Šta sadrži bakterijska ćelija? Vanjska struktura bakterija

Bakterijska ćelija se sastoji od ćelijskog zida, citoplazmatske membrane, citoplazme sa inkluzijama i jezgra zvanog nukleoid (slika 3.4). Postoje dodatne strukture: kapsula, mikrokapsula, sluz, flagella, pili. Neke bakterije pod nepovoljnim uvjetima mogu se formirati sporovi.

Rice. 3.4

Ćelijski zid. Stanični zid gram-pozitivnih bakterija sadrži malu količinu polisaharida, lipida i proteina. Glavna komponenta debelog ćelijskog zida ovih bakterija je višeslojni peptidoglikan (murein, mukopeptid), koji čini 40-90% mase ćelijskog zida (sl. 3.5, 3.7). Teihoične kiseline (od grč. teichos- zid).

Rice. 3-5-

Rice. 3.6.Mikroskopija faznog kontrastaL-forme

Ćelijski zid gram-negativnih bakterija uključuje vanjsku membranu vezanu lipoproteinom za donji sloj peptidoglikana. Na ultratankim dijelovima bakterija, vanjska membrana ima izgled valovite troslojne strukture, nalik unutrašnjoj membrani, koja se naziva citoplazmatska (sl. 3.5, 3.8). Glavna komponenta ovih membrana je bimolekularni (dvostruki) sloj lipida. Unutrašnji sloj vanjske membrane se sastoji od fosfolipida, a vanjski sloj sadrži lipopolisaharide. Lipopolisaharid vanjske membrane sastoji se od 3 fragmenta: lipid A - konzervativna struktura, gotovo ista kod gram-negativnih bakterija; jezgro, ili jezgro, dio kore (od lat. jezgro- jezgro), relativno konzervativna struktura oligosaharida (najkonstantniji dio LPS jezgra je ketodeoksioktonska kiselina); visoko varijabilni O-specifičan polisaharidni lanac formiran ponavljanjem identičnih oligosaharidnih sekvenci (0-antigen). Proteini matriksa vanjske membrane prožimaju je tako da proteinski molekuli zvani porini postavljaju hidrofilne pore kroz koje prolaze voda i mali hidrofilni molekuli.

Rice. 3-7Difrakcija elektrona tankog preseka ćelije listerije- Listeriamonocytogenes(prema A. A. Avakyan, L. N. Kats. I. B. Pavlova). Citoplazmatska membrana, mezozom i nukleoid su dobro definisani u obliku svetlosnih zona sa fibrilarnim, nitima nalik DNK strukturama; ćelijski zid - debeo, tipičan za gram-pozitivne bakterije

Rice. 3.8. Difrakcija elektrona ultra tankog preseka Brucella ćelije (Brucellamelitensis). Prema A. A. Avakyan, L. N. Kats, I. B. Pavlova.

Nukleoid ima izgled svjetlosnih zona sa fibrilarnim, nitima nalik DNK strukturama; stanični zid - tanak, tipičan za gram-negativne bakterije

Između vanjske i citoplazmatske membrane nalazi se periplazmatski prostor, odnosno periplazma, koji sadrži enzime (proteaze, lipaze, fosfataze, nukleaze, beta-laktamaze) i komponente transportnih sistema.
Kada je poremećena sinteza ćelijskog zida bakterije pod uticajem lizozima, penicilina i zaštitnih faktora organizma, nastaju ćelije modifikovanog (često sfernog) oblika: protoplasti - bakterije potpuno lišene ćelijskog zida; sferoplasti su bakterije s djelomično očuvanim ćelijskim zidom. Bakterije tipa sfero- ili protoplasta, koje su izgubile sposobnost sinteze peptidoglikana pod uticajem antibiotika ili drugih faktora i sposobne su da se razmnožavaju, nazivaju se L-oblici (slika 3.b). Neki L-oblici (nestabilni), kada se ukloni faktor koji je doveo do promjena u bakterijama, mogu se obrnuti, „vraćajući se“ u prvobitnu bakterijsku ćeliju.

Citoplazmatska membrana u elektronskoj mikroskopiji ultratankih preseka, to je troslojna membrana (2 tamna sloja debljine 2,5 nm odvojena svetlim međuslojem). Po strukturi je sličan plazmalemi životinjskih ćelija i sastoji se od dvostrukog sloja fosfolipida sa ugrađenom površinom i integralnih proteina, kao da prodire kroz strukturu membrane. Sa prekomjernim rastom (u poređenju sa rastom ćelijskog zida), citoplazmatska membrana formira invaginate - invaginacije u obliku složeno uvijenih membranskih struktura, koje se nazivaju mezozomi (slika 3.7). Manje složene uvijene strukture nazivaju se intracitoplazmatske membrane.
Citoplazma se sastoji od rastvorljivih proteina, ribonukleinskih kiselina, inkluzija i brojnih malih granula - ribozoma, odgovornih za sintezu (translaciju) proteina. Bakterijski ribozomi imaju veličinu od oko 20 nm i koeficijent sedimentacije od 70S, za razliku od EOB ribozoma karakterističnih za eukariotske ćelije. Ribosomalne RNK (rRNA) su konzervirani elementi bakterija („molekularni sat“ evolucije). 16S rRNA je dio male ribosomske podjedinice, a 23S rRNA dio je velike ribosomske podjedinice. Proučavanje 16S rRNA je osnova genske sistematike, koja omogućava procjenu stepena srodnosti organizama. Citoplazma sadrži različite inkluzije u obliku granula glikogena, polisaharida, beta-hidroksimaslačne kiseline i polifosfata (volutina). One su rezervne supstance za ishranu i energetske potrebe bakterija. Volutin ima afinitet prema osnovnim bojama i lako se otkriva posebnim metodama bojenja (na primjer, prema Neisseru) u obliku metakromatskih granula. Karakterističan raspored granula lutina otkriva se u bacilu difterije u obliku intenzivno obojenih ćelijskih stubova (slika 3.87).

Rice. 3-9 a

Rice. 3-9 b. Čista kulturaKlebsiellapneumoniae, Burri-gips bojenje. Vidljive su kapsule - svijetli oreoli oko bakterija u obliku štapa

Rice. 3.10.Flagele i pili Escherichia coli. Difrakcija elektrona bakterije obložene legurom platine i paladija. Priprema V. S. Tyurin

Nukleoid - ekvivalentno jezgru u bakterijama. Nalazi se u centralnoj zoni bakterija u obliku dvolančane DNK, zatvorene u prsten i čvrsto zbijene poput lopte (sl. 3.4, 3.7 i 3.8). Jezgro bakterija, za razliku od eukariota, nema nuklearni omotač, nukleolus i osnovne proteine ​​(histone). Obično u
Bakterijska ćelija sadrži jedan hromozom, predstavljen molekulom DNK zatvorenom u prsten. Pored nukleoida, predstavljenog jednim hromozomom, bakterijska ćelija sadrži ekstrahromozomske faktore nasleđa u obliku kovalentno zatvorenih DNK prstenova - takozvanih plazmida (vidi sliku 3.4).

Kapsula, mikrokapsula, sluz. Kapsula je mukozna struktura debljine više od 0,2 mikrona, čvrsto povezana sa ćelijskim zidom bakterije i koja ima jasno definisane vanjske granice. Kapsula je vidljiva u brisevima otiska iz patološkog materijala (vidi sliku 3.9a). U čistim bakterijskim kulturama kapsula se formira rjeđe. Otkriva se posebnim metodama bojenja razmaza (na primjer, prema Burri-Ginsu), koje stvaraju negativan kontrast tvari kapsule: tinta formira tamnu pozadinu oko kapsule (vidi sliku 3.9b).
Kapsula se sastoji od polisaharida (egzopolisaharida), ponekad od polipeptida; na primjer, u bacilu antraksa sastoji se od polimera D-glutaminske kiseline. Kapsula je hidrofilna i sprečava fagocitozu bakterija. Kapsula je antigena: antitijela protiv kapsule uzrokuju njeno povećanje (reakcija otoka kapsule).

Nastaju mnoge bakterije mikrokapsula - formiranje sluzokože debljine manje od 0,2 mikrona, koje se može otkriti samo elektronskim mikroskopom. Sluz treba razlikovati od kapsule - mukoidnih egzopolisaharida koji nemaju jasne granice. Sluz je rastvorljiva u vodi. Bakterijski egzopolisaharidi su uključeni u adheziju (lepljenje za supstrate) nazivaju se i glikokaliksom. Osim sinteze egzopolisaharida od strane bakterija, postoji još jedan mehanizam za njihovo stvaranje: djelovanjem ekstracelularnih bakterijskih enzima na disaharide. Kao rezultat, nastaju dekstrani i levani.

Flagella bakterije određuju pokretljivost bakterijske ćelije. Flagele su tanki filamenti koji potiču iz citoplazmatske membrane i duži su od same ćelije (slika 3.10). Debljina flagele je 12-20 nm, dužina 3-15 µm. Sastoje se od 3 dijela: spiralnog filamenta, kuke i bazalnog tijela koje sadrži štap sa posebnim diskovima (1 par diskova kod gram-pozitivnih bakterija i 2 para diskova kod gram-negativnih bakterija). Flagele su diskovima pričvršćene za citoplazmatsku membranu i ćelijski zid. Ovo stvara efekat elektromotora sa motornom šipkom koja rotira flagellum. Flagele se sastoje od proteina - flagelina (iz flagellum- flagellum), koji je H-antigen. Podjedinice flagelina su uvijene u spiralu. Broj flagela u bakterijama razne vrste varira od jedne (monotrich) u Vibrio cholerae do desetina i stotina flagela koje se protežu duž perimetra bakterije (peritrih) u Escherichia coli, Proteus, itd.

Rice. 3.11.Difrakcija elektrona ultratankog preseka bacila tetanusa(Clostridiumtetani) u vegetativnoj ćeliji bakterije nastaje terminalna spora sa višeslojnom membranom. (Prema A. A. Avakyan, L. N. Kats, I. B. Pavlova)

Lophotrichs imaju snop bičaka na jednom kraju ćelije. Amfitrihija ima jedan bičak ili snop flagela na suprotnim krajevima ćelije.

Pili (fimbrije, resice) - tvorbe nalik na niti, tanje i kraće (3-10 nm x 0,3-10 µm) od flagela. Pili se protežu od površine ćelije i sastoje se od proteina pilina, koji ima antigensku aktivnost. Postoje pili odgovorni za adheziju, odnosno za pričvršćivanje bakterija na zahvaćenu ćeliju, kao i pili odgovorni za ishranu, metabolizam vode i soli i seksualni (F-pili), odnosno konjugacijski pili. Pili su brojni - nekoliko stotina po ćeliji.

Međutim, obično postoje 1-3 polna pila po ćeliji: formiraju ih takozvane “muške” donorske ćelije koje sadrže transmisivne plazmide (F-, R-, Kolplazmidi). Posebnost polnih pila je interakcija sa posebnim „muškim“ sfernim bakteriofagima, koji se intenzivno adsorbuju na polnim pilijima (slika 3.10).

Kontroverza - svojevrsni oblik odmarajućih čvrstih bakterija, tj. bakterije sa gram-pozitivnim tipom strukture stanične stijenke. Kontroverza nastaju u nepovoljnim uslovima za postojanje bakterija (sušenje, nedostatak hranljivih materija i sl.). Jedna spora (endospora) se formira unutar bakterijske ćelije. Formiranje spora doprinosi očuvanju vrste i nije način razmnožavanja, kao kod gljiva. Bakterije koje stvaraju spore iz roda Bacillus imaju spore ne veće od prečnika ćelije. Bakterije kod kojih je veličina spora veća od prečnika ćelije nazivaju se klostridije, na primer, bakterije iz roda Clostridium (lat. Clostridium- vreteno). Spore su otporne na kiseline, pa su obojene crvenom Aujeszky metodom ili Ziehl-Neelsen metodom, a vegetativna ćelija je obojena u plavo (vidi sliku 3.2, bacili, klostridije).
Oblik spora može biti ovalan, sferičan; lokacija u ćeliji je terminalna, odnosno na kraju štapića (kod uzročnika tetanusa), subterminalna - bliže kraju štapića (kod uzročnika botulizma, gasne gangrene) i centralna (u bacilu antraksa ). Spora opstaje dugo vremena zbog prisustva višeslojne ljuske (slika 3.11), kalcijum dipikolinata, niskog sadržaja vode i sporih metaboličkih procesa. Pod povoljnim uslovima, spore klijaju, prolazeći kroz 3 uzastopne faze: aktivacija, inicijacija, klijanje.

Bakterijska stanica je, unatoč prividnoj jednostavnosti strukture, vrlo složen organizam, karakteriziran procesima karakterističnim za sva živa bića. Bakterijska stanica je prekrivena gustom membranom koja se sastoji od ćelijskog zida, citoplazmatske membrane, a kod nekih vrsta i kapsule.

Ćelijski zid– jedan od glavnih elemenata strukture bakterijske ćelije je površinski sloj koji se nalazi izvan citoplazmatske membrane. Zid obavlja zaštitne i potporne funkcije, a također daje ćeliji trajni, karakterističan oblik (na primjer, oblik štapa ili kokusa), jer ima određenu krutost (krutost), i predstavlja vanjski skelet ćelije. Unutar bakterijske ćelije osmotski tlak je nekoliko puta, a ponekad i desetine puta, viši nego u spoljašnje okruženje. Stoga bi ćelija brzo pukla da nije zaštićena tako gustom, krutom strukturom kao što je ćelijski zid. Glavna strukturna komponenta zidova, osnova njihove krute strukture u gotovo svim do sada proučavanim bakterijama, je murein. Površina ćelijskog zida nekih bakterija u obliku štapa prekrivena je izbočinama, bodljama ili izbočinama. Koristeći metodu bojenja koju je prvi put predložio Christian Gram 1884. godine, bakterije se mogu podijeliti u dvije grupe: gram-pozitivne i gram-negativne. Ćelijski zid je odgovoran za bojenje bakterija po Gramu. Sposobnost ili nemogućnost bojenja po Gramu povezana je s razlikama u kemijskom sastavu zidova bakterijskih stanica. Ćelijski zid je propustljiv: kroz njega hranjive tvari slobodno prolaze u ćeliju, a produkti metabolizma izlaze u okolinu. Veliki molekuli velike molekularne težine ne prolaze kroz ljusku.

Vanjski sloj citoplazme je usko uz ćelijski zid bakterijske ćelije - citoplazmatska membrana, obično se sastoji od dvosloja lipida, čija je svaka površina prekrivena monomolekularnim slojem proteina. Membrana čini oko 8-15% lipida ćelije. Ukupna debljina membrane je približno 9 nm. Citoplazmatska membrana igra ulogu osmotske barijere koja kontrolira transport tvari u i iz bakterijske stanice.

Ćelijski zid mnogih bakterija je na vrhu okružen slojem sluzavog materijala - kapsula. Debljina kapsule može biti višestruko veća od promjera same ćelije, a ponekad je toliko tanka da se može vidjeti samo kroz elektronski mikroskop - mikrokapsulu. Kapsula nije bitan dio ćelije, ona se formira u zavisnosti od uslova u kojima se bakterije nalaze. Služi kao zaštitni pokrov za ćeliju i učestvuje u metabolizmu vode, štiteći ćeliju od isušivanja.

Ispod citoplazmatske membrane kod bakterija se nalazi a itoplazma, predstavlja ceo sadržaj ćelije, sa izuzetkom jezgra i ćelijskog zida. Citoplazma bakterija je dispergirana mješavina koloida koja se sastoji od vode, proteina, ugljikohidrata, lipida, mineralnih spojeva i drugih tvari. Tečna bezstrukturna faza citoplazme (matriksa) sadrži ribozome, membranske sisteme, plastide i druge strukture, kao i rezervne nutrijente.

Bakterije nemaju takvo jezgro kao viši organizmi, ali imaju svoj analogni "nuklearni ekvivalent" - nukleoid,što je evolucijski primitivniji oblik organizacije nuklearne materije. Nukleoid bakterijske ćelije nalazi se u njenom središnjem dijelu.

Bakterijska stanica u mirovanju obično sadrži jedan nukleoid; ćelije u fazi prije diobe imaju dva nukleoida; u fazi logaritamskog rasta - reprodukcije - do četiri ili više nukleoida. Osim nukleoida, citoplazma bakterijske ćelije može sadržavati stotine puta kraće lančiće DNK – tzv. plazmid. Kako se pokazalo, plazmidi nisu nužno prisutni u bakterijama, ali daju tijelu dodatna svojstva koja su mu korisna, posebno ona koja se odnose na reprodukciju, otpornost na lijekove, patogenost itd.

Neke bakterije imaju strukturu dodataka na površini; najrasprostranjeniji od njih su flagele - organi kretanja bakterija. Bakterije mogu imati jednu, dvije ili više flagela. Njihova lokacija je različita: na jednom kraju ćelije, na dva, preko cijele površine itd.

Zove se bakterija sa jednim flagelom monotrichoma; bakterija sa snopom flagela na jednom kraju ćelije - lophotrichoma; na oba kraja - amfitrih; naziva se bakterija sa flagelama koje se nalaze na cijeloj površini ćelije peritrichome. Broj flagela varira kod različitih vrsta bakterija i može doseći i do 100. Debljina flagela se kreće od 10 do 20 nm, dužina - od 3 do 15 µm, a za istu bakterijsku ćeliju dužina može varirati ovisno o stanje kulture i faktori životne sredine.

Razlike između bakterija i drugih ćelija

1. Bakterije pripadaju prokariotima, odnosno nemaju odvojene
jezgro filamenta.
2. Ćelijski zid bakterije sadrži poseban peptido-
glikan - murein.
3. Bakterijskoj ćeliji nedostaje Golgijev aparat, endo-
plazma retikulum, mitohondrije.
4. Ulogu mitohondrija imaju mezozomi – invaginacije
citoplazmatska membrana.
5. U bakterijskoj ćeliji postoji mnogo ribozoma.
6. Bakterije mogu imati posebne organele kretanja -
flagella.
7. Veličine bakterija kreću se od 0,3-0,5 do 5-10 mikrona.

Bakterije se prema obliku ćelija dijele na koke, štapiće i uvijene.
U bakterijskoj ćeliji postoje:

1) glavne organele:

A) ;
b) citoplazma;
c) ribozomi;
d) citoplazmatska membrana;
e) ćelijski zid;

2) dodatne organele:

a) sporovi;
b) kapsule;
c) resice;
d) flagele.
Citoplazma je složen koloidni sistem
mu, koji se sastoji od vode (75%), mineralnih jedinjenja, proteina i DNK, koji su deo nukleoidnih organela, ribozoma, mezozoma i inkluzija.

Nuklearna materija raspršena u citoplazmi
ćelije. Nema nuklearnu membranu niti jezgre. U njemu je lokalizirana DNK, predstavljena dvolančanom spiralom. Obično je zatvoren u prsten i pričvršćen za citoplazmatsku membranu.

Sadrži oko 60 miliona parova baza. Ovo je čista DNK, nije
sadrži histonske proteine. Njihova zaštitna funkcija se obavlja
metilirane azotne baze. Kodirano u nukleoidu
osnovne genetske informacije, odnosno ćelije.
Uz nukleoid, citoplazma može sadržavati auto-
male kružne DNK molekule sa nižom molekulskom težinom - plazmidi. Oni također kodiraju nasljedne informacije, ali to nije od vitalnog značaja za bakterijsku ćeliju.

Ribozomi su ribonukleoproteinske čestice veličine 20 nm, koje se sastoje od dvije podjedinice - 30 S i 50 S.
Ribosomi su odgovorni za sintezu proteina. Prije početka sinteze proteina
Kada se ove podjedinice spoje u jednu - 70 S. Za razliku od eukariotskih ćelija, bakterijski ribozomi nisu ujedinjeni u endoplazmatski retikulum.
Mezozomi su derivati ​​citoplazmatske membrane. Mezozomi mogu biti u obliku koncentričnih membrana, vezikula, cijevi ili u obliku petlje. Mezozomi su povezani sa nukleoidom. Oni su uključeni u diobu stanica i sporulaciju.
Inkluzije su produkti metabolizma mikroorganizama
mov, koji se nalaze u njihovoj citoplazmi i koriste se
kao rezervne hranljive materije. Ovo uključuje
inkluzije glikogena, škroba, sumpora, polifosfata (volutina)
i sl.

2. Struktura ćelijskog zida
i citoplazmatske membrane

Ćelijski zid- elastična kruta formacija debljine 150-200 angstroma. Obavlja sljedeće funkcije:
1) zaštitno, sprovođenje fagocitoze;
2) regulacija osmotskog pritiska;
3) receptor;
4) učestvuje u procesima ishrane deobe ćelija;

5) antigena (određena proizvodnjom endotoksina - glavne somatske bakterije);
6) stabilizuje oblik i veličinu bakterija;
7) obezbeđuje sistem komunikacija sa spoljnim okruženjem;
8) indirektno učestvuje u regulaciji rasta i deobe ćelija.
Ćelijski zid nije vidljiv konvencionalnim metodama bojenja, ali
ako se stanica stavi u hipertonični rastvor (u eksperimentu
plazmoliza), tada postaje vidljiv.
Ćelijski zid je usko uz citoplazmu
membrana kod gram-pozitivnih bakterija, kod gram-negativnih
Kod bakterija je stanični zid odvojen od citoplazmatske membrane periplazmatskim prostorom.
Ćelijski zid ima dva sloja:
1) spoljašnji - plastični;
2) unutrašnji - kruti, koji se sastoje od mureina.
U zavisnosti od sadržaja mureina u ćelijskom zidu, razlikuju se gram-pozitivne i gram-negativne bakterije (u odnosu na bojenje po Gramu).
Kod gram-pozitivnih bakterija, mureinski sloj čini 80% mase ćelijskog zida. Prema Gramu, obojeni su plavo. U gram-pozitivnim bakterijama mureic
sloj čini 20% mase ćelijskog zida, prema Gramu, oni
obojene su crvenom bojom.
Kod gram-pozitivnih bakterija, vanjski sloj ćelije
zidova sadrži lipoproteine, glikoproteine, teihoinske kiseline
mnogo, nedostaje im sloj lipopolisaharida. Cellular
zid izgleda amorfno, nije strukturiran. Stoga, kada
uništavanjem mureinskog okvira, bakterije potpuno gube
ćelijskog zida (postati protoplasti), nisu sposobni
na reprodukciju.
Kod gram-negativnih bakterija, vanjska plastika
sloj je jasno definisan, sadrži lipoproteine, lipopolisaharidni sloj koji se sastoji od lipida A (endotoksina) i polisaharida
(O-antigen). Kada se gram-negativne bakterije unište, nastaju sferoplasti - bakterije s djelomično očuvanim staničnim zidom koje nisu sposobne za reprodukciju.
Citoplazmatska membrana se nalazi uz ćelijski zid.
Ima selektivnu propusnost i učestvuje
u transportu nutrijenata, uklanjanju egzotoksina,
energetski metabolizam ćelije, osmotska je barijera, učestvuje u regulaciji rasta i deobe, replikaciji DNK i stabilizator je ribosoma.
Ima normalnu strukturu: dva sloja fosfolipida (25-40%) i proteina.
Na osnovu funkcije, membranski proteini se dijele na:
1) strukturni;
2) permijaze - proteini transportnih sistema;
3) enzimi - enzimi.
Lipidni sastav membrana nije konstantan. Može se promijeniti
zavisno od uslova uzgoja i starosti useva.
Različite vrste bakterija razlikuju se jedna od druge po sastavu lipida
sastav njihovih membrana.

3. Dodatne bakterijske organele

Resice (pili, fimbrije)- to su tanke proteinske izrasline na
površine ćelijskog zida. Funkcionalno se razlikuju. Postoje komon-pili i sex-pili. Komon-pili su odgovorni za prianjanje
bakterije na površini ćelija mikroorganizama. Karakteristični su
za gram-pozitivne bakterije. Sex pili omogućavaju kontakt između muških i ženskih bakterijskih stanica
tokom procesa konjugacije. Preko njih dolazi do razmjene genetskih informacija
formiranje od donatora do primaoca. Donator - muška ćelija -
ima tabletu za seks. Ženska ćelija - recipijent - nema
pio seks. Seks pili protein kodiran je genima F-plazmida.
Flagella- organele kretanja. Pokretne bakterije ga imaju. To su posebne proteinske izrasline na površini bakterijske ćelije koje sadrže protein flagelin. Broj i lokacija flagela mogu varirati.
Oni su:
1) monotrihi (imaju jedan bičak);
2) lofotrihi (na jednom kraju ćelije imaju snop flagela);
3) amfitrihija (imaju po jedan bičak na svakom kraju);
4) peritrihi (imaju nekoliko flagela smještenih duž
perimetar).
Mobilnost bakterija se procjenjuje ispitivanjem živih mikro-
organizama, ili posredno - po prirodi rasta u Peško-
va (polutečni agar). Nepokretne bakterije rastu striktno prema
ubod, a pokretni daju difuzan rast.

Kapsule predstavljaju dodatnu površinsku školjku. Nastaju kada uđe mikroorganizam
u makroorganizam. Funkcija kapsule je zaštita od fagocitoze i.
Postoje makro i mikrokapsule. Makrokapsula se može identificirati korištenjem posebnih metoda bojenja, kombinirajući pozitivne i negativne metode bojenja. Mikrokapsula - zadebljanje
gornjih slojeva ćelijskog zida. Može se samo otkriti
sa elektronskom mikroskopom. Mikrokapsule su karakteristične za virulentne bakterije.

Među bakterijama su:

1) prave kapsule bakterije (rod Klebsiella)- spasiti
formiranje kapsula i tokom rasta na hranljivim podlogama, a ne
samo u makroorganizmu;

2) pseudokapsularni- formiraju kapsulu tek kada uđu u makroorganizam.
Kapsule mogu biti polisaharidne i proteinske. Oni igraju ulogu i mogu biti faktor virulencije.
Kontroverza- to su posebni oblici postojanja određenih bakterija u nepovoljnim uslovima životne sredine. Sporulacija je karakteristična za gram-pozitivne bakterije. Za razliku od
vegetativni oblici spora su otporniji na hemijske i termičke faktore.
Najčešće, spore stvaraju bakterije iz roda Bacillus i Clostridium.
Proces sporulacije sastoji se od zgušnjavanja svih
ćelijske membrane. Zasićuju se solima kalcijum dipikalinata, zgušnjavaju, stanica gubi vodu i sve se usporava.
njegovih plastičnih procesa. Kada se spora nađe u povoljnim uslovima, ona klija u vegetativni oblik.
Pokazalo se i da gram-negativne bakterije perzistiraju u nepovoljnim uvjetima u obliku nekulturnih oblika. U ovom slučaju nema tipične sporulacije, ali su metabolički procesi u takvim stanicama usporeni i nemoguće je odmah dobiti rast na hranjivom mediju. Ali kada uđu u makroorganizam, transformišu se u svoje izvorne oblike.

Bakterije („štapić” od starogrčkog) su carstvo (grupa) nenuklearnih (prokariotskih) mikroorganizama, obično jednoćelijskih. Danas je poznato i opisano oko deset hiljada njihovih vrsta. Naučnici procjenjuju da ih ima više od milion.

Može imati okrugli, uvijen, štapićasti oblik. U rijetkim slučajevima nalaze se kubni, tetraedarski, zvjezdasti i O- ili C-oblici. određuje sposobnosti koje bakterijska ćelija ima. Na primjer, ovisno o svom obliku, mikroorganizmi imaju jedan ili drugi stupanj pokretljivosti, sposobnost pričvršćivanja na površinu i jedan ili drugi način apsorpcije nutritivnih spojeva.

Bakterijska stanica uključuje tri bitne strukture: citoplazmatsku membranu, ribozome i nukleoid.

Od membrane sa vanjske strane ima nekoliko slojeva. Konkretno, tu je sluznica, kapsula i ćelijski zid. Osim toga, izvana se razvijaju različite površinske strukture: resice, flagele. Citoplazma i membrana se kombinuju u koncept „protoplasta“.

Bakterijska stanica sa svim svojim sadržajem ograničena je od vanjskog okruženja membranom. Unutra, u homogenoj frakciji citoplazme, nalaze se proteini, rastvorljiva RNK, supstrati metaboličkih reakcija i različita jedinjenja. Ostatak sadrži različite strukturne elemente.

Ne sadrži nuklearne membrane niti bilo koje druge intracitoplazmatske membrane koje nisu derivati ​​citoplazmatske membrane. U isto vrijeme, neke prokariote karakteriziraju lokalne "izbočine" glavne ljuske. Ove "izbočine" - mezozomi - obavljaju različite funkcije i dijele bakterijsku ćeliju na funkcionalno različite dijelove.

Svi podaci potrebni za život sadržani su u jednoj DNK. Kromosom koji bakterijska stanica uključuje obično ima oblik kovalentno zatvorenog prstena. U jednom trenutku, DNK se vezuje za membranu i stavlja u zasebnu, ali ne odvojenu od citoplazme, strukturu. Ova struktura se naziva "nukleoid". Kada je rasklopljen, bakterijski hromozom je duži od jednog milimetra. Obično se predstavlja u jednom primjerku. Drugim riječima, prokarioti su gotovo svi haploidni. Međutim, pod određenim specifičnim uvjetima, bakterijska stanica može sadržavati kopije svog hromozoma.

To je od posebnog značaja u životu bakterije, međutim, ovaj strukturni element nije obavezan. U laboratorijskim uslovima dobijeni su neki oblici prokariota kod kojih je zid potpuno ili djelimično odsutan. Ove bakterije mogu postojati u normalnim uslovima, ali su u nekim slučajevima izgubile sposobnost dijeljenja. U prirodi postoji grupa prokariota koji u svojoj strukturi ne sadrže zidove.

Na vanjskoj površini zida može se nalaziti amorfni sloj - kapsula. Sluzni slojevi se prilično lako odvajaju od mikroorganizma, nemaju veze sa ćelijom. Poklopci također imaju finu strukturu, nisu amorfni.

Reprodukcija nekih oblika bakterija vrši se binarnom transverzalnom fisijom jednake veličine ili pupanjem. U različite grupe uočavaju se različite opcije podjele. Na primjer, kod cijanobakterija, reprodukcija se odvija na više načina - nekoliko uzastopnih binarnih fisija. Kao rezultat, formira se od četiri do hiljadu novih mikroorganizama. Imaju posebne mehanizme pomoću kojih se osigurava plastičnost genotipa, neophodna za adaptaciju na promjenjivo vanjsko okruženje i evoluciju.

Ćelija prokariotskih organizama ima složenu, strogo uređenu strukturu i ima osnovne karakteristike ultrastrukturne organizacije i hemijski sastav.

Strukturne komponente bakterijske ćelije dijele se na osnovne i privremene (slika 2). Glavne strukture su: ćelijski zid, citoplazmatska membrana sa njenim derivatima, citoplazma sa ribozomima i raznim inkluzijama, nukleoid; privremeni - kapsula, sluznica, flagele, resice, endospore, formirane samo u određenim fazama životni ciklus bakterije u nekim vrstama potpuno su odsutne.

U prokariotskoj ćeliji, strukture koje se nalaze izvan citoplazmatske membrane nazivaju se površinskim (ćelijski zid, kapsula, flagele, resice).

Termin "omotnica" se trenutno koristi za označavanje ćelijske stijenke i kapsule bakterije ili samo citoplazmatske membrane nije dio ovojnice i odnosi se na protoplast.

Stanični zid je važan strukturni element bakterijske ćelije, smješten između citoplazmatske membrane i kapsule; kod nekapsularnih bakterija to je vanjska ćelijska membrana. Obavezno je za sve prokariote, izuzev mikoplazme i bakterija L-forme. Obavlja niz funkcija: štiti bakterije od osmotskog šoka i drugih štetnih faktora, određuje njihov oblik, sudjeluje u metabolizmu; u mnogim vrstama patogenih bakterija je toksičan, sadrži površinske antigene, a nosi i specifične receptore za fage na površini. Zid bakterijske ćelije sadrži pore koje su uključene u transport egzotoksina i drugih bakterijskih egzoproteina. Debljina ćelijskog zida je 10-100 nm i čini 5 do 50% suve materije ćelije.

Glavna komponenta bakterijskog ćelijskog zida je peptidoglikan, ili murein (latinski murus - zid), noseći polimer koji ima mrežnu strukturu i čini kruti (tvrdi) vanjski okvir bakterijske stanice. Peptidoglikan ima glavni lanac (kičmu) koji se sastoji od naizmjeničnih ostataka N-acetil-M-glukozamina i N-acetilmuramske kiseline povezanih 1,4-glikozidnim vezama, identičnih tetrapeptidnih bočnih lanaca vezanih za molekule N-acetilmuramske kiseline i kratkih križnih peptida lanci mostovi koji povezuju lance polisaharida. Dvije vrste veza (glikozidne i peptidne) koje povezuju peptidoglikanske podjedinice daju ovom heteropolimeru strukturu molekularne mreže. Jezgra peptidoglikanskog sloja je ista kod svih vrsta bakterija; Tetrapeptidni proteinski lanci i peptidni (poprečni) lanci su različiti kod različitih vrsta.

Na osnovu svojih tinktorijalnih svojstava, sve bakterije se dijele u dvije grupe: gram-pozitivne i gram-negativne. Godine 1884. H. Gram je predložio metodu bojenja koja se koristila za razlikovanje bakterija. Suština metode je da gram-pozitivne bakterije čvrsto fiksiraju kompleks gentian violet-a i joda, ne podliježu izbjeljivanju etanolom i stoga ne percipiraju dodatnu boju fuksin, ostajući ljubičasta. Kod gram-negativnih bakterija ovaj kompleks se lako ispire iz ćelije etanolom, a dodatnom primjenom fuksina postaju crveni. Kod nekih bakterija, pozitivna boja po Gramu se opaža samo u fazi aktivnog rasta. Sposobnost prokariota da budu obojeni po Gramu ili obezbojeni etanolom određena je specifičnim hemijskim sastavom i ultrastrukturom njihovog ćelijskog zida. Peptidoglikan u gram-pozitivnim bakterijama je glavna komponenta ćelijskog zida i čini od 50 do 90%, u gram-negativnim bakterijama je 1-10%. Strukturne mikrofibrile peptidoglikana Gram-negativnih bakterija su manje kompaktno umrežene, pa su pore u njihovom peptidoglikanskom sloju mnogo šire nego u molekularnom okviru Gram-pozitivnih bakterija. Sa takvom strukturnom organizacijom peptidoglikana, ljubičasti kompleks gentian violet-a i joda u gram-negativnim bakterijama će se brže isprati.

Ćelijski zid gram-pozitivnih bakterija je usko uz citoplazmatsku membranu, masivan, a debljina mu je u rasponu od 20-100 nm. Karakterizira ga prisustvo teihoinskih kiselina, koje su povezane s peptidoglikanom i polimeri su trihidričnog alkohola - glicerola ili pentaatomskog alkohola - ribitola, čiji su ostaci povezani fosfodiestarskim vezama. Teihoične kiseline vezuju ione magnezijuma i učestvuju u njihovom transportu u ćeliju. Polisaharidi, proteini i lipidi se također nalaze u malim količinama u ćelijskom zidu gram-pozitivnih prokariota.

Rice. 2. Šema strukture prokariotske ćelije:

1 - kapsula; 2 - ćelijski zid; 3 - citoplazmatska membrana; 4 - nukleoid; 5 - citoplazma; 6 - hromatofore; 7 - tilakoidi; 8 - mezozom; 9 - ribozomi; 10 - flagella; 11—bazalno tijelo; 12 - pio; 13 - uključivanje sumpora; 14 — kapi masti; 15 — polifosfatne granule; 16 - plazmid

Stanični zid gram-negativnih bakterija je višeslojan, debljine je 14-17 nm. Unutrašnji sloj je peptidoglikan, koji formira tanku (2 nm) kontinuiranu mrežu koja okružuje ćeliju. Peptidoglikan sadrži samo mezodiaminopimelnu kiselinu i ne sadrži lizin. Vanjski sloj ćelijskog zida - vanjska membrana - sastoji se od fosfolipida, lipopolisaharida, lipoproteina i proteina. Vanjska membrana sadrži matriksne proteine, koji su čvrsto vezani za peptidoglikanski sloj. Jedna od njihovih funkcija je formiranje hidrofilnih pora u membrani, kroz koje dolazi do difuzije molekula mase do 600, ponekad i 900 Proteini matriksa, osim toga, djeluju i kao receptori za neke fage. Lipopolisaharid (LPS) u ćelijskim zidovima gram-negativnih bakterija sastoji se od lipida A i polisaharida. LPS, koji je toksičan za životinje, naziva se endotoksin. Teihoične kiseline nisu pronađene u gram-negativnim bakterijama.

Strukturne komponente ćelijskog zida gram-negativnih bakterija su razgraničene od citoplazmatske membrane i odvojene prostorom koji se naziva periplazma ili periplazmatski prostor.

Protoplasti i sferoplasti. Protoplasti su oblici prokariota potpuno lišeni stanične stijenke, obično formirani u gram-pozitivnim bakterijama. Sferoplasti su bakterije s djelomično uništenim ćelijskim zidom. Zadržavaju elemente vanjske membrane. Uočavaju se kod gram-negativnih bakterija i mnogo rjeđe kod gram-pozitivnih bakterija. Nastaju kao rezultat uništavanja peptidoglikanskog sloja litičkim enzimima, na primjer lizozimom, ili blokiranjem biosinteze peptidoglikana antibiotikom penicilinom, itd. u okruženju s odgovarajućim osmotskim pritiskom.

Protoplasti i sferoplasti imaju sferni ili hemisferični oblik i 3-10 puta su veći od originalnih ćelija. U normalnim uslovima dolazi do osmotske lize i oni umiru. U uslovima povećanog osmotskog pritiska, oni su u stanju da prežive, rastu, pa čak i da se dele neko vreme. Kada se ukloni faktor koji uništava peptidoglikan, protoplasti po pravilu odumiru, ali se mogu pretvoriti u L-oblike; sferoplasti se lako vraćaju u izvorne bakterije, ponekad se transformiraju u L-oblike ili umiru.

L-oblici bakterija. To su fenotipske modifikacije, ili mutanti, bakterija koje su djelomično ili potpuno izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana stanične stijenke. Dakle, L-oblici su bakterije koje su defektne u ćelijskom zidu. Ime su dobili po tome što su izolovani i opisani na Institutu Lister u Engleskoj 1935. godine. Nastaju pod uticajem L-transformatora - antibiotika (penicilin, polimiksin, bacitracin, venkomicin, streptomicin), aminokiselina. (glicin, metionin, leucin, itd.), enzim lizozim, ultraljubičasto i rendgensko zračenje. Za razliku od protoplasta i sferoplasta, L-oblici imaju relativno visoku vitalnost i izraženu sposobnost reprodukcije. U pogledu morfoloških i kulturnih svojstava, oštro se razlikuju od izvornih bakterija, što je posljedica gubitka stanične stijenke i promjena u metaboličkoj aktivnosti.

L-oblici bakterija su polimorfni. Postoje elementarna tijela veličine 0,2-1 mikrona (minimalni reproduktivni elementi), sfere - 1-5, velika tijela - 5-50, niti - do 4 mikrona ili više. Ćelije L-forme imaju dobro razvijen sistem intracitoplazmatskih membrana i struktura nalik mijelinu. Zbog defekta na ćelijskom zidu, oni su osmotski nestabilni i mogu se uzgajati samo na posebna okruženja sa visokim osmotskim pritiskom; prolaze kroz bakterijske filtere.

Postoje stabilni i nestabilni L-oblici bakterija. Prvi su potpuno lišeni krutog ćelijskog zida, što ih čini sličnima protoplastima; izuzetno se rijetko vraćaju u svoje izvorne bakterijske oblike. Potonji mogu imati elemente ćelijskog zida, u kojima su slični sferoplastima; u nedostatku faktora koji je uzrokovao njihovo formiranje, vraćaju se u prvobitne ćelije.

Proces formiranja L-forma naziva se L-transformacija ili L-indukcija. Gotovo sve vrste bakterija, uključujući i one patogene (uzročnici bruceloze, tuberkuloze, listerije itd.), imaju sposobnost da se podvrgnu L-transformaciji.

L-formama se pridaje veliki značaj u nastanku hroničnih rekurentnih infekcija, prenosu patogena i njihovom dugotrajnom opstanku u organizmu. Dokazana je transplacentalna invazivnost elementarnih tijela bakterija L oblika.

Infektivni proces uzrokovan L-oblikima bakterija karakterizira atipičnost, trajanje tijeka, težina bolesti i teško se liječi kemoterapijom.

Kapsula je mukozni sloj koji se nalazi iznad ćelijskog zida bakterije. Supstanca kapsule je jasno razgraničena od okruženje. U zavisnosti od debljine sloja i jačine veze sa bakterijskom ćelijom, makrokapsula debljine veće od 0,2 mikrona, jasno vidljiva u svetlosnom mikroskopu, i mikrokapsula debljine manje od 0,2 mikrona, koja se može detektovati samo elektronskim mikroskopom ili detektovani hemijskim i imunološkim metodama, razlikuju se. Makrokapsulu (pravu kapsulu) formira B. anlhracis, C1. perfringens, mikrokapsula - Escherichia coJi. Kapsula nije bitna struktura bakterijske ćelije: njen gubitak ne dovodi do smrti bakterije. Poznati su mutanti bakterija bez kapsula, na primjer soj vakcine protiv antraksa STI-1.

Supstanca kapsula se sastoji od visoko hidrofilnih micela, a njihov hemijski sastav je veoma raznolik. Glavne komponente većine prokariotskih kapsula su homo- ili hetsropolisaharidi (entrobakterije itd.). Kod nekih vrsta bacila, kapsule su izgrađene od polipeptida. Dakle, sastav kapsule B. anthracis uključuje polipeptid D-glutaminske kiseline (desnorotirajući izomer). Sastav mikrokapsule Mycobacterium tuberculosis sisara uključuje glikopeptide predstavljene esterom trehaloze i mikolne kiseline (faktor kabla).

Sinteza kapsule je složen proces i ima svoje karakteristike kod različitih prokariota; Vjeruje se da se biopolimeri kapsule sintetiziraju na vanjskoj površini citoplazmatske membrane i oslobađaju se na površinu ćelijskog zida u određenim specifičnim područjima.

Postoje bakterije koje sintetiziraju sluz, koja se taloži na površini ćelijskog zida u obliku bestrukturnog sloja polisaharidne prirode. Sluzna supstanca koja okružuje ćeliju često je deblja od prečnika ćelije. U saprofitskoj bakteriji Leuconostoca uočeno je formiranje jedne kapsule za mnoge jedinke. Takve nakupine bakterija zatvorene u zajedničku kapsulu nazivaju se zooglea.

Kapsula je multifunkcionalna organela koja igra važnu biološku ulogu. To je mjesto lokalizacije kapsularnih antigena koji određuju virulenciju, antigensku specifičnost i imunogenost bakterija. Gubitak kapsule kod patogenih bakterija naglo smanjuje njihovu virulentnost, na primjer, kod nekapsularnih sojeva bacila antraksa. Kapsule osiguravaju preživljavanje bakterija, štiteći ih od mehaničkih oštećenja, isušivanja, infekcije fagima, toksičnim tvarima, au patogenim oblicima - od djelovanja zaštitnih sila makroorganizma: inkapsulirane stanice su slabo fagocitirane. Kod nekih vrsta bakterija, uključujući i one patogene, potiče pričvršćivanje stanica za supstrat.

U veterinarskoj mikrobiologiji detekcija kapsule se koristi kao diferencijalni morfološki znak patogena pri testiranju na antraks.

Za bojenje kapsula koriste se posebne metode - Romanovsky - Giemsa, Gins - Burri, Olt, Mikhin itd.

Mikrokapsula i mukozni sloj određuju se serološkim reakcijama (RA), antigenske komponente kapsule identifikuju se metodom imunofluorescencije (RIF) i RDD.

Flagele su organele kretanja bakterija, predstavljene tankim, dugim strukturama nalik na niti proteinske prirode. Njihova dužina nekoliko puta premašuje bakterijsku ćeliju i iznosi 10-20 mikrona, a kod nekih spirila dostiže 80-90 mikrona. Flagelum filament (fibril) je kompletan spiralni cilindar prečnika 12-20 nm. Kod Vibrios i Proteus, filament je okružen omotačem debljine 35 nm.

Flagelum se sastoji od tri dijela: spiralnog filamenta, kuke i bazalnog tijela. Udica je zakrivljeni proteinski cilindar koji djeluje kao fleksibilna veza između bazalnog tijela i krutog filamenta flageluma. Bazalno tijelo je složena struktura koja se sastoji od centralnog štapa (ose) i prstenova.

Rice. 3. Flagella:

a - monotrihi; b - amfitrihovi; c - lopotrichs; d - peritrihijski

Flagele nisu vitalne strukture bakterijske ćelije: postoje fazne varijacije u bakterijama, kada su prisutne u jednoj fazi razvoja ćelije, a odsutne u drugoj. Dakle, u uzročniku tetanusa u starim kulturama dominiraju ćelije bez flagela.

Broj flagela (od I do 50 ili više) i mjesta njihove lokalizacije u bakterijama različitih vrsta nisu isti, ali su stabilni za jednu vrstu. Ovisno o tome, razlikuju se sljedeće grupe flageliranih bakterija: moiotrichs - bakterije s jednim polarno smještenim flagelumom; amfitrihne - bakterije s dvije polarno raspoređene flagele ili imaju snop flagela na oba kraja; lophotrichs - bakterije sa snopom flagela na jednom kraju ćelije; peritrihi su bakterije sa mnogo flagela koje se nalaze na bočnim stranama ćelije ili na njenoj celoj površini (slika 3). Bakterije koje nemaju flagele nazivaju se atrichia.

Kao organi kretanja, flagele su tipične za plutajuće štapićaste i uvijene oblike bakterija i nalaze se samo u izoliranim slučajevima kod kokija. Omogućuju efikasno kretanje u tečnim medijima i sporije kretanje na površini čvrstih podloga. Brzina kretanja monotriha i lofotriha dostiže 50 μm/s, amfitrihije i peritrihi se kreću sporije i obično prelaze udaljenost jednaku veličini njihove ćelije za 1 s.

Bakterije se kreću nasumično, ali su sposobne za usmjerene oblike kretanja - taksije, koje određuju vanjski podražaji. Reagujući na različite faktore okoline, bakterije se u kratkom vremenu lokalizuju u optimalnoj zoni staništa. Taksi mogu biti pozitivni i negativni. Uobičajeno je razlikovati: hemotaksu, aerotaksu, fototaksu, magnotaksu. Hemotaksa je uzrokovana razlikama u koncentraciji kemikalija u okolišu, aerotaksa kisikom, fototaksija intenzitetom svjetlosti, magnetotaksa je određena sposobnošću mikroorganizama da se kreću u magnetskom polju.

Identifikacija pokretnih flagelarnih oblika bakterija važna je za njihovu identifikaciju u laboratorijska dijagnostika zarazne bolesti.

Pili (fimbrije, resice) su ravni, tanki, šuplji proteinski cilindri debljine 3-25 nm i dužine do 12 µm, koji se protežu od površine bakterijske ćelije. Formira ih specifičan protein - pilin, potiču iz citoplazmatske membrane, nalaze se u pokretnim i nepokretnim oblicima bakterija i vidljivi su samo u elektronskom mikroskopu (slika 4). Na površini ćelije može biti od 1-2, 50-400 ili više pila do nekoliko hiljada.

Rice. 4. Pio

Postoje dvije klase pilija: polni pili (sexpili) i opći pili, koji se češće nazivaju fimbrije. Ista bakterija može imati pili različite prirode. Spolni pili se pojavljuju na površini bakterija tokom procesa konjugacije i obavljaju funkciju organela preko kojih se genetski materijal (DNK) prenosi od donora do primaoca.

Pili opšteg tipa nalaze se peritrihijalno (Escherichia coli) ili na polovima (pseudomonas); jedna bakterija ih može sadržavati stotine. Sudjeluju u adheziji bakterija u aglomerate, vezivanju mikroba za različite supstrate, uključujući ćelije (adhezivna funkcija), u transportu metabolita, a također doprinose stvaranju filmova na površini tekućih medija; izazivaju aglutinaciju crvenih krvnih zrnaca.

Citoplazmatska membrana i njeni derivati. Citoplazmatska membrana (plazmolema) je polupropusna lipoproteinska struktura bakterijskih stanica koja odvaja citoplazmu od ćelijskog zida. Ona je obavezna multifunkcionalna komponenta ćelije i čini 8-15% njene suhe mase. Uništavanje citoplazmatske membrane dovodi do smrti bakterijske ćelije. Ultratanki preseci u elektronskom mikroskopu otkrivaju njegovu troslojnu strukturu - dva ograničavajuća osmiofilna sloja, svaki debljine 2-3 nm, i jedan osmiofobni centralni sloj debljine 4-5 nm.

Hemijski gledano, citoplazmatska membrana je proteinsko-lipidni kompleks koji se sastoji od 50-75% proteina i 15-50% lipida. Glavni dio membranskih lipida (70-90%) predstavljaju fosfolipidi. Izgrađen je od dva monomolekularna proteinska sloja, između kojih se nalazi lipidni sloj koji se sastoji od dva reda pravilno orijentiranih molekula lipida.

Citoplazmatska membrana služi kao osmotska barijera za ćeliju, kontrolira protok hranjivih tvari u ćeliju i oslobađanje metaboličkih proizvoda van, sadrži enzime permeaze specifične za supstrat koji provode aktivan selektivni prijenos organskih i neorganskih molekula.

Enzimi citoplazmatske membrane kataliziraju završne korake u sintezi membranskih lipida, komponenti ćelijskog zida, kapsula i egzoenzima; Enzimi oksidativne fosforilacije i enzimi za transport elektrona odgovorni za sintezu energije lokalizirani su na membrani.

Tokom rasta ćelije, citoplazmatska membrana formira brojne invaginate koji formiraju strukture intracitoplazmatske membrane. Lokalni membranski invaginati se nazivaju mezozomi. Ove strukture su dobro izražene kod gram-pozitivnih bakterija, lošije kod gram-negativnih bakterija, a slabo kod rikecija i mikoplazma.

Ustanovljena je veza između mezosoma i bakterijskog hromozoma; Mezozomi integrisani sa nukleoidom učestvuju u kariokinezi i citokinezi mikrobnih ćelija, obezbeđujući distribuciju genoma nakon završetka replikacije DNK i naknadne divergencije ćerki hromozoma. Mezozomi su, poput citoplazmatske membrane, centri respiratorne aktivnosti bakterija, pa se ponekad nazivaju analozima mitohondrija. Međutim, značaj mezozoma još nije u potpunosti razjašnjen. Oni povećavaju radnu površinu membrana, obavljajući možda samo strukturnu funkciju, dijeleći bakterijsku ćeliju u relativno odvojene odjeljke, što stvara povoljnije uvjete za nastanak enzimskih procesa. U patogenim bakterijama osiguravaju transport proteinskih molekula egzotoksina.

Citoplazma je sadržaj bakterijske ćelije, ograničen citoplazmatskom membranom. Sastoji se od citosola - homogene frakcije, uključujući rastvorljive komponente RNK, supstratne supstance, enzime, metaboličke proizvode i strukturni elementi- ribozomi, intracitoplazmatske membrane, inkluzije i nukleoidi.

Ribosomi su organele koje provode biosintezu proteina. Sastoje se od proteina i RNK, povezanih u kompleks vodoničnim i hidrofobnim vezama. Bakterijski ribozomi su granule promjera 15-20 nm, imaju konstantu sedimentacije od 70S i formiraju se od dvije ribonukleoproteinske podjedinice: 30S i 50S. Jedna bakterijska stanica može sadržavati od 5000-50.000 ribozoma putem mRNA oni su kombinirani u polizomske agregate koji se sastoje od 50-55 ribozoma s visokom aktivnošću sinteze proteina.

U citoplazmi bakterija otkrivaju se različite vrste inkluzija. Mogu biti čvrste, tečne ili gasovite, sa ili bez proteinske membrane, i nisu trajno prisutne. Značajan dio njih su rezervne hranjive tvari i proizvodi staničnog metabolizma. Rezervni nutrijenti uključuju: polisaharide, lipide, polifosfate, naslage sumpora itd. Među inkluzijama polisaharidne prirode najčešće se nalaze glikogen i škrobu slična supstanca granuloza, koji služe kao izvor ugljika i energetskog materijala. Lipidi se akumuliraju u ćelijama u obliku granula i masnih kapljica, uključujući membranom okružene granule poli-/3-hidroksimaslačne kiseline, koje oštro lome svjetlost i jasno su vidljive u svjetlosnom mikroskopu. Bacili antraksa i saprofitne bakterije koje stvaraju aerobne spore također se otkrivaju. Mikobakterije akumuliraju voskove kao rezervne supstance. Ćelije nekih nebakterija ospica, spirila i drugih sadrže granule volutina formirane od polifosfata. Karakterizira ih metahromazija: toluidin plava i metilen plava boje ih ljubičastocrvena. Granule volutina igraju ulogu depoa fosfata.

Inkluzije okružene membranom također uključuju plinske vakuole, ili aerozome, one smanjuju specifičnu težinu stanica i nalaze se u vodenim prokariotima.

Nukleoid je jezgro prokariota. Sastoji se od jednog dvolančanog DNK lanca zatvorenog u prsten, dužine 1,1-1,6 nm, koji se smatra jednim bakterijskim hromozomom ili genoforom.

Nukleoid u prokariotima nije omeđen od ostatka ćelije membranom – nedostaje mu nuklearna ovojnica.

Nukleoidne strukture uključuju RNA polimerazu, osnovne proteine ​​i nedostaju histone; hromozom je usidren na citoplazmatskoj membrani, a kod gram-pozitivnih bakterija - na mezozomima. Bakterijski hromozom se replicira na polikonzervativni način: matična dvostruka spirala DNK se odmotava i novi komplementarni lanac se sklapa na šablonu svakog polinukleotidnog lanca. Nukleoid nema mitotički aparat, a odvajanje jezgri kćeri osigurava se rastom citoplazmatske membrane.

Bakterijsko jezgro je diferencirana struktura. U zavisnosti od faze razvoja ćelije, nukleoid može biti diskretan (diskontinuiran) i sastojati se od pojedinačnih fragmenata. To je zbog činjenice da se podjela bakterijske ćelije u vremenu događa nakon završetka ciklusa replikacije molekule DNK i formiranja kćeri hromozoma.

Nukleoid sadrži većinu genetskih informacija bakterijske ćelije.

Osim nukleoida, ekstrakromosomski genetski elementi nalaze se u stanicama mnogih bakterija - plazmidi, koji su mali kružni DNK molekuli sposobni za autonomnu replikaciju.