Die zytoplasmatische Membran unter Elektronenmikroskopie von Ultradünnschnitten ist eine dreischichtige Membran (2 dunkle Schichten mit einer Dicke von 2,5 nm sind durch eine helle getrennt - Zwischenschicht). In seiner Struktur ähnelt es dem Plasmalemma tierischer Zellen und besteht aus einer Doppelschicht von Phospholipiden mit eingebetteter Oberfläche und integralen Proteinen, als würde es durch die Membranstruktur dringen. Bei übermäßigem Wachstum (im Vergleich zum Wachstum der Zellwand) bildet die Zytoplasmamembran Einstülpungen - Einstülpungen in Form von komplex verdrehten Membranstrukturen, sogenannten Mesosomen. Weniger komplexe verdrehte Strukturen werden intrazytoplasmatische Membranen genannt.

Zytoplasma

Das Zytoplasma besteht aus löslichen Proteinen, Ribonukleinsäuren, Einschlüssen und zahlreichen kleinen Körnchen - Ribosomen, die für die Synthese (Übersetzung) von Proteinen verantwortlich sind. Bakterielle Ribosomen sind etwa 20 nm groß und haben einen Sedimentationskoeffizienten von 70S, im Gegensatz zu den für eukaryontische Zellen charakteristischen 80S-Ribosomen. Ribosomale RNA (rRNA) sind konservative Elemente von Bakterien ("molekulare Uhr" der Evolution). 16S-rRNA ist Teil der kleinen Untereinheit von Ribosomen, und 23S-rRNA ist Teil der großen Untereinheit von Ribosomen. Die Untersuchung der 16S-rRNA ist die Grundlage der Gensystematik, die es ermöglicht, den Verwandtschaftsgrad von Organismen zu beurteilen.
Im Zytoplasma finden sich verschiedene Einschlüsse in Form von Glykogenkörnern, Polysacchariden, Beta-Hydroxybuttersäure und Polyphosphaten (Volutin). Sie sind Reservestoffe für den Ernährungs- und Energiebedarf von Bakterien. Voljutin hat eine Affinität zu basischen Farbstoffen und ist mit speziellen Färbemethoden (z. B. nach Neisser) in Form von metachromatischen Körnchen leicht nachweisbar. Die charakteristische Anordnung der Volutin-Granula zeigt sich beim Diphtherie-Bazillus in Form von intensiv gefärbten Zellpolen.

Nukleoid

Nukleoid ist das Äquivalent des Zellkerns in Bakterien. Es befindet sich in Form von doppelsträngiger DNA, ringförmig geschlossen und dicht gepackt wie eine Kugel, in der zentralen Bakterienzone. Der Kern von Bakterien hat im Gegensatz zu Eukaryoten keine Kernmembran, keinen Nukleolus und keine basischen Proteine ​​​​(Histone). Normalerweise enthält eine Bakterienzelle ein Chromosom, dargestellt durch ein DNA-Molekül, das in einem Ring geschlossen ist.
Neben dem Nukleoid, das durch ein Chromosom dargestellt wird, enthält die Bakterienzelle extrachromosomale Vererbungsfaktoren - Plasmide, bei denen es sich um kovalent geschlossene DNA-Ringe handelt.

Kapsel, Mikrokapsel, Schleim

Kapsel - eine mehr als 0,2 μm dicke Schleimstruktur, die fest mit der Bakterienzellwand verbunden ist und klar definierte äußere Grenzen hat. Die Kapsel ist in Abstrichabdrücken von pathologischem Material unterscheidbar. In Reinkulturen von Bakterien wird die Kapsel seltener gebildet. Der Nachweis erfolgt mit speziellen Wischfärbeverfahren (z. B. nach Burri-Gins), die einen negativen Kontrast der Kapselsubstanzen erzeugen: Tinte erzeugt einen dunklen Hintergrund um die Kapsel. Die Kapsel besteht aus Polysacchariden (Exopolysacchariden), manchmal aus Polypeptiden, zum Beispiel beim Anthrax-Bazillus besteht sie aus Polymeren der D-Glutaminsäure. Die Kapsel ist hydrophil und verhindert die Phagozytose von Bakterien. Die Kapsel ist antigen: Antikörper gegen die Kapsel bewirken eine Vergrößerung (Kapselquellreaktion).
Viele Bakterien bilden eine Mikrokapsel - eine Schleimbildung mit einer Dicke von weniger als 0,2 Mikrometern, die nur durch Elektronenmikroskopie nachgewiesen wird. Von der Kapsel sollten schleimige Exopolysaccharide unterschieden werden, die keine klaren Grenzen haben. Schleim ist wasserlöslich.
Bakterielle Exopolysaccharide sind an der Adhäsion (Kleben an Substraten) beteiligt, sie werden auch Glykokalyx genannt. Jenseits der Synthese
Exopolysaccharide durch Bakterien, gibt es einen anderen Mechanismus für ihre Bildung: durch die Einwirkung von extrazellulären bakteriellen Enzymen auf Disaccharide. Als Ergebnis werden Dextrane und Levane gebildet.

Geißeln

Bakterielle Flagellen bestimmen die Beweglichkeit der Bakterienzelle. Flagellen sind dünne Filamente, die aus der Zytoplasmamembran stammen und länger sind als die Zelle selbst. Die Flagellen sind 12–20 nm dick und 3–15 µm lang. Sie bestehen aus 3 Teilen: einem spiralförmigen Faden, einem Haken und einem Grundkörper, der einen Stab mit speziellen Scheiben enthält (1 Scheibenpaar für grampositive und 2 Scheibenpaare für gramnegative Bakterien). Die Scheiben der Flagellen sind an der Zytoplasmamembran und der Zellwand befestigt. Dadurch entsteht die Wirkung eines Elektromotors mit einem Motorstab, der das Flagellum dreht. Flagellen bestehen aus einem Protein - Flagellin (aus Flagellum - Flagellum); ist ein H-Antigen. Flagellin-Untereinheiten sind gewunden.
Die Anzahl der Flagellen in Bakterien verschiedener Arten variiert von einer (Monotriche) bei Vibrio cholerae bis zu zehn oder Hunderten von Flagellen, die sich entlang des Umfangs des Bakteriums (Peritrich) in Escherichia coli, Proteus usw. erstrecken. Lofotrichs haben ein Flagellenbündel an einer Stelle Ende der Zelle. Amphitrichous haben ein Flagellum oder ein Flagellenbündel an gegenüberliegenden Enden der Zelle.

Trinken

Pili (Fimbrien, Zotten) - fadenförmige Gebilde, dünner und kürzer (3-10 nm x 0,3-10 Mikron) als Flagellen. Pili erstrecken sich von der Zelloberfläche und bestehen aus dem Pilin-Protein, das antigene Aktivität hat. Es gibt Pili, die für die Adhäsion verantwortlich sind, dh für das Anheften von Bakterien an die betroffene Zelle, sowie Pili, die für Ernährung, Wasser-Salz-Stoffwechsel und sexuelle (F-Pili) oder Konjugations-Pili verantwortlich sind. Getränke sind reichlich vorhanden - mehrere hundert pro Käfig. Geschlechtspili sind jedoch normalerweise 1-3 pro Zelle: Sie werden von sogenannten "männlichen" Spenderzellen gebildet, die übertragbare Plasmide (F-, R-, Col-Plasmide) enthalten. Eine Besonderheit von Sex-Pili ist die Interaktion mit speziellen "männlichen" kugelförmigen Bakteriophagen, die intensiv an Sex-Pili adsorbiert werden.

Kontroverse

Sporen sind eine besondere Form von ruhenden Firmicute-Bakterien, d.h. Bakterien
mit einer grampositiven Zellwandstruktur. Sporenbildung erfolgt unter ungünstigen Bedingungen für die Existenz von Bakterien (Austrocknung, Nährstoffmangel etc.). Eine Spore (Endospore) wird innerhalb der Bakterienzelle gebildet. Die Sporenbildung trägt zur Arterhaltung bei und ist keine Fortpflanzungsmethode , wie bei Pilzen. Sporenbildende Bakterien der Gattung Bacillus haben Sporen, die den Durchmesser der Zelle nicht überschreiten. Clostridium - Spindel). Die Sporen sind säurebeständig, daher werden sie nach der Aujeszky-Methode oder nach der Ziehl-Neelsen-Methode rot und die vegetative Zelle blau gefärbt.

Die Form des Streits kann oval, kugelförmig sein; der Ort in der Zelle ist terminal, d.h. am Ende des Sticks (im Erreger von Tetanus), subterminal - näher am Ende des Sticks (bei Erregern von Botulismus, Gasbrand) und zentral (bei Milzbrandbazillen). Durch das Vorhandensein einer vielschichtigen Hülle, Calciumdipicolinat, geringen Wassergehalts und trägen Stoffwechselvorgängen bleibt die Spore lange bestehen. Unter günstigen Bedingungen keimen Sporen durch drei aufeinanderfolgende Stadien: Aktivierung, Initiierung, Keimung.

Mikrobiologie: Vorlesungsskript Tkachenko Ksenia Viktorovna

1. Strukturmerkmale einer Bakterienzelle. Hauptorganellen und ihre Funktionen

Unterschiede zwischen Bakterien und anderen Zellen

1. Bakterien sind Prokaryoten, das heißt, sie haben keinen separaten Zellkern.

2. Die Zellwand von Bakterien enthält ein spezielles Peptidoglykan - Murein.

3. Es gibt keinen Golgi-Apparat, endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien in einer Bakterienzelle.

4. Die Rolle der Mitochondrien übernehmen Mesosomen - Einstülpungen der Zytoplasmamembran.

5. Es gibt viele Ribosomen in einer Bakterienzelle.

6. Bakterien können spezielle Bewegungsorganellen haben - Flagellen.

7. Die Größe der Bakterien reicht von 0,3-0,5 bis 5-10 Mikrometer.

Entsprechend der Form der Zellen werden Bakterien in Kokken, Stäbchen und gewundene unterteilt.

In einer Bakterienzelle gibt es:

1) Hauptorganellen:

a) Nukleoid;

b) Zytoplasma;

c) Ribosomen;

d) zytoplasmatische Membran;

e) Zellwand;

2) zusätzliche Organellen:

b) Kapseln;

c) Zotten;

d) Geißeln.

Das Zytoplasma ist ein komplexes kolloidales System, das aus Wasser (75%), Mineralverbindungen, Proteinen, RNA und DNA besteht, die Teil der nukleoiden Organellen, Ribosomen, Mesosomen und Einschlüsse sind.

Nukleoid ist eine Kernsubstanz, die im Zytoplasma einer Zelle verteilt ist. Es hat keine Kernmembran oder Nukleolen. Es enthält DNA, dargestellt durch eine doppelsträngige Helix. Normalerweise ringförmig geschlossen und an der Zytoplasmamembran befestigt. Enthält etwa 60 Millionen Basenpaare. Es ist reine DNA, es enthält keine Histonproteine. Ihre Schutzfunktion übernehmen methylierte stickstoffhaltige Basen. Das Nukleoid kodiert die genetische Grundinformation, also das Zellgenom.

Neben dem Nukleoid kann das Zytoplasma autonome zirkuläre DNA-Moleküle mit einem niedrigeren Molekulargewicht enthalten - Plasmide. Sie kodieren auch Erbinformationen, die jedoch für eine Bakterienzelle nicht lebensnotwendig sind.

Ribosomen sind Ribonukleoprotein-Partikel mit einer Größe von 20 nm, die aus zwei Untereinheiten bestehen - 30 S und 50 S. Ribosomen sind für die Proteinsynthese verantwortlich. Bevor die Proteinsynthese beginnt, verbinden sich diese Untereinheiten zu einem – 70 S. Im Gegensatz zu eukaryotischen Zellen werden bakterielle Ribosomen nicht zu einem endoplasmatischen Retikulum kombiniert.

Mesosomen sind Derivate der Zytoplasmamembran. Mesosomen können in Form von konzentrischen Membranen, Vesikeln, Tubuli in Form einer Schleife vorliegen. Die Mesosomen sind mit dem Nukleoid assoziiert. Sie sind an der Zellteilung und Sporenbildung beteiligt.

Einschlüsse sind Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen, die sich in ihrem Zytoplasma befinden und als Reservenährstoffe dienen. Dazu gehören Einschlüsse von Glykogen, Stärke, Schwefel, Polyphosphat (Volutin) usw.

Dieser Text ist eine Einführung. Aus dem Buch des Autors

Anatomie von Bakterienzellen Im vorigen Kapitel haben wir die drei Haupttypen von Bakterienzellen vorgestellt. Einige von ihnen haben die Form von Kugeln, andere sind Stäbchen oder Zylinder und wieder andere sind wie eine Spirale.Was ist die äußere und innere Struktur?

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§ 42. Morphologische Merkmale des Vogelbaus Die biologische Vielfalt, die Nutzung verschiedener Nahrungsarten und die Entwicklung aller mehr oder weniger bewohnbaren Territorien scheinen ein großer evolutionärer Erfolg für Vögel zu sein. Paradoxerweise waren diese Vorteile

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3. Der Stoffwechsel einer Bakterienzelle

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5.3.1 Das Konzept der Bildung von Mitochondrien und Chloroplasten durch Symbiose einer Bakterienzelle und eines frühen Eukaryoten Vor etwa 2 Milliarden Jahren wurde auf der Erde eine kritische Situation für die weitere Entwicklung des Lebens geschaffen. Photosynthetische Bakterien vermehren sich und werden

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5.2. Die Hauptfunktionen der Biosphäre Die Biosphäre enthält Stoffe, die sich in vielerlei Hinsicht voneinander unterscheiden: natürliche Stoffe, lebende Stoffe, biogene Stoffe, inerte Stoffe, bioinerte Stoffe, organische Stoffe, biologisch aktive Stoffe

Laut Wissenschaftlern sind Bakterien über 3,5 Milliarden Jahre alt. Sie existierten auf der Erde lange vor dem Aufkommen hochorganisierter Organismen. Als Ursprung des Lebens erhielten bakterielle Organismen eine elementare Struktur nach dem prokaryotischen Typ, die durch das Fehlen eines gebildeten Kerns und einer Kernmembran gekennzeichnet ist. Einer der Faktoren, die die Bildung ihrer biologischen Eigenschaften beeinflusst haben, ist die Bakterienhülle (Zellwand).

Die Bakterienwand erfüllt mehrere grundlegende Funktionen:

• das Skelett eines Bakteriums sein;
• ihm eine bestimmte Form geben;
• mit der äußeren Umgebung kommunizieren;
• vor den schädlichen Auswirkungen von Umweltfaktoren schützen;
• an der Teilung einer Bakterienzelle teilnehmen, die keinen Kern und keine Kernmembran hat;
• halten Antigene und verschiedene Arten von Rezeptoren auf ihrer Oberfläche (typisch für gramnegative Bakterien).

Bestimmte Bakterienarten haben eine äußere Kapsel, die haltbar ist und dazu dient, die Integrität des Mikroorganismus für lange Zeit aufrechtzuerhalten. Dabei ist die Hülle bei Bakterien eine Zwischenform zwischen Zytoplasma und Kapsel. Einige Bakterien (z. B. Leuconostoc) haben die Besonderheit, mehrere Zellen in einer Kapsel einzukapseln. Dies wird als Zoogel bezeichnet.

Die chemische Zusammensetzung der Kapsel ist durch das Vorhandensein von Polysacchariden und einer großen Menge Wasser gekennzeichnet. Die Kapsel kann es dem Bakterium auch ermöglichen, sich an ein bestimmtes Objekt anzuheften.

Wie leicht ein Stoff durch die Hülle dringt, hängt vom Grad der Aufnahme durch das Bakterium ab. Moleküle mit langen Kettenabschnitten, die gegen biologischen Abbau resistent sind, haben eine hohe Penetrationswahrscheinlichkeit.

Was ist eine Schale?

Die Bakterienmembran besteht aus Lipopolysacchariden, Proteinen, Lipoproteinen, Teichonsäuren. Der Hauptbestandteil ist Murein (Peptidoglykan).

Die Dicke der Zellwand kann unterschiedlich sein und 80 nm erreichen. Die Oberfläche ist nicht durchgehend, sie hat Poren mit unterschiedlichen Durchmessern, durch die die Mikrobe Nährstoffe aufnimmt und ihre Abfallprodukte abgibt.

Die Bedeutung der Außenwand zeigt sich in ihrem erheblichen Gewicht - sie kann zwischen 10 und 50 % der Trockenmasse des gesamten Bakteriums betragen. Das Zytoplasma kann hervortreten und das äußere Relief des Bakteriums verändern.

Von oben kann die Schale mit Flimmerhärchen bedeckt sein oder es können Flagellen darauf angeordnet sein, die aus Flagellin bestehen, einer spezifischen Substanz proteinartiger Natur. Zur Befestigung an der Bakterienmembran haben Flagellen spezielle Strukturen - flache Scheiben. Bakterien mit einem Flagellum werden monotrich genannt, solche mit zwei Flagellen werden Amphitrichen genannt, solche mit einem Bündel werden Lophotrichs genannt und solche mit vielen Bündeln werden Peritrichs genannt. Mikroorganismen, die keine Geißeln haben, werden Atrichien genannt.

Die Zellwand hat einen inneren Teil, der sich nach Abschluss des Zellwachstums zu bilden beginnt. Im Gegensatz zum Äußeren besteht es aus einer viel geringeren Menge Wasser und hat eine größere Elastizität und Festigkeit.

Der Prozess der Synthese der Wände von Mikroorganismen beginnt im Inneren des Bakteriums. Dazu verfügt es über ein Netzwerk aus Polysaccharidkomplexen, die sich in einer bestimmten Reihenfolge abwechseln (Acetylglucosamin und Acetylmuraminsäure) und durch starke Peptidbindungen verbunden sind. Die Montage der Wand erfolgt außen auf der Plasmamembran, wo sich die Schale befindet.

Da das Bakterium keinen Kern hat, hat es auch keine Kernhülle.

Die Schale ist eine ungefärbte dünne Struktur, die ohne spezielle Färbung der Zellen nicht einmal zu sehen ist. Dazu werden Plasmolyse und ein abgedunkeltes Sichtfeld verwendet.

Gram-Fleck

Um den genauen Aufbau der Zelle zu untersuchen, schlug Christian Gram 1884 eine spezielle Methode zu ihrer Färbung vor, die später nach ihm benannt wurde. Die Gramfärbung unterteilt alle Mikroorganismen in grampositive und gramnegative. Jede Art hat ihre eigenen biochemischen und biologischen Eigenschaften. Die unterschiedliche Färbung ist auch auf den Aufbau der Zellwand zurückzuführen:

1. Gram positiv Bakterien haben eine massive Hülle, die Polysaccharide, Proteine ​​und Lipide enthält. Es ist langlebig, die Poren haben eine minimale Größe, die zum Färben verwendete Farbe dringt tief ein und wird praktisch nicht ausgewaschen. Solche Mikroorganismen nehmen eine blauviolette Farbe an.
2. Gramnegativ Bakterienzellen haben gewisse Unterschiede: Ihre Wandstärke ist geringer, aber die Hülle hat zwei Schichten. Die innere Schicht besteht aus Peptidoglykan, das eine lockerere Struktur und große Poren hat. Der Gram-Fleck lässt sich leicht mit Ethanol auswaschen. Die Zelle verfärbt sich. Zukünftig sieht die Technik die Zugabe eines kontrastierenden roten Farbstoffs vor, der die Bakterien rot oder rosa färbt.

Der Anteil grampositiver Mikroben, die für den Menschen ungefährlich sind, ist viel höher als der gramnegative. Bisher wurden drei Gruppen von gramnegativen Mikroorganismen klassifiziert, die beim Menschen Krankheiten verursachen:

• Kokken (Streptokokken und Staphylokokken);
• nicht sporenbildende Formen (Corynebakterien und Listerien);
• sporenbildende Formen (Bazillen, Clostridien).

Eigenschaften des periplasmatischen Raums

Zwischen der Bakterienwand und der Zytoplasmamembran befindet sich der periplasmatische Raum, der aus Enzymen besteht. Diese Komponente ist eine obligatorische Struktur und macht 10-12% der Trockenmasse des Bakteriums aus. Wenn die Membran aus irgendeinem Grund zerstört wird, stirbt die Zelle. Die genetische Information befindet sich direkt im Zytoplasma, nicht durch die Kernhülle davon getrennt.

Unabhängig davon, ob die Mikrobe grampositiv oder gramnegativ ist, ist sie die osmotische Barriere des Mikroorganismus, der Transporter organischer und anorganischer Moleküle tief in die Zelle hinein. Auch eine gewisse Rolle des Periplasmas beim Wachstum des Mikroorganismus wurde nachgewiesen.

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Die allgemeine Struktur einer Bakterienzelle ist in Abbildung 2 dargestellt. Die interne Organisation einer Bakterienzelle ist komplex. Jede systematische Gruppe von Mikroorganismen hat ihre eigenen spezifischen Strukturmerkmale.

Zellenwand. Die Bakterienzelle ist mit einer dichten Membran bedeckt. Diese Oberflächenschicht, die sich außerhalb der Zytoplasmamembran befindet, wird als Zellwand bezeichnet (Abb. 2, 14). Die Wand erfüllt schützende und stützende Funktionen, verleiht der Zelle auch eine dauerhafte, charakteristische Form (z. B. die Form eines Stäbchens oder Kokkens) und ist das äußere Skelett der Zelle. Diese dichte Schale macht Bakterien mit Pflanzenzellen verwandt, was sie von tierischen Zellen mit weichen Schalen unterscheidet. Innerhalb der Bakterienzelle ist der osmotische Druck um ein Vielfaches und manchmal um das Zehnfache höher als in der äußeren Umgebung. Daher würde die Zelle schnell platzen, wenn sie nicht durch eine so dichte, starre Struktur wie die Zellwand geschützt wäre.

Die Dicke der Zellwand beträgt 0,01-0,04 µm. Es macht 10 bis 50% der Trockenmasse von Bakterien aus. Die Menge an Material, aus der die Zellwand aufgebaut ist, verändert sich während des Bakterienwachstums und nimmt normalerweise mit dem Alter zu.

Murein (Glycopeptid, Mucopeptid) ist der Hauptstrukturbestandteil der Wände, die Grundlage ihrer starren Struktur in fast allen bisher untersuchten Bakterien. Dies ist eine organische Verbindung mit einer komplexen Struktur, die Zucker enthält, die Stickstoff tragen - Aminozucker und 4-5 Aminosäuren. Außerdem haben die Aminosäuren der Zellwände eine ungewöhnliche Form (D-Stereoisomere), die in der Natur selten vorkommt.

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Die Bestandteile der Zellwand, ihre Komponenten, bilden eine komplexe starke Struktur (Abb. 3, 4 und 5).

Mit der erstmals 1884 von Christian Gram vorgeschlagenen Färbemethode lassen sich Bakterien in zwei Gruppen einteilen: grampositiv und gramnegativ. Gram-positive Organismen sind in der Lage, bestimmte Anilinfarbstoffe wie Kristallviolett zu binden und den Jod-Farbstoff-Komplex nach Behandlung mit Jod und dann Alkohol (oder Aceton) beizubehalten. Die gleichen Bakterien, bei denen dieser Komplex unter dem Einfluss von Ethylalkohol zerstört wird (Zellen verfärben sich), sind gramnegativ.

Die chemische Zusammensetzung der Zellwände von grampositiven und gramnegativen Bakterien ist unterschiedlich.

Bei grampositiven Bakterien enthalten die Zellwände neben Mucopeptiden Polysaccharide (komplexe, hochmolekulare Zucker), Teichonsäuren (komplex in Zusammensetzung und Struktur, Verbindungen aus Zuckern, Alkoholen, Aminosäuren und Phosphorsäure). Polysaccharide und Teichonsäuren sind mit dem Gerüst der Wände - Murein - verbunden. Wir wissen noch nicht, welche Struktur diese Bestandteile der Zellwand grampositiver Bakterien bilden. Mit Hilfe elektronischer Fotografien wurden in den Wänden grampositiver Bakterien keine dünnen Schnitte (Schichtungen) gefunden. Wahrscheinlich sind alle diese Substanzen sehr eng miteinander verwandt.

Die Wände gramnegativer Bakterien sind in ihrer chemischen Zusammensetzung komplexer, sie enthalten eine erhebliche Menge an Lipiden (Fetten), die mit Proteinen und Zuckern in komplexen Komplexen verbunden sind - Lipoproteine ​​​​und Lipopolysaccharide. Im Allgemeinen befindet sich in den Zellwänden gramnegativer Bakterien weniger Murein als in grampositiven Bakterien. Auch der Wandaufbau gramnegativer Bakterien ist komplexer. Mit einem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, dass die Wände dieser Bakterien mehrschichtig sind (Abb. 6).

Die innere Schicht ist Murein. Darüber befindet sich eine breitere Schicht locker gepackter Proteinmoleküle. Diese Schicht ist wiederum von einer Lipopolysaccharidschicht bedeckt. Die oberste Schicht besteht aus Lipoproteinen.

Die Zellwand ist durchlässig: Nährstoffe gelangen ungehindert in die Zelle und Stoffwechselprodukte werden an die Umgebung abgegeben. Große Moleküle mit hohem Molekulargewicht passieren die Hülle nicht.

Kapsel. Die Zellwand vieler Bakterien ist von oben von einer Schleimschicht umgeben - einer Kapsel (Abb. 7). Die Dicke der Kapsel kann um ein Vielfaches größer sein als der Durchmesser der Zelle selbst, und manchmal ist sie so dünn, dass sie nur durch ein Elektronenmikroskop zu sehen ist – eine Mikrokapsel.

Die Kapsel ist kein obligatorischer Bestandteil der Zelle, sie wird in Abhängigkeit von den Bedingungen gebildet, unter denen die Bakterien eindringen. Es dient als Schutzhülle der Zelle und nimmt am Wasseraustausch teil, wodurch die Zelle vor dem Austrocknen geschützt wird.

Durch die chemische Zusammensetzung sind Kapseln meistens Polysaccharide. Manchmal bestehen sie aus Glykoproteinen (komplexe Komplexe aus Zuckern und Proteinen) und Polypeptiden (Gattung Bacillus), in seltenen Fällen aus Ballaststoffen (Gattung Acetobacter).

Von manchen Bakterien in das Substrat ausgeschiedene Schleimstoffe bestimmen beispielsweise die schleimig-viskose Konsistenz von verdorbener Milch und Bier.

Zytoplasma. Der gesamte Inhalt einer Zelle mit Ausnahme des Zellkerns und der Zellwand wird Zytoplasma genannt. Die flüssige, strukturlose Phase des Zytoplasmas (Matrix) enthält Ribosomen, Membransysteme, Mitochondrien, Plastiden und andere Strukturen sowie Reservenährstoffe. Das Zytoplasma hat eine äußerst komplexe, feine Struktur (geschichtet, körnig). Mit Hilfe eines Elektronenmikroskops wurden viele interessante Details der Struktur der Zelle aufgedeckt.

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Die äußere Lipoproteinschicht des bakteriellen Protoplasten, die besondere physikalische und chemische Eigenschaften besitzt, wird Zytoplasmamembran genannt (Abb. 2, 15).

Im Zytoplasma befinden sich alle lebenswichtigen Strukturen und Organellen.

Die Zytoplasmamembran spielt eine sehr wichtige Rolle – sie reguliert den Stofffluss in die Zelle und die Abgabe von Stoffwechselprodukten nach außen.

Durch die Membran können Nährstoffe als Ergebnis eines aktiven biochemischen Prozesses, an dem Enzyme beteiligt sind, in die Zelle gelangen. Darüber hinaus ist die Membran die Synthese einiger Bestandteile der Zelle, hauptsächlich der Bestandteile der Zellwand und der Kapsel. Schließlich befinden sich die wichtigsten Enzyme (biologische Katalysatoren) in der Zytoplasmamembran. Die geordnete Anordnung von Enzymen auf Membranen ermöglicht es, ihre Aktivität zu regulieren und die Zerstörung einiger Enzyme durch andere zu verhindern. Ribosomen sind an der Membran befestigt - Strukturpartikel, auf denen Protein synthetisiert wird. Die Membran besteht aus Lipoproteinen. Es ist stark genug und kann die vorübergehende Existenz einer Zelle ohne Hülle gewährleisten. Die Zytoplasmamembran macht bis zu 20 % der Trockenmasse der Zelle aus.

Auf Elektronenaufnahmen dünner Bakterienschnitte erscheint die Zytoplasmamembran als durchgehender, etwa 75 Å dicker Strang, bestehend aus einer hellen Schicht (Lipide), die von zwei dunkleren (Proteinen) eingeschlossen ist. Jede Schicht hat eine Breite von 20-30A. Eine solche Membran wird elementar genannt (Tabelle 30, Abb. 8).

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Zwischen der Plasmamembran und der Zellwand besteht eine Verbindung in Form von Desmosen - Brücken. Die Zytoplasmamembran gibt oft Einstülpungen - Einstülpungen in die Zelle. Diese Einstülpungen bilden spezielle Membranstrukturen im Zytoplasma, sog Mesosomen. Einige Arten von Mesosomen sind Körper, die durch ihre eigene Membran vom Zytoplasma getrennt sind. Zahlreiche Vesikel und Tubuli sind in solchen Membransäcken verpackt (Abb. 2). Diese Strukturen erfüllen in Bakterien eine Vielzahl von Funktionen. Einige dieser Strukturen sind Analoga von Mitochondrien. Andere übernehmen die Funktionen des endoplasmatischen Retikulums oder des Golgi-Apparats. Durch Invagination der Cytoplasmamembran wird auch der Photosyntheseapparat von Bakterien gebildet. Nach Invagination des Zytoplasmas wächst die Membran weiter und bildet Stapel (Tabelle 30), die in Analogie zu pflanzlichen Chloroplastengranulaten als Thylakoidstapel bezeichnet werden. Diese Membranen, die oft den größten Teil des Zytoplasmas einer Bakterienzelle ausfüllen, enthalten Pigmente (Bakteriochlorophyll, Carotinoide) und Enzyme (Cytochrome), die den Prozess der Photosynthese durchführen.

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Das Zytoplasma von Bakterien enthält Ribosomen - proteinsynthetisierende Partikel mit einem Durchmesser von 200 Å. Es gibt mehr als tausend von ihnen in einem Käfig. Ribosomen bestehen aus RNA und Protein. In Bakterien befinden sich viele Ribosomen frei im Zytoplasma, einige von ihnen können mit Membranen assoziiert sein.

Ribosomen sind die Zentren der Proteinsynthese in der Zelle. Gleichzeitig verbinden sie sich oft miteinander und bilden Aggregate, die Polyribosomen oder Polysomen genannt werden.

Das Zytoplasma von Bakterienzellen enthält oft Granula verschiedener Formen und Größen. Ihr Vorhandensein kann jedoch nicht als eine Art dauerhaftes Merkmal des Mikroorganismus angesehen werden, sondern hängt normalerweise weitgehend mit den physikalischen und chemischen Bedingungen der Umgebung zusammen. Viele zytoplasmatische Einschlüsse bestehen aus Verbindungen, die als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen. Diese Reservestoffe werden gebildet, wenn der Körper ausreichend mit Nährstoffen versorgt wird, und werden umgekehrt verbraucht, wenn der Körper in ernährungsphysiologisch ungünstigere Verhältnisse gerät.

Bei vielen Bakterien besteht das Granulat aus Stärke oder anderen Polysacchariden - Glykogen und Granulosa. Einige Bakterien haben, wenn sie auf einem zuckerreichen Medium gezüchtet werden, Fetttröpfchen in der Zelle. Eine weitere weit verbreitete Art von körnigen Einschlüssen ist Volutin (Metachromatin-Granulat). Dieses Granulat besteht aus Polymetaphosphat (Reservesubstanz, einschließlich Phosphorsäureresten). Polymetaphosphat dient als Quelle für Phosphatgruppen und Energie für den Körper. Bakterien reichern Volutin häufiger unter ungewöhnlichen Ernährungsbedingungen an, beispielsweise auf einem Medium, das keinen Schwefel enthält. Schwefeltröpfchen werden im Zytoplasma einiger Schwefelbakterien gefunden.

Neben verschiedenen Strukturkomponenten besteht das Zytoplasma aus einem flüssigen Teil - einer löslichen Fraktion. Es enthält Proteine, verschiedene Enzyme, t-RNA, einige Farbstoffe und Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht - Zucker, Aminosäuren.

Als Ergebnis des Vorhandenseins von Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht im Zytoplasma entsteht ein Unterschied im osmotischen Druck des Zellinhalts und der äußeren Umgebung, und dieser Druck kann für verschiedene Mikroorganismen unterschiedlich sein. Der höchste osmotische Druck wurde bei grampositiven Bakterien festgestellt - 30 atm, bei gramnegativen Bakterien ist er viel niedriger - 4-8 atm.

Nukleares Gerät. Im zentralen Teil der Zelle ist die Kernsubstanz lokalisiert - Desoxyribonukleinsäure a (DNA).

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Bakterien haben keinen solchen Kern wie in höheren Organismen (Eukaryoten), aber es gibt sein Analogon - das "nukleare Äquivalent" - Nukleoid(siehe Abb. 2, 8), die eine evolutionär primitivere Organisationsform der Kernmaterie darstellt. Mikroorganismen, die keinen echten Kern haben, aber sein Analogon haben, gehören zu den Prokaryoten. Alle Bakterien sind Prokaryoten. In den Zellen der meisten Bakterien ist der Großteil der DNA an einer oder mehreren Stellen konzentriert. In eukaryotischen Zellen befindet sich die DNA in einer bestimmten Struktur - dem Zellkern. Der Zellkern ist von einer Hülle umgeben Membran.

In Bakterien ist die DNA weniger dicht gepackt als in echten Zellkernen; Ein Nukleoid hat keine Membran, keinen Nukleolus oder Chromosomensatz. Bakterien-DNA ist nicht mit den Hauptproteinen - Histonen - assoziiert und befindet sich im Nukleoid in Form eines Bündels von Fibrillen.

Geißeln. Einige Bakterien haben Adnexstrukturen auf ihrer Oberfläche; Am weitesten verbreitet sind Flagellen - die Bewegungsorgane von Bakterien.

Das Flagellum ist durch zwei Scheibenpaare unter der Zytoplasmamembran verankert. Bakterien können eine, zwei oder viele Geißeln haben. Ihre Lage ist unterschiedlich: an einem Ende der Zelle, an zwei, über die gesamte Oberfläche usw. (Abb. 9). Bakterielle Flagellen haben einen Durchmesser von 0,01-0,03 Mikrometer, ihre Länge kann um ein Vielfaches größer sein als die Länge der Zelle. Bakterielle Flagellen bestehen aus einem Protein - Flagellin - und sind verdrillte helikale Filamente.

Auf der Oberfläche einiger Bakterienzellen befinden sich dünne Zotten - Fimbrien.

Pflanzenwelt: in 6 Bänden. - M.: Aufklärung. Unter der Redaktion von A. L. Takhtadzhyan, Chefredakteur corr. Akademie der Wissenschaften der UdSSR, Prof. AA Fjodorow. 1974 .

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Begriff Bakteriophage Englischer Begriff Bakteriophage Synonyme Phagen, bakterielle Viren Abkürzungen Begleitbegriffe biologische Nanoobjekte, DNA, Kapsid, Nanopharmakologie, Nanomaterial-basierte Vektoren Definition (von Bakterium und griechisch ??????… … Enzyklopädisches Wörterbuch der Nanotechnologie

Zusätzlich zu den 5 Königreichen der Wildtiere gibt es zwei weitere Königreiche: Prokaryoten und Eukaryoten. Wenn wir also die systematische Position von Bakterien betrachten, wird es wie folgt sein:

Warum werden diese Organismen als separates Taxon herausgegriffen? Die Sache ist, dass eine Bakterienzelle durch das Vorhandensein bestimmter Merkmale gekennzeichnet ist, die ihre Vitalaktivität und Interaktion mit anderen Lebewesen und Menschen prägen.

Entdeckung von Bakterien

Ribosomen sind die kleinsten Strukturen, die in großer Zahl im Zytoplasma verstreut sind. Ihre Natur wird durch RNA-Moleküle dargestellt. Diese Körner sind das Material, mit dem sich der Verwandtschaftsgrad und die systematische Stellung einer bestimmten Bakterienart bestimmen lassen. Ihre Funktion ist der Zusammenbau von Eiweißmolekülen.

Kapsel

Eine Bakterienzelle ist durch das Vorhandensein schützender Schleimhäute gekennzeichnet, deren Zusammensetzung durch Polysaccharide oder Polypeptide bestimmt wird. Solche Strukturen werden Kapseln genannt. Es gibt Mikro- und Makrokapseln. Diese Struktur ist nicht bei allen Arten gebildet, aber bei der überwiegenden Mehrheit, dh sie ist nicht zwingend.

Wovor schützt die Kapsel die Bakterienzelle? Durch Phagozytose durch Wirtsantikörper, wenn das Bakterium pathogen ist. Oder vor dem Austrocknen und der Einwirkung von Schadstoffen, wenn wir von anderen Typen sprechen.

Schleim und Einschlüsse

Auch optionale Strukturen von Bakterien. Schleim oder Glykokalyx basiert chemisch auf einem schleimigen Polysaccharid. Es kann sowohl innerhalb der Zelle als auch von externen Enzymen gebildet werden. Gut löslich in Wasser. Zweck: Anheftung von Bakterien an das Substrat - Adhäsion.

Einschlüsse sind Mikrogranulate im Zytoplasma verschiedener chemischer Natur. Dies können Proteine, Aminosäuren, Nukleinsäuren oder Polysaccharide sein.

Organellen der Bewegung

Merkmale einer Bakterienzelle manifestieren sich auch in ihrer Bewegung. Dazu sind Flagellen vorhanden, die in unterschiedlicher Anzahl (von einer bis zu mehreren hundert pro Zelle) vorliegen können. Die Basis jedes Flagellums ist Flagellin-Protein. Durch elastische Kontraktionen und rhythmische Bewegungen von einer Seite zur anderen kann sich das Bakterium im Raum bewegen. Das Flagellum ist an der Zytoplasmamembran befestigt. Der Standort kann auch zwischen den Arten variieren.

Trinken

Noch dünner als Flagellen, Strukturen, die an Folgendem beteiligt sind:

• Befestigung am Substrat;
• Wasser-Salz-Ernährung;
• sexuelle Fortpflanzung.

Sie bestehen aus Pilin-Protein, ihre Anzahl kann bis zu mehreren hundert pro Zelle erreichen.

Ähnlichkeit mit Pflanzenzellen

Bakterien und haben eine unbestreitbare Ähnlichkeit - das Vorhandensein einer Zellwand. Wenn es jedoch in Pflanzen unbestreitbar ist, dann ist es in Bakterien nicht in allen Arten vorhanden, dh es bezieht sich auf optionale Strukturen.

Chemische Zusammensetzung der Bakterienzellwand:

• Peptidoglykan-Murein;
• Polysaccharide;
• Lipide;
• Proteine.

Normalerweise hat diese Struktur eine Doppelschicht: außen und innen. Funktionen führen dasselbe aus wie Pflanzen. Unterstützt und definiert die dauerhafte Form des Körpers und bietet mechanischen Schutz.

Sporenformation

Wie eine Bakterienzelle aufgebaut ist, haben wir ausführlich genug untersucht. Bleibt nur zu erwähnen, wie Bakterien widrige Bedingungen überleben können, ohne ihre Lebensfähigkeit für sehr lange Zeit zu verlieren.

Sie tun dies, indem sie eine Struktur namens Spore bilden. Es hat nichts mit Fortpflanzung zu tun und schützt Bakterien nur vor widrigen Bedingungen. Die Form von Streitigkeiten kann unterschiedlich sein. Wenn normale Umgebungsbedingungen wiederhergestellt sind, wird die Spore initiiert und keimt zu einem aktiven Bakterium.