембрана прониква в него по такъв начин, че белтъчните молекули, наречени поринами,гранични хидрофилни пори, през които преминават вода и малки молекули с относителна маса до 700. Между външната и цитоплазмената мембрана има периплазмено пространство или периплазма, съдържащо ензими. Когато синтезът на бактериалната клетъчна стена е нарушен под въздействието на лизозим, пеницилин, защитни фактори на организма и други съединения, се образуват клетки с променена (често сферична) форма: протопласти -бактерии без напълно клетъчна стена; сферопласти -бактерии с частично запазена клетъчна стена. След отстраняване на инхибитора на клетъчната стена, такива променени бактерии могат да се обърнат, т.е. придобиват пълна клетъчна стена и възстановяват първоначалната си форма.

Бактерии от сферо- или протопластен тип, които са загубили способността си да синтезират пептидогликан под въздействието на антибиотици или други фактори и са способни да се размножават, се наричат. Г-образни форми(от името на Института Листър). Л-формите могат да възникнат и в резултат на мутации. Те са осмотично чувствителни, сферични клетки с форма на колба с различни размери, включително тези, преминаващи през бактериални филтри. някои Л- форми (нестабилни), когато факторът, довел до промени в бактериите, бъде отстранен, могат да се обърнат, „връщайки се“ към първоначалната бактериална клетка. Л- форми могат да се образуват от много патогени на инфекциозни заболявания.

Цитоплазмена мембранапри електронна микроскопия на ултратънки срезове, това е трислойна мембрана, обграждаща външната част на бактериалната цитоплазма. По структура тя е подобна на плазмалемата на животинските клетки и се състои от двоен слой липиди, главно фосфолипиди с вградена повърхност и интегрални протеини, които сякаш проникват през структурата на мембраната. Някои от тях са пермеази, участващи в транспорта на вещества. Цитоплазмената мембрана е динамична структура с подвижни компоненти, така че се смята за подвижна течна структура. Той участва в регулирането на осмотичното налягане, транспорта на веществата и енергийния метаболизъм на клетката (поради ензими на веригата за транспортиране на електрони, аденозинтрифосфатаза и др.). При прекомерен растеж (в сравнение с растежа на клетъчната стена) цитоплазмената мембрана образува инвагинати - инвагинации под формата на сложно усукани мембранни структури, т.нар. мезозоми.Наричат ​​се по-малко сложни усукани структури интрацитоплазмени мембрани.Ролята на мезозомите и интрацитоплазмените мембрани не е напълно изяснена. Дори се предполага, че те са артефакт, който възниква след подготовка (фиксиране) на образец за електронна микроскопия. Въпреки това се смята, че производните на цитоплазмената мембрана участват в клетъчното делене, осигурявайки енергия за синтеза на клетъчната стена и участват в секрецията на вещества, спорулацията, т.е. в процеси с висока консумация на енергия.

Цитоплазмазаема по-голямата част от бактериалната клетка и се състои от разтворими протеини, рибонуклеинови киселини, включвания и множество малки гранули - рибозомиотговорен за синтеза (транслацията) на протеините. Бактериалните рибозоми имат размер около 20 nm и коефициент на утаяване 70S, 3 разлика от 80^-рибозомите, характерни за еукариотните клетки. Следователно, някои антибиотици, като се свързват с бактериалните рибозоми, потискат синтеза на бактериален протеин, без да засягат синтеза на протеин в еукариотните клетки. Бактериалните рибозоми могат да се разделят на две субединици - 50SИ 30S . Цитоплазмата съдържа различни включвания под формата на гликогенови гранули, полизахариди, поли-р-маслена киселина и полифосфати (волютин). Те се натрупват, когато има излишък от хранителни вещества заобикаляща средаи действат като резервни вещества за хранителни и енергийни нужди. Volutin има афинитет към основни багрила, има метахромазия и лесно се открива чрез специални методи за оцветяване. Характерното разположение на волютиновите зърна се разкрива в дифтерийния бацил под формата на интензивно оцветени клетъчни полюси.

Нуклеоид - еквивалентно на ядрото в бактериите. Разположен е в централната зона на бактериите под формата на двойноверижна ДНК, затворена в пръстен и плътно опакована като топка. За разлика от еукариотите, бактериалното ядро ​​няма ядрена обвивка, ядро ​​или основни протеини (хистони). Обикновено една бактериална клетка съдържа една хромозома, представена от ДНК молекула, затворена в пръстен. Ако деленето е нарушено, то може да съдържа 4 или повече хромозоми. Нуклеоидът се открива в светлинен микроскоп след оцветяване, като се използват специфични за ДНК методи: Feulgen или Romanovsky-Giemsa. В моделите на електронна дифракция на ултратънки участъци от бактерии нуклеоидът изглежда като светли зони с фибриларни, нишковидни структури на ДНК, свързани в определени области с цитоплазмената мембрана или мезозома, участващи в хромозомната репликация.

В допълнение към нуклеоида, представен от една хромозома, бактериалната клетка съдържа екстрахромозомни наследствени фактори - плазмиди, които са ковалентно затворени пръстени на ДНК.

Капсула - мукозна структура с дебелина повече от 0,2 микрона, здраво свързана с бактериалната клетъчна стена и имаща ясно определени външни граници. Капсулата се вижда в петна от отпечатъци от патологичен материал. При чистите бактериални култури капсулата се образува по-рядко. Открива се чрез специални методи за оцветяване на Burri-Gins, които създават отрицателен контраст на субстанциите на капсулата.

Обикновено капсулата се състои от полизахариди (екзополизахариди), понякога от полипептиди, например в антраксния бацил. Капсулата е хидрофилна, предотвратява фагоцитозата на бактериите.

Образуват се много бактерии микрокапсула -мукозна формация с дебелина под 0,2 микрона, откриваема само чрез електронна микроскопия. Трябва да се разграничава от капсула слуз -мукоидни екзополизахариди, които нямат ясни външни граници. Мукоидните екзополизахариди са характерни за мукоидните щамове на Pseudomonas aeruginosa, често открити в храчките на пациенти с кистозна фиброза. Бактериалните екзополизахариди участват в адхезията (залепването към субстратите), те се наричат ​​още гликокаликс.В допълнение към синтеза на екзополизахариди от бактериите, съществува и друг механизъм за тяхното образуване: чрез действието на извънклетъчните бактериални ензими върху дизахаридите. В резултат на това се образуват декстрани и левани. Капсулата и слузта предпазват бактериите от увреждане и изсушаване, тъй като, като хидрофилни, те свързват добре водата и предотвратяват действието на защитните фактори на макроорганизма и бактериофагите.

Камшичетабактериите определят мобилността на бактериалната клетка. Камшичетата са тънки нишки, произхождащи от цитоплазмената мембрана и са по-дълги от самата клетка (фиг. 3). Дебелината на флагела е 12-20 nm, дължината е 3-12 µm. Броят на флагелите в бактериите различни видовеварира от един (монотричен)холерен вибрион има до десетки и стотици флагели, простиращи се по периметъра на бактерията (пери-трих)при ешерихия коли, протей и др. Лофотрихимат сноп флагели в единия край на клетката. Амфитрихияимат един камшик или сноп камшичета в противоположните краища на клетката. Флагелите са прикрепени към цитоплазмената мембрана и клетъчната стена чрез специални дискове. Флагелите се състоят от протеин - флагелин (от naT.flagellum - flagellum), който има антигенна специфичност. Флагелиновите субединици са усукани под формата на спирала. Камшичетата се откриват с помощта на електронна микроскопия на препарати, покрити с тежки метали, или в светлинен микроскоп след обработка със специални методи, базирани на ецване и адсорбция на различни вещества, водещи до увеличаване на дебелината на флагела (например след посребряване).

Ориз. 3. Ешерихия коли. Електронна дифракционна картина (подготовка от V.S. Tyurin). 1 - камшичета, 2 - власинки, 3 - F-пили.

Вили, или пили (фимбрии), - нишковидни образувания (фиг. 3), по-тънки и по-къси (3-10 nm x 0.3-10 µm) от камшичетата. Пилите се простират от клетъчната повърхност и са съставени от протеина пилин. Имат антигенна активност. Сред пилите има: пили, отговорни за адхезията, т.е. за прикрепване на бактерии към засегнатата клетка (пили тип 1, или общ тип - обикновени пили),пие, отговаря за храненето, водно-солевия метаболизъм; сексуален (F-пи), илиспрежение pili (тип 2 pili). Пилите от общ тип са многобройни - няколкостотин на клетка. Половите пили се образуват от така наречените „мъжки“ донорни клетки, съдържащи трансмисивни плазмиди (F, R, Col).Обикновено има 1-3 от тях на клетка. Отличителна черта на половите пили е взаимодействието със специални „мъжки“ сферични бактериофаги, които се адсорбират интензивно върху половите пили.

Спорове - особена форма на почиващи фирмикутни бактерии, т.е. бактерии с грам-положителен тип структура на клетъчната стена.

Спорите се образуват при неблагоприятни условия за съществуване на бактерии (изсъхване, дефицит на хранителни вещества и др.). В този случай една спора се образува вътре в една бактерия. Образуването на спори допринася за запазването на вида и не е метод за размножаване, както при гъбите.

Понякога се наричат ​​спорообразуващи аеробни бактерии, при които размерът на спората не надвишава диаметъра на клетката бацили.Спорообразуващите анаеробни бактерии, при които размерът на спората надвишава диаметъра на клетката и следователно придобиват вретеновидна форма, се наричат клостридии(лат. клостридиум-вретено).

Процес спорулация(спорулация) преминава през серия от етапи, по време на които част от цитоплазмата и хромозомата се отделят, заобиколени от цитоплазмена мембрана; Образува се проспора, след което се образува многослойна, слабо пропусклива обвивка. Спорообразуването е придружено от интензивна консумация на проспора и след това образуването на обвивката на спората от дипиколинова киселина и калциеви йони. След образуването на всички структури, спората придобива устойчивост на топлина, което се свързва с наличието на калциев дипиколинат. Спорулацията, формата и местоположението на спорите в клетка (вегетативно) са видово свойство на бактериите, което им позволява да се разграничават една от друга. Формата на спорите може да бъде овална, сферична, местоположението в клетката е терминално, т.е. в края на пръчката (причинител на тетанус), субтерминален - по-близо до края на пръчката (патогени на ботулизъм, газова гангрена) и централен (антраксен бацил).

За изследване на структурата на бактериална клетка, заедно със светлинен микроскоп, се използват електронномикроскопски и микрохимични изследвания за определяне на ултраструктурата на бактериалната клетка.

Бактериалната клетка (фиг. 5) се състои от следните части: трислойна мембрана, цитоплазма с различни включвания и ядрено вещество (нуклеоид). Допълнителни структурни образувания са капсули, спори, флагели и пили.

Ориз. 5. Схематично представяне на структурата на бактериална клетка. 1 - черупка; 2 - лигавичен слой; 3 - клетъчна стена; 4 - цитоплазмена мембрана; 5 - цитоплазма; 6 - рибозома; 7 - полизома; 8 - включвания; 9 - нуклеоид; 10 - камшик; 11 - пие

ЧерупкаКлетката се състои от външен лигавичен слой, клетъчна стена и цитоплазмена мембрана.

Мукозният капсулен слой е разположен от външната страна на клетката и изпълнява защитна функция.

Клетъчната стена е един от основните структурни елементи на клетката, запазвайки нейната форма и отделяйки клетката от околната среда. Важен имотКлетъчната стена е селективна пропускливост, която осигурява проникването на необходимите хранителни вещества (аминокиселини, въглехидрати и др.) В клетката и отстраняването на метаболитните продукти от клетката. Клетъчната стена поддържа постоянно осмотично налягане вътре в клетката. Силата на стената се осигурява от муреин, вещество с полизахаридна природа. Някои вещества разрушават клетъчната стена, като лизозим.

Бактериите, които са напълно лишени от клетъчна стена, се наричат ​​протопласти. Те запазват способността си да дишат, да делят и синтезират ензими; на влиянието на външни фактори: механично увреждане, осмотично налягане, аерация и др. Протопластите могат да се запазят само в хипертонични разтвори.

Бактериите с частично разрушена клетъчна стена се наричат ​​сферопласти. Ако потиснете процеса на синтез на клетъчната стена с пеницилин, тогава се образуват L-форми, които във всички видове бактерии са сферични големи и малки клетки с вакуоли.

Цитоплазмената мембрана прилепва плътно към клетъчната стена от вътрешната страна. Той е много тънък (8-10 nm) и се състои от протеини и фосфолипиди. Това е полупропускливият граничен слой, през който клетката се подхранва. Мембраната съдържа пермеазни ензими, които осъществяват активен транспорт на вещества и дихателни ензими. Цитоплазмената мембрана образува мезозоми, които участват в клетъчното делене. Когато една клетка се постави в хипертоничен разтвор, мембраната може да се отдели от клетъчната стена.

Цитоплазма- вътрешното съдържание на бактериална клетка. Това е колоидна система, състояща се от вода, протеини, въглехидрати, липиди и различни минерални соли. Химичният състав и консистенцията на цитоплазмата се променят в зависимост от възрастта на клетката и условията на околната среда. Цитоплазмата съдържа ядрена материя, рибозоми и различни включвания.

Нуклеоид, ядрената субстанция на клетката, нейният наследствен апарат. Ядреното вещество на прокариотите, за разлика от еукариотите, няма собствена мембрана. Нуклеоидът на зряла клетка е двойна верига от ДНК, навита в пръстен. ДНК молекулата кодира генетичната информация на клетката. В генетичната терминология ядрената субстанция се нарича генофор или геном.

Рибозомите се намират в цитоплазмата на клетката и изпълняват функцията на протеинов синтез. Рибозомата съдържа 60% РНК и 40% протеин. Броят на рибозомите в една клетка достига 10 000. Съединявайки се, рибозомите образуват полизоми.

Включенията са гранули, съдържащи различни резервни хранителни вещества: нишесте, гликоген, мазнини, волютин. Те се намират в цитоплазмата.

По време на живота си бактериалните клетки образуват защитни органели – капсули и спори.

Капсула- външен уплътнен лигавичен слой, съседен на клетъчната стена. Това е защитен орган, който се появява в някои бактерии, когато навлязат в тялото на хора и животни. Капсулата предпазва микроорганизма от защитните фактори на организма (причинители на пневмония и антракс). Някои микроорганизми имат постоянна капсула (клебсиела).

Споровесреща се само в пръчковидни бактерии. Те се образуват, когато микроорганизмът навлезе в неблагоприятни условия. външна среда(излагане на високи температури, изсушаване, промени в pH, намаляване на количеството хранителни вещества в околната среда и др.). Спорите са разположени вътре в бактериалната клетка и представляват уплътнена област от цитоплазма с нуклеоид, покрита със собствена плътна мембрана. от химичен съставте се различават от вегетативните клетки в малко количество вода, повишено съдържание на липиди и калциеви соли, което допринася за високата устойчивост на спорите. Спорулацията настъпва в рамките на 18-20 часа; Когато микроорганизмът навлезе в благоприятни условия, спората покълва във вегетативна форма в рамките на 4-5 часа. В бактериалната клетка се образува само една спора, следователно спорите не са репродуктивни органи, а служат за оцеляване при неблагоприятни условия.

Аеробните бактерии, образуващи спори, се наричат ​​бацили, а анаеробните бактерии се наричат ​​клостридии.

Спорите се различават по форма, размер и местоположение в клетката. Те могат да бъдат разположени централно, субтерминално и терминално (фиг. 6). При причинителя на антракс спората е разположена централно, размерът й не надвишава диаметъра на клетката. Спората на причинителя на ботулизма е разположена по-близо до края на клетката - субтерминална и надвишава ширината на клетката. При причинителя на тетанус кръглата спора е разположена в края на клетката – терминално и значително надвишава широчината на клетката.

Камшичета- органи на движение, характерни за пръчковидни бактерии. Това са тънки нишковидни фибрили, състоящи се от протеин - флагелин. Тяхната дължина значително надвишава дължината на бактериалната клетка. Камшичетата се простират от базалното тяло, разположено в цитоплазмата, и се простират до клетъчната повърхност. Наличието им може да се установи чрез определяне на клетъчната подвижност под микроскоп, в полутечна хранителна среда или чрез оцветяване със специални методи. Ултраструктурата на флагелите е изследвана под електронен микроскоп. Въз основа на местоположението на камшичетата бактериите се разделят на групи (виж фиг. 6): монотрихозни - с един флагел (причинителят на холерата); амфитрих - със снопчета или единични флагели в двата края на клетката (спирила); lophotrichs - със сноп флагели в единия край на клетката (фекален алкалообразуващ); peritrichous - камшичетата са разположени по цялата повърхност на клетката (чревни бактерии). Скоростта на движение на бактериите зависи от броя и местоположението на флагелите (монотрихите са най-активни), от възрастта на бактериите и влиянието на факторите на околната среда.

Ориз. 6. Варианти на подреждане на спори и флагели в бактериите. I - спорове: 1 - централен; 2 - подтерминал; 3 - терминал; II - флагели: 1 - монотрихи; 2 - амфитрихи; 3 - лофотрихи; 4 - перитрихи

Пили или фимбрии- власинки, разположени на повърхността на бактериалните клетки. Те са по-къси и по-тънки от камшичетата и също имат спираловидна структура. Пили се правят от протеин, наречен пилин. Някои пили (няколкостотин от тях) служат за прикрепване на бактерии към животински и човешки клетки, докато други (единични) са свързани с трансфера на генетичен материал от клетка в клетка.

Микоплазми

Микоплазмите са клетки, които нямат клетъчна стена, но са заобиколени от трислойна липопротеинова цитоплазмена мембрана. Микоплазмите могат да бъдат сферични, овални, под формата на нишки и звезди. Според класификацията на Берги микоплазмите се класифицират в отделна група. Понастоящем тези микроорганизми получават все по-голямо внимание като причинители на възпалителни заболявания. Размерите им варират: от няколко микрометра до 125-150 nm. Малките микоплазми преминават през бактериални филтри и се наричат ​​филтрируеми форми.

Спирохети

Спирохетите (виж фиг. 52) (от латински speira - завой, chaite - коса) са тънки, извити, подвижни едноклетъчни организми с размери от 5 до 500 микрона на дължина и 0,3-0,75 микрона на ширина. Общото между тях и протозоите е техният метод на движение чрез свиване на вътрешната аксиална нишка, състояща се от сноп фибрили. Характерът на движението на спирохетите е различен: транслационен, ротационен, огъващ, вълнообразен. Останалата част от клетъчната структура е типична за бактериите. Някои спирохети са слабо оцветени с анилинови багрила. Спирохетите се делят на родове според броя и формата на нишковидните къдрици и края им. В допълнение към сапрофитните форми, често срещани в природата и човешкото тяло, сред спирохетите има патогенни - причинители на сифилис и други заболявания.

рикетсия

Вируси

Сред вирусите има група фаги (от лат. phagos - поглъщащ), които причиняват лизис (разрушаване) на клетките на микроорганизмите. Запазвайки свойствата и състава, присъщи на вирусите, фагите се различават по структурата на вириона (виж Глава 8). Те не причиняват заболявания при хора и животни.

Контролни въпроси

1. Разкажете ни за класификацията на микроорганизмите.

2. Назовете основните свойства на представителите на царството на прокариотите.

3. Избройте и характеризирайте основните форми на бактериите.

4. Назовете основните органели на клетката и тяхното предназначение.

5. Дайте Кратко описаниеосновни групи бактерии и вируси.

Структура на бактериална клеткасе различава значително от структурата на еукариотната клетка. За разлика от еукариотите, бактериите нямат ядро ​​и в повечето случаи никакви свързани с мембрана органели. Тяхната клетъчна стена е структурирана напълно различно от тази на онези еукариоти, които имат клетъчна стена (растения и гъби). Генетичният материал на бактериите също е организиран по различен начин от еукариотите: тяхната ДНК не е свързана с хистони, гените нямат интрони и често се сглобяват в оперони. Бактериалната рибозома се различава по маса и структура от еукариотната рибозома. Различни аспекти на структурата на бактериалната клетка са обсъдени подробно по-долу.

Енциклопедичен YouTube

• 1 / 5

  Формите на бактериалните клетки не са много разнообразни. Най-често бактериалните клетки са сферични (коки) или пръчковидни (бацили), някои имат форма, междинна между сферична и пръчковидна и се наричат ​​кокобацили. Много бактерии имат нишковидна или извита форма - запетая (вибриони), спирала (спирила) или удължена, усукана като спирала на ДНК (спирохети). Често бактериалните клетки образуват стабилни комбинации, като двойки пръчици (диплобацили) или коки (диплококи), вериги от пръчици (стрептобацили) или коки (стрептококи), тетради, пакети от 4, 8 или повече коки (sarcinae), клъстери (стафилококи). ). Някои бактерии образуват розетки, плоски таблетки, мрежи, както и прави или разклонени трихоми - вериги от клетки, плътно прилежащи една към друга. Известно е, че бактериите с клетки са много необичайна форма(например звездовидни), някои бактерии ( Corynebacterium, Mycobacterium, нокардия) промяна на морфологията по време на жизнения цикъл. Актинобактериите образуват мицел, представители на род Hyphomicrobiumобразуват хифи с пъпки. Клетки на някои бактерии (напр. Caulobacter) мечи стъбла и други придатъци.

  Клетъчната мембрана

  Като всяка жива клетка, бактериалната клетка е заобиколена от мембрана, която е липиден двоен слой. Клетъчната мембрана поддържа осмотичното равновесие на клетката, осъществява различни видоветранспортът, включително секрецията на протеини, участва в образуването на клетъчната стена и биосинтезата на извънклетъчните полимери, а също така получава регулаторни сигнали от външната среда. В много случаи клетъчната мембрана може да участва в синтеза на АТФ благодарение на трансмембранния електрохимичен потенциал (протонна движеща сила). Бактериалната клетъчна мембрана участва в репликацията и отделянето на дъщерните бактериални хромозоми по време на клетъчното делене, както и в преноса на ДНК чрез трансдукция или конюгация.

  В допълнение към липидите, бактериалните мембрани съдържат различни протеини. По химичен състав мембраните на бактериалните клетки са много по-разнообразни от мембраните на еукариотните клетки. Липидите на археалните мембрани са представени от ацил- и алкил-съдържащи глицеролипиди (включително фосфолипиди), както и полиизопреноиди. За разлика от еукариотите, които променят свойствата на липидния скелет на мембраната чрез промяна на съотношението между фосфолипиди и холестерол, бактериите променят свойствата на мембраната чрез промяна на мастните киселини, които изграждат липидите. Стероидите се срещат изключително рядко в бактериалните мембрани и вместо стероиди, мембраните съдържат хопаноиди, които са пентациклични въглеводороди. Хопаноидите участват активно в регулацията физични свойствамембрани на бактериални клетки.

  Клетъчна стена

  При грам-положителните бактерии дебел слой пептидогликан лежи върху мембраната, която образува клетъчната стена. В допълнение, клетъчната стена на грам-положителните бактерии съдържа тейхоеви киселини, които са прикрепени към клетъчната повърхност, образувайки връзки с пептидогликана. Липотейхоевите киселини взаимодействат с остатъците от мастни киселини на клетъчната мембрана. Тейхоевата и липотейхоевата киселина са полианиони, състоящи се от повтарящи се единици под формата на фосфорилирани захари или глицеринови остатъци. Фосфатните групи в тейхоевите киселини могат да бъдат заменени с глюкуронат, което води до образуването на тейхуронови киселини. Блокирането на синтеза на тейхоеви киселини води до смъртта на бактериите, но специфичните функции на тези съединения не са точно установени.

  Извънклетъчни структури

  Вътреклетъчни структури

  Форми в покой

  Бележки

  1. , С. 31.
  2. , С. 157-159.
  3. Младият К.Д.Избирателната стойност на бактериалната форма. (Английски) // Рецензии по микробиология и молекулярна биология: MMBR. - 2006. - септември (том 70, № 3). - С. 660-703. - DOI:10.1128/MMBR.00001-06. - PMID 16959965.[поправям ]
  4. , С. 35-36.
  5. Jiang C., Brown P.J., Ducret A., Brun Y.V.Последователна еволюция на бактериална морфология чрез коопция на регулатор на развитие. (Английски) // Природа. - 2014. - 27 февруари (том 506, № 7489). - С. 489-493. - DOI:10.1038/nature12900. - PMID 24463524.[поправям ]
  6. , С. 181-182.
  7. , С. 170-177.
  8. Joseleau-Petit D., Liébart J.C., Ayala J.A., D'Ari R.

  От гледна точка съвременна наукаПрокариотите имат примитивна структура. Но именно тази „непретенциозност“ им помага да оцелеят в най-неочаквани условия. Например в източници на сероводород или на полигони за ядрени опити. Учените са изчислили, че общата маса на всички сухоземни микроорганизми е 550 милиарда тона.

  Бактериите имат едноклетъчна структура. Но това не означава, че бактериалните клетки отстъпват на животински или растителни клетки. Микробиологията вече има знания за стотици хиляди видове микроорганизми. Въпреки това, представители на науката всеки ден откриват нови видове и характеристики.

  Не е чудно, че за да колонизират напълно повърхността на Земята, микроорганизмите трябва да приемат различни форми:

  • коки - топчета;
  • стрептококи – вериги;
  • бацили - пръчици;
  • vibrios - извити запетаи;
  • spirilla - спирали.

  Размерът на бактериите се измерва в нанометри и микрометри. Средната им стойност е 0,8 микрона. Но сред тях има гигантски прокариоти, достигащи 125 микрона и повече. Истинските гиганти сред лилипутите са спирохетите с дължина 250 микрона. Сега сравнете с тях размера на най-малката прокариотна клетка: микоплазмите "растат" доста и достигат 0,1-0,15 микрона в диаметър.

  Струва си да се каже, че не е толкова лесно гигантските бактерии да оцелеят в околната среда. За тях е трудно да намерят достатъчно хранителни вещества, за да изпълняват успешно функцията си. Но те не са лесна плячка за хищните бактерии, които се хранят със своите събратя едноклетъчни микроорганизми, „текат наоколо“ и ги изяждат.

  Външна структура на бактериите

  Клетъчна стена

  • Клетъчната стена на бактериалната клетка е нейната защита и опора. Той придава на микроорганизма собствена специфична форма.
  • Клетъчната стена е пропусклива. Хранителните вещества преминават навътре и метаболитните продукти преминават през него.
  • Някои видове бактерии произвеждат специална слуз, която прилича на капсула, която ги предпазва от изсъхване.
  • Някои клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат.
  • Бактериални клетки, които изглеждат розови при оцветяване по Грам ( грам-отрицателни), клетъчната стена е по-тънка и многослойна. Освобождават се ензими, които помагат за разграждането на хранителните вещества.
  • Бактерии, които изглеждат виолетови при оцветяване по Грам ( грам-положителен), клетъчната стена е дебела. Хранителните вещества, които влизат в клетката, се разграждат в периплазменото пространство (пространството между клетъчната стена и цитоплазмената мембрана) от хидролитични ензими.
  • На повърхността на клетъчната стена има множество рецептори. Към тях са прикрепени клетъчни убийци - фаги, колицини и химични съединения.
  • Стенните липопротеини в някои видове бактерии са антигени, наречени токсини.
  • При продължително лечение с антибиотици и по ред други причини някои клетки губят мембраните си, но запазват способността си да се възпроизвеждат. Те придобиват закръглена форма - Г-образна и могат да персистират в човешкото тяло дълго време (коки или туберкулозни бацили). Нестабилните L-форми имат способността да се връщат към първоначалната си форма (реверсия).

  Капсула

  При неблагоприятни условия на околната среда бактериите образуват капсула. Микрокапсулата прилепва плътно към стената. Може да се види само в електронен микроскоп. Макрокапсулата често се образува от патогенни микроби (пневмококи). При Klebsiella pneumoniae винаги се открива макрокапсулата.

  Обвивка, подобна на капсула

  Подобната на капсула обвивка е формация, слабо свързана с клетъчната стена. Благодарение на бактериалните ензими подобната на капсула обвивка е покрита с въглехидрати (екзополизахариди) от външната среда, което осигурява адхезията на бактериите към различни повърхности, дори напълно гладки. Например, стрептококите, когато навлизат в човешкото тяло, могат да се придържат към зъбите и сърдечните клапи.

  Функциите на капсулата са разнообразни:

  • защита от агресивни условия на околната среда,
  • осигуряване на адхезия (залепване) към човешки клетки,
  • Притежавайки антигенни свойства, капсулата има токсичен ефект, когато се въведе в жив организъм.

  Камшичета

  • Някои бактериални клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат. Камшичетата съдържат контрактилния протеин флагелин.
  • Броят на камшичетата може да бъде различен - един, сноп камшичета, камшичета в различни краища на клетката или по цялата повърхност.
  • Движението (случайно или ротационно) се извършва в резултат на ротационното движение на камшичетата.
  • Антигенните свойства на камшичетата имат токсичен ефект при заболяване.
  • Бактериите, които нямат флагели, когато са покрити със слуз, могат да се плъзгат. Водните бактерии съдържат 40–60 вакуоли, пълни с азот.

  Осигуряват гмуркане и изкачване. В почвата бактериалната клетка се движи през почвените канали.

  пиех

  • Пили (вили, фимбрии) покриват повърхността на бактериалните клетки. Вилусът е спирално усукана тънка куха нишка с белтъчна природа.
  • Общ тип пиеосигуряват адхезия (залепване) към клетките гостоприемници. Броят им е огромен и варира от няколкостотин до няколко хиляди. От момента на прикрепването започва всеки инфекциозен процес.
  • Секс пиеулесняват трансфера на генетичен материал от донора към реципиента. Броят им е от 1 до 4 на клетка.

  Цитоплазмена мембрана

  • Цитоплазмената мембрана е разположена под клетъчната стена и представлява липопротеин (до 30% липиди и до 70% протеини).
  • Различните бактериални клетки имат различен липиден състав на мембраната.
  • Мембранните протеини изпълняват много функции. Функционални протеиниса ензими, благодарение на които върху цитоплазмената мембрана се осъществява синтезът на различните му компоненти и др.
  • Цитоплазмената мембрана се състои от 3 слоя. Фосфолипидният двоен слой е пропит с глобулини, които осигуряват транспортирането на вещества в бактериалната клетка. Ако нейната функция е нарушена, клетката умира.
  • Цитоплазмената мембрана участва в спорулацията.

  Вътрешна структура на бактериите

  

  Цитоплазма

  Цялото съдържание на клетката, с изключение на ядрото и клетъчната стена, се нарича цитоплазма. Течната, безструктурна фаза на цитоплазмата (матрица) съдържа рибозоми, мембранни системи, митохондрии, пластиди и други структури, както и резервни хранителни вещества. Цитоплазмата има изключително сложна, фина структура (слоеста, зърнеста). С помощта на електронен микроскоп са разкрити много интересни детайли от клетъчната структура.

  Външният липопротоиден слой на бактериалния протопласт, който има специални физически и химични свойства, се нарича цитоплазмена мембрана. В цитоплазмата се намират всички жизненоважни структури и органели. Цитоплазмената мембрана играе много важна роля - тя регулира навлизането на вещества в клетката и отделянето на метаболитни продукти навън. Чрез мембраната хранителните вещества могат да навлязат в клетката в резултат на активен биохимичен процес с участието на ензими.

  В допълнение, синтезът на някои клетъчни компоненти се извършва в мембраната, главно компоненти на клетъчната стена и капсулата. И накрая, цитоплазмената мембрана съдържа най-важните ензими (биологични катализатори). Подреденото разположение на ензимите върху мембраните позволява да се регулира тяхната активност и да се предотврати разрушаването на някои ензими от други. С мембраната са свързани рибозоми - структурни частици, върху които се синтезира протеин. Мембраната се състои от липопротеини. Той е достатъчно силен и може да осигури временно съществуване на клетка без черупка. Цитоплазмената мембрана съставлява до 20% от сухата маса на клетката.

  В електронни снимки на тънки участъци от бактерии, цитоплазмената мембрана изглежда като непрекъсната нишка с дебелина около 75A, състояща се от светъл слой (липиди), поставен между два по-тъмни (протеини). Всеки слой е широк 20–30A. Такава мембрана се нарича елементарна.

  Гранули

  Цитоплазмата на бактериалните клетки често съдържа гранули различни формии размери. Присъствието им обаче не може да се счита за някакъв постоянен признак на микроорганизъм; то обикновено се свързва до голяма степен с физически и химически условиязаобикаляща среда.

  Много цитоплазмени включвания са съставени от съединения, които служат като източник на енергия и въглерод. Тези резервни вещества се образуват, когато тялото е снабдено с достатъчно хранителни вещества и, обратно, се използват, когато тялото се намира в условия, по-неблагоприятни откъм хранене.

  При много бактерии гранулите се състоят от нишесте или други полизахариди - гликоген и гранулоза. Някои бактерии, когато се отглеждат в богата на захар среда, имат капчици мазнина вътре в клетката. Друг широко разпространен вид гранулирани включвания е волутин (метахроматинови гранули). Тези гранули се състоят от полиметафосфат (резервно вещество, съдържащо остатъци от фосфорна киселина). Полиметафосфатът служи като източник на фосфатни групи и енергия за тялото. Бактериите са по-склонни да натрупват волутин при необичайни хранителни условия, като среда без сяра. В цитоплазмата на някои серни бактерии има капчици сяра.

  Мезозоми

  

  Между плазмената мембрана и клетъчната стена има връзка под формата на десмози - мостове. Цитоплазмената мембрана често поражда инвагинации - издатини в клетката. Тези инвагинации образуват специални мембранни структури в цитоплазмата, наречени мезозоми.

  Някои видове мезозоми са тела, отделени от цитоплазмата чрез собствена мембрана. Множество везикули и тубули са опаковани вътре в тези мембранни торбички. Тези структури изпълняват различни функции в бактериите. Някои от тези структури са аналози на митохондриите.

  Други изпълняват функциите на ендоплазмения ретикулум или апарата на Голджи. Чрез инвагинация на цитоплазмената мембрана се образува и фотосинтетичният апарат на бактериите. След инвагинация на цитоплазмата, мембраната продължава да расте и образува купчини, които по аналогия с растителните хлоропластни гранули се наричат ​​тилакоидни купчини. В тези мембрани, които често запълват по-голямата част от цитоплазмата на бактериалната клетка, са локализирани пигменти (бактериохлорофил, каротеноиди) и ензими (цитохроми), които извършват процеса на фотосинтеза.

  Нуклеоид

  Бактериите нямат такова ядро ​​като висшите организми (еукариоти), но имат своя аналог - „ядрен еквивалент“ - нуклеоид, който е еволюционно по-примитивна форма на организация на ядрената материя. Състои се от една двойноверижна ДНК верига, затворена в пръстен, с дължина 1,1–1,6 nm, която се счита за единична бактериална хромозома или генофор. Нуклеоидът при прокариотите не е отграничен от останалата част на клетката с мембрана - липсва му ядрена обвивка.

  Нуклеоидните структури включват РНК полимераза, основни протеини и липсват хистони; хромозомата е закотвена върху цитоплазмената мембрана, а при грам-положителните бактерии - върху мезозомите. Бактериалната хромозома се репликира по поликонсервативен начин: двойната спирала на родителската ДНК се развива и върху шаблона на всяка полинуклеотидна верига се сглобява нова комплементарна верига. Нуклеоидът няма митотичен апарат и отделянето на дъщерните ядра се осигурява от растежа на цитоплазмената мембрана.

  Бактериалното ядро ​​е диференцирана структура. В зависимост от етапа на развитие на клетката нуклеоидът може да бъде дискретен (прекъснат) и да се състои от отделни фрагменти. Това се дължи на факта, че разделянето на бактериална клетка във времето настъпва след завършване на цикъла на репликация на ДНК молекулата и образуването на дъщерни хромозоми.

  Нуклеоидът съдържа основната част от генетичната информация на бактериалната клетка. В допълнение към нуклеоида, в клетките на много бактерии се намират екстрахромозомни генетични елементи - плазмиди, които са малки кръгови ДНК молекули, способни на автономна репликация.

  Плазмиди

  Плазмидите са автономни молекули, навити в пръстен от двойноверижна ДНК. Тяхната маса е значително по-малка от масата на нуклеотида. Въпреки факта, че наследствената информация е кодирана в ДНК на плазмидите, те не са жизненоважни и необходими за бактериалната клетка.

  Рибозоми

  

  Цитоплазмата на бактериите съдържа рибозоми - протеиносинтезиращи частици с диаметър 200А. Има повече от хиляда от тях в клетка. Рибозомите се състоят от РНК и протеин. При бактериите много рибозоми са свободно разположени в цитоплазмата, някои от тях могат да бъдат свързани с мембрани.

  Рибозомите са центровете на протеиновия синтез в клетката. В същото време те често се свързват помежду си, образувайки агрегати, наречени полирибозоми или полизоми.

  Включвания

  Включенията са метаболитни продукти на ядрени и неядрени клетки. Те представляват запас от хранителни вещества: гликоген, нишесте, сяра, полифосфат (валутин) и др. Включванията често, когато са боядисани, придобиват различен вид от цвета на багрилото. Валутата може да се използва за диагностициране на дифтериен бацил.

  Какво липсва в бактериалните клетки?

  

  Тъй като бактерията е прокариотен микроорганизъм, бактериалните клетки винаги нямат много органели, които са присъщи на еукариотните организми:

  • апаратът на Голджи, който помага на клетката, като натрупва ненужни вещества и впоследствие ги извежда от клетката;
  • пластидите, съдържащи се само в растителните клетки, определят цвета им и също играят значителна ролявъв фотосинтезата;
  • лизозоми, които имат специални ензими и спомагат за разграждането на протеините;
  • митохондриите осигуряват на клетките необходимата енергия и също участват в репродукцията;
  • ендоплазмен ретикулум, който осигурява транспортирането на определени вещества в цитоплазмата;
  • клетъчен център.

  Също така си струва да запомните, че бактериите нямат клетъчна стена, поради което процеси като пиноцитоза и фагоцитоза не могат да възникнат.

  Характеристики на бактериалните процеси

  Като специални микроорганизми, бактериите са адаптирани да съществуват в условия, при които може да липсва кислород. Но самото им дишане се дължи на мезозоми. Също така е много интересно, че зелените организми могат да фотосинтезират точно като растенията. Но е важно да се има предвид, че при растенията процесът на фотосинтеза протича в хлоропластите, докато при бактериите - върху мембраните.

  Размножаването в бактериална клетка става по най-примитивния начин. Зрялата клетка се дели на две, след известно време те достигат зрялост и този процес се повтаря. При благоприятни условия може да се извърши смяна на 70-80 поколения на ден. Важно е да запомните, че бактериите, поради тяхната структура, нямат достъп до методи на възпроизвеждане като митоза и мейоза. Те са уникални за еукариотните клетки.

  Известно е, че образуването на спори е един от няколкото начина за размножаване на гъби и растения. Но бактериите също могат да образуват спори, което е характерно за малко от техните видове. Те имат тази способност, за да оцелеят в особено неблагоприятни условия, които могат да бъдат животозастрашаващи.

  Известни са видове, които могат да оцелеят дори в космически условия. Това не може да се повтори от никой жив организъм. Бактериите станаха прародители на живота на Земята поради простотата на тяхната структура. Но фактът, че съществуват и до днес, показва колко важни са те за света около нас. С тяхна помощ хората могат да се доближат максимално до отговора на въпроса за произхода на живота на Земята, като непрекъснато изучават бактериите и научават нещо ново.

  Най-интересните и завладяващи факти за бактериите

  Стафилококовите бактерии жадуват за човешка кръв

  

  Staphylococcus aureus е често срещан вид бактерия, която засяга около 30 процента от всички хора. При някои хора той е част от микробиома (микрофлората) и се намира както в тялото, така и върху кожата или в устата. Докато има безобидни щамове на стафилокок, други, като резистентния към метицилин Staphylococcus aureus, причиняват сериозни здравословни проблеми, включително кожни инфекции, сърдечно-съдови заболявания, менингит и заболявания на храносмилателната система.

  Изследователи от университета Вандербилт са открили, че стафилококовите бактерии предпочитат човешката кръв пред животинската. Тези бактерии са част от желязото, което се съдържа в хемоглобина, открит в червените кръвни клетки. Staphylococcus aureus разрушава кръвните клетки, за да стигне до желязото в тях. Смята се, че генетичните вариации в хемоглобина могат да направят някои хора по-желани от стафилококови бактерии, отколкото други.

  Бактериите причиняват дъжд

  Изследователите са открили, че бактериите в атмосферата могат да играят роля в производството на дъжд и други форми на валежи. Този процес започва, когато бактериите от растенията се пренасят от вятъра в атмосферата. На височина около тях се образува лед и те започват да растат. След като замразените бактерии достигнат определен праг на растеж, ледът започва да се топи и се връща на земята като дъжд. Бактерии от вида Psuedomonas syringae дори са открити в центъра на големи частици град. Те произвеждат специален протеин в клетъчните си мембрани, който им позволява да свързват водата по уникален начин, насърчавайки образуването на лед.

  Борба с бактериите, причиняващи акне

  Изследователите са открили, че определени щамове бактерии, причиняващи акне, могат действително да помогнат за предотвратяване на акне. Бактерията, която причинява акне, Propionibacterium acnes, живее в порите на нашата кожа. Когато тези бактерии провокират имунен отговор, областта на кожата се подува и се образуват пъпки.

  Въпреки това е установено, че някои щамове бактерии са по-малко склонни да причинят акне. Тези щамове може да са причина хората с здрава кожаРядко се появява акне. Чрез изследване на гените на щамове Propionibacterium acnes, събрани от хора с акне и здрава кожа, изследователите идентифицираха щам, който е често срещан в чиста кожаи рядко се среща при склонна към акне кожа. Бъдещите изследвания ще включват усилия за разработване на лекарство, което убива само причиняващите акне щамове на бактерията Propionibacterium acnes.

  Бактериите по венците могат да доведат до сърдечни заболявания

  

  Кой би помислил, че редовното миене на зъбите може да помогне за предотвратяване на сърдечни заболявания? Предишни проучвания са установили връзка между заболяванията на венците и сърдечно-съдовите заболявания. Сега учените са открили специфична връзка между тези заболявания.

  Смята се, че както бактериите, така и хората произвеждат определени видове протеини, наречени стрес протеини. Тези протеини се образуват, когато клетките изпитват Различни видовестресови състояния. Когато човек има инфекция на венците, клетките имунна системабактериите започват да атакуват. Бактериите произвеждат стресови протеини, когато са атакувани, а белите кръвни клетки също атакуват стресовите протеини.

  Проблемът е, че белите кръвни клетки не могат да разграничат стресовите протеини, произведени от бактериите, и тези, произведени от тялото. В резултат на това клетките на имунната система също атакуват стресовите протеини, произведени от тялото, причинявайки натрупване на бели кръвни клетки в артериите и водещо до атеросклероза. Калцифицираното сърце е водеща причина за сърдечно-съдови заболявания.

  Почвените бактерии подобряват ученето

  Знаете ли, че прекарването на време в градинарство или градинарство може да ви помогне да научите по-добре? Според изследователите почвената бактерия Mycobacterium vaccae може да подобри ученето при бозайниците.

  Тези бактерии вероятно влизат в тялото ни чрез поглъщане или чрез дишане. Учените предполагат, че бактерията Mycobacterium vaccae подобрява ученето чрез стимулиране на растежа на невроните в мозъка, което води до повишени нива на серотонин и намалена тревожност.

  Изследването е проведено с мишки, които са хранени с живи бактерии Mycobacterium vaccae. Резултатите показват, че мишките, които са яли бактериите, са се придвижвали през лабиринта много по-бързо и с по-малко безпокойство от мишките, които не са яли бактериите. Учените предполагат, че Mycobacterium vaccae играе роля за подобряване на разрешаването на проблеми и намаляване на нивата на стрес.

  Бактериални енергийни машини

  

  Изследователи от Националната лаборатория в Аргон са открили, че бактерията Bacillus subtilis има способността да върти много малки зъбни колела. Тези бактерии са аеробни, което означава, че се нуждаят от кислород, за да растат и да се развиват. Когато се поставят в разтвор с микро въздушни мехурчета, бактериите плуват върху зъбите на зъбното колело и го карат да се върти в определена посока.

  Необходими са няколкостотин бактерии, работещи в унисон, за да започне предавката да се върти. Открито е също, че бактериите могат да въртят няколко взаимосвързани зъбни колела. Изследователите са успели да контролират скоростта, с която бактериите въртят предавките, като регулират количеството кислород в разтвора. Намаляването на кислорода доведе до забавяне на бактериите. Премахването на кислорода ги кара да спрат да се движат напълно.