Ультраструктура бактериальной клетки

Бактериальная клетка, несмотря на внешнюю простоту строения, представляет собой довольно сложный организм, которому свойственны процессы, характерные для всего живого.

Ультраструктуру бактерий удалось детально изучить после создания электронного микроскопа с высокой разрешающей способностью, разработки технологии ультратонких срезов клеток, появления фазовоконтрастной, конфокальной, лазерной и других методов микроскопии, усовершенствования методов микрохимических анализов. Перечисленные методы позволили исследовать как поверхностные, так и внутренние структуры бактерий.

К внешним структурам бактериальной клетки обычно относят капсулы, жгутики, фимбрии и пили, а также клеточную стенку, под которой расположена цитоплазматическая мембрана. Внутреннее содержание бактерий представлено цитоплазмой, в которой находятся нуклеоид, рибосомы и мембранные структуры, а также разнообразные включения (рис. 14). Бациллы и некоторые другие бактерии образуют споры.

Рис. 14. Схема строения бактериальной клетки (по: Г. Шлегель): вверху — основные структуры бактериальной клетки: в центре — мембранные структуры (слева — фотосинтезирующего микроорганизма, справа — нефотосинтезирующего); внизу — резервные вещества, или включения:

• 1 — базальное тельце; 2 — жгутики; 3 — капсула; 4 — клеточная стенка;
• 5 — цитоплазматическая мембрана; 6 — мезосома; 7 — фимбрии; 8 — полисахаридные капсулы; 9 — гранулы полифосфатов; 10 — липидные капли;
• 11 — включения серы; 12, 13 — мембранные структуры: ламеллы, хроматофоры;
• 14 — нуклеоид; 15 — рибосомы; 16 — цитоплазма

Капсулы.

Клетки большинства бактерий окружены слизистым слоем, расположенным поверх клеточной стенки, — капсулой (рис. 15). Встречаются макрокапсулы с толщиной слоя 0,2 мкм, микрокапсулы со слоем менее 0,2 мкм, а также слизистый слой и растворимая слизь.

Рис. 15. Капсулы Bacillus megaterium, х2160 (по: С. Робиноу) По химическому составу капсулы большинства бактерий можно разделить на два типа. Одни представлены полисахаридами, другие — полипептидами. Однако существуют и капсулы с высоким содержанием липидов, гетерополисахаридов и других веществ. Некоторые бактерии, например уксуснокислые (Acetobacter xylinum), способны синтезировать своеобразную капсулу, состоящую из аморфной массы молекул целлюлозы.

Капсулы содержат до 98% воды, что составляет дополнительный осмотический барьер, они также защищают клетку от механических повреждений и высыхания. Капсулы служат защитой клетки от действия токсических веществ и радиации, для болезнетворных форм — от защитных сил макроорганизма — фагоцитов, других неблагоприятных факторов окружающей среды.

Замечено, что бактерии, имеющие капсулы, способны жить в такой среде, в которой рост бактерий без капсул ограничен.