Наружные структуры бактериальной клетки и их функции. L - формы бактерий.

В составе любой стабильной бактериальной клетки выделяют:

- поверхностные структуры,

- клеточную стенку

- цитоплазму.

Основные поверхностные структуры бактериальной клетки:

- капсула,

- жгутики

- микроворсинки.

Их наличие – относительно стабильный признак, используемый для идентификации бактерии.

Капсула - клеточная оболочка многих бактерий, окружает слой слизистого вещества. Этот «покров» делает оболочку клетки (состоящей из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны) более плотной и прочной, защищает бактерии от высыхания, обеспечивает адгезию (прикрепление) бактерии а к различным субстратам, может содержать запасы питательных веществ.

Капсула не является обязательной частью клетки, она не препятствует поступлению и выходу различных веществ из бактериальной клетки, а также плохо удерживает красители, поэтому практически не видна при световой микроскопии. Способность к образованию капсулы является защитной функцией патогенных бактерий, т. к. капсула выполняет роль защитного экрана и благодаря ей бактерию не замечают иммунные клетки организма – фагоциты.

По химическому составу капсула чаще всего представляют собой полисахариды. Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обуславливают слизисто-тягучую консистенцию, например, испорченного молока или пива. Молочнокислая бактерия Leuconostic mesenterica за несколько часов превращает раствор в студень – декстран, который используют как, например, заменитель крови.

Ворсинки (пили, фимбрии) - более тонкие и короткие, по сравнению со жгутиками, белковые выросты, являющиеся поверхностными придатками бактериальной клетки. Различают ворсинки общего типа и половые. Ворсинки общего типа обеспечивают прикрепление бактерий к субстрату (это важно, если у клетки отсутствует капсула). Через ворсинку в клетку могут проникать вирусы. Половые ворсинки (F -пили) принимают участие в передаче генетической информации от одной клетки к другой. Так же они участвуют и в передаче и распространении лекарственной устойчивости бактерий.

Жгутики – это органеллы движения, особые белковые выросты, напоминающие собой тонкие спирально закрученные нити, исходящие от цитоплазматической мембраны (ЦПМ) и прикрепленные к клеточной стенке. Количество и расположение жгутиков у разных бактерий неодинаковы. Например, монотрихи имют лишь один жгутик, а лофотрихи – целый пучок, который располагается на одном полюсе клетки, амфотрихи имеют по одному жгутику на каждом конце, у перитрихов (кишечная палочка) жгутики располагаются по всей поверхности. Химический состав жгутиков определяется белковым веществом флагеллином.

Клеточная стенка – прочное, упругое образование, являющиеся одним из основных структурных элементов бактериальной клетки. На долю ее приходится 5-20 % сухих веществ клетки. Клеточная стенка обладает эластичностью, служит механическим барьером между клеткой и окружающей средой, придает клетке определенную форму. В состав клеточной стенки входит специфическое соединение – пептидогликан или муреин, которого не имеют эукариотные организмы.

По методу окраски, предложенной датским физиком Х. Грамом (1884), бактерии делятся на две группы: грамположительные и грамотрицательные. У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80 % от массы клеточной стенки, они удерживают краску и окрашиваются в фиолетовый цвет. У грамотрицательных бактерий муреиновый слой составляет всего 20 % от массы клеточной стенки, удержать краску они не способны и, по Граму, красятся в розовый цвет.

Под воздействием некоторых внешних факторов бактерии могут терять клеточную стенку (не утрачивая при этом способности к размножению), образуя L –формы. Форма подобных клеток может быть разнообразной (нитевидной, шаровидной, палочковидной и т. д). Такое явление может происходить, например, под действием антибиотиков. Выделяют стабильные и нестабильные L-формы. Первые не способны к реверсии (обратному восстановлению в исходные формы), а вторые реверсируют после удаления причинного фактора. Измененные таким образом патогенные бактерии способны вызвать персистирующую инфекцию (в переводе с латин. - постоянное пребывание), не реагируя на действие антибиотиков. В этом случае острые инфекции часто становятся хроническими, так как бактерии, лишенные основных мишеней, распознаваемых защитными силами организма, легко «уходят» от действия иммунных клеток. Следовательно, образование L-форм (как и спорообразование) можно рассматривать как механизм приспособления бактерий к неблагоприятным условиям.

Споры бактерий. Процесс спорообразования. Форма и расположение спор.

Споры образуются внутри бактериальной клетки и представляют собой тельца округлой или овальной формы. Споры у бактерий образуются при неблагоприятных условиях развития: недостатке питательных веществ, изменении температуры, значения pH, накоплении продуктов обмена выше определенного уровня. Способностью образовывать споры обладают в основном палочковидные бактерии. В каждой клетке образуется только одна спора.

Споры бактерий чрезвычайно устойчивы - они могут выдерживать условия космического пространства и сохраняться миллионы лет (например, в кишечнике пчелы, замурованной в кусочке янтаря).Споры – особая форма покоящихся клеток, со сведенной к нулю метаболической активностью. Основное значение спор в выживаемости бактерий определяет их терморезистентность. Устойчивость к нагреванию (некоторые споры выдерживают даже кипячение в воде в течение нескольких часов) обеспечивает кальциевая соль дипиколиновой кислоты, составляющая 10-15 % общей массы споры.

Единственный фактор, к действию которого споры абсолютно чувствительны, – открытый огонь. Как тут не вспомнить Гетевского Мефистофеля и его рассуждения о неистребимости жизни: «…все в мире так ведется, что в воздухе, в воде и на сухом пути, в тепле и в холоде зародыш разовьется; один огонь еще, спасибо, остается, а то б убежища, ей богу, не найти».

Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке -терминальное, т.е. на конце палочки (у возбудителя столбняка), субтерминальное - ближе к концу палочки (у возбудителей ботулиэма, газовой гангрены) и центральное (у сибиреязвенной бациллы). Спора долго сохраняется из-за наличия многослойной оболочки, дипиколината кальция, низкого содержания воды и вялых процессов метаболизмов. В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активация, инициация, прорастание.