Реснички (Р, фимбрии, пили) и ресничкоподобные образования

Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиеся органами движения бактериальной клетки. Жгутики – это необязательный структурный компонент бактериальной клетки. Они могут быть удалены без нарушения метаболизма клетки[2][3].

Типы бактерий в зависимости от расположения и числа жгутиков

В зависимости от расположения и числа жгутиков на поверхности клетки различают следующие типы бактерий:

  • монотрихи – имеют только один жгутик (род Caulobacter и род Vibrio);
  • лофотрихи – имеют на одном или на обоих полюсах клетки пучок жгутиков(род Pseudomonas);
  • амфитрихи – имеют по одному жгутику на обоих полюсах клетки (рода Spirillum);
  • перитрихи – имеется большое количество жгутиков, располагающихся по всей поверхности клетки (рода Erwinia)[1].

Реснички (Р, фимбрии, пили) и ресничкоподобные образования (РПО)

Р – сложные структуры, начинающиеся от КС. Их количество – от 2-4 до тысяч.

РПО – похожи на Р, но тоньше и могут отделяться от клетки. РПО обнаружены у Гр-.

Функции Р:

  1. Контакт с внешней средой (важнейшая функция!).
  2. Адгезия (к субстрату).
  3. Формирование «лица» микроба при помощи антигенов.
  4. Движение (по типу ползанья).

Жгутики (Ж, флагелла)

Ж состоят из комплекса молекул белка флагеллина, образующего блоки. Флагеллин обладает определённой сократительной способностью, которой, однако, недостаточно для обеспечения той скорости, с которой вращается жгутик (3000 оборотов/мин).

Ж начинается из ПМ, где залегает его основа – М- и S-белки. Здесь и возникает движение Ж за счёт прямого превращения электрической энергии в механическую. Наружная часть Ж (филамента), начавшись от М- и S-белков, прикрепляется к 2 дискам и 1 крюку, расположенным в КС. Если Ж много, то они образуют перитрих, если Ж один, то монотрих и т. д.

Функции Ж:

1. Движение.

2. Антигенные свойства.

3. Рецепция.

4. Адгезия.

Микробы с особым строением КС

Роды Микоплазма и Уреоплазма – полностью лишены КС. Их единственная оболочка – ПМ. Они полиморфны, у них есть цитоскелет, обладающий сократительной функцией.

Снаружи ПМ покрыта белками, липидами; также есть S-слой.

Окраска их не связана со свойствами КС.

Существуют L-формы бактерий – это Гр+ и Гр-, которые утратили временно или навсегда свою КС. Узнать их по окраске невозможно, они полиморфны. Нестабильные L-формы (способные к возврату КС) образуются под действием различных факторов внешней среды (пенициллин). Стабильные L-формы (всегда существующие без КС) представлены возбудителями таких заболеваний, как бруцеллёз, дизентерия, менингит, туберкулёз и другие.

Роды Хламидии и Хламидофилы – по строению КС похожи на Гр-. У них есть ПМ, есть полисахаридный слой, но нет пептидогликана. Они являются облигатными внутриклеточными паразитами. У них есть смена цикла развития, в котором присутствуют 3 формы:

— элементарные тельца (мелкие, с большой плотностью ЦП) – являются заражающим элементом;

— ретикулярные тельца (крупные, с большим количеством ДНК и РНК) – живут внутри клетки и размножаются;

— персистентные тельца – длительно находятся в организме хозяина, никак себя не проявляя.

Риккетсии, коксиелы

— внутриклеточные паразиты;

— не имеют цикла развития;

— полиморфны;

— имеют пептидогликан;

— очень мелкие по размеру;

— вызывают сыпной тиф и другие заболевания;

— окрашиваются по Граму, но лучше – по Здродовскому или серебрением.

Извитые формы

— вибрионы (1/4-1/2 витка) – вибрион холеры;

— спириллы (2-4 витка) – язва 12-перстной кишки, желудка;

— спирохеты (полностью завиты) – трепонемы (сифилис), боррелии (возвратный тиф) и лептоспиры (лептоспирозы).

Особенности строения извитых форм:

— КС как у Гр-;

— есть структуры, идентичные жгутикам, которые тоже крутятся, но находятся в ППП и фиксируются только на концах клетки; их вращение приводит к сокращению-удлинению клетки.

Читайте также:  Кинолог: инструкция по применению

Микобактерии

— кислото-, спирто- и щёлочеустойчивые;

— очень медленно растут;

— имеют уникальное строение КС: в ней есть пептидогликан, белки-порины, жирные кислоты и белки;

— окрашиваются специальными методами окраски.

Споры

Спорообразование – способ сохранения вида. В спорах нет свободной воды (её концентрация не превышает 13%), в них накапливаются ионы Са2+, белки, богатые дисульфидными связями.

Актиномицеты

Актиномицеты (АМ) поражают мышцы, кости, лёгкие. 90% антибиотиков вырабатывается актиномицетами.

АМ имеют лучистую форму, являются прокариотами и Гр+; не имеют дифференцированного ядра; являются бактериями.

Грибы

Грибы относятся к эукариотам (как правило), образуют компартменты, существуют в 2 формах – половой и неполовой, выделяют токсины (онкотоксины, приводящие к возникновению рака), в составе КС имеют хитин, образуют споры половым и вегетативным размножением.

Простейшие

— эукариоты – возбудители малярии, амебиаза, трихомониаза;

— всё время меняют свой внешний вид и антигены.

Сообщества

1. Колонии и микроколонии (образованы бактериями 1 вида).

2. Смешанные – биоплёнки на общем матриксе, покрытые поверхностной плёнкой, в основе которой – липидный слой.

Существуют контакты бактерий (трубочки, каналы), через которые они осуществляют обмен информацией. Гомосеринлактон – фактор, влияющий на взаимодействие микробов. Многие микробы не могут заразить, пока не образуют сообщества.

Бактерии со жгутиками: строение, функции, виды, расположение

Существует большое количество микробов со жгутиками. Жгутики бактерий являются их характерными признаками, и они по этому принципу объединяются в таксономические единицы. Благодаря отросткам эти организмы способны совершать сокращения клетки и таким образом двигаться.

Для чего бактериям жгутики

Эти структурные элементы клетки определяют ее подвижность. Чаще всего это тонкие нити, которые берут свое начало еще от цитоплазматической мембраны. Некоторые виды микробов имеют существенно больший жгутик, чем сама клетка-хозяин.

Отростки способны проталкивать клетку в жидкой среде. Строение жгутика таково, что он может быстро перемещать тело-клетку, и при этом она будет преодолевать сравнительно большие расстояния. Движения эти совершаются по принципу пропеллера. Чтобы перемещаться, микробы используют один или несколько отростков.

У некоторых микробов отростки могут быть дополнительным фактором патогенности (болезнетворности). Это можно объяснить с тем, что он способствует приближению патогенного микроорганизма к здоровой клетке.

Из чего состоят жгутики

Эти части микроорганизма представляют собой спирально закрученные нити. Они имеют разную толщину и длину, а также амплитуду витка. Некоторые бактерии с жгутиками имеют сразу несколько разновидностей этих органов.

Состоят эти элементы клетки из специального белка – флагеллина. Он имеет сравнительно небольшую молекулярную массу. Это позволяет субъединицам молекул располагаться по спирали и таким образом составлять строение отростка определенной длины.

Кроме нити, жгут имеет крюк возле поверхности клетки, а также базальное тельце. С помощью такого тельца он надежно закрепляется в клетке.

Что такое ворсинки

Ворсинки иначе называются пили. Они присутствуют в разных организмах. Расположение этих структурных элементов бактериальной клетки различно. Обычно это цилиндры белковой природы, имеющие длину до 1,5 микрометра и диаметр до 1 микрометра. В одном микроорганизме могут быть пили нескольких видов.

Функции этих образований до конца еще не определены. Известно, что отдельные разновидности микробов имеют ворсинки. Наиболее очевидная роль, которую выполняют пили – прикрепление к субстрату и передвижение в среде.

Больше всего данных собрано о кишечных палочках, имеющих ворсинки-пили. Однако существует огромное количество микроскопических организмов, у которых строение ворсинок еще до конца не определено. Во всяком случае, бактериальные пили способствуют эффективному передвижению клеток.

Бактерии со жгутиками: строение, функции, виды, расположение

Какие различия имеют жгутиковые микроорганизмы

В зависимости от количества и способа расположения все микроскопические организмы разделяют на такие типы:

  1. Монотрихи. Это бактерии с одним жгутиком.
  2. Лофотрихи. У этих клеток на конце есть пучок отростков.
  3. Перитрихи. Такие микробы имеют много отростков по всей поверхности.
  4. Амфитрихи. У этих микроорганизмов двустороннее, или биполярное расположение жгутиков.

Жгутики прокариот

У бактерий-прокариот такие элементы состоят только из одного участка субъединиц флагеллина. Возможно одно- или двустороннее расположение таких элементов. В значительной степени такие части клетки могут определяться различиями жизненного цикла.

У некоторых прокариотических бактерий могут быть пили. Количество этих структурных элементов позволяет бактерии двигаться или прикрепляться к субстрату.

Читайте также:  Настойка эхинацеи: показания и способы применения

Большинство прокариот имеют отличные приспособления для того, чтобы передвигаться в жидкой среде и тем самым повысить выживаемость при неблагоприятных факторах окружающей среды.

Как определить жгутики

Условно жгутики можно определить по прямому и косвенному методу.

Наблюдение бактерии в микроскоп – это прямое обнаружение этих элементов. Чтобы они были более заметными, применяется окрашивание специальными методами. Еще лучше жгутики заметны в электронный микроскоп.

Косвенно бактерии определяются по факту подвижности клетки. Лучше всего это обнаружить при помощи препарата «раздавленная капля», когда предметное стекло накрывается покровным. Часто для того, чтобы отростки были более заметны, искусственно затемняют поле зрения.

Изучение жгутиковых бактерий и их функций позволяет микробиологам находить способы борьбы с болезнетворными микроорганизмами, а также поле для их применения.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Вопрос Питание и особенности метаболизма бактерий

1. Химические компоненты бактериальной клетки

По химическому составу и характеру биополимеров (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды) прокариотические клетки не отличаются от эукариотических. Основными химическими компонентами бактериальной клетки являются органогены (кислород, водород, углерод, азот, фосфор).

Процесс, в ходе которого бактериальная клетка получает из окружающей среды компоненты, необходимые для построения ее биополимеров (органоидов), называется питанием.

2. Питание бактерий

Бактериальные клетки не имеют специальных органов питания, т. е. являются голофитными. Поступление питательных веществ в микробную клетку может происходить:

 за счет осмоса и диффузии по градиенту концентрации без затрат энергии;

 за счет пассивного транспорта, который также осуществляется по градиенту концентрации с помощью белков-переносчиков, но без затрат клеткой энергии, и отличается от диффузии большей скоростью;

 за счет активного транспорта, который идет против градиента концентрации с затратой энергии и возможным частичным расщеплением субстрата, осуществляется белками-переносчиками или ферментами – пермеазами.

По источникам углерода, необходимого для построения биополимеров, бактерии делятся на следующие группы:

 автотрофы – микроорганизмы, которые используют как единственный источник углерода углекислый газ, и не нуждаются в сложных органических соединениях.

 гетеротрофы – микроорганизмы, которые используют в качестве источника углерода разнообразные органические углеродосодержащие соединения (углеводы, углеводороды, аминокислоты, органические кислоты) как биологического, так и не биологического происхождения.

В зависимости от источника получения энергии микроорганизмы делятся на:

 фототрофные, способные использовать солнечную энергию,

 хемотрофные, получающие энергию за счет окислительно-восстановительных реакций.

В дополнение к этой классификации в зависимости от природы доноров электронов микроорганизмы подразделяются на фототрофные литотрофы и, соответственно, хемотрофные литотрофы, т. е. использующие в качестве доноров электронов неорганические соединения, а также, соответственно фото– и хемоорганотрофы, использующие только органические соединения. К последним принадлежит значительное большинство бактерий, в том числе и патогенные для человека виды.

По источникам азота выделяют:

 азотфиксирующие микроорганизмы (способны усваивать молекулярный азот атмосферы),

 микроорганизмы, ассимилирующие неорганический азот солей аммония, нитратов или нитритов и, соответственно, называющиеся аммонифицирующими, нитратредуцирующими и нитритредуцирующими.

Однако большинство патогенных для человека микроорганизмов способны ассимилировать только азот органических соединений.

Микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения (углеводы, аминокислоты и др.) из указанных компонентов, называются прототрофами.

Микроорганизмы, не способные синтезировать какое-либо из необходимых соединений, и ассимилирующие их в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина (человека, животного), называются ауксотрофами по этому соединению. Чаще всего ими являются патогенные или условно-патогенные для человека микроорганизмы.

Что такое ворсинки

Ворсинки иначе называются пили. Они присутствуют в разных организмах. Расположение этих структурных элементов бактериальной клетки различно. Обычно это цилиндры белковой природы, имеющие длину до 1,5 микрометра и диаметр до 1 микрометра. В одном микроорганизме могут быть пили нескольких видов.

Функции этих образований до конца еще не определены. Известно, что отдельные разновидности микробов имеют ворсинки. Наиболее очевидная роль, которую выполняют пили – прикрепление к субстрату и передвижение в среде.

Больше всего данных собрано о кишечных палочках, имеющих ворсинки-пили. Однако существует огромное количество микроскопических организмов, у которых строение ворсинок еще до конца не определено. Во всяком случае, бактериальные пили способствуют эффективному передвижению клеток.

Читайте также:  БИЦИЛЛИН-5 : Инструкция по применению

Биология

09 февраля 2011 1. Жгутик

2. Жгутики эукариот

Строение жгутика грамотрицательных бактерий

поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред.

Жгутики прокариот и эукариот резко различаются: бактериальный жгутик имеет толщину 10—20 нм и длину 3—15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором; жгутики же эукариот толщиной до 200 нм и длиной до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине.

У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутику, но более короткие.

Базальное тело и механизм его работы

Базальное тело представляет собой систему колец, находящихся в ЦПМ и клеточной стенке бактерий. Два внутренних кольца — M и S-кольца — являются обязательными элементами, причём M-кольцо находится в ЦПМ, а S — в периплазме грамотрицательных и пептидогликановом слое грамположительных бактерий.

Ещё два кольца — P и L — есть только у грамотрицательных бактерий, они расположены в пептидогликановом слое и наружной мембране соответственно, неподвижны и лишь направляют стержень ротора мотора. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA4/MotB4 представляющие собой протонный канал.

Точный механизм работы базального тела не известен.

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. У Escherichia coli для одного оборота жгутика требуется перемещение около 1000 протонов. Показано, что жгутик может работать даже у пустых клеточных оболочек при условии что внешний pH ниже внутреннего.

Таким образом, базальное тело преобразует химическую энергию в работу, вращаясь за счёт градиента концентрации протонов или, в редких случаях, ионов натрия, это вращение осуществляется со скоростью до 100 об/сек, причём его направление может изменяться менее чем за 0,1 сек.

Механизм движения клетки

Вращение мотора вызывает пассивное вращение филамента. Более массивная клетка начинает вращаться примерно со скоростью 1/3 от скорости жгутика и в обратном направлении, а также приобретает поступательное движение.

Биология

Подавляющее большинство наделённых жгутиком бактерий имеют палочковидную форму. Из гидродинамических расчётов следует, что для наиболее эффективного движения отношение длины клетки к ширине должно составлять 3,7. Движение кокков крайне неэффективно, поэтому они чаще всего неподвижны.

У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация происходит при остановке за счёт броуновского движения. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики в один пучок.

Для совершения кувырка они либо меняют направление вращения, либо изменяют его скорость, из-за чего пучок распадается.

При полярном расположении жгутиков один из них может служить и толкающим, и тянущим приспособлением в зависимости от направления вращения.

Скорости движения бактерий варьируют от 20 мкм/с у некоторых Bacillus до 200 мкм/с у Vibrio.

Особенности жгутиков архей

В результате секвенирования геномов архей не удалось выявить какой-либо гомологии генов, ответственных за биогенез жгутиков архей и бактерий.

Вместо флагеллина, неустойчивого в среде с повышенной кислотностью, в жгутиках архебактерий этот белок заменён гликопротеинами.

Архебактериальный жгутик тоньше и не имеет центрального полого канала, поэтому, по всей видимости, его синтез происходит по принципиально иному механизму у поверхности клетки.

Синтез жгутика

Процесс синтеза жгутика эубактерий запускается экспрессией гена сtrA. Продуктом этого гена является белок CtrA. Синтез CtrA происходит сразу после перехода клетки из G0-фазы в S-фазу. Обычно участок ДНК, содержащий ген сtrA, метилирован. Синтезу белка CtrA предшествует деметилирование ДНК, которая затем реплицируется.

После этого происходит синтез CtrA и его фосфорилирование киназами. Ген сtrA имеет два промотора: Р1 и Р2. С первого промотора осуществляется ингибирование синтеза CtrA. Со второго промотора осуществляется стимулирование синтеза CtrA.

Следует отметить, что белок CtrA найден не у всех эубактерий, и механизм синтеза жгутика не универсален.

13950