Введение.
Бактерии являются наиболее простыми организмами, которые имеют мельчайшие размеры. Их нельзя обнаружить невооруженным глазом. Относятся бактерии к прокариотам.
В природе данные организмы распространены повсеместно, играют достаточно важную роль — они редуценты — участвуют в разложении органических веществ мертвых животных и растений.
Но очень важно отметить, что многие бактерии относятся к паразитам. Они поселяются в ином организме и вызывают многие болезни. Например, к ним можно отнести дифтерию, холеру, туберкулез, коклюш и другие.
Остановимся поподробнее на строении данных микроорганизмов.
Так как бактерии распространен повсеместно, они имеют различную форму и размер. В среднем размеры бактерий составляют примерно 2–3 мкм — в длину и 0,3–0,8 мкм — в ширину.
По форме бактерии бывают палочковидные, шаровидные и извитые.
Шаровидные бактерии — их по-другому называют кокки, они сферической формы. Могут находиться хаотично поодиночке — это микрококки, другие образуют пары — диплококки. Бактерии, которые располагаются цепочками, являются стрептококками, а в виде пакетов — тетракокки. Также существуют стафилококки — они напоминают образование, похожее на виноградную гроздь.
Исходя из названия палочковидных бактерий, можно понять, что они имеют вытянутую цилиндрическую форму. Большое количество данных микроорганизмов имеют длину, которая преобладает над диаметром. Некоторые являются достаточно крупными палочками, у них есть утолщения на концах. Располагаются, как и кокки, либо в виде одиночных клеток, парами, в виде цепочек.
Если рассматривать извитые формы, то они представляют собой изогнутую палочку. Наиболее известный представитель таких бактерий — холерный вибрион.
К структуре бактериальной клетки относится ядерный аппарат, цитоплазма, рибосомы.
Ядерный аппарат представлен нуклеоидом, у него нет ядерной мембраны, которая типична для ядра, нет хромосом, и отсутствует способ деления — митоз. Также нуклеоид не имеет гистонов — основных белков. В чем же его особенности?
В нем есть молекула ДНК — двунитевая, имеет кольцевую форму. В ДНК хранится вся наследственная информация клетки — геном. Также в нуклеоиде присутствует незначительное количество белков и РНК.
Кроме того, в цитоплазме отмечаются такие структуры, как плазмиды — это независимые кольцевые молекулы ДНК, но их молекулярная масса значительно меньше. Плазмиды тоже осуществляют функцию хранения наследственной информации.
У бактерий цитоплазма представлена сложноорганизованной коллоидной системой. В ее состав входит вода, минеральные соли, различные белки, ДНК и РНК, входящие в органеллы нуклеоида, а также мезосом, включений, рибосом.
Рибосомы являются рибонуклеопротеиновыми частицами, их размер составляет примерно 20 нм. Они представляют собой частицы, которые состоят из двух субъединиц, а именно 30S и 50S. Как только начинает синтезироваться белок, субъединицы начинают объединяться в одну и теперь она 70S.Стоит отметить, что у бактерий нет ЭПС, поэтому рибосомы располагаются поодиночке.
Рассмотрим оболочку бактерий.
Достаточно важным элементом клетки бактерий является цитоплазматическая мембрана. Осуществляет такие функции:
− она находится под клеточной стенкой и ограничивает от внутреннего содержимого;
− обеспечивает регуляцию поступления в клетку различных веществ;
− участвует в обмене веществ;
− участвует в репликации ДНК;
− также участвует в процессе образования споры.
Состоит из белков и липидов (белки в химическом соотношении преобладают). Может включать в состав также немного углеводов и РНК.
Является достаточно сложной организованной структурой и состоит из трех слоев. Слои пронизывают белки, которые называются глобулинами. Их основная функция — обеспечение транспорта веществ в клетку микроорганизма.
Важным и необходимым структурным компонентом является клеточная стенка, она находится под капсулой или же слизистым чехлом. Или же может напрямую контактировать с внешней средой. Толщина стенка составляется от 10 до 100 нм. Имеет пептидогликан, который является основой клеточной стенки. По клеточной стенки бактерии бывают грамположительными и грамотрицательные, соответственно, их химический состав также различается.
Рассмотрим поподробнее.
У грамположительных бактерий пептидогликан имеет многослойную структуру, так как он связан с тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами. Все компоненты клеточной стенки у грамположительных бактерий могут синтезироваться в избытке. Если это происходит, то излишние вещества выводятся во внешнюю среду.
У грамотрицательных бактерий структура пептидогликана различается, он уже однослойный, у него есть наружная мембрана, которая имеет мозаичное строение.
К функция клеточной стенки относятся следующие: она придает определенную форму клетки, защищает от механического воздействия, имеет рецепторы, именно к ним прикрепляются фаги. Также обеспечивает транспорт необходимых веществ в клетку и выведение продуктов обмена.
Бактерии имеют также жгутики и пили.
Сначала рассмотрим жгутики, они располагаются на поверхности клеток. Содержат такой белок, как флагелин. Флагелин — сократительный белок. Жгутики прикрепляются к базальному телу, которое вмонтировано в мембрану и клеточную стенку.
Бактерии могут подразделяться по количеству жгутиков. Например, те бактерии, у которых есть на одном полюсе один жгутик, называются монотрихи, лофотрихи, в свою очередь, имеют уже пучок жгутиков. Когда жгутики находятся на обоих полюсах клетки, то такие бактерии называются амфитрихами. И, наконец, перитрихи — жгутики располагаются по всей поверхности клетки.
Микроорганизмы двигаются благодаря жгутикам, они обеспечивают вращательно движение. Тем не менее, они могут двигаться также благодаря хемотаксису, аэротаксису, фототаксису.
Пили представляют собой тонкие полые нити белковой природы, они покрывают всю поверхности клетки бактерии. Пили отличаются от жгутиков тем, что выполняют уже локомоторную функции. Бывают двух типов:
- Пили 1 общего типа . Их функция: прикрепление бактерий к клеткам другого организма. Они многочисленны.
- Пили 2 типа . Их функция: участие в конъюгации бактерий — перенос некоторого количества наследственного материала.
Стоит отметить, что бактерии способны образовывать споры.
Спора — форма сохранения наследственной информации бактериальной клетки в неблагоприятных условиях внешней среды. Способностью к спорообразованию обладает небольшое число как патогенных, так и непатогенных бактерий.
Способность ряда патогенных бактерий образовывать споры обусловлена низким содержанием воды, повышенной концентрацией кальция, структурой и химическим составом ее оболочки.
Когда наступают более благоприятные условия, то спора прорастает в вегетативную клетку. Поскольку в ней увеличивается вода, ферменты начинают активироваться, то клетка набухает. После этого оболочка споры разрушается и из споры выходит ростовая трубка, образование клеточной стенки заканчивается. И клетка уже может делиться.
Заключение.
Таким образом, самыми упрощенными формами жизни являются именно микроорганизмы. Они являются объектом изучения значительного количества вопросов биологии. Сейчас изучение генетики микроорганизмов является актуальным направлением, так как биологические науки не могут существовать и далее развиваться без изучения данных важных вопросов.
Эффективность и успешность генетики в настоящее время зависят, в первую очередь, от того, как широко применяются микроорганизмы.
