Разнообразие прокариот. Сравнительная характеристика строения бактерий и архей.

Прокариоты — одноклеточные живые организмы, не обладающие клеточным ядром, ограниченным мембраной, нет хромосомного аппарата. Нить ДНК свёрнута кольцеобразно в центре клетки (нуклеоиде). ДНК у прокариот всего одна и обычно не образует нуклеогистон, а регуляция работы генов осуществляется через метаболиты. Также отсутствуют митохондрии. Прокариотами являются бактерии, синезелёные водоросли

Спирохеты (Spirochaetes) - грамотрицательные бактерии, которые имеют клетки спиральной формы с жгутиками. Они вызывают вращательное движение тела бактерии, которое позволяет спирохете передвигаться с места на место. Большинство из них - свободноживущие. Многие спирохеты являются патогенными для человека и животных.

Актинобактерии (Actinobacteria) - грамположительные бактерии с подобной грибов мицеллярной строением. Обладают способностью образовывать внеклеточные ферменты для разложения сложных биополимеров, поэтому является основным звеном разложения органического вещества. Распространены в почве, иле водоемов, на растительных остатках. Актиномицеты (например, стрептомицеты) являются активными продуцентами антибиотиков.

Микоплазмы (Mycoplasma) - самые маленькие среди известных клеточных прокариотических организмов. Они не имеют клеточной стенки, не образуют спор и у них вдвое меньше генетического материала, чем в остальных прокариот. Микоплазмы могут быть паразитами или сапрофитами. Несколько видов - патогены человека. Они устойчивы к антибиотикам, подобных пенициллина.

Протеобактерий (Proteobacteria) - это грамотрицательные бактерии с внешней мембраной, построенной, в основном, полисахаридов. Многие из них движутся, применяя жгутики, ворсинки или другие механизмы бактериального скольжения. Среди патогенных бактерий этой группы следует назвать возбудителя брюшного тифа (Salmonella typhi), холеры (Vibrio cholerae), чумы (Yersinia pestis), язвы желудка (Helicobacterpylori) и др. Кроме того, к этой группе относят также многие виды бактерий, которые отвечают за фиксацию азота миксобактерии, которые могут образовывать многоклеточные плодовые тела. Миксобактерии питаются за счет охоты на других бактерий. Они обычно путешествуют в больших группах, составленных из многих бактерий. Это им необходимо для обеспечения высокой концентрации внеклеточных ферментов для того, чтобы убивать и переваривать добычу.

Археи (Archaea) - одна из основных и древнейших групп прокариотических организмов, которые имеют ряд отличий от других бактерий. В их стенке форуме пептидогликанов, в генах есть участки, которые не кодируют белки (интроны), что характерно для эукариот. Описано более 40 видов архей, которые выживают в соленых и горячих источниках, вечной мерзлоте, больших глубинах океанов и земной коры. Среди архебактерий выделяют несколько групп: метаногены (бактерии, которые восстанавливают СО2 до метана), экстремальные галофилы (бактерии, которые живут при высоких концентрациях NaCI), термоацидофилы (бактерии, обитающие в кислой среде при высокой температуре) и др.

Цианобактерии (Cyanobacteria), сине-зеленые - группа грамотрицательных одноклеточных колониальных и нитчатых прокариот, способные к фотосинтезу с выделением кислорода и азотфиксации. В этих организмов сформирован крупнейший геном среди прокариот. Вокруг клетки является слизистая капсула, которая выполняет защитную и двигательную функции. Цитоплазма имеет два слоя: фотосинтезирующий и наследственный. Фотосинтезирующий содержит пигменты, которые осуществляют фотосинтез. В центре клетки находится наследственный слой с наследственным веществом этих организмов. Еще вакуоль с запасными веществами и газовая вакуоль. Окраска цианобактерий разнообразна. По типу питания являются автотрофами, но также бывает смешанный (в темноте гетеротрофы). Они скользят опорной поверхностью, выделяя слизь.

Основные отличия архей от бактерий:

• В клеточной стенке нет пептидогликана;
• В состав полимераз входит 5-11 субъединиц (у бактерий 4-8).
• Имеют многослойную мембрану (у бактерий двуслойная).
• Повторяющиеся последовательности в составе хромосомной ДНК
• Рибосомы крупнее, чем у бактерий.
• Нет паразитирующих форм.

4. Разнообразие бактерий по грампринадлежности. Характеристика гр+ и гр-.

В состав клеточной стенки входит редкий гетерополимер – пептидогликан - у разных микроорганизмов он имеет различную толщину, на чем основан один из основных методов окраски- по Граму. В соответствии с окрашиванием микроорганизмы делятся на 2 группы: грам-положительные и грам-отрицательные. У Гр+ микроорганизмов в составе клеточной стенки- большое количество пептидогликана, он многослойный, на его долю приходится 80% от химического состава клеточной стенки. У Гр- пептидогликана всего 10% и он однослойный. Тейхоевые кислоты в стенке Гр+ имеются, у Гр- их нет. За счет этих 2 компонентов микроорганизмы окрашиваытся разно: Гр+- в синий цвет (удерживают генцианвиолет). Гр- окрашиваются фуксином в красный цвет. Отношение к окраске - это тинкториальные свойства.

Клеточная стенка. Это внешняя структура бактерий толщиной 10–35 нм, отделенная от цитоплазматической мембраны очень узким ободком периплазматического пространства. Она несет в основном формообразующую и защитную функции.

Главным компонентом клеточной стенки бактерий является особый, только им присущий гетерополимер, который называется пептидогликаном. Это вещество состоит из параллельно чередующихся полисахаридных (гликановых) цепей, поперечно скрепленных пептидными связями. Пептидогликан придает клеточной стенке бактерий большую прочность и защищает их от действия осмотического давления, которое может достигать внутри клетки 20–25 атм.

При действии лизоцима, пенициллина и некоторых других веществ, разрушающих пептидогликан или нарушающих его синтез, бактерии вначале превращаются в сферопласты, а далее, полностью утратив клеточную стенку, – в бесформенные протопласты, быстро подвергающиеся плазмолизу. Дефектные по клеточной стенке бактерии, которые образуются в организме, обладают жизнеспособностью и патогенностью, называют L–формами в честь института Листера, где они были открыты.

Количественное содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Граму. Те из них, которые содержат в клеточной стенке большое его количество (около 90 % пептидогликана), окрашиваются по Граму в сине–фиолетовый цвет и их называют грамположительными, все другие, содержащие в оболочке 5–20 % пептидогликана, – в розовый цвет и их называют грамотрицательными. Толщина слоя пептидогликана в клеточной стенке грамположительных бактерий в несколько раз больше, чем у грамотрицательных.

Помимо пептидогликана, в клеточной стенке грамположительных бактерий содержатся тейхоевые кислоты, полисахариды и белки. Грамотрицательные бактерии покрыты наружной мембраной, в состав которой входят липополисахариды и базальные белки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: