Жгутики бактерий, функция, расположение

Жгутики бактерий, функция, расположение. Обнаружение и их определение подвижности бактерий.

Все бактерии подразделяются на подвижные и неподвижные. Органами движения у бактерий являются жгутики. Они состоят из белка флагеллина, который по своей структуре относится к сократительным белками типа миозина.

Основанием жгутика является базальное тельце, состоящее из системы дисков (блефаропласта: 1 диск – наружная сторона клеточной стенки, 2 диск – внутренняя сторона клеточной стенки, 3 диск – цитоплазматическая мембрана), “вмонтированных” в цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку. Длина жгутика больше длины тела самого микроба.
По числу жгутиков и их расположению подвижные микроорганизмы подразделяются на:

1. Монотрихи, имеющие на конце тела один жгутик (самые подвижные). Например, Vibrio cholerae.

2. Лофотрихи, имеющие пучок жгутиков на одном из полюсов клетки. Например, Burkholderia (Pseudomonas) pseudomalei – возбудитель мелиоидоза.
3. Амфитрихи, имеющие жгутик на обоих полюсах клетки. Например, Spirillum volutans.
4. Перитрихи, имеющие жгутики по всему периметру клетки. Например, Escherichia coli, Salmonella typhi.

Выявление жгутиков.Жгутики очень тонкие, поэтому их можно обнаружить только при специальной обработке. В частности, вначале при помощи протравы достигается разбухание и увеличение их размера, а затем производится окраска препарата, благодаря чему они становятся видимыми при световой микроскопии. Выявлять жгутики можно окраской по Морозову, Леффлеру, а также электронной микроскопией. Обнаружить жгутики можно и по активной подвижности бактерий.

Движение микробов наблюдают в препаратах “раздавленной” и “висячей” капли из живых культур. Микроскопируют эти препараты сухим или иммерсионным объективом в темном поле или в фазовом контрасте. Кроме того, подвижность можно определить по характеру роста бактерий в полужидком агаре.

Пили у бактерий.

Пили (pili), синонимы: ворсинки, фимбрии, – тонкие полые нити белковой природы, покрывающие поверхность бактериальных клеток. В отличие от жгутиков не выполняют двигательную функцию.

Пили отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина.

По своему функциональному назначению подразделяются на 2 типа.

1) Пили первого типа имеются у большинства бактерий, поэтому они получили название “ворсинки общего типа” (common pili). Обусловливают прикрепление или адгезию бактерий к определенным клеткам организма хозяина. Адгезия является первоначальной стадией любого инфекционного процесса.
2) Пили второго типа (синонимы: конъюгативные, или половые – sex pili) имеются только у бактерий-доноров, имеющих специальную плазмиду. Их количество невелико – 1-4 на клетку.

Половые пили выполняют следующие функции:

1. Участвуют в передаче генетического материала от одной клетки к другой при конъюгации бактерий.

2. На них адсорбируются специфические вирусы бактерий – бактериофаги

Споры бактерий, условия образования, расположение, механизм и этапы окраски по Ауески.

Споры – своеобразная форма покоящихся бактерий с грамположительным типом строе­ния клеточной стенки.

Спорообразование – это способ сохранения вида (генофора) во внешней среде при неблагоприятных условиях, а не способ размножения.

Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высуши­вание, дефицит питательных веществ и др.). Внутри бактериальной клетки образуется одна спора (эндоспора).

Стадии спорообразования

1. Подготовительная. В цитоплазме бактерий образуется уплотненный участок, не имеющий свободной воды, называемый “спорогенной зоной”, в которой содержится нуклеоид.

2. Стадия предспоры (проспоры). Вокруг спорогенной зоны образуется оболочка из двойной цитоплазматической мембраны.

3. Образование кортекса, состоящего из пептидогликана и наружной мембраны с повышенным содержанием солей кальция и липидов.

4. Стадия созревания. С внешней стороны наружной мембраны образуется оболочка споры, после чего вегетативная часть клетки лизируется, освобождая спору.

Расположение в клетке: терминальное (у возбудителя столбняка), субтерминальное (ботулизм, газовая гангрена), центральное (сибиреязвенная бацилла)

Выявление: Споры можно обнаружить в бактериальной клетке специальной окраской по методу Ауески (при микроскопии споры ярко-красного цвета, вегетативные тела бактерий – синего), или с помощью фазово-контрастной микроскопии.

Этапы окраски по Ауески.

1. На нефиксированный мазок нанести 0,5% р-р хлороводородной кис-ты и подогреть на пламени в течении 2-3 мин

2. Кислоту слить, препарат промыть водой, просушить и фиксировать над пламенем. Затем окрасить по Цилю-Нельсену.

* Споры бактерий приобретают красный цвет, а вегетативные формы – синий.

Дата добавления: 2017-02-25 ; просмотров: 1361 | Нарушение авторских прав

Строение бактериального жгутика

·Бактериальный жгутик – полая белковая структура спиралевидной формы (флагеллин).

·Жгутики можно опосредованно видеть в световой микроскоп (темнопольная микроскопия).

· Детали строения жгутика – видны только в электронном микроскопе.

Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:

Нить филамента (фибрилла, пропеллер за пределами клетки) — полая белковая нить толщиной 10—20 нм и длиной 3—15 мкм, состоящая из флагеллина, 11 овальных субъединиц несократимых белков которого уложены под углом 45 по спирали и выполняют механическую функцию. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от плазматической мембраны. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина.

Читать еще:  Для чего тетрациклиновая мазь

Крюк— более толстое, чем филамент (20—45 нм), Крюк находится за пределами клетки; Состоит из 22 молекул белка.; Крюк поддерживает нить; Крюк, присоединяясь к БТ, определяет работу нити жгутика.

Базальное тело (трансмембранный мотор)

БТ–основной генератор движения жгутика.

БТ встроено в клеточную стенку бактерии.

БТ состоит из нескольких дисков.

У Гр(-) бактерий – 4 диска.

Диски – белковые структуры.

Работа жгутиков

· Жгутик вращается за счет движения крюка.

· Вращение крюка происходит за счет ПДС.

· Н + с внешней мембраны по системе дисков проходят до нижнего СМ-диска.

· отрицательно заряженные АК и белки за счет Н+ заряжаются положительно.

· При перескакивании Н+ происходит поворот жгутика.

· После поворота с карбоксильных групп АК Н+ уходят в цитоплазму.

· У бактерий могут быть разные типы жгутиков, работающие за счет Н + , или ионов Na + .

· Жгутик – мотор, работающий на Н + , или ионах Na + , а не на электронах.

Работа

· Жгутик работает как винт или пропеллер.

· Скорость вращения крюка – 300 об/сек

· Ср. скорость движения – 100 мкм/сек

· Самый быстрый пловец в мире МО – Vibrio cholerae

· В сравнении с человеком – 100 км/час

Включения в цитоплазме бактерий

· В цитоплазме бактерий могут находиться включения – нерастворимые продукты клеточного метаболизма.

· Основная функция: запасание питательных веществ,

· хранение метаболитов при их избыточном образовании.

· Клеточные включения не имеют существенного значения для метаболизма, но обеспечивают преимущество на отдельных стадиях роста и в особых условиях обитания.

· Часто включения составляют значительную долю бактериальных клеток.

Включения могут иметь различную химическую природу:

· Полифосфатные гранулы – волютин

· Глобулы жирных полигидроксикислот

Особенности размножения бактерий

· У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы с последующим делением и образованием двух идентичных клеток.

Вегетативный клеточный цикл (ВКЦ)

· Период от деления до деления называется – вегетативным клеточным циклом (ВКЦ)

· ВКЦ включает несколько этапов:

· Репликация ДНК – удвоение генетического материала

· Расхождение двух наборов хромосом

Особенности клеточного цикла прокариот

· ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен.

· Однако есть отличие:

· Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 – 3 цикла репликации хромосом одновременно.

Этапы клеточного цикла E.coli

· До начала деления клетка накапливает массу и объем.

· Затем наступает период деления:

· репликация ДНК – 42 мин.

· расхождение дочерних хромосом – 64-67 мин.

· Главное условие деления клетки – удвоение ДНК.

Начальные стадии репликации ДНК

· Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК

· репликация ДНК включает 3 этапа:

Инициация репликации

Включает 3 стадии:

1.Узнавание точки начала

репликации – oriC

3.Связывание ДНК-хеликазы с матрицей

4. Связывание SSB-белков с матрицей

Элонгация

· рост реплицирующегося фрагмента (репликона).

· 1-я цепь (ведущая) – синтезируется непрерывным способом.

· 2-я цепь (отстающая) – синтезируется прерывисто путем образования фрагментов Оказаки (сшиваются лигазой).

· За синтез отвечают холоферменты (от англ. – объединяющие):

Терминация

· окончание процесса синтеза, т.е. завершение репликации – в точке terC.

· после завершения репликации бактерия переходит к следующему – 2-му этапу клеточного цикла

Расхождению хромосом

· в процессе репликации и разделения цепей ДНК происходит их конденсация и суперспирализация

· непосредственно после завершения репликации 2 дочерние хромосомы спутаны и сцеплены

· чтобы разделиться они должны быть расцеплены

· затем хромосомы расходятся в стороны – в центры будущих дочерних клеток

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Функция жгутиков в бактериальной клетке

На клеточной поверхности многих прокариот имеются структуры, определяющие способность клетки к движению в жидкой среде. Это – жгутики. Их число, размеры, расположение, как правило, являются признаками, постоянными для определенного вида, и поэтому учитываются при систематике прокариот. Однако накапливаются данные о том, что количество и расположение жгутиков у одного и того же вида могут в значительной степени определяться условиями культивирования и стадией жизненного цикла, и, следовательно, не стоит переоценивать таксономическое значение этого признака.

Читать еще:  Почечная недостаточность симптомы и лечение

Если жгутики находятся у полюсов или в полярной области клетки, говорят об их полярном или субполярном расположении, если вдоль боковой поверхности, говорят о латеральном расположении.

Жгутики представляют собой длинные отростки, которые отходят от одного (монотрихи, лофотрихи) или обоих (амфитрихи) полюсов бактериальной клетки либо распределены по всей ее поверхности (перитрихи). Как и фимбрий, жгутики состоят из полимеризованных или плотно уложенных белковых субъединиц, которые придают им жесткую спиралеобразную форму и обусловливают серологические отличия разных видов бактерий.

У некоторых спирохет, например, Treponema pallidum и Borrelia burgdorferi, продольно расположенные жгутики собраны в осевую нить. Благодаря этому образованию, спирально охватывающему клетку, спирохеты могут активно передвигаться при помощи вращательных движений. Некоторые бактерии могут перемещаться по субстрату без видимых двигательных структур.

В зависимости от числа жгутиков и их локализации на поверхности клетки различают:

  • монополярные монотрихи(один жгутик прикреплен к одному полюсу клетки;
  • монополярные политрихи(пучок жгутиков расположен на одном полюсе клетки), биполярные политрихи (на каждом полюсе – по пучку жгутиков;
  • перитрихи(многочисленные жгутики расположены по всей поверхности клетки или вдоль ее боковой поверхности.

В последнем случае число жгутиков может достигать 1000 на клетку.

Обычная толщина жгутика – 10-20 нм, длина – от 3 до 15 мкм. У некоторых бактерий длина жгутика может на порядок превышать диаметр клетки. Как правило, полярные жгутики более толстые, чем перитрихиальные.

Жгутик представляет собой относительную жесткую спираль, обычно закрученную против часовой стрелки. Вращение жгутика также осуществляется против часовой стрелки с частотой от 40 до 60 об/с, что вызывает вращение клетки, но в противоположном направлении. Поскольку клетка намного массивнее жгутика, она вращается со значительно меньшей скоростью – порядка 12-14 об/мин. Вращательное движение жгутика преобразуется также в поступательное движение клетки, скорость которого в жидкой среде для разных видов бактерий составляет от 16 до 100 мкм/с.

Изучение строения жгутика под электронным микроскопом обнаружило, что он состоит из трех частей. Основную массу жгутика составляет длинная спиральная нить (фибрилла), у поверхности клеточной стенки переходящая в утолщенную изогнутую структуру – крюк. Нить с помощью крюка прикреплена к базальному телу, вмонтированному в ЦПМ и клеточную стенку. Белковые субъединицы уложены в виде спирали, внутри которой проходит полый канал. Наращивание жгутика происходит с дистального конца, куда субъединицы поступают по внутреннему каналу. У некоторых видов жгутик снаружи дополнительно покрыт чехлом особого химического строения или же являющимся продолжением клеточной стенки и, вероятно, построенным из того же материала.

К поверхностным структурам бактериальной клетки относятся также фимбрии (пили, реснички, ворсинки) — жесткие прямые полые нити из белка пилина, локализованые на КС. Фимбрии короче и тоньше жгутиков: их диаметр 3–20 нм, длина 0,2–10,0 мкм.

Фимбрии — необязательная клеточная структура, так как и без них бактерии хорошо растут и размножаются. В отличие от жгутиков, фимбрии не выполняют двигательную функцию и обнаружены у подвижных и неподвижных форм. По своему функциональному назначению фимбрии подразделяются на 2 типа. Термин «фимбрии» чаще используется для обозначения общих пили, а термин «пили» — для обозначения секс-пили.

Фимбрии 1 (общего) типа имеются у большинства бактерий. Они покрывают всю поверхность клетки, располагаются перитрихиально или полярно. Количество фимбрий велико — от нескольких сотен до нескольких тысяч на одну бактери­альную клетку. Синтез фимбрий контролируется бактериальной хромосомой, утрата фимбрий приводит к их новому синтезу.

Покрывая всю клетку, фимбрии создают ворсистую поверхность. Иногда фимбрии сливаются в комки, придавая неопрятный вид клетке; в других случаях поверхность клеток покрыта войлокообразным чехлом, состоящим из сплетений тонких нитей.

Пили 2 типа (синонимы: конъюгативные, половые, секс-пили) образуются только мужскими клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F, R, Col), в ограниченном количестве (1–4 на клетку), имеют терминальные вздутия.

Фимбрии обоих типов:

  • Обладают антигенной активностью.
  • На них адсорбируются бактериофаги (специфические вирусы бактерий).
  • Адгезивная функция: обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам слизистых оболочек организма хозяина и к другим субстратам (клеткам растений, грибов, неорганическим частицам и органическим остаткам).
  • Механическая защита бактериальной клетки. Придают бактериям свойство гидрофобности и способствуют объединению клеток в группы.
  • Увеличивают всасывательную поверхность клетки бактерий, участвуют в процессах питания, водно-солевого обмена и в транспорте метаболитов.
Читать еще:  Коричневые пятнышки на ногах

Половые пили: F–пили обеспечивают конъюгацию — передачу части генетического материала от донорской клетки к реципиентной.

19. Жгутики. Расположение и функции.

Жгутик – это поверхностная структура бактериальной клетки, которая служит им для движения в жидких средах.

В зависимости от расположения жгутиков, бактерии делятся на

1.Полюсные жгутики – один или более жгутиков расположены на одном или обоих полюсах клетки и основание параллельно длинной оси клетки.

2.Подполюсные жгутики – один или более жгутиков расположены в месте перехода боковой поверхности в полюс клетки на одном или двух ее концах. В основании – прямой угол с длинной осью клетки.

3.Боковые жгутики – один или более жгутиков в виде пучка расположены в средней точке одной из половин клетки.

4.Перитрихиальные жгутики – расположены по всей поверхности клетки по одному или пучками, полюса обычно их лишены.

5.Смешанные жгутики – два или несколько жгутиков расположены в разных точках клетки.

В зависимости от числа жгутиков, различают:

1) Атрихи – это бактерии без жгутиков.

2) Монотрихи- один полярно расположенный жгутик

3) Лофотрихи-пучок жгутиков на одном конце.

4) Амфитрихи – пучки жгутиков с двух концов.

5) Перитрихи- множество жгутиков вокруг клетки. это бактерии.

20. Строение жгутика у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Синтез жгутика.

Филамент — полая белковая нить, состоящая из флагеллина, субъединицы которого уложены по спирали. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от плазматической мембраны. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина. Филамент жгутика – это относительно жесткая белковая спираль, закрученная против часовой стрелки с образованием центрального полого канала диаметром до 3 нм. Такая конструкция способствует формированию спиральной траектории движения нити.

Крюк — белковое образование. Крюк соединяет нить с базальным телом жгутика и состоит из двух типов белка.

Базальное тело. Базальное тело представляет собой систему колец, находящихся в плазматической мембране и клеточной стенке бактерий. Два внутренних кольца — M и S-кольца . Ещё два кольца — P и L — есть только у грамотрицательных бактерий, неподвижны и лишь направляют стержень ротора мотора. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA4/MotB4, представляющие собой протонный канал (их может быть от 8 до 16).

Большинство исследователей полагает, что поступление протона из периплазмы или внешней среды в MotA4/MotB4 комплекс вызывает конформационные изменения белков, благодаря электростатическому взаимодействию или прямому контакту это изменение приводит к повороту MS-кольца, а его дальнейшее движение возвращает исходную конформацию комплексу и выталкивает протон в цитозоль.

Вращение жгутика в клеточной стенке происходит из-за вращательного движения колец S и М относительно друг друга и обеспечивается за счет энергии трансмембранного градиента ионов водорода или натрия.

21. Скольжение, как тип движения бактерий.

Скольжение — движение отдельных бактериальных клеток или их колоний по твёрдой поверхности вдоль их длинной оси без участия бактериальных жгутиков. Движение происходит без использования жгутиков.

Характерно для бактерий, имеющих слизистый чехол. За счет слизи клетка скользит по поверхности и передвигается. Клетки некоторых фототрофов содержат на поверхности фибриллы или филаменты, при сокращении которых во внешней мембране возникают волны, за счет которых клетка движется. В оболочках некоторых клеток присутствуют кольцеобразные белковые комплексы, которые могут вращаться, что способствует движению клеток. Разница в поверхностном натяжении может двигать клетки, которые выделяют поверхностно-активные вещества с одного конца клетки. На разных концах клетки возникают различия в величине поверхностного натяжения, которые и толкают ее вперед. Многие бактерии выделяют наружу сахара. Смешиваясь с водой, сахара образуют слизь. Слизь облегчает движение клеток по твердой поверхности при использовании жгутиков.

Представители группы практически всегда не имеют пилей. Установлено, что их движение происходит не за счёт энергии АТФ, а за счёт протон-движущей силы. Помимо того, что многие выделяют слизь и передвигаются за счёт этого. Предполагается, что они движутся благодаря сокращению и удлинению фибрилл в цитоплазме или периплазме, благодаря моторам жгутиков, утративших филамент, или благодаря движению белков внешней мембраны вдоль «конвейерных лент» белков внутренней.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector