Микробиология, вирусология — ПСБГПМУ, Педиатрия
Бактерии относятся к прокариотам — организмам, лишённым оформленного ядра и мембранных органелл. Строение бактериальной клетки определяется жёсткой клеточной стенкой, цитоплазматической мембраной и цитоплазмой, в которой расположены генетический аппарат (нуклеоид), рибосомы, а также дополнительные структуры (капсула, жгутики, пили, споры, включения). Функции каждого компонента строго специализированы и обеспечивают выживание, размножение, защиту и взаимодействие с окружающей средой.
Капсула представляет собой слизистый слой полисахаридной (реже полипептидной) природы, прочно связанный с клеточной стенкой. Различают микрокапсулу (толщина менее 0,2 мкм, выявляется только электронной микроскопией) и макрокапсулу (хорошо видна в световой микроскоп).
> [!simple] Простыми словами: Капсула — это «липкая оболочка» бактерии. Она помогает бактерии «прилипнуть» к чему-то, а также прячет её от клеток иммунной системы, не давая их съесть.
> [!example] Пример: Пневмококк (Streptococcus pneumoniae) образует мощную полисахаридную капсулу. Без капсулы бактерия теряет вирулентность и легко фагоцитируется.
Жгутики — длинные нитевидные структуры, обеспечивающие движение бактерий в жидкой среде. Состоят из белка флагеллина (сократимого). Имеют сложное строение: базальное тело (встроено в цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку), крюк и нить.
> [!critical] Ключевой факт: Жгутики бактерий не покрыты мембраной, принцип вращения — за счёт протонного градиента (мотор вращает базальное тело), а не за счёт АТФ, как у эукариот.
Пили — короткие, прямые, тонкие белковые выросты (пилин), не участвующие в движении. Делятся на:
> [!simple] Простыми словами: Пили — это «ручки» бактерии, которыми она цепляется за что-то. А половые пили — это трубочки для передачи «чертежей» (плазмид) другим бактериям.
Клеточная стенка — жёсткая структура, придающая форму бактерии и защищающая её от осмотического лизиса. Основной компонент — пептидогликан (муреин), состоящий из параллельных полисахаридных цепей (N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовая кислота), сшитых короткими пептидными мостиками (транспептидация).
> [!example] Пример: При обработке лизоцимом (мурамидазой) разрушается пептидогликан, и бактерия (например, Bacillus subtilis) превращается в сферопласт (лишается стенки) и лизируется в гипотонической среде.
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) — липопротеиновая двойная мембрана толщиной 7–8 нм, построенная по типу жидкостно-мозаичной модели. Содержит до 70% белков (ферменты, переносчики).
> [!simple] Простыми словами: Цитоплазматическая мембрана — это «кожа» бактерии и её «электростанция» одновременно. В неё встроены белки, которые качают ионы и синтезируют АТФ.
Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, представляющее собой коллоидный раствор (цитозоль) с растворёнными веществами (ионы, нуклеотиды, ферменты, РНК) и клеточными включениями.
Нуклеоид — кольцевая двуцепочечная молекула ДНК длиной около 1 мм (у E. coli ~4,6 млн пар оснований), не отделённая мембраной от цитоплазмы. Прикреплена к ЦПМ. Функции:
Дополнительная внехромосомная ДНК — плазмиды (небольшие кольцевые молекулы, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, факторы вирулентности, фертильность).
Рибосомы прокариот — 70S (субъединицы 30S и 50S), состоят из рРНК и белков. Отличаются от эукариотических (80S). Функция — биосинтез белка (трансляция).
> [!simple] Простыми словами: Рибосомы — это «фабрики» по производству белков. Они собирают аминокислоты по инструкциям, записанным в ДНК (через РНК).
Включения — запасные питательные вещества, видимые в световой микроскоп (гранулы гликогена, полифосфатов [волютин], серы, поли-β-оксимасляной кислоты, липидные капли). Функция — резерв энергии и углерода при голодании.
Споры — покоящиеся формы бактерий родов Bacillus, Clostridium, Sporosarcina. Образуются при неблагоприятных условиях (дефицит питательных веществ, высокие температуры, радиация). Процесс спорообразования: вегетативная клетка → преспора → спорангий → зрелая спора.
> [!critical] Ключевой факт: Споры бактерий — не способ размножения (одна клетка → одна спора), а форма сохранения вида. Уничтожение спор требует автоклавирования (120°C, 20 мин) или длительной обработки 2% глутаровым альдегидом.
| Признак | Грамположительные | Грамотрицательные |
|---------|-------------------|-------------------|
| Толщина пептидогликана | 20–80 нм | 2–7 нм |
| Число слоев пептидогликана | 20–40 | 1–2 |
| Тейхоевые кислоты | + | – |
| Внешняя мембрана | – | + |
| ЛПС (липополисахарид) | – | + |
| Периплазматическое пространство | узкое | широкое |
| Чувствительность к пенициллину | высокая | низкая (нужны β-лактамы, проникающие через внешнюю мембрану) |
---
Итог. Бактериальная клетка — сложная, но строго организованная система: жёсткая пептидогликановая стенка (различающаяся по строению у грамположительных и грамотрицательных), ЦПМ с энергетическими комплексами, нуклеоид, рибосомы 70S и дополнительные адаптивные структуры (капсула, жгутики, пили, споры). Знание строения бактерий имеет прямое клиническое значение (методы окраски по Граму, мишени антибиотиков, патогенез инфекций).
Все вопросы раздела: Подготовка к экзамену по Микробиологии, вирусологии