Budowa bakterii

Budowa bakterii

• Bakterie są najmniejszymi organizmami żywymi, których rozmiar waha się od 0,15 do 0,2 µm do kilkunastu µm i 50 µm średnicy.
• Najmniejsze bakterie to Mycoplasmatales i tzw. ciałka elementarne form L bakterii.
• Do największych bakterii należą bakterie purpurowe (Chromatium) i siarkowe (Beggiatoa).
• Prawdziwym gigantem wśród bakterii jest Epulopiscium fishelsoni, żyjący w przewodzie pokarmowym pewnego gatunku ryby morskiej.
• Bakterie wykazują niewielką różnorodność form, najczęściej występują w kształcie:
  • kulistej (ziarenkowiec)
  • cylindrycznej (pałeczka, laseczka)
  • cylindra spiralnie skręconego (przecinkowiec) - gdy komórka stanowi małą cześć spirali,
  • śrubowca - gdy bakteria jest wygięta w pełną spiralę.
• Po podziale komórki bakteryjne mogą pozostawać połączone w charakterystyczne układy:
  • łańcuszków (paciorkowiec)
  • nieregularnych skupień (gronkowiec)
  • podwójnie ułożonych komórek (dwoinka)
  • czworaczków lub sześcianek (pakiety).

Skład chemiczny komórki bakteryjnej

• Woda stanowi dominujący składnik komórki bakteryjnej (70-85,9%).
• Białka stanowią 40-60% suchej masy komórki i pełnią funkcje enzymów i elementów kurczliwych.
• Kwasy nukleinowe, zbudowane z łańcuchów nukleotydowych, są ważnym elementem komórki bakteryjnej.
• Nukleotydy składają się z zasady organicznej, cukru pięciowęglowego (pentozy) i reszty fosforanowej.
• Do kwasów nukleinowych należą:
  • kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) - zawiera dezoksyrybozę
  • kwas rybonukleinowy (RNA) - zawiera rybozę.
• DNA zawiera dwie zasady purynowe: adeninę i guaninę oraz dwie pirymidynowe: tyminę i cytozynę.
• RNA zawiera uracyl zamiast tyminy.
• Witaminy i czynniki wzrostu stanowią niewielką część masy komórkowej.

Otoczki

• Otoczka to najbardziej zewnętrzna część komórki bakteryjnej, zbudowana z substancji śluzowej.
• Grubość otoczki może być zmienna: od cienkiej (10-30 nm) do grubej warstwy, szczególnie u bakterii pasożytniczych i glebowych.
• Otoczki są zbudowane z polimerów cukrów, aminocukrów lub kwasów uronowych.
• Skład otoczki ma znaczenie w identyfikacji i klasyfikacji bakterii.
• Funkcje otoczki:
  • ochrona przed suszą, bakteriofagami, antybiotykami, metalami ciężkimi, fagocytozą.
  • oddziaływanie szkodliwe na organizm gospodarza u bakterii pasożytniczych.
  • regulacja metabolizmu poprzez gromadzenie nadmiernej ilości związków węglowych.
• Otoczka nie jest niezbędnym elementem komórki.

Rzęski

• Rzęski to spiralnie ułożone jednostki białkowe, przypominające linę o grubości 10-20 nm.
• Białka budujące rzęski wykazują kurczliwość i są pokrewne miozynie - białku budującym mięśnie.
• Bakterie mogą posiadać jedną lub wiele różnie rozmieszczonych rzęsek.
• Rzęski umożliwiają szybki ruch bakterii (20-80 µm na sekundę).
• Budowa rzęski:
  • flagelina - białko budujące rzęskę, układające się w 11 skręconych rzędów tworząc puste wewnątrz włókno.
  • hak - krótki element łączący włókno z ciałem podstawowym.
  • ciało podstawowe - zbudowane z 4 pierścieni (L, P, S, M) i rdzenia centralnego.
• Pierścienie kotwiczą rzęskę w osłonach komórkowych.

Fimbrie i Pilusy

• Fimbrie to rurkowate wyrostki cytoplazmatyczne zbudowane z białek (piliny) o grubości 1,5-4 nm i długości od kilku do 10 µm.
• Rola fimbrii:
  • adhezja do powierzchni komórek nabłonka.
• Pilusy występują u męskich osobników płciowo zróżnicowanych bakterii.
• Pilusy są grubsze (7-13,5 nm) i dłuższe (do 20 nm) od fimbrii.
• Pilusy umożliwiają koniugację, zapewniając bezpośredni kontakt między komórkami i przekazanie materiału genetycznego.

Osłony komórki

• Komórki bakteryjne otoczone są błoną komórkową.
• Na zewnątrz błony komórkowej znajduje się ściana komórkowa.
• U większości bakterii gram-dodatnich na zewnątrz ściany komórkowej leży błona zewnętrzna.

Ściana komórkowa

• Ściana komórkowa to sztywna struktura o różnej grubości.
• Grubość ściany komórkowej:
  • bakterie gram-dodatnie: 15-50 nm.
  • bakterie gram-ujemne: 2-10 nm.
• Podstawowym składnikiem ściany komórkowej jest mureina (peptydoglikan).
• Mureina to polimer kwasu N-acetylomuraminowego i N-acetylo-glukozaminy, połączonych w łańcuchy kilkudziesięcioczłonowe.
• Do reszt kwasu muraminowego przyłączone są krótkie peptydy, wiążące łańcuchy wielocukrowe.
• Ściana komórkowa bakterii gram-dodatnich i gram-ujemnych różni się budową:
  • bakterie gram-dodatnie: dodatkowe polimery wielocukrowe (kwasy tejchojowe, tejchuronowe i lipotejchojowe).
  • bakterie gram-ujemne: jednowarstwowa mureina.
• Różnice w budowie ściany komórkowej wpływają na właściwości fizjologiczne bakterii:
  • wrażliwość na lizozym, barwniki, sole kwasów tłuszczowych, detergenty, penicylinę.
• Ścianę komórkową można usunąć działając enzymem lizozymem.
• Usunięcie ściany komórkowej prowadzi do powstania protoplastów, wrażliwych na wartość osmotyczną środowiska.

Błona zewnętrzna

• Występuje u bakterii gram-ujemnych.
• Zbudowana z białek, fosfolipidów i lipopolisacharydu (LPS).
• Trudno przepuszczalna dla lizozymu, detergentów i niektórych antybiotyków.
• Zawiera poryny - białka tworzące kanały umożliwiające pobieranie i wydalanie określonych substancji.
• Przestrzeń między błoną zewnętrzną a błoną cytoplazmatyczną to przestrzeń peryplazmatyczna.

Błona cytoplazmatyczna

• Znajduje się we wszystkich komórkach bakteryjnych.
• Zbudowana z białek (60-70%) i lipidów, o grubości 3-8 nm.
• Ma budowę mozaikową.
• Nie zawiera cholesterolu, a cholina występuje rzadko.
• Funkcje błony cytoplazmatycznej:
  • transport energii, elektronów i protonów.
  • synteza osłon komórkowych.
  • rozpoznawanie i transport substratów.
  • pobieranie pokarmu.

Materiał genetyczny

• Nukleoid - obszar cytoplazmy, w którym znajduje się DNA bakteryjne (około 100-200 nm).
• DNA bakteryjne:
  • długa, podwójna, zamknięta koliście nić o długości 500-1400 µm.
  • skręcone spiralnie.
  • związane z błoną cytoplazmatyczną.
• Plazmidy - koliście zamknięte struktury podwójnej nici DNA, poza nukleoidem.

Organelle cytoplazmatyczne

• Rybosomy:
  • zbudowane z kwasu rybonukleinowego i białek.
  • składają się z dwóch podjednostek: 30S i 50S.
  • odpowiedzialne za syntezę białek.
• Ciałka chromatynowe:
  • struktury odpowiedzialne za fotosyntezę.
  • zawierają barwniki fotosyntetyczne (chlorofil, bakteriochlorofil).

Ten quiz dotyczy budowy bakterii, ich różnorodności oraz klasyfikacji ze względu na kształty i układy. Poznasz różne formy bakterii, od najmniejszych do największych, oraz ich charakterystyczne układy po podziale. Sprawdź swoją wiedzę na temat tych mikroskopijnych organizmów!