Клеточная стенка является обязательным структурным элементом бактериальной клетки, исключение составляют микоплазмы и L-формы. На долю клеточной стенки приходится от 5 до 50 % сух. в-в кл-ки.
Основным компонентом клеточной стенки большинства бактерий является муреин, относящийся к классу пептидогликанов. Муреин – гетерополимер, построенный из цепочек, в которых чередуются остатки N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенные между собой .-1,4-гликозидными связями. Такие неразветвленные гетерополимерные цепи образуют основу муреина. Остатки N-ацетилмурамовой кислоты через лактильные группы соединены пептидной связью с аминокислотами. К типичным аминокислотам, обнаруженным в составе муреина, относятся L-аланин, D-глута-миновая кислота, мезодиаминопимелиновая кислота и D-аланин. У некоторых бактерий вместо мезо-диаминопимелиновой кислоты встречаются L-лизин, либо L- или D-орнитин, либо 2,4-диаминомасляная кислота, либо гомосерин, либо гидроксилизин. Диаминокислоты играют большую роль в формировании межмолекулярных сшивок, так как в образовании пептидных связей могут принимать участие обе аминогруппы, и таким образом между собой связываются две гетерополимерные цепи муреина. Благодаря пептидным связям гетерополимерные цепи связаны между собой и образуют мешкообразную гигантскую молекулу – муреиновый мешок, выполняет ф.каркаса.
Особенность кл.ст: черед-ся последовательностей N-ацетилглюказамина и N-ацетилмурамовой к-ты;
• наличие мезодиаминопимелиновой кислоты, D-форм аланина и глутаминовой кислоты.
Химический состав и строение клеточной стенки постоянны для определенного вида бактерий.
1884 г. датским ученым Х. Грамом. Этот метод основан на различной способности микроорганизмов удерживать в клетке красители трифенилметанового ряда – кристаллический фиолетовый или генциановый фиолетовый.
Клеточная стенка грамположительных бактерий выглядит как гомогенный плотный слой, толщина которого колеблется для разных видов от 20 до 80 нм. Муреин составляет 50–90 % ее сухой массы. С муреином связаны тейхоевые кислоты – полимеры, образованные остатками спирта рибита или глицерина, связанными фосфодиэфирными мостиками. Тейхоевые кислоты влияют на катионный обмен
Клетки, они осуществляют захват из окружающей среды и связывание ионов Mg2+. У некоторых бактерий они принимают участие в регуляции активности автолитических ферментов – гидролаз, способных разрушать собственную клеточную стенку в процессе роста. В небольшом количестве обнаружены полисахариды, белки и липиды. К грамположительным бактериям относятся следующие: Bacillus subtilis, Sarcina ventriculi, Streptococcus lactis, Staphylocoсcus aureus, Clostridium perfringens, Micrococcus luteus и др.
Клеточная стенка грамотрицательных бактерий многослойна, толщина ее составляет 14–17 нм (рис. 13). Внутренний слой клеточной стенки представлен муреином, на долю которого приходится 1–10 % ее
сухой массы. Структурные микрофибриллы пептидогликана сшиты менее компактно, поэтому поры в их пептидогликановом слое значительно шире. Внешний слой клеточной стенки (внешняя мембрана) образован фосфолипидами, липопротеинами и белками. Основной фракцией наружной мембраны являются липиды, составляющие в среднем 22 % сухой массы клеточной стенки. Наружная мембрана выполняет не только механические, но и физиологические функции. В ней находятся трансмембранные белки, которые насквозь пронизывают мембрану, их называют поринами. Одной из отличительных особенностей грамотрицательных бактерий является отсутствие в их клеточной стенке тейхоевых кислот. Компоненты клеточной стенки у грамотрицательных бактерий разделены электронно-прозрачным слоем, а также четко отделены от цитоплазматической мембраны. Пространство между цитоплазматической и наружной мембраной получило название периплазматического. В периплазматическом пространстве находятся белки, такие как протеиназы, нуклеазы, периферические белки цитоплазматической мембраны, рестриктазы и, так называемые, связующие белки, которые участвуют в переносе некоторых субстратов в цитоплазму – пермеазы. К грамотрицательным бактериям относятся Escherichia coli, Erwinia carotovora, Proteus vulgaris, Yersinia pestis, Pseudomonas aeruginosa.
Клеточная стенка бактерий выполняет следующие функции:
• механическую защиту клетки от воздействий факторов окружающей среды;
• обеспечивает поддержание формы бактериальной клетки;
• дает возможность клетке существовать в гипотонических растворах;
• осуществляет транспорт веществ и ионов (для грамотрицательных бактерий);
• препятствует проникновению в клетку токсических веществ (для грамотрицательных бактерий);
• на клеточной стенке находятся рецепторы, на которых адсорбируются бактериофаги и бактериоцины;
• в клеточной ст. находятся антигены (липополисахариды у грамотр. и тейховые кислоты у грампол.);
• на клеточной стенке находятся рецепторы, взаимодействие клеток донора и реципиента.
Вместе с тем следует отметить, что клеточная стенка не является жизненно важной структурой.
Протопластами называют клетки округлой формы, полностью лишенные остатков клеточной стенки и окруженные только цитоплазматической мембраной. Их образование характерно чаще для грампол.Сферопласты отличаются от протопластов тем, что у них сохраняются остатки клеточной стенки, а образуются они преимущественно из клеток грамотрицательных бактерий.
В лабе: Фермент лизоцим действует на 1,4-гликозидные связи муреина. Антибиотики пенициллинового ряда и циклосерин оказывают действие только на растущие бактерии, нарушая синтез муреина клеточной стенкипрепятств. образованию пептидных связей.
Н-р: эндопептидазу, синтезируемую бактериями Escherichia coli. Этот фермент разрывает пептидную связь между D-аланином и мезодиаминопимелиновой кислотой.
Протопласты и сферопласты стабильно сохраняются в гипертонических или изотонических условиях.
В гипотонических условиях протопласты и сферопласты лопаются и образуют «тени».
В отличие от исходных клеток, на них не адсорбируются бактериофаги и бактериоцины. Кроме того, у протопластов и сферопластов отсутствуют мезосомы – производные цитоплазматической мембраны.
При снятии действующего на муреин фактора протопласты, как правило, отмирают, реже регенерируют клеточную стенку и возвращаются в исходное состояние, но могут превращаться в L-формы. Сферопласты ревертируют в норм.бакт. клетки, либо превращаются в L-формы, либо отмирают.
Бактерии, частично или полностью лишенные клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию, принято называть L-формами.
L-формы образуются в результате несбалансированного роста нормальных бактериальных клеток в длину и толщину и поэтому плеоморфные. В отличие от протопластов и сферопластов, клетки L-форм имеют хорошо развитую систему внутрицитоплазматических мембран. L-формы обладают пониженным уровнем метаболической активности по сравнению с исходными бактериями. Они нечувствительны к любым агентам, действующим на клеточную стенку.
Культивировать L-формы можно только на специальных средах с высоким осмотическим давлением. У L-форм не функционируют нормальные механизмы клеточного деления. В основном они делятся с образованием элементарных тел, которые отпочковываются от поверхности клетки или от мембраны вакуоли. Нестабильные L-формы обладают элементами клеточной стенки и поэтому способны ревертировать в нормальные бактериальные клетки после исключения действия фактора, вызвавшего их образование. Стабильные L-формы полностью лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с протопластами.
Окраска по методу Грама является самым универсальным из сложных методов окраски.
1. Фикс. мазок покрывают фильтрю бум. и на него наносят карболовый раствор генцианового фиолетового. Окрашивание проводят на протяжении 1 – 2 мин.2. Бумажку снимают, краситель сливают и, не промывая препарат водой, обрабатывают его на протяжении 1 – 2 мин раствором Люголя до почернения.3. Сливают раствор Люголя, окрашенный мазок обесцвечивают 96ºэтиловым спиртом не более 30 с.4. Препарат промывают водой.5. Мазок дополнительно окрашивают на протяжении 1 – 2 мин
водным раствором фуксина.6. Краситель сливают, препарат промывают водой, высушивают
фильровальной бумагой и микроскопируют с иммерсионной систе-
мой. Грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый
цвет, грамотрицательные – в розовый.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему