Основу плазмалеммы, как и других мембран в клетках (например, митохондрий, пластид и т. д.), составляет слой липидов, имеющий два ряда молекул (рис. 1). Поскольку молекулы липидов полярны (один полюс у них гидрофилен, т. е. притягивается водой, а другой гидрофобен, т. е. отталкивается от воды), то и располагаются они в определенном порядке. Гидрофильные концы молекул одного слоя направлены в сторону водной среды — в цитоплазму клетки, а другого слоя — наружу от клетки — в сторону межклеточного вещества (у многоклеточных) или водной среды (у одноклеточных).
Выделяют периферические белки (они расположены только по внутренней или наружной поверхности мембраны), интегральные (они прочно встроены в мембрану, погружены в нее, способны менять свое положение в зависимости от состояния клетки). Функции мембранных белков: рецепторная, структурная (поддерживают форму клетки), ферментативная, адгезивная, антигенная, транспортная.
Схема строения элементарной мембраны жидкостно-мозаичная: жиры составляют жидкокристаллический каркас, а белки мозаично встроены в него и могут менять свое положение.
Молекулы белков мозаично встроены в бимолекулярный слой липидов. С внешней стороны животной клетки к липидам и молекулам белков плазмалеммы присоединяются молекулы полисахаридов, образуя гликолипиды и гликопротеины.Эта совокупность формирует слой гликокаликса. С ним связана рецепторная функция плазмалеммы (см. ниже); также в нем могут накапливаться различные вещества, используемые клеткой. Кроме того, гликокаликс усиливает механическую устойчивость плазмалеммы.
функции:
1) барьерная (отграничение внутреннего содержимого клетки);
2) структурная (придание определенной формы клеткам в соответствии с выполняемыми функциями);
3) защитная (за счет избирательной проницаемости, рецепции и антигенности мембраны);
4) регуляторная (регуляция избирательной проницаемости для различных веществ (пассивный транспорт без затраты энергии по законам диффузии или осмоса и активный транспорт с затратой энергии путем пиноцитоза, эндо- и экзоцито-за, работы натрий-калиевого насоса, фагоцитоза)).
5) адгезивная функция (все клетки связаны между собой посредством специфических контактов (плотных и неплотных));
6) рецепторная (за счет работы периферических белков мембраны). Существуют неспецифические рецепторы, которые воспринимают несколько раздражителей (например, холодовые и тепловые терморецепторы), и специфические, которые воспринимают только один раздражитель (рецепторы световоспринимающей системы глаза);
7) электрогенная (изменение электрического потенциала поверхности клетки за счет перераспределения ионов калия и натрия (мембранный потенциал нервных клеток составляет 90 мВ));
8) антигенная: связана с гликопротеинами и полисахаридами мембраны. На поверхности каждой клетки имеются белковые молекулы, которые специфичны только для данного вида клеток. С их помощью иммунная системы способна различать свои и чужие клетки. Обмен веществ между клеткой и окружающей средой осуществляется разными способами — пассивными и активными.
21)ФУНКЦИИ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ БАКТЕРИЙ
сновные функции клеточной стенки следующие.
• Клеточная стенка защищает бактерии от внешних воздействий, придаёт им характерную форму, поддерживает постоянство внутренней среды и участвует в делении.
• Через клеточную стенку бактерий осуществляется транспорт питательных веществ и выделение метаболитов,
• На поверхности клеточной стенки располагаются рецепторы для бактериофагов, бактериоци-нов и различных химических веществ.
• Структура и состав элементов клеточной стенки определяет антигенную характеристику бактерий (по структуре О- и Vi-Аг).
• Клеточная стенка способна по-разному воспринимать красители; на этом основаны тинкториальные свойства бактерий. • Нарушение синтеза компонентов клеточной стенки приводит к гибели бактерии или образованию 1-форм.
Дыхание (или биологическое окисление) — это сложный процесс, который сопровождается выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных органических соединений.
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.
Липополисахарид (ЛПС; англ. lipopolysaccharide) — макромолекула, состоящая из полисахарида, ковалентно соединённого с липидом, основной компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий.
ЛПС включает 3 ковалентно-связанных компонента:
Липид А
Центральный олигосахарид
О-антиген
ЛПС обеспечивает структурную целостность бактериальной клетки и защищает мембрану от агрессивных воздействий окружающей среды. Отрицательный заряд ЛПС повышает общий отрицательный заряд бактерии и стабилизирует её мембрану. Действие многих антибиотиков направлено на повреждение ЛПС.Единственной грамположительной бактерией с липополисахаридом является Listeria monocytogenes.
24)ЧТО ТАКОЕ «ВИД» МИКРООРГАНИЗМА
Вид - совокупность микроорганизмов, имевших общий корень происхождения, сходный генотип (более 80% гомологии ДНК) и максимально близкие фенотипические признаки и свойства (А.И.Коротяев).
25)ЧТО ТАКОЕ АРХЕБАКТЕРИИ
Архебактерии, субцарство царства прокариот (организмов, клетки которых не имеют оформленного ядра). Архебактерии по составу ДНК и РНК и по биохимии значительно отличаются от бактерий. Полагают, что эти организмы напоминают древние бактерии, которые первыми выросли в экстремальном окружении, в богатых серой морских глубинах.
У архебактерий уникальные протеиноподобные стенки клеток и клеточные мембраны и характерные рибосомы.
К архебактериям относятся метанопроизводящие бактерии, которые используют в качестве пищи такие простые органические соединения, как метанол и ацетат, комбинируя их с диоксидом углерода и водородом воздуха и выделяя метан как побочный продукт. Бактерии, которые живут в горячих источниках и в засоленных зонах, пользуются различными способами получения пищи и энергии, они способны "переваривать" минералы вместо органических соединений. Они могут быть аэробы и анаэробы. Некоторые из живущих в горячих источниках терпимы к температуре до 88 С и кислотности до рН 0,9. Один вид Thermoplasta, вероятно, родствен предшественнику ядра и цитоплазмы более продвинутых клеток эукариотов. Некоторые систематики относят архебактерии к организмам, которые отличаются от всего живущего на Земле, и выделяют их в отдельную группу.
26)КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ ПО МОРФОЛОГИИ И ВЗАИМОРАСПОЛОЖЕНИЮ
1 Среди основных морфологических форм бактерий различают:
• шаровидные (кокковые);
• палочковидные.
Кокковые бактерии по характеру взаиморасположения делятся:
• на микрококки — отдельное изолированное расположение;
• диплококки — сцепленные попарно;
• тетракокки — сцепленные по четыре;
• стрептококки — сцепленные в цепочку;
• сарцины — сцепленные в пакеты по 8, 12, 16 и т. д.;
• стафилококки — сцепленные беспорядочно в виде виноградной грозди.
Палочковидные бактерии различаются:
Активный транспорт – основной механизм избирательного перено-
са веществ через цитоплазматическую мембрану в клетку против гради-
ента концентрации. Этот процесс, так же как и облегченная диффузия,
протекает при участии локализованных в цитоплазматической мембране
переносчиков белковой природы – пермеаз, которые высокоспецифичны
к субстрату. В отличие от облегченной диффузии, для активного транс-
порта необходимы затраты энергии либо в виде АТФ, либо за счет про-
тондвижущей силы энергизованной мембраны. От активного транспорта
зависит сродство клеток к субстрату, т. е. основной признак, опреде-
ляющий и набор, и концентрацию используемых веществ.
У многих бактерий, особенно грамотрицательных, в активном транс-
порте принимают участие особые связующие белки, не идентичные пер-
меазам и не входящие в структуру мембраны, а локализованные в пери-
плазматическом пространстве. У связующих белков отсутствует катали-
тическая активность, но они обладают очень высоким сродством к опре-
деленным питательным веществам и различным аминокислотам, углево-
дам, неорганическим ионам. Выделено и изучено более 100 различных
связующих белков, которые образуют прочные комплексы со своими
субстратами и необходимы для их активного переноса через мембрану.
Связующие белки функционируют только в комплексе со специфиче-
скими пермеазами, осуществляющими активный перенос субстрата через
мембрану. Необходимая для этого метаболическая энергия используется
для снижения сродства пермеазы к своему субстрату на внутренней сто-
роне мембраны по сравнению с ее сродством к нему на внешней стороне.
В результате этих превращений происходит изменение скорости выхода
субстрата наружу, она становится во много раз меньше скорости его по-
ступления в клетку.
Если во всех вышеупомянутых способах переноса веществ через ци-
топлазматическую мембрану они поступают в клетку в химически неиз-
мененном виде, то при транслокации групп происходит химическая мо-
дификация переносимых молекул. Так происходит поступление в клетку
многих прокариот углеводов, в процессе которого они фосфорилируют-
ся. Источником фосфатной группы служит фосфоенолпируват, от кото-
рого фосфат с помощью фермента (фермента I), находящегося в цито-
плазме, переносится на молекулу специального термостабильного белка,
а с него при участии второго фермента (фермента II), локализованного в
цитоплазматической мембране и обнаруживающего высокое сродство к
определенным углеводам, фосфатная группа переносится на углевод на
наружной стороне цитоплазматической мембраны.
Фосфорилированные углеводы проникают через цитоплазматическую мембрану и накапливаются в цитоплазме, например глюкоза поступает вклетку в виде глюкозо-6-фосфата. Система переноса углеводов получила название фосфотрансферазной. Перенос веществ с помощью фосфо- трансферазной системы является выгодным с энергетической точки зре-
ния. Хотя при этом и происходит затрата богатой энергией фосфатной связи фосфоенолпирувата, в процессе переноса образуется молекула глюкозы в фосфорилированной форме (глюкозо-6-фосфат), а это делает ненужным фосфорилирование глюкозы за счет АТФ на первом этапе ее катаболизма.
. Питательные среды должны обязательно отвечать следующим требованиям: а) они должны содержать все необходимые питательные вещества, витамины и соли; б) иметь оптимальную рН; в) иметь дос¬таточную влажность (особенно плотные среды). Кроме того, они должны быть стерильными и прозрачными.
Питательные среды, применяемые для выращивания бактерий.
Универсальные среды-(мясопептонный агар - МПА, мясопептонный бульон - МПБ)- растут многие вида бактерий.
Специальные среды - (кровяные, сахарные, сывороточные) - для культивирования бактерий, плохо растущих на универсальных средах.
Избирательные ( элективные) среды -(желчь, желчный бульон, пептонная вода, свернутая сыворотка)-хорошо растут (избирательно) лишь определенные виды бактерий.
Дифференциально-диагностические среда -(Эндо, Левина, Плоскирева и др) - различные виды бактерий растут в виде окрашенных или неокрашенных колоний (дифференциация по внешнему виду колоний). Среды "пестрого ряда".
31) ЧТО ТАКОЕ МИКРОАЭРОФИЛЫ
Микроаэрофилы - группа микроорганизмов, к-рые растут при сниженном по сравнению с аэробами парциальном давлении кислорода, но не растут в анаэробных условиях.
Микроаэрофильный организм — микроорганизм, требующий, в отличие от строгих анаэробов, для своего роста присутствия кислорода в атмосфере или питательной среде, но в пониженных концентрациях по сравнению с содержанием кислорода в обычном воздухе или в нормальных тканях организма хозяина
32)ПРИЧИНЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АНАЭРОБОВ К МОЛЕКУЛЯРНОМУ КИСЛОРОДУ ВОЗДУХА
Губительное воздействие кислорода на облигатные анаэробы обусловлено тем, что в живой клетке в присутствии кислорода образуется пероксид водорода, который в больших концентрациях ядовит для бактериальной клетки. Облигатные анаэробы погибают при концентрации Н2О2 0,0003%, тогда как аэробы выдерживают до 0,015%, т.е. в 50 раз больше. Для обезвреживания пероксида водорода клетки аэробных бактерий вырабатывают фермент каталазу, разлагающую Н2О2 на воду и молекулярный кислород. Благодаря наличию каталазы Н2О2 не накапливается в клетках. У анаэробов и факультативных анаэробов каталаза отсутствует, что и является одной из причин их неспособности жить в аэробных условиях.
33)СОСТАВ СРЕДЫ КИТА-ТАРОЦЦИ
Среда Китта — Тароцци состоит из мясопептонного бульона, 0,5% глюкозы и кусочков печени или мясного фарша для поглощения кислорода из среды. Перед посевом среду прогревают на кипящей водяной бане в течение 20 — 30 минут для удаления воздуха из среды. После посева питательную среду сразу заливают слоем парафина или вазелинового масла для изоляции от доступа кислорода.
34)СОСТАВ И ХИМИЗМ СРЕДЫ ВИЛЬСОНА-БЛЕРА
Для общей среды Вильсона — Блера базой является агар-агар с добавлением глюкозы, сульфита натрия и двуххлористого железа. Клостридии образуют на этой среде колонии чёрного цвета за счет восстановления сульфита до сульфид — аниона, который соединяясь с катионами железа (II) дает соль чёрного цвета. Как правило, черные на этой среде образования колонии, появляются в глубине агарового столбика.[8]
35) ЭТАПЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ ВОЗБУДИТЕЛЯ
1)рассев смеси бактерий(исследуемый материал кровь моча гной и тд) на плотные пит.среды с целью получения изолированных колоний (методом истончающегося штриха).Инкубация в термостате.
2)Отбор подозрительных по внешнему виду колоний ,микроскопия части бактерий и пересев оставшейся части колоний на подходящую свежую пит.среду.Инкубация в термостате.
3)проверка чистоты культуры (макро и микроскопически)
36)КАК ИЗУЧАЮТ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БАКТЕРИЙ
Протеолитические свойства проявляются выделением во внешнюю среду протеолитических ферментов, которые расщепляют белки до промежуточных продуктов (пептоны, полипептиды, аминокислоты) или до продуктов конечного распада (индол, сероводород, аммиак и др.)
Для выявления протеолитических ферментов исследуемую культуру засевают в питательную среду, содержащую тот или иной белок (МПЖ, молоко и др.)
37)КАК ИЗУЧАЮТ САХАРОЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БАКТЕРИЙ
Сахаролитические свойства изучаются на средах Гисса. Среда Гисса представляет собой столбик полужидкого агара (засевается уколом), в состав которого входит определенный углевод и индикатор.
Обычно деление бактериальных клеток описывается как "бинарное": после удвоения нуклеоиды, связанные с плазматической мембраной, расходятся за счет растяжения мембраны между нуклеоидами, а затем образуется перетяжка или септа, делящая клетку надвое. Этот тип деления приводит к очень точному распределению генетического материала, практически без ошибок (менее 0,03 % дефектных клеток). Напомним, что ядерный аппарат бактерий, нуклеоид, представляет собой циклическую гигантскую (1,6 мм) молекулу ДНК, образующую многочисленные петлевые домены в состоянии сверхспирализации, порядок укладки петлевых доменов не известен.
Среднее время между делениями бактериальных клеток составляет 20-30 мин. А это период должен произойти целый ряд событий: репликация ДНК нуклеоида, сегрегация, отделение сестринских нуклеоидов, их дальнейшее расхождение, цитотомия за счет образования септы, делящей исходную клетку ровно пополам.
Механизмы питания. Поступление различных веществ в бактериальную клетку зависит от
величины и растворимости их молекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ,
различных факторов проницаемости мембран и др. Клеточная стенка пропускает небольшие
молекулы и ионы, задерживая макромолекулы массой более 600 Д. Основным регулятором
поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Условно можно
выделить четыре механизма проникновения питательных веществ в бактериальную клетку: это
простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт, транслокация групп. простая диффузия, при которой
перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны
цитоплазматической мембраны. Вещества проходят через липид-ную часть цитоплазматической
мембраны (органические молекулы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой
каналам в цитоплазматической мембране. Пассивная диффузия осуществляется без затраты
энергии.
Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе
стороны цитоплазматической мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помощью
молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматической мембране и обладающих
специфичностью. Каждый переносчик транспортирует через мембрану соответствующее вещество
или передает другому компоненту цитоплазматической мембраны . собственно переносчику.
Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых . цитоплазматическая
мембрана. Облегченная диффузия протекает без затраты энергии, вещества перемещаются от
более высокой концентрации к более низкой.
Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ от
меньшей концентрации в сторону большей, т.е. как бы против течения, поэтому данный про-
цесс сопровождается затратой метаболической энергии (АТФ), образующейся в результате
окислительно-восстановительных реакций в клетке.Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что
переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется.
Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных
систем.