Микробиология — ИГМА, Лечебное дело
Бактериальная клетка является прокариотической — она лишена оформленного ядра, ограниченного ядерной мембраной, и большинства мембранных органелл. Генетический материал представлен одной кольцевой хромосомой (нуклеоидом), расположенной в цитоплазме. Клеточная стенка присутствует у подавляющего большинства бактерий (исключение — микоплазмы). По строению клеточной стенки бактерии делятся на две основные группы: грамположительные и грамотрицательные, что выявляется окраской по Граму.
Строение бактериальной клетки
Химический состав бактерий сходен с другими клетками, но имеются специфические компоненты.
1. Белки — до 50–60% сухой массы. Структурные (компоненты жгутиков, пилей, рибосом) и функциональные (ферменты, транспортные белки, токсины).
2. Нуклеиновые кислоты:
3. Углеводы — 10–30% сухой массы. Входят в состав клеточной стенки (муреин, липополисахариды), капсулы (полисахариды), запасные вещества (гликоген, крахмал).
4. Липиды — 5–10% (у микобактерий до 40%). Входят в состав цитоплазматической мембраны (фосфолипиды), клеточной стенки (липопротеины, липополисахариды), возможно наличие поли-β-оксимасляной кислоты как запасного вещества.
5. Тейхоевые и липотейхоевые кислоты — полимеры глицерина или рибитола, связанные с муреином или мембраной; характерны для грамположительных бактерий, участвуют в регуляции ионного обмена и адгезии.
6. Пептидогликан (муреин) — уникальный компонент бактериальной клеточной стенки, обеспечивающий её прочность и форму. Состоит из N-ацетилглюкозамина, N-ацетилмурамовой кислоты и коротких пептидных мостиков.
> [!simple] Простыми словами: Бактерия — это мешок с белками, ДНК, РНК, жирами и углеводами, одетый в прочную "броню" из муреина. Внутри нет ядра, а ДНК лежит просто в цитоплазме.
К постоянным структурам относят нуклеоид, цитоплазму, цитоплазматическую мембрану, рибосомы, клеточную стенку (кроме микоплазм).
> [!example] Пример: Споры сибиреязвенной палочки сохраняются в почве десятилетиями, являясь источником заражения при вскрытии скотомогильников.
Строение бактерий грамположительных и грамотрицательных
> [!critical] Ключевой факт: Грамположительные бактерии при окраске по Граму удерживают комплекс кристаллического фиолетового с йодом и окрашиваются в фиолетовый/синий цвет из-за толстой многослойной клеточной стенки.
Строение клеточной стенки:
1. Толстый пептидогликан — 15–80 слоёв (20–80 нм). Составляет до 90% массы стенки.
2. Тейхоевые кислоты (связаны с муреином) и липотейхоевые (связаны с ЦПМ) — полимеры глицеринфосфата или рибитолфосфата. Участвуют в катионном обмене, адгезии, являются антигенами.
3. Липопротеины — прикрепляют пептидогликан к ЦПМ.
4. Отсутствует наружная мембрана.
5. Периплазматическое пространство практически отсутствует (ЦПМ плотно прилегает к муреину).
Важные особенности:
Представители: стафилококки, стрептококки, клостридии, бациллы, лактобактерии, коринебактерии.
> [!critical] Ключевой факт: Грамотрицательные бактерии окрашиваются в розовый/красный цвет после окраски по Граму, так как их тонкий пептидогликан не удерживает первичный краситель, и клетки обесцвечиваются этанолом, после чего докрашиваются сафранином.
Строение клеточной стенки:
1. Тонкий пептидогликан — 1–3 слоя (2–7 нм). Составляет ~10% массы стенки.
2. Наружная мембрана — бислой фосфолипидов и липополисахаридов (ЛПС). ЛПС состоит из липида А, кора и О-антигена.
3. Периплазматическое пространство — между ЦПМ и наружной мембраной, содержит ферменты (нуклеазы, β-лактамазы).
4. Порины — трансмембранные белки наружной мембраны, пропускающие гидрофильные низкомолекулярные вещества.
5. Липопротеин Брауна — связывает пептидогликан с наружной мембраной.
Важные особенности:
Представители: кишечная палочка, сальмонеллы, шигеллы, псевдомонады, менингококки, гонококки, хеликобактер.
| Признак | Грамположительные (Грам+) | Грамотрицательные (Грам–) |
|---------------------------------|-----------------------------------------------|--------------------------------------------------|
| Толщина пептидогликана | Толстый (20–80 нм), многослойный | Тонкий (2–7 нм), 1–3 слоя |
| Наружная мембрана | Отсутствует | Есть (содержит ЛПС, порины, белки) |
| Тейхоевые кислоты | Есть (много) | Отсутствуют |
| Периплазматическое пространство | Очень мало | Выражено |
| Липополисахарид (ЛПС) | Нет (у некоторых могут быть липотейхоевые кислоты) | Есть (эндотоксин) |
| Чувствительность к пенициллину | Высокая (у большинства) | Низкая (кроме некоторых) |
| Устойчивость к лизоциму | Чувствительны (разрушает муреин) | Устойчивы (из-за наружной мембраны) |
| Окраска по Граму | Фиолетовый/синий | Розовый/красный |
| Представители | Стафилококки, стрептококки, бациллы, клостридии | Кишечная палочка, сальмонелла, псевдомонада, нейссерии |
> [!simple] Простыми словами: У грамположительных бактерий толстый слой муреина (как кевларовая броня), но нет второй внешней мембраны. У грамотрицательных — броня тонкая, зато есть дополнительная внешняя мембрана, как на танке: это делает их более устойчивыми к антибиотикам и лизоциму.
---
Структура бактериальной клетки включает обязательные (нуклеоид, ЦПМ, рибосомы, клеточная стенка) и непостоянные (капсула, жгутики, споры) компоненты. Ключевое различие между двумя основными группами бактерий — толщина пептидогликана и наличие/отсутствие наружной мембраны. Это определяет их окраску по Граму, чувствительность к антибиотикам и способность продуцировать эндотоксины, что принципиально важно для диагностики и выбора антимикробной терапии.