Мембранные структуры бактериальной клетки

· Не имеют внутренних мембранных органелл

· Имеют слабо развитую систему внутриклеточных мембран (нет хлоропластов, митохондрий, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, лизосом, вакуолей, микротелец, клеточного центра)

· У некоторых бактерий плазматическая мембрана образует впячивания (инвагинации) внутрь клетки и образует т. н. мезосомы (хондриоиды) и (или) фотосинтетические мембраны

Мезосомы

· Складчатые мембранные структуры (выросты наружной плазматической мембраны), на поверхности которых находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания (внутри мезосом находятся пузырьки и канальцы)

· Многофункциональный органоид, выполняющий функции митохондрий, ЭПС и комплекса Гольджи (основная функция мезосом – энергетическая – процессы окисления органических веществ, сопровождающиеся синтезом молекул АТФ)

· Во время клеточного деления мезосомы связываются с ДНК, что облегчает разделение дочерних молекул ДНК после репликации и способствует образованию перегородки между дочерними клетками

· У фотосинтезирующих бактерий в мешковидных или трубчатых впячиваниях плазматической мембраны находятся фотосинтезирующие пигменты (в том числе бактериохлорофилл)

q Сходные мембранные образования участвуют и в фиксации азота

q Многие прокариоты (большинство сине-зелёных «водорослей» и ряд бактерий) имеют органеллы окружённые однослойной белковой мембраной - газовые вакуоли (для поддержания в толще воды или передвижения в капиллярах почвы), хлоросомы, фикобилисомы (пигментсодержащие структуры), карбоксисомы (хранилища фермента для фиксации СО₂ ), магнитосомы

2. Включения

· Гранулы гликогена, капли липидов и жира, метахроматина, серы, зёрна волютина, включающего остатки фосфорнрй кислоты (полифосфаты), выполняющие функции запасных питательных веществ (непостоянные и необязательные клеточные компоненты)

· Могут продлевать жизнь клетки в отсутствие внешних источников энергии

 

 

10 12 11 13

7

 

·. ·. ·.

·. ·.

·. ·. ·. ·

Схема строения бактериальной клетки:

1. Капсула 2. Плазматическая мембрана 3. Капли жира 4. Клеточная стенка 5. Жгутики 6. Зёрна волютина (полифосфаты) 7. Пили, или фимбрии 8. Гликоген 9. Цитоплазма 10. Мезосома 11. Нуклеоид (кольцевая молекула ДНК) 12. Рибосомы 13. Фотосинтетические мембраны

 

Жизнедеятельность бактерий

 

· Возраст Земли – 4,5 млрд. лет; через 1,5 млрд. лет после её образования возникли бактерии и течение почти 3млрд. лет были доминирующей формой жизни и только в последние 600млн. лет, после появления высших организмов господство бактерий закончилось

 

Распространение бактерий

· Бактерии освоили самые разнообразные среды: они живут в почве, пыли, воде, воздухе, внешних покровах животных и растений и внутри организма (в полости рта человека более 100 видов, а в 1 г содержимого толстого кишечника содержится 250 млрд. бактериальных клеток); их можно встретить в горячих источниках при температуре свыше100^оС (экстремальные термофилы) счвыуц32, в атмосфере на высоте 10 км., в рассолах с концентрацией солей 250 г/л, сохраняются после пятидневного кипячения в условиях глубокого вакуума и в холоде до – 190 ^оС,

· Как правило, любая экологическая ниша занята не одним видом микроорганизмов, а несколькими видами и родами – микробным сообществом

· Движение – с помощью жгутиков, ресничек, реактивным способом (за счёт выбрасывания слизи), при участии газовых вакуолей (почвенные бактерии)

Дыхание бактерий

· Осуществляется посредством дыхательных ферментов, вырабатываемых бактериальной клеткой (все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности бактерий, диффузно рассеяны по цитоплазме или прикреплены к наружной мембране)

· При дыхании освобождается больше энергии, чем используют бактерии (большая часть этой энергии – до 75% - выделяется в окружающую среду в виде теплоты - самонагревание навоза,сена, зерна)

· По отношению к кислороду бактерии делятся на:

- аэробные – существующие только в кислородной среде (туберкулёзная полочка)

- облигатные анаэробные – существующие только в бескислородной среде; гибнут в присутствии кислорода (столбнячная палочка, кишечная микрофлора)

- факультативные анаэробы – живущие как в кислородной, так и в бескислородной среде

· Синтез АТФ у бактерий осуществляется тремя путями:

1. Брожение (в результате у разных бактерий, наряду с АТФ, образуются органические кислоты – молочная, пропионовая, муравьиная, маслянная, уксусная, янтарная и другие соединения)

2. Фотосинтез и хемосинтез

3. Клеточное дыхание (у аэробов)

 

Питание бактерий

· По способу питания различают:

БАКТЕРИИ

автотрофные гетеротрофные

фотоавтотрофные хемоавтотрофные фотогетеротрофные хемогетеротроные

(фотосинтетики) (хемосинтетики) - сапрофиты

- паразиты

- симбионты

· Самой важной является группа хемогетеротрофных бактерий

Хемогетеротрофы – получают необходимую для жизнедеятельности энергию химическим путём

(окисление органических веществ в процессе дыхания – органотрофы)

· Микроорганизмы не могут поглощать высокомолекулярные вещества, для их роста и развития необходимы низкомолекулярные (чаще одномолекулярные) вещества

· Важнейшим элементом (после углерода) для микроорганизмов является азот ( часть микроорганизмов приобрела способность использовать его в газообразном состоянии – этот процесс называется азотофиксацией

· Кроме органических веществ необходимы неорганические вещества: азот, фосфор, натрий, калий, железо и др., а также микроэлементы – кобальт, цинк, медь, вольфрам и др.

· По способу добычи пищи (органических веществ) у них можно выделить три группы: сапрофиты, симбионты и паразиты

q Сапрофиты – это организмы, извлекающие питательные вещества из мёртвого и разлагающегося органического материала; сапрофиты секретируют гидролитические ферменты в органическое вещество, так что переваривание происходит вне организма, а образующиеся при этом растворимые продукты гидролиза всасываются и усваиваются (ассимилируются) уже внутри тела сапрофита

q Симбионты – организмы, получающие необходимую органику в результате взаимнополезного сожительства с другим организмами (например, анаэробная кишечная микрофлора или бактерия-симбионт Rhizobium, способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках бобовых растений)

q Паразиты – организмы, получающие пищу и убежище (среду обитания) за счёт другого организма (хозяина); хозяином может быть любой организм, причём паразит наносит вред своему хозяину (например, патогенные бактерии)

- облигатные паразиты – могут жить и расти только в живых клетках

- факультативные паразиты – заражают хозяина, вызывают его гибель и затем питаются сапрофитно его остатками

- все паразиты нуждаются в «дополнительных ростовых веществах», которые они не могут сами синтезировать и находят их только в других живых клетках

- многие формы способны и к парзитическому и сапрофитному образу жизни (палочки сыпного тифа сибирской язвы, бруцеллёза)

Автотрофные бактерии – синтезируют органические вещества из неорганических (в зависимости от того, какую энергию они используют, различают фото – и хемосинтезирующие бактерии)