Особенности строения и жизнедеятельности прокариот

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Большинство бактерий имеют палочковидную форму. Палочки, которые не образуют спор, называются бактериями, а спорообразующие – бациллами. Нередко встречаются извитые или спиралевидные бактерии.

К этой группе относятся вибрионы, спириллы, спирохеты. Бактерии шаровидной формы называются кокками. Среди них выделяют: стафилококки - образующие скопления, напоминающие виноградную гроздь; тетракокки - это сочетание из четырех клеток, образующееся после деления клетки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; сарцины (скопления кубической формы) - образуются в результате деления клеток в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 2).

Строение прокариотической клетки (рис. 3)

Капсула. Состоит из полисахаридов, иногда из полипептидов или липидов. Защищает клетку от высыхания и механических повреждений.

Рис. 2. Различные формы бактерий: 1 - кокки; 2 - диплококки; 3 - тетракокки; 4 - стрептококки (собранные цепочкой); 5 - сардины (таблички); 6 - бациллы; 7 - спириллы; 8 - вибрионы; 9 - нитчатые формы; 10 - серобактерии

Рис. 3. Схема прокариотической клетки (по Тарасенко Е.В., 2012):

1 - нуклеоид; 2 – цитоплазма; 3 – плазматическая мембрана; 4 – клеточная стенка (с муреином); 5 – рибосома; 6 – капли жира; 7 – мезосома; 8 - карбоксисома; 9 – плазмида; 10 - волютин; 11 – аэросомы (газовые вакуоли); 12 – капсула; 13 – слизь; 14 – пили; 15 – жгутик

Клеточная стенка. Придает форму бактериальной клетке, защищает внутреннее содержимое от внешней среды, регулирует рост и деление бактерий. Она тонка, прочна, проницаема для солей и других соединений. Формируется из пептидогликана муреина. У одних бактерий клеточная стенка имеет только один, довольно толстый, слой муреина (50-90%), связанный с полисахаридами и белками. У других – муреиновый слой тонкий (1-10%). Первые называются грамположительными бактериями, вторые – грамотрицательными бактериями.

Цитоплазматическая мембрана. Служит осмотическим барьером, регулируя поступление веществ внутрь клетки и наружу, является местом локализации ферментов энергетического метаболизма. Состоит из двойного слоя липидов и слоя белка.

Цитоплазма. Представляет собойколлоидную систему, состоящую из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и других веществ, соотношение которых варьирует в зависимости от вида бактерий и их возраста.

Нуклеоид. Это нитевидная молекула ДНК, выполняющая функцию ядра и располагающаяся в центральной зоне клетки. Весь наследственный материал сосредоточен в одной бактериальной хромосоме, представленной в виде кольцевой молекулы двухцепочечной ДНК.

Плазмиды. Это внехромосомная ДНК, тоже представленная двойными спиралями, замкнутыми в кольцо. Выполняют дополнительные свойства, связанные с размножением, устойчивостью к лекарственным препаратам, болезнетворностью и т. д.

Рибосомы. Служат местом синтеза белка. Число тем больше, чем быстрее растет клетка, размеры мелкие – 70S.

Включения (запасные вещества или отбросы). Откладываются в определенных условиях среды внутри прокариотических клеток.

Споры (приспособление для переживания неблагоприятных условий среды). Образуются внутри бактериальной клетки и могут длительное время (до тысячи лет) существовать в покоящемся состоянии.

Жгутики. Представляют собой спирально закрученные нити, которые состоят из одной молекулы белка флагеллина и обеспечивают подвижность бактериям.

Фимбрии представляют собой длинные, тонкие нити, которые прикрепляют бактерии к субстрату. Пили – половые фимбрии, через которые передается генетический материал от одной клетки к другой.

Размножение. Как правило, путем деления надвое (бинарное деление). Отсюда термин – дробянки. У многих бактерий после деления дочерние клетки некоторое время остаются связанными между собой, образуя группы.

Прокариоты лишены хлоропластов, митохондрий, аппарата Гольджи, центриолей, а также внутриклеточного движения и процессов митоза и мейоза.

5.4. Царство архебактерии – Archaebacteria

Представители данного царства отличаются друг от друга по типу обмена веществ, физиологическим и экологическим особенностям. Среди них есть хемоавтотрофы и хемогетеротрофы, гетеротрофы, анаэробы и аэробы. При этом, архебактерии имеют много общих признаков, свойственных только им, среди которых наличие однослойных липидопротеидных мембран и клеточной стенки, не имеющей пептидогликанового состава и содержащей псевдомуреин или только белки и полисахариды. Кроме того, архебактерии не чувствительны к антибиотикам и способны существовать в местообитаниях с экстремальными условиями.

Среди архебактерий выделяют три группы: метанообразующие бактерии, галобактерии и термоацидофильные бактерии.

Метанообразующие бактерии. Метанообразующие бактерии – строгие анаэробы. Они представлены автотрофами и гетеротрофами, мезофилами и термофилами, есть и галофильные виды. Метан образуется при анаэробном разложении органических веществ. В анаэробных условиях органические вещества сначала через ряд промежуточных этапов сбраживаются до уксусной кислоты, СО₂и Н₂, затем эти продукты метаболизма первичных и вторичных деструкторов используются метанообразующими (метаногенными) бактериями. Происходит превращение СО₂и Н₂в метан, и ацетата в метан и СО₂.

Термоацидофильные бактерии. Среди них есть и автотрофы и гетеротрофы, ацидофильные и нейтрофильные, аэробные и анаэробные представители. Для термоацидофильных бактерийместом обитания могут служить кислые горячие источники, где эти бактерии окисляют соединения серы до сульфата, самонагревающиеся терриконы угольных шахт, горячие источники на склонах вулканов и на дне морей. В гидротермальных источниках архебактерии выступают в роли продуцентов органических веществ, потребляемых животной частью сообществ.

Галобактерии. Это аэробы и гетеротрофы. Их находят в условиях сильного засоления. Галобактерии лучше всего растут с оптимумом концентрации NaCl в среде 20-25%. Такая приспособленность к существованию связана с тем, что концентрация соли внутри клетокгалобактерий так же высока, как и в окружающей среде. Во время массового размножения галобактерий, содержащих каротиноиды, вода кажется ярко-красной.

Галобактерии способны использовать энергию света. Некоторые галобактерии могут расти, получая энергию только в результате фотосинтеза с участием бактериородопсина – пигмента, сходного с родопсином (содержится в зрительных клетках животных).

5.5. Царство настоящие бактерии (эубактерии) Bacteria (Eubacteria)

5.5.1. Подцарство оксифотобактерии – Oxyphotobacteria

Подцарство объединяет два таксона – отделы цианобактерии и хлороксибактерии.

Отдел хлороксибактерии (Chloroxybacteria)

Относятся бактерии, обитающие в симбиозе с морскими животными в тропических и субтропических морях. Имеют набор фотосинтезирующих пигментов, сходный с набором пигментов зеленых водорослей и растений.

Отдел Цианобактерии (Cyanobacteria)

Наиболее богатая формами и самая распространенная группа фотосинтезирующих прокариот (существует около 2000 видов). Они также известны под названием сине-зеленых водорослей (благодаря содержанию хлорофилла и способности осуществлять фотосинтез с выделением кислорода).

Особенности строения и жизнедеятельности цианобактерий

Наличие жестких клеточных оболочек. Образование в большинстве случаев слизистых обверток.
Отсутствие типичных ядер, ДНК лежит в центре клетки свободно.
Локализация фотосинтетических пигментов в тилакоидах при отсутствии хлоропластов; тилакоиды содержат хлорофилл а.
Присутствие разнообразных включений: газовых вакуолей (обеспечение плавучести), цианофициновых гранул (фиксация азота), полифосфатных тел (фиксация фосфора).

5. Цианобактерии включают одноклеточные и многоклеточные формы (рис.4).

Рис. 4. Строение клетки (по Тарасенко Е.В., 2013) А - гетеротрофная бактерия;

Б - цианобактерия 1 - жгутик; 2 – рибосомы 70S; 3 - включения; 4 - мезосомы; 5 - ДНК; 6 - оболочка; 7 - мембрана; 8 - фотосинтезирующая мембрана (тилакоиды)

Распространены цианобактерии в различных водоемах, в почве и на рисовых полях. Их протопласт окружен клеточной стенкой, в которой поверх пептидогликанового слоя имеются «наружная мембрана» и липополисахаридный слой. Фотосинтетический аппарат представлен тилакоидами, которые расположены в цитоплазме.

У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки, которым нет аналогов: - гетероцисты – имеют толстые клеточные стенки, слабую пигментацию, место фиксации азота (N₂) в аэробных условиях (рис.5);

- акинеты – покоящиеся клетки цианобактерий с утолщённой оболочкой (типа спор), с большим количеством запасных питательных веществ и пигментов. Служат для переживания неблагоприятных условий (устойчивы к пониженным температурам и высушиванию) и размножения (рис. 5);

- гормогонии – короткие отрезки, служащие для размножения;

- баеоциты («мелкие клетки») – репродуктивные клетки, образующиеся при бинарном делении материнской клетки (из одной материнской клетки получается от 4 до 1000).

Рис. 5. Гетероцисты и акинеты среди фотосинтезирующих клеток Anabaena torulosa

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒