Ответы к экзамену

Микробиология*!Морфология, строение, развитие!!9. Прокариотные микроорганизмы. Одноклеточные бактерии: размеры иморфология. Многоклеточные формы бактерий. Строение, химический состави функции отдельных компонентов клетки. Слизистые слои, капсулы и чехлы.Клеточные стенки Грам-положительных и Грам-отрицательных бактерий; Lформы микоплазмы.*Размеры клеток 0,2 - 10,0 мкм. Есть карлики (трепонемы, например) 0,05 - 0,1 мкми гиганты (макромонас) до 100 мкм. Самые крупные клетки у Epulopiscium fishelsoni(в длину до 600 мкм). !Формы клеток бактерий: обычно это палочки разной длины, сферические клетки(кокки), вибрионы и спириллы.

Могут образовывать пары палочек и кокков(диплококки), короткие и длинные цепочки палочек и кокков (стрептококки),тетрады и пакеты из 4, 8, и более клеток (сарцины), гроздья (стафилококки),розетки и т.д. !Ядерная зона и генетический аппарат. В 1956 году внутри бактериальных клетокбыла обнаружена «ядерная зона», или нуклеоид, где размещена бактериальнаяхромосома. Бактриальная ДНК обнаружена в кольцевой и линейной формах.Индивидуальная клетка прокариот может содержать несколько идентичных копийодной хромосомы. У некоторых видов обнаружены две или три неидентичныехромосомы.

Большинство бактерий несет все гены в одной группе сцепления, т.е.на одной хромосоме. Но есть свидетельства, что разные гены могут располагатьсяи на разных хромосомах. У бактерий нет оформленного ядра, окруженного ядерноймембраной, не найдены пока гистоны и нуклеосомы.!Плазмиды. Это кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, которые могутсуществовать и реплицироваться как независимо от бактериальной хромосомы,так и быть интегрированными в нее.

Они могут нести гены устойчивости кантибиотикам, тяжелым металлам и другие. !Цитоплазматическая мембрана. Бактерии и археи обычно лишенывнутрицитоплазматических мембран (искл.: метанотрофы, фототрофы инитрификаторы), и содержат только ЦПМ, которая состоит из простыхфосфолипидов, образующих мембранный бислой, куда погружены многочисленныебелки.

Этот бислой обладает свойством избирательной проницаемости,препятствуя свободному продвижению большинства веществ внутрь клетки и изнее. В матрик ЦПМ заключены также некоторые мембранные белки, имеющие рядважных функций, включая преобразование и запасание метаболической энергии,регуляцию поглощения и выброса всех пит. в-в и продуктов метаболизма. Крометого они выполняют сигнальную ф-цию. ЦПМ представляет собой осмотическийбарьер клетки, предотвращая свободный обмен в-вами с окружающей средой.Строение: полярные группы липидов обращены наружу в водную среду, тогда какацильные углеводородные цепочки образуют гидрофобное пространство внутрибислоя. !Включения и запасные вещества.

Мезосомы - инвагинация ЦПМ в форме везикул,трубочек или ламелл. Ф-ции: считается, что она может играть роль в деленииклетки, образуя септу, а затем и поперечную перегородку, а также служить местомприкрепления микробной хромосомы, участвуя в репликации и последующемрасхождении дочерних клеток. Могут приниматься участие в секреции. Некоторыесчитают, что это артефакт. Некоторые клетки образуют газовые вакуоли(аэросомы), окруженные белковой мембраной и выполняющие у водныхорганизмов роль регуляторов плавучей плотности.

Многие микроорганизмыоткладывают внутриклеточно запасные в-ва, называемые также тельцамивключения (полисахариды, полифосфаты, сера и т.д.). Все они присутствуют вклекте в инертной форме. Некоторые включения просто лежат в клетке,некоторые окружены белковой мембраной (это бета-гидроксибутират, гликоген,сера, карбоксисомы).

Карбоксисомы иногда являеются местами концентрированияРуБисКО. Параспоральные тельца - в ни откладываются токсины, смертельныедля личинок некоторых насекомых. Волютин - запасной резервуар фосфата.!Клеточная стенка. Грамположительные бактерии отличаются отграмотрицательных большим содержанием муреина (пептидогликана) в клеточнойстенке и отсутствием внешней мембраны. Клеточная стенка являетсямеханические стабилизированной и противостоит высокому осмотическомудавлению. Опорный элемент - муреин - поперечносшитый биополимер,гетерополисахарид, формирующий замкнутый мешок, полностью покрывающийклетку снаружи. В основе химической структуры пептидокликана заложеныпериодическая последовательность двух аминосахаров — N-ацетилглюкозамина(NAG) и N-ацетилмурамовой кислоты (NAM), сшитых между собой бета-1,4гликозидными связями.

Поперечные связи из пептидных мостиков. Некоторыеархеи содержат сходный биополимер - псевдомуреин. Пептидокликановый слойпрошит в поперечном направлнении еще и тейхоевыми кислотами,образованныеми на основе глицерола с большим количеством разнообразныхзаместителей. Считается, что эти к-ты придают муреиновому мешку определеннуюстепень свободы при растяжении и действуют как пружина. !Капсулы.

На пов-ти клеточных стенок многих прокариот можно обнаружитьслизистые капсулы разной толщины. они чаще всего полисахаридной природы.Основная роль - предохранение клетки от фагоцитарных клеток. Фагоцитыпостоянно контролируют кровь и ткани на наличие бактерий. При столкновении сбактерией они пытаются поглотить и растворить ее. Капсулы предотвращаютузнавание и поглощение фагоцитами бактерий.

!Слизистые слои. Имеют упаковку и расположение, подобные паркетнымдощечкам, плотно покрывающим клетку и состоящим из белков илигликопротеинов. У грамотр. бактерий слои прилегают непосредственно к внешнеймембране, у грамполож. - ассоциированы с поверхностью пептидокликана. Слоизащищают клетку от флуктуаций рН и резких изменений концентраций ионов,осмотиеского стресса и от воздействия ферментов. !L-формы. При действии лизоцима, пенициллина и некоторых других веществ,разрушающих пептидогликан или нарушающих его синтез, бактерии вначалепревращаются в сферопласты, а далее, полностью утратив клеточную стенку, – вбесформенные протопласты, быстро подвергающиеся плазмолизу. Дефектные поклеточной стенке бактерии, которые образуются в организме, обладаютжизнеспособностью и патогенностью, называют L–формами в честь институтаЛистера, где они были открыты.

Микоплазмы (сем Mycoplasmacea, класс Mollicutes)не способны синтезировать компоненты клеточной стенки. Вместо неё микоплазмыпокрыты трехслойной эластичной мембраной, состоящей из липопротеиновыхсоединений, фосфолипидов с включением стеринов, которых нет у бактерий ириккетсий. Содержат большое количество белка и нуклеиновых кислот;количество углеводов варьирует.!!10. Жгутики, расположение, организация, механизм движения. Движенияскользящих форм. Реакции таксиса. Пили, их значение.*Жгутики.

Часто подвижность микроорганизмов обусловлена наличием жгутиков. Убактерий жгутики правовращающиеся, у арехей - левовращающиеся. Жгутиксостоит из базального тела, включающего четыре (у грамоториц.) или два (уграмположит.) кольца, стержень и моторные белки, а также из крючка ифиламента. Базальное тело закреплено в ЦПМ двумя кольцами М и S, которыечасто рассматривают как одно тело.

MS-кольцо окружено несколькими белками,которые называют моторными и от которых вращающий момент передается нафиламент. В пептидогликановом слое периплазмы у грамотриц. бактерийнаходится кольцо Р, а во внешней мембране - кольцо L. Оба эти кольца выполняютроль втулки, дополнительно удерживающей механизм жгутика. Все кольцапронизаны жестким стержнем, который передает крутящий момент. На наружнойстороне внешней мембраны механизм жгутика имеет крючок, переходящий затем вфиламент, который заканчивается шапочкой. Филамент представляет собойригидный цилиндр, состоящий из простого белка флагеллина.

Движение клеткиосуществляется путем вращения жгутика по или против часовой стрелки,одновременно сама клетка медленно вращается в обратную сторону. Привращении жгутика по часовой стрелке клетка тянется за жгутиком (жгутик впереди). При вращении жгутика против часовой стрелки клетка выталкиваетсяжгутиком вперед (жгутик - сзади). Выяснено, что к вращению приводит потокпротонов через оба кольца или между базальным телом и близлежащим участкомцитоплазматической мембраны. !Пили.

Это нитеобразные полимерные органеллы белковой природы,локализованные на поверхности клеток. Пили состоят из одного или несколькихтипов белковых субъединиц, называемых пилины или фимбрины, которые обычноорганизованы в спиральные структуры. Пили часто расположены перитрихиальнопо поверхности клеток. Многочисленные типы пилей у бактерий отвечают заадаптацию организмов, их выживаемость. Пили выступают как акцепторыбактериофагов, помогают клеткам принимать и передавать ДНК при конъюгации,принимать участие в движении клетки. Основная функция — поддерживатьспецифические прикрепительные структуры клетки. Прикрепительныесубъединицы пилей (адгезины) часто в качестве минорных компонентовприсутствуют на концах пилей.

Адгезины являются посредниками прибактериальных контактах, при контактах с неживыми объектами, тканями. !Движения скользящих форм. Скользящие бактерии лишены жгутиков и приперемещении по поверхности твердой среды оставляют слизистый след. Активнодвигающиеся клетки имеют преимущества перед неподвижными: они могутпередвигаться по пов-ти твердого субстрата, потому способны использовать такиесложные нерастворимые соединения, как хитин и целлюлоза. Способность кскользящему движению помогает двигаться среди твердых субстратов, выбиратьоптимальную позицию в отношении градиентов кислорода, света, сероводорода,температуры.

Некоторые бактерии скользят за счет белков внешней мембраны, накоторые передается усилие с белков ЦПМ, и движение вперед представляет собойвид отталкивания. Некоторые скользят в направлении длинной оси клетки, другиепередвигаются винтовым движением или в направлении, перпендикулярномдлинной оси клетки. !Реакции таксиса. Помогают ориентироваться в пространстве, узнавать друг другапри конъюгации или поиске симбионта, фототаксис (на свет), хемотаксис(движение к аттрактантам и от репеллентов), магнитотаксис (ориентацияотносительно линий магнитного поля Земли, выбирая оптимальноеместоположение), аэротаксис (по градиенту килорода).