Характеристика бактериальной клетки.

   Клетка прокариот имеет все структурные компоненты, присущие любой клетке. Среди структур бактериальной клетки различают:

   - основные структуры – клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с различными цитоплазматическими включениями и нуклеоид.

   -  временные структуры, которые клетка несет лишь на определенных этапах жизненного цикла – капсулу, жгутики, фимбрии, у некоторых представителей бактерий – эндоспоры.

   Клеточная стенка  является обязательным структурным элементом бактериальной клетки, обладая высокой степенью эластичности и упругости, выдерживает внутриклеточное давление до 2х106Па.  Клеточная стенка составляет от 5 до 50% сухой массы клетки, толщина  ее от 10 до 80 нм.

   Химический состав.  Основным компонентом клеточной стенки бактерий является муреин, относящийся к классу пептидогликанов.  Муреин – гетерополимер, образованный чередующимися остатками N-ацетил-N-глюкозамина и N-ацетилмурамовой  кислоты, соединенными ß- 1,4-гликозидными связями. N-ацетилмурамовая кислота соединена с пептидом, в состав которого входят 4-6 различных аминокислот.  Основу пептидного компонента муреина составляют тетрапептиды, образованные обычно L-аланином, D-глутаминовой кислотой, специфической для прокариот мезодиаминопимелиновой кислотой и D-аланином. У некоторых бактерий мезодиаминопимелиновая кислота замещена на L-лизин, либо L- или D-орнитин, либо на 2,4-диаминомасляную кислоту.

   По содержанию муреина и специфике дополнительных компонентов, включенных в муреиновую сеть, все бактерии подразделяются на две группы: грамположительные и грамотрицательные.   В 1884 году Х.Грамм предложил метод окраски бактерий, основанный на различной способности микробов удерживать красители трифенилметанового ряда – кристаллвиолет и генцианвиолет в клетке. При окрашивании фиксированных мазков раствором фиолетового красителя и закреплении его раствором йода в калий-йод грамположительные бактерии в цитоплазме образуют стойкое соединение красителя с йодом и при последующей обработке мазков спиртом или ацетоном не раскрашиваются, сохраняя фиолетовую окраску. Грамотрицательные бактерии не образуют в цитоплазме стойкого соединения красителя с йодом, полностью обесцвечиваются спиртом или ацетоном, и мазки их подлежат дополнительной окраске, обычно водным раствором фуксина. Способность микроорганизмов окрашиваться по методу Грамма или утрачивать окраску объясняется спецификой химического состава и ультраструктуры их клеточной стенки.

   Клеточная стенка грамм+ бактерий достаточна массивна, толщина ее достигает 20-80нм. Она имеет гомогенную губчатую структуру, пронизанную порами и плотно прилегает к цитоплазматической мембране.  Муреин в клеточной стенке грамм+ бактерий  составляет от 50 до 90% ее сухой массы. С муреином связаны тейхоевые кислоты. Они представляют собой полимеры трехатомного спирта глицерина или пятиатомнго спирта рибита, остатки которых соединены фосфодиэфирными связями. Одна молекула тейхоевой кислоты обычно включает от 7 до 15 спиртовых остатков. Тейхоевые кислоты оказывают влияние на катионный обмен клетки. Кроме того, у некоторых бактерий они принимают участие в регуляции активности автолитических ферментов – гидролаз, способных разрушать собственную оболочку. В составе клеточной стенки грамм+ бактерий в небольшом количестве обнаружены полисахариды, белки и липиды. Белки, образуя дополнительную структуру на поверхности основного слоя клеточной стенки, выполняют защитную функцию от различных воздействий окружающей среды.

   Клеточная стенка грамм- бактерий многослойна, толщина ее составляет 14-17нм. По химическому составу она более разнообразна. Внутренний слой клеточной стенки представлен муреином, на долю которого приходится от 1 до 10% ее сухой массы.  Внешний слой клеточной стенки – наружная мембрана образована фосфолипидами, липополисахаридами, липопротеидами и белками. Основной фракцией наружной мембраны явялются липиды, составляющие в среднем 22% сухой массы клеточной стенки.

   По строению наружная мембрана имеет трехслойную организацию, характерную для элементарных мембран.  Структуры клеточной стенки грамм- бактерий отграничены от цитоплазматической мембраны и разделены между собой электронно-прозрачным промежутком, который называется периплазматическим пространством.

   Функции клеточной стенки бактерий: - она является  наружным барьером клетки, устанавливающим контакт микроорганизма со средой. Обладая высокой степенью прочности, она выдерживает внутреннее давление протопласта в гипотоническом растворе.

- наружная мембрана клеточной стенки грамм- бактерий выполняет роль дополнительного барьера, определяющего транспорт веществ в клетку, поэтому грамм- бактерии оказываются более устойчивыми к действию различных химических веществ, ферментов и антибиотиков.

   Действие некоторых антибиотиков (группы пенициллина, циклосерина), подавляющих синтез клеточной стенки бактерий, а аткже литических ферментов, разрушающих муреин, приводит к образованию протопластов или сферопластов.  При этом, у сферопластов клеточная стенка разрушается не полностью.  Протопласты и сферопласты сохраняют обмен веществ, способность к росту и делению.  К примеру, при отмене антибиотика, они превращаются в нормальные клетки или трансформируются в L-формы, или погибают. L-формы бактерий – это бактерии, лишенные клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию.  Образование L-форм патогенных бактерий в организме больного человека является одной из причин хронического течения болезни.