На думку вчених, бактеріям більше 3,5 мільярдів років. Вони існували на Землі задовго до появи високоорганізованих організмів. Перебуваючи біля витоків життя, бактеріальні організми отримали елементарне будова по прокариотический типу, що характеризується відсутністю оформленого ядра і ядерної оболонки. Одним з факторів, що вплинули на формування їх біологічних властивостей, є оболонка бактерій (клітинна стінка).
Функції зовнішньої стінки
Стінка бактерії покликана виконувати кілька основних функцій:
- бути скелетом бактерії;
- надавати їй певну форму;
- здійснювати зв'язок із зовнішнім середовищем;
- захищати від шкідливих впливів оточуючих факторів;
- брати участь в поділі бактеріальної клітини. яка не має ядра і ядерної оболонки;
- утримувати на своїй поверхні антигени і різного роду рецептори (характерно для грамнегативнихбактерій).
У певних видів бактерій є зовнішня капсула, яка відрізняється міцністю і служить для збереження цілісності мікроорганізму тривалий час. В такому випадку оболонка у бактерій є проміжною формою між цитоплазмою і капсулою. Деякі бактерії (наприклад, лейконосток) мають особливість укладати в одну капсулу кілька клітин. Це називається зоогелем.
Хімічний склад капсули характеризується наявністю полісахаридів і великої кількості води. Капсула також може забезпечувати можливість бактерії прикріпитися до певного об'єкту.
Від того, наскільки легко речовина проникає через оболонку, залежить ступінь його засвоюваності бактерією. Велику ймовірність проникнення мають молекули з довгими ділянками ланцюга, що володіють стійкістю до біодеградації.
Що являє собою оболонка?
Бактеріальна оболонка складається з ліпополісахаридів, протеїнів, ліпопротеїдів, тейхоевих кислот. Основоположним компонентом є муреин (пептидогликан).
Товщина клітинної стінки може бути різною і досягати 80 нм. Поверхня - не суцільний, має пори різного діаметра, через які мікроб отримує поживні речовини і виділяє продукти своєї життєдіяльності.
Про значимість зовнішньої стінки свідчить її значну вагу - він може коливатися від 10 до 50% сухої маси всієї бактерії. Цитоплазма може випинатися, змінюючи зовнішній рельєф бактерії.
Зверху оболонка може бути покрита віями або на ній можуть розташовуватися джгутики, які складаються з флажеліну - специфічного речовини білкової природи. Для кріплення до бактеріальної оболонці у джгутиків є особливі структури - плоскі диски. Бактерії з одним джгутиком називаються монотріхі, з двома - амфітріхі, з пучком - лофотрихи, з безліччю пучків - перітріхі. Що не мають джгутиків мікроорганізми називаються атріхіямі.
Клітинна оболонка має внутрішню частину, яка починає формуватися після завершення росту клітини. На відміну від зовнішньої, вона складається з набагато меншої кількості води і має велику еластичність і міцність.
Процес синтезу стінок мікроорганізмів починається всередині бактерії. Для цього в ній є мережа полісахаридних комплексів, які чергуються в певній послідовності (ацетилглюкозамин і ацетилмурамовая кислота) і зв'язуються між собою міцними пептидними зв'язками. Збірка стінки здійснюється зовні, на плазматичній мембрані. де оболонка і розташовується.
Оскільки бактерія не має ядра, то і ядерної оболонки у неї немає.
Оболонка являє собою незабарвлену тонку структуру, яку без спеціального фарбування клітин навіть неможливо розглянути. Для цього використовують плазмоліз і затемнене поле зору.
Фарбування по Граму
Для вивчення докладної структури клітини в 1884 році Християн Грам запропонував особливий спосіб її забарвлення, який в подальшому був названий його ім'ям. Забарвлення по Граму ділить все мікроорганізми на грампозитивні і грамнегативні. Для кожного виду характерні свої біохімічні та біологічні властивості. Різна забарвлення зумовлене і будовою клітинної стінки:
- Грампозитивні бактерії мають масивну оболонку, яка включає полісахариди, білки і ліпіди. Вона міцна, пори мають мінімальну величину, фарба, що застосовується для фарбування, щільно проникає вглиб і практично не вимивається. Такі мікроорганізми набувають синьо-фіолетовий колір.
- Грам бактеріальні клітини мають певні відмінності: товщина їх стінки менше, зате оболонка має два шари. Внутрішній шар складається з пептидоглікану, який має більш рихлу структуру і широкі пори. Фарба при фарбуванні по Граму легко вимивається етанолом. Клітка при цьому знебарвлюється. Надалі методикою передбачено додавання контрастного червоного барвника, який забарвлює бактерії в червоний або рожевий колір.
Питома вага грампозитивних мікробів, нешкідливих для людини, набагато перевищує грамнегативні. На сьогоднішній день класифіковано три групи грамнегативнихмікроорганізмів, які викликають у людини захворювання:
- коки (стрептококи і стафілококи);
- неспорообразующие форми (коринебактерії і лістерії);
- спороутворюючі форми (бацили, клостридії).
Характеристика Периплазма
Між бактеріальної стінкою і мембраною цитоплазми знаходиться Периплазма, яке складається з ферментів. Цей компонент є обов'язковою структурою, він становить 10-12% сухої маси бактерії. Якщо мембрана з якоїсь причини руйнується, клітина гине. Генетична інформація розташовується безпосередньо в цитоплазмі, не відділяється від неї ядерної оболонкою.
Незалежно від того, є мікроб грампозитивних або грамнегативних, це осмотический бар'єр мікроорганізму, транспортер органічних і неорганічних молекул вглиб клітини. Доведено і певна роль періплазми в зростанні мікроорганізму.