Структура , химический состав и функции клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных прокариот.

Клеточная стенка. В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом толстой клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90 % массы клеточной стенки. С пептидогликаном клеточной стенки грамположительных бактерий ковалентно связаны тейхоевые кислоты (от греч. teichos — стенка).

В состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. На ультратонких срезах бактерий наружная мембрана имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, которую называют цитоплазматической. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид.

Функции клеточной стенки:

 1. Обусловливает форму клетки.

 2. Защищает клетку от механических повреждений извне и выдерживает значительное внутреннее давление.

 3. Обладает свойством полупроницаемости, поэтому через нее избирательно проникают из среды питательные вещества.

 4. Несет на своей поверхности рецепторы для бактериофагов и различных химических веществ.

Клеточная стенка бактерий может быть удалена без существенных изменений метаболизма. Такие «голые» клетки в зависимости от степени удаления стенки получили название протопластов, или сферопластов. Протопласты представляют собой сферической фермы структуры, у которых стенка удалена полностью. Сферопласты также имеют сферическую форму, но отличаются тем, что стенка у них частично сохраняется.

Протопласты обычно образуются из грамположительных бактерий, сферопласты - из грамотрицательных. Ho не исключена возможность получения протопластов и из грамотрицательных бактерий. Для этого необходимо предварительное разрушение наружной мембраны, что может быть достигнуто обработкой бактерий ЭДТА (этилендиаминтетроацетат), или другими агентами, растворяющими липополисахариды мембраны.

Различная степень удаления клеточной стенки у грамположительных и грамотрицательных бактерий в одних и тех же условиях является следствием различного химического состава и структурной организации их клеточных стенок.

Общим свойством протопластов и сферопластов является чрезвычайная чувствительность к осмотическому давлению среды. Они могут существовать только в гипертонических и изотонических растворах (0,1-1,0 M раствор сахарозы или хлористого натрия), в гипотонических растворах они подвергаются лизису.

В основе получения протопластов и сферопластов лежит воздействие на клеточную стенку веществами, блокирующими ее синтез или разрушающими пептидогликан (ригидный слой). К первым относятся антибиотики пенициллин, бацитрацин, ванкомицин, которые подавляют синтез пептидогликана, ко вторым - ферменты лизоцим, мутанолизин, лизостафин, оказывающие специфическое действие на гликозидные и пептидные связи пептидогликана

Протопласты и сферопласты обладают способностью к реверсии в исходные бактериальные фермы. Уровень зависит от физиологического состояния протопластирующих клеток. Наиболее эффективно ревертируют протопласты, полученные из бактерий, находящихся в ранней экспоненциальной фазе роста. Положительное влияние на реверсию протопластов оказывают добавление в регенерационную среду дрожжевого экстракта, сыворотки, аминокислот, входящих в состав клеточной стенки, а также замена агара желатиной в твердой среде.

L-формы — бактерии, частично или полностью лишённые клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию.

Все L-формы независимо от вида бактерий, из которого они возникли, обладают общими особенностями:

• Сходство морфологических изменений: образование нитевидных, волокнистых, колбасовидных, шаровидных и гранулярных форм.
• Сходные культуральные свойства: анаэробные или микроаэрофильные условия роста, потребность в холестерине и сывороточном белке, рост на плотных средах в виде колоний двух типов А и В Колонии типа А растут на поверхности агара, имеют очень мелкие размеры. Они состоят главным образом из гранулярных структур, лишённых клеточной стенки, и очень похожи на микоплазмы. Колонии типа В состоят из центральной зоны, врастающей в агар, и прозрачной фестончатой периферической зоны. Они похожи по внешнему виду на колонии типа "глазуньи", образуемые микоплазмами, но более крупные и грубые. В этих колониях обнаруживаются крупные тела, содержащие компоненты клеточной стенки, сходные со стенкой родительских бактерий, но лишённые ригидности. Многие бактерии могут образовывать колонии А и В типов, однако грамположительные бактерии чаще образуют колонии только типа А L-формы из колоний типа В легко ревертируют в исходные формы. Колонии типа А более стабильны и ревертируют в исходные формы значительно реже.
• Постепенное (по мере нарушения синтеза клеточной стенки) превращение из грамположительных в грамотрицательные структуры.
• Образование стабильных и нестабильных L-форм (в зависимости от степени полноты утраты способности синтезировать клеточную стенку.)
• Изменение антигенных свойств (утрата К- и О-антигенов, как следствие нарушения синтеза клеточной стенки).
• Снижение вирулентности по сравнению с исходными родительскими формами в связи с утратой различных факторов патогенности (адгезии, инвазии, эндотоксина и т.п)
• Способность длительно персистировать (переживать) в организме. Утрата клеточной стенки делает L-формы нечувствительными к различным химиопрепаратам и антителам.
• Способности при неполной утрате синтеза клеточной стенки возвращаться в исходную бактериальную форму