СРО МИКРО. микросро. Доклад на тему Структура бактериальной клетки Работу Шаниязова Малика 222 Б группа
 Скачать 51.89 Kb.
|
Содержание 1. Постоянные компоненты бактериальной клетки, их функции. Особенности строения ГР+ и Грбактерии 2. Энергетический обмен микробов. Способы получения энергии - брожение, дыхание. Типы дыхания бактерий 3. Влияние на микробную клетку ядовитых веществ. Консерванты 4. Список использованной литературы 1. Постоянные компоненты бактериальной клетки, их функции. Особенности строения ГР+ и Гр-бактерии. Клетка бактерий одета плотной оболочкой. Этот поверхностный слой, расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны, называют клеточной стенкой. Стенка выполняет защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную, характерную для нее форму (например, форму палочки или кокка) и представляет собой наружный скелет клетки. Эта плотная оболочка роднит бактерии с растительными клетками, что отличает их от животных клеток, имеющих мягкие оболочки. Внутри бактериальной клетки осмотическое давление в несколько раз, а иногда и в десятки раз выше, чем во внешней среде. Поэтому клетка быстро разорвалась бы, если бы она не была защищена такой плотной, жесткой структурой, как клеточная стенка. Толщина клеточной стенки 0,01-0,04 мкм. Она составляет от 10 до 50% сухой массы бактерий. Количество материала, из которого построена клеточная стенка, изменяется в течение роста бактерий и обычно увеличивается с возрастом. Основным структурным компонентом стенок, основой их жесткой структуры почти у всех исследованных до настоящего времени бактерий является муреин (гликопептид, мукопептид). Это органическое соединение сложного строения, в состав которого входят сахара, несущие азот,-- аминосахара и 4-5 аминокислот. Причем аминокислоты клеточных стенок имеют необычную форму, которая в природе редко встречается. Составные части клеточной стенки, ее компоненты, образуют сложную прочную структуру. С помощью способа окраски, впервые предложенного в 1884 г. Кристианом Грамом, бактерии могут быть разделены на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Грамположительные организмы способны связывать некоторые анилиновые красители, такие, как кристаллический фиолетовый, и после обработки иодом, а затем спиртом (или ацетоном) сохранять комплекс йод-краситель. Те же бактерии, у которых под влиянием этилового спирта этот комплекс разрушается, относятся к грамотрицательным. Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий различен. У грамположительных бактерий в состав клеточных стенок входят, кроме мукопептидов, полисахариды (сложные, высокомолекулярные сахара), тейхоевые кислоты (сложные по составу и структуре соединения, состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты). Стенки грамотрицательных бактерий более сложные по химическому составу, в них содержится значительное количество липидов (жиров), связанных с белками и сахарами в сложные комплексы-- липопротеиды и липополисахариды. Муреина в клеточных стенках грамотрицательных бактерий в целом меньше, чем у грамположительных бактерий. Структура стенки грамотрицательных бактерий также более сложная. С помощью электронного микроскопа было установлено, что стенки этих бактерий многослойные. Внутренний слой состоит из муреина. Над ним находится более широкий слой из неплотно упакованных молекул белка. Этот слой в свою очередь покрыт слоем липополисахарида. Самый верхний слой состоит из липопротеидов. Клеточная стенка проницаема: через нее питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена выходят в окружающую среду. Крупные молекулы с большим молекулярным весом не проходят через оболочку. Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизистого материала-- капсулой. Толщина капсулы может во много раз превосходить диаметр самой клетки, а иногда она настолько тонкая, что ее можно увидеть лишь через электронный микроскоп,-- микрокапсула. Капсула не является обязательной частью клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене, предохраняя клетку от высыхания. По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят из гликопротеидов (сложные комплексы сахаров и белков) и полипептидов (род Bacillus), в редких случаях-- из клетчатки (род Acetobacter). Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обусловливают, например, слизисто-тягучую консистенцию испорченного молока и пива. Все содержимое клетки, за исключением ядра и клеточной стенки, называется цитоплазмой. В жидкой, бесструктурной фазе цитоплазмы (матриксе) находятся рибосомы, мембранные системы, митохондрии, пластиды и другие структуры, а также запасные питательные вещества. Цитоплазма обладает чрезвычайно сложной, тонкой структурой (слоистая, гранулярная). С помощью электронного микроскопа раскрыты многие интересные детали строения клетки. Внешний липопротеидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами, называется цитоплазматической мембраной. Через мембрану питательные вещества могут поступать в клетку в результате активного биохимического процесса с участием ферментов. Кроме того, в мембране происходит синтез некоторых составных частей клетки, в основном компонентов клеточной стенки и капсулы. Наконец, в цитоплазматической мембране находятся важнейшие ферменты (биологические катализаторы). Упорядоченное расположение ферментов на мембранах позволяет регулировать их активность и предотвращать разрушение одних ферментов другими. С мембраной связаны рибосомы-- структурные частицы, на которых синтезируется белок. Между плазматической мембраной и клеточной стенкой имеется связь в виде десмозов-- мостиков. Цитоплазматическая мембрана часто дает инвагинации-- впячивания внутрь клетки. Эти впячивания образуют в цитоплазме особые мембранные структуры, названные мезосомами. Некоторые виды мезосом представляют собой тельца, отделенные от цитоплазмы собственной мембраной. Внутри таких мембранных мешочков упакованы многочисленные пузырьки и канальцы. Эти структуры выполняют у бактерий самые различные функции. Одни из этих структур-- аналоги митохондрий. Другие выполняют функции эндоплазматической сети или аппарата Гольджи. Путем инвагинации цитоплазматической мембраны образуется также фотосинтезирующий аппарат бактерий. После впячивания цитоплазмы мембрана продолжает расти и образует стопки (табл. 30), которые по аналогии с гранулами хлоропластов растений называют стопками тилакоидов. В этих мембранах, часто заполняющих собой большую часть цитоплазмы бактериальной клетки, локализуются пигменты (бактериохлорофилл, каротиноиды) и ферменты (цитохромы), осуществляющие процесс фотосинтеза. В цитоплазме бактерий содержатся рибосомы- белок-синтезирующие частицы диаметром 200 A. В клетке их насчитывается больше тысячи. Состоят рибосомы из РНК и белка. У бактерий многие рибосомы расположены в цитоплазме свободно, некоторые из них могут быть связаны с мембранами. Рибосомы являются центрами синтеза белка в клетке. При этом они часто соединяются между собой, образуя агрегаты, называемые полирибосомами или полисомами. У многих бактерий гранулы состоят из крахмала крахмала или других полисахаридов-- гликогена и гранулезы. У некоторых бактерий при выращивании на богатой сахарами среде внутри клетки встречаются капельки жира. Другим широко распространенным типом гранулярных включений является волютин (метахроматиновые гранулы). 2. Энергетический обмен микробов. Способы получения энергии - брожение, дыхание. Типы дыхания бактерий Жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение -- изучает физиология. В основе физиологических функций лежит непрерывный обмен веществ (метаболизм). Сущность обмена веществ составляют два противоположных, но взаимосвязанных процесса: ассимиляция (анаболизм) и диссимиляция (катаболизм). Ассимиляция -- это усвоение питательных веществ и использование их для синтеза клеточных структур. При процессах диссимиляции питательные вещества разлагаются и окисляются, при всём этом выделяется энергия, необходимая для жизни микробной клетки. Все процессы синтеза и распада питательных веществ совершаются с участием ферментов. В микроорганизмах происходит интенсивный обмен веществ, за сутки 1 микробная клетка может переработать питательных веществ, которые в 30--40 раз больше ее массы. Микробная клетка использует питательные субстраты для синтеза составных частей своего тела, ферментов, пигментов роста. Типы питания бактерий определяются по характеру усвоения углерода и азота. По усвоению углерода бактерии делят на 2 типа: аутотрофы, или литотрофы, -- бактерии, использующие в качестве источника углерода СО2 воздуха. Гетеротрофы, или органотрофы, -- бактерии, которые нуждаются для своего питания в органическом углероде (углеводы, жирные кислоты). По способности усваивать азот микроорганизмы делятся на 2 группы: аминоавтотрофы и амоногетеротрофы. Аминоавтотрофы -- для синтеза белка клетки используют молекулярный азот воздуха или усваивают его из аммонийных солей. Аминогетеротрофы -- получают азот из органических соединений -- аминокислот, сложных белков. Сюда относятся все патогенные микроорганизмы и большинство сапро-фитов. По характеру источника использования энергии микроорганизмы делятся на фототрофы, использующие для биосинтетических реакций энергию солнечного света, и хемотрофы. Хемотрофы получают энергию за счет окисления неорганических веществ (нитрифицирующие бактерии и др.) и органических соединений (большинство бактерий, в том числе и патогенного для человека вида). Графологическая структура «Питание бактерий» по характеру усвоения углерода по характеру усвоения азота по характеру использования источника энергии аутотрофы гетеротрофы аминоамино- фото- хемо- (литотрофы) (органотрофы) автотрофы гетеро- трофы. Факторы роста: наряду с пептонами, углеводами, жирными кислотами и неорганическими элементами, бактерии нуждаются в специальных веществах -- ростовых факторах, играющих роль катализаторов в биохимических процессах клетки и являющихся структурными единицами при образовании некоторых ферментов. К факторам роста относятся различные витамины, некоторые аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания и др. Дыхание (или биологическое окисление) -- это сложный процесс, который сопровождается выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных органических соединений. Бактерии, как и высшие животные, для дыхания используют кислород. При этом Л. Пастером было доказано существование таких бактерий, для которых наличие свободного кислорода является губительным, энергия, необходимая для жизнедеятельности, получается ими в процессе брожения. Все бактерии по типу дыхания подразделяются на об-лигатные аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы. Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха. Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры). Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов -- возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка). Облигатные анаэробы -- бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма). Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.). Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр. С выделением большого количества тепла при дыхании некоторых микроорганизмов связаны процессы самовозгорания торфа, навоза, влажного сена и хлопка. 3. Влияние на микробную клетку ядовитых веществ. Консерванты. Токсины бактерий -- биологически активные вещества, которые могут вызывать разнообразные патологические изменения в структуре и функциях клеток, тканей, органов и целого макроорганизма чувствительного животного или человека. Сведения о механизмах действия бактериальных токсинов ограничены: известно, что у части токсинов активность обусловлена их ферментативными свойствами. Грамположительные бактерии обычно активно секретируют в токсины во время роста, что приводит к их накоплению в среде обитания. Токсины грамотрицательных бактерий (например, кишечного семейства) связаны с липополисахаридным компонентом клеточной стенки. В начале XX столетия основными причинами развития болезней человека стали экологическая и генетическая модели. В соответствии с первой, болезни вызываются, главным образом, внешними повреждающими факторами, а второй - внутренними, врожденными. Поэтому меры профилактики были направлены на устранение этих факторов, в первую очередь, внешних, а меры лечения - на нейтрализацию действия этих факторов в организме. Начиная с 50-х годов нашего столетия обозначились новые причины в возникновении заболеваний. Появились и стали доминировать хронические болезни, прежде всего: атеросклероз и его осложнения (инфаркт, инсульт), рак, ожирение, сахарный диабет, гипертоническая болезнь. Именно эти заболевания относят к группе неинфекционных болезней. В настоящее время они составляют более 80 % всех случаев смерти человека. Структура причин заболеваемости и смертности изменилась благодаря социальному прогрессу и успехам медицины в области лечения инфекций, что увеличило продолжительность жизни и привело к развитию многих хронических болезней в среднем и пожилом возрасте. В соответствии с этими представлениями о причинах болезней разрабатываются меры их профилактики и лечения. Так, например, в отношении профилактики атеросклероза такими мерами являются ограничение в пищевом рационе жиров, глюкозы и холестерина, а при лечении уже возникшей болезни воздействия направляются на усиление выведения холестерина из организма. Вторая категория болезней - это врожденные, или генетические, болезни. В настоящее время уже известно более 2500 нарушений, локализованных на генетическом или хромосомном уровне, которые вызывают определенные синдромы или болезни, включая главные болезни. Экологические и генетические болезни характеризуются той особенностью, что они поражают не каждого индивидуума, а лишь определённую их часть в каждой популяции. При проведении определенных профилактических мер можно добиться существенного снижения доли лиц, поражаемых экологическими и генетическими болезнями. Поскольку причины генетических поломок связывают, прежде всего, с действием повреждающих экологических факторов (радиация, химические и др. мутагены), то понятие «болезни» в этом случае следует трактовать, как нарушение отношений организма и среды его обитания. Третья категория болезней относиться к группе инволюционных или метаболических нарушений. Это болезни связаны с действием побочных продуктов метаболизма клеток стареющего организма. Одним из в наибольшей мереинтенсивных источников такого рода повреждающих факторов является образование свободных радикалов, генерируемых в реакциях, идущих с использованием кислорода. Клетка - это сложнейшая организация с полужестким скелетом из структурных белков, с множеством «каналов», по которым циркулируют токи жидкостей, содержащие простые и сложные молекулы. По ним осуществляются как вещественно-энергетические, так и информационные связи. Оболочка клетки - не пассивная полунепроницаемая мембрана, а сложная структура с управляемыми из «центра» порами, избирательно пропускающая и даже активно захватывающая вещества извне. Различают активный и пассивный транспорт веществ через мембрану. Первый осуществляется без затрат энергии (аминокислоты, сахар, нуклеотиды и пр.) и проходят с участием определенных белков-ферментов. Второй требует энергетических затрат клетки путем гидролиза АТФ на АДФ и фосфорную кислоту (катионы натрия, калия, кальция, магния). Клеточная мембрана состоит из белково-липидных комплексов. Ее барьерная функция обеспечивается за счет гидрофобных компонентов - липидов и некоторых белков (фосфолипиды). Мембраны являются высокоактивными в метаболическом отношении клеточными структурами. С их участием происходят такие жизненно важные процессы, как транспорт различных веществ внутрь и наружу клеток, рецепция гормонов и других биологически активных веществ, сигнальная трансдукция и пр. Следует подчеркнуть, что разные типы мембран (плазматические, митохондриальные, эндоплазматические, ядерные и др.) имеют особенности своей структуры, которые определяют их функцию. Деятельность клетки сводится к многочисленным химическим реакциям, которые протекает под действием своего белка-фермента. Каждый фермент имеет свое построение и состоит из белковой и кофакторной части, которая состоит либо из металла, или витамина, или аминокислоты. Список использованной литературы: 1. Акатов А.К., Зуева В.С. Стафилококки. М.: Медицина, 2003. - 140с. 2. Руководство по инфекционным болезням. / Под ред. В.И. Покровского, К.М. Лобана. - М.: МГУ, 2006. 380с. 3. Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия, М.: МГУ, 2002. - 220с. 4. Шендеров Б.А. Медицинская микробиология и функциональное питание. Т.1. Микрофлора человека и животных и ее функции. М.: Грант, 1998. - 288с |
