А.И. Нетрусов, И.Б. Котова - Микробиология (1125593), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Типичные грамположительные микроорганизмы имеют толстый, многослойный муреиновый мешок (толщина 20 — 50 нм), содержащий до 40 слоев пептидогликана (см. рис. 23). Грамотрицательные бактерии обладают более сложной клеточной оболочкой, имеющей внешнюю мембрану (см. рис. 24). По сравнению с ЦП М внешняя мембрана (ВМ) является сильно асимметричным липидным бислоем, в котором внутренний слой состоит из фосфолипидов, а внешний — из липополисахаридов. Между цитоплазматической и внешней мембранами возникает уникальное образование, называемое периплаэиатическии пространством (периплазлюй).
Муреиновый мешок таких бактерий встроен в периплазму и состоит всего лишь из одного слоя (толщина -3 нм). ВМ и муреиновый слой соединены липопротеином, который своим Х-концом с замешенными жирными кислотами погружен во внешнюю мембрану, а его карбоксильный конец связан с муреином. ВМ содержит бе.гки-дорины, формирующие поры. Наличие дополнительного барьера проницаемости в виде внешней мембраны приводит к тому, что для грамотрицательных бактерий необходимо применять более высокие минимальные концентрации действующих на них антибиотиков по сравнению с грамположительными бактериями.
Помимо существенного препятствия на пути поглощения гидрофильных субстанций, наличие дополнительного барьера проницаемости позволяет уменьшить толщину муреинового слоя и дает возможность эффективно использовать цен- 39 ные продукты метаболизма муреина, которые накапливаются в периплазматическом пространстве клетки при ее росте. ВМ обеспечивает контакт клеток между собой, с поверхностью субстрата, а также с клетками организма-хозяина при патогенезе.
Она удерживает ряд внешних структурных образований, например пили. По сравнению с ЦП М внешняя мембрана более инертна метаболически и содержит ограниченное число основных видов белка. Это вышеупомянутые порины, а также ряд белковых молекул, обеспечивающих обмен клетки с окружающей средой, сборку поверхностных структур, конъюгацию и секрецию белков.
ВМ содержит в качестве основного компонента липополисахариды (ЛПС), О-цепи которых являются антигенами (рис. 28). ЛПС образуют на поверхности клетки отрицательный заряд и часто являются токсичными. ЛПС внешней мембраны энтеробактерий, например, содержит три структурные части: 2-кето-3-дезоксиоктулозонат-липид А (Кг)о-липид А) — уникальный гликолипид, заякоривающий молекулу во внешней мембране; центральный олигосахаридный регион (подразделяемый на основную и внешнюю части); периферийные цепи О-антигенов, которые и ответственны, в основном, за иммунологические особенности интактного организма (рис.
29). Структура Кдо-липида А высоко консервативна среди грамотрицательных микроорганизмов. Центральная олигосахаридная область также до некоторой степени консервативна, а у представителей энтеробактерий — похожа. хотя и не идентична. О-антигены содержат длинные полисахариды, состоящие из повторяющихся олигосахаридных единиц. Характерные структуры могут содержать дезокси-, дидезокси- и аминосахара. Состав, структура и иммуноспецифичность широко варьирует внутри родов и между родами и составляет основу лля серологическо- АгаХ ! с А С!сХАс Оа! Р Кбо Р Мап Ква Оа!/„О!а Са! О!с Нер Нер Кг!о О!сХ-Асу! < ЕзХ-РР О!сХ-Асу! Р О-антител Кг!о-липка А Олиюсахарид Рнс.
28. Структура липополнсахарнда Баlтопейа гури!тиг)ит: Аье — абекуоза; Ага!Ч вЂ” 4-аминоарабиноза; ЕгХ вЂ” зтаноламин; Са! — галактоза; О!с — глюкоза; О!с!Ч-Асу! — !Ч,О-ди-З-гидроксимиристоилглюкозамнн и Х,О-ди-З-гилрокси(З-О-лароил или мирисгоил)глюкозамин; О!с!ЧАс — Х-анетилглюкозамин; Нер — Е-слиперс-О-манногептоза; Кг)о — 2-кето-3-дезоксиоктулозонат; Мал — манноза; Кьа — рамноза 40 Повторяющаяся единица я Специфическая боковая цепь Этанояамнн Этансламин 1 1 ОР ОР 1 1 Оа! ОР Кбо п 1 1 О!с1ЧАс О1а Оа! О!и Нер Нер ~~ Кбо Кбо Лнпил А Рис. 29. Схема структуры ядра липополисахарида 5а!толеПа.
Нер, !.-глицсро-0-манногептоза. Сахара прикреплены их редуцируюшими концами к липиду А (1 -г 4 и т д.), поэтому структура не содержит редуцируюших групп. При биосинтезе ядра, справа налево, специфические фер- менты добавляют следуюшую единицу го типирования штаммов. Штаммы дикого типа с полным О-антигенным ЛПС формируют гладкие колонии, тогда как мутанты или диссоцианты, лишенные О-антигонов, образуют шероховатые колонии. В некоторых шероховатых мутантах О-антиген у энтсробактерий заменен на другой полисахарид, обший антигон энтсробактерий (ОАЭ), широко распространенный в этой группе микроорганизмов. ОАЭ является гетерополисахаридом, состоящим из М,О-диацетилглюкозамина, Х-ацетиламиноманнуроновой кислоты и Х-ацетилфукозамина, он консервативен среди энтеробактерий.
ОАЭ может существовать в двух формах — первая прикреплена к наружному слою внешней мембраны редуцируюшим концом через остаток фосфатидила и присутствует постоянно, вторая замешаст О-цепи ЛПС у мутантных штаммов. Наряду с ЛПС внешняя мембрана содержит обычные фосфолипиды, состав которых почти неизменен и включает до 90% фосфатидилэтаноламина.
Следствием существенных различий структуры клеточной оболочки у грамположительных и грамотрицательных бактерий является получение разных образований под действием а!сигов, нарушаюших синтез пептидогликана. Например, под действием пенициллина из грамположительных клеток образуется протопласт, не несущий оболочки, а из грамотрицательных — сферопласт, имеюший остатки оболочки на поверхности клетки.
Клетки, утерявшие клеточную стенку в результате мутации или разрушающего воздействия, называются также Е-формами и могут сушествовать только в изотоничсских растворах. 41 Пили. У многих бактерий находят ворсинки (фимбрии, пили, рис. 30). Пили — нитеобразные полимерные органеллы белковой природы, локализованные на поверхности клеток (рис.
3! ). Их вначале (1955 г.) называли фимбриями (мн. ч. от лат. «нити»), затем (в ! 965 г.) появился термин «пилус» (ед. ч. от лат. «волос») для описания фибрильпой структуры, возникающей при конъюгации клеток Е. саб (Е-р()цз) (рис. 32). С тех пор термином «пили» обозначают все типы нежгутиковых образований на поверхности клетки, синонимом этого слова является термин «фимбрии» Размер пилей варьирует от долей микрометров до более 20 мкм в длину и от 2 до 11 нм в диаметре. Пили состоят из одного или нескольких типов белковых субъединиц, называемых нилины или 4имбрины, которые обычно организованы в спиральные структуры. Архитектура пилей варьирует от тонких нитевидных до толстых прочных палочкообразных образований с осевыми отверстиями.
Тонкие пили, диаметр которых не превышает 2 — 3 нм (например, К88 и К99), часто относят к фибриллам. Еше более тонкие пили (диаметром менее 2 нм), называемые «кудряшками», имеют тенденцию сваливаться в пушистую липкую массу на поверхности бактерий и ответственны за агрегацию клеток.
Электронная микроскопия высокого разрешения показала, что пили типа 1, Р и Ь у Е. соИ и Наепгор)гг!из глЯиептае представляют собой сложные структуры, состоящие из толстой палочки с прикрепленной к ней тонкой фибриллой. Пили часто расположены перитрихиапьно по поверх- Рис. 30. Электронная микрофотография (напыление платиной) клетки штамма Е. со)г', образующего пили, выращенной в жидкой среде без аэрации. Каждая клетка несет сотни лилей (диаметром 7 нм), и их наличие способствует агрегации клеток. Видны также отломившиеся пили.
Несколько жгутиков, гораздо большей длины и толщины (диаметр 14 нм), простираются от поверхности клетки за пределы фотографии. Ширина клетки около 1 мкм 42 э г 4 г Рис. 31. Фотомонтаж клеток с разными пилами: А — Р-пили Е. гой (толщина 2 нм) — прототип структур, сборка которых происм>лит с помощью белков-шаперонов и швейцаров. Справа представлена типичная негативно окрашенная клетка Е.
гоК образующая Р-пили; Б — СК2-пили Е. гол (толщина 2 нм), собираемые с помощью альтернативного белка-шаперонв; Б — полярные пили энтеропатогенпого штамма Е. соб типа 4В, образующие умы; à — сканирующая электронная микрофотография клеток энтеропатогенного пгтамма Е. гоК образующих связки пилей толщиной около 50 нм. Отдельные пили толщиной 6 — 8 нм при таком разрешении фотоснимка не просматри- ваются аз Рис. 32 «Мужская» клетка Е.
соб (слева) с большим количеством обычных (соматических) пилей и одной конъюгативной лилей, посредством которой она связана с «женской» клеткой, лишенной плазмид, кодируюших синтез полового фактора Г. На данном препарате конъюгативная пиля искусственно помечена специфическим бактериофагом Пили Поверхность ткани Кончи пили Реиепто на поверхн ткани Рис. 33. Связывание бактериальной клетки с поверхностью тканей хозяина с помошью пилей ности клеток, однако пили 4-го типа могут быть локализованы только на одном конце клетки. Пили грамотрицательных бактерий изучены достаточно подробно, известно также о существовании пилей у грамположитсльных организмов. Многочисленные типы пилей у бактерий отвечают за адаптацию организмов, их выживаемость и распространены не только у патогенных, но и у сапротрофных видов.
Пили выступают как акцепторы бактериофагов, помогают клеткам принимать и передавать ДНК при конъюгации и, по крайней мере для пилей 4-го типа, принимать участие в движении клетки. Основное же предназначение пилей — поддерживать специфические прикрепительные структуры клетки. Прикрепительные субьединицы пилей (айезивы) часто в качестве минорных компонентов присутствуют на концах пилей, однако основная структура пилей также может выступать в роли адгезина. Адгезины являются посредниками при бактериальных контактах, при контактах с неживыми объектами, тканями и клетками в восприимчивых организмах.
Колонизация тканей хозяина бактериальными патогенами обычно зависит от стереохимического подобия между архитектурой адгезина и соответствующего рецептора клетки хозяина (рис. 33). Взаимоотношения, медиируемые адгезивными пилями, могут помогать формированию бактериальных сообществ, таких, как биопленки, и часто являются основным фактором успешной колонизации организма-хозяина патогенными и сапротрофными микроорганизмами. Экспрессия пилей вносит существенный вклад в колонизацию и персистенцию патогенных микроорганизмов в организме хозяина. У многих бактериальных инфекционных агентов ключевую роль в колонизации тканей хозяина играют адгезивные пили.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
