Budowa komórki bakteryjnej - Notatki - Mikrobiologia, Notatki'z Mikrobiologia. University of Bialystok
Jakub90
Jakub9026 March 2013

Budowa komórki bakteryjnej - Notatki - Mikrobiologia, Notatki'z Mikrobiologia. University of Bialystok

PDF (242.7 KB)
10 strona
2Liczba pobrań
760Liczba odwiedzin
Opis
W notatkach wyeksponowane zostają stwierdzenia z zakresu mikrobiologii: budowa komórki bakteryjnej.
20punkty
Punkty pobierania niezbędne do pobrania
tego dokumentu
Pobierz dokument
Podgląd3 strony / 10
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.

1

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

1. Wstęp

Bakterie są wszechobecne. Zasiedlają środowiska najrozmaitszych typów od

najwyższych szczytów górskich po oceaniczne głębiny. Jednak środowiskiem najliczniej

zasiedlonym przez bakterie jest gleba. Oczywiście każde środowisko jest zasiedlone przez

jemu właściwe formy bakterii. Liczne bakterie przystosowane są do życia na powierzchni lub

wewnątrz organizmów roślinnych i zwierzęcych (np. w ich przewodach pokarmowych). Nie

jest od nich wolne nawet powietrze, szczególnie w rejonach o dużym zapyleniu, np. w

miastach, między innymi dlatego, że bakterie są przenoszone przez drobiny kurzu i innych

zanieczyszczeń.

Świat bakterii jest bardzo zróżnicowany- komórki bakteryjne występują we

wszystkich środowiskach, mają różnorodne kształty i mogą przeprowadzać wiele typów

reakcji metabolicznych. Pewne bakterie mają zdolność do zmieniana swoich kształtów, a w

niekorzystnych warunkach życiowych wytwarzają zamknięte w grubej otoczce przetrwalniki

tzw. formy inwolucyjne, które pomagają im przeżyć do momentu polepszenia warunków

środowiska. Mogą one przez bardzo długi czas przeczekiwać niekorzystne warunki

środowiskowe, ponieważ charakteryzują się ogromną wytrzymałością na wysuszenie, wysoką

temperaturę oraz działanie promieni UV. Niektóre bakterie są chorobotwórcze dla człowieka,

ale obecność innych, na przykład bakterii brodawkowych, może być korzystna dla ludzi.

2. Budowa komórki bakterii

Bakterie są komórkami prokariotycznymi (nie mają wyraźnie wyodrębnionego jądra

komórkowego, a ich ciało zbudowane jest z jednej komórki, ich cytoplazma nie zawiera

takich ultrastruktur, jak siateczka wewnątrzplazmatyczna i struktury Golgiego, które

występują u Eukaryota, poza tym, z powodu braku mitochondriów, z procesami oddychania

tlenowego związane są fragmenty błony cytoplazmatycznej), zawierają zatem wszystkie,

typowe dla tej grupy struktury. Komórki bakterii charakteryzują się więc pewnym wspólnym

planem budowy, co ma zasadnicze znaczenie zwłaszcza w kontekście leczenia chorób

zakaźnych.

2

Każda komórka bakteryjna składa się z następujących elementów:

 ściany komórkowej- sztywnej, elastycznej błony, która otacza komórkę bakteryjną,

nadaje jej kształt i pozwala jej na przeżycie w środowisku o innym ciśnieniu

osmotycznym, niż wnętrze komórki bakteryjnej, posiada ponadto cechy

półprzepuszczalności, umożliwiające wnikanie do wnętrza komórki substancji

odżywczej o prostej budowie chemicznej, ściana ta otacza protoplast, tzn. cytoplazmę

osłoniętą błoną cytoplazmatyczną i zawarte w niej struktury komórkowe,

 błony komórkowej (cytoplazmatycznej), która ma charakter błony półprzepuszczalnej

i bierze udział w transporcie substancji do wnętrza komórki, tudzież w wydzielaniu

innych związków na zewnątrz, jej zadaniem jest filtrowanie związków wchłanianych

przez komórkę, przenikają przez nią tylko związki proste posiadające cechy

rozpuszczania się w wodzie lub tłuszczach. Błona komórkowa bakterii, choć

zbudowana według tego samego modelu płynnej mozaiki co błona komórek

eukariotycznych, ma inny skład lipidowy. Przede wszystkim obserwuje się mniejszą

różnorodność fosfolipidów oraz - u większości bakterii - brak cholesterolu,

 cytoplazmy, wypełniającej komórkę, która jednak ma inną strukturę niż cytoplazma

Eucaryota, jest to galaretowata substancja o charakterze białkowym, nie wykonująca

ruchów, jest wielofazowym układem koloidalnym o bardzo skomplikowanej budowie

strukturalnej, chemicznej i złożonych funkcjach biochemicznych, w niej przebiega

większość procesów metabolicznych i biosyntetycznych.

Cytoplazma bakterii zawiera też inne ważne cechy anatomiczne komórki, tzw.

organelle komórkowe, o określonych funkcjach życiowych. Najważniejsze z nich to:

 rybosomy, które także różnią się od rybosomów komórek eukariotycznych. Nie

odkryto do tej pory organizmów żywych pozbawionych białek. Budowanie tych

skomplikowanych makrocząsteczek jest procesem złożonym, wymaga także bardzo

dużej precyzji. W związku z tym każda żywa komórka posiada rybosomy - specjalne

organella służące do produkcji białek. Ultrastruktur tych nie oddziela od cytoplazmy

żadna błona biologiczna. Z chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują

dwa zasadnicze składniki: rybosomalny RNA oraz białkowy (białka zasadowe -

strukturalne i białka kwaśne - enzymatyczne). Każdy kompletny rybosom składa się

zawsze z dwóch podjednostek - większej i mniejszej. Rybosomy mają postać skupiska

drobnych ziarenek,

3

 mezosomy są to pewnego rodzaju wgłębienia błony cytoplazmatycznej do wnętrza

komórki, odgrywające ważną rolę w procesach oddychania komórki,

 nukleoid (tzw. obszar jadrowy), czyli chromosomu bakteryjnego, niosącego materiał

genetyczny, będącego odpowiednikiem jądra u Eukaryota, DNA zawarty w

nukleoidzie nie jest oddzielony od reszty cytoplazmy zawierającej rybosomy, dzięki

czemu wykorzystywanie informacji zawartej w tym materiale może być bardzo

szybkie. Z reguły nukleoid zawiera jedną kolistą dwuniciową cząsteczkę DNA,

poskręcaną i przyczepioną do białkowo-rybonukleinowego rdzenia i jest luźno

zawieszoną w cytoplazmie. Struktura ta nie przypomina chromosomów

eukariotycznych,

 różne inkluzje cytoplazmatyczne, którymi są np. materiały zapasowe (grudki

glikogenu (związki z grupy węglowodanów), tłuszczów, białek i innych materiałów

odżywczych) i wodniczki,

 ciałka chromatoforowe- bakterie nie mają chloroplastów, ale niektóre z nich zawierają

chlorofil, a czasami i inne barwniki. Ciała chromatoforowe są odpowiednikami

chloroplastów komórek roślinnych i występują u samożywnych bakterii

fotosyntezujących. Ciała te mają strukturę o wiele prostszą niż chloroplasty.

Najczęściej są to kuliste, owalne lub bardzo wydłużone pęcherzyki, zawierające

barwniki fotosyntetyczne i odpowiednie zestawy enzymów. Warto w tym miejscu

wspomnieć, że bakterie mogą wykazywać zabarwienie nie związane z fotosyntezą.

Niektóre bakterie są intensywnie żółte, inne brązowe, jeszcze inne czerwone, jak

pałeczka cudowna, której kolonie przypominające krople krwi pojawiają się niekiedy

na obrazach,

Poza tymi "typowymi" elementami komórek bakterii, w zależności od gatunku, czy też

przynależności systematycznej, możliwe jest występowanie następujących "dodatków":

 rzęsek, które umożliwiają ruch (inaczej organelle ruchu), zwłaszcza bakteriom

występującym w środowisku wodnym, występującym w różnej liczbie i rozmaitym

ułożeniu, zależnej od gatunku bakterii. Rzęski bakterii zbudowane są inaczej rzęski

komórek eukariotycznych; składają się z cząsteczek białka o nazwie flagelina,

ułożonych w ten sposób, że puste wnętrze rzęski tworzy kanał na całej długości,

4

 fimbrii występują u większości bakterii oprócz rzęsek, są to licznie białkowe wyrostki

krótsze i cieńsze niż rzęski, biorą one udział w przyczepianiu się komórek do różnych

powierzchni, a tzw. fimbrie płciowe - w rozpoznawaniu osobników przeciwnej 'płci',

 otoczek i śluzów, ochraniających komórkę od zewnątrz przed negatywnym wpływem

środowiska, przede wszystkim przed wysychaniem,

 plazmidów, stanowiących koliste cząsteczki DNA, niosące dodatkową informację

genetyczną, związane między innymi z 'płcią' niektórych komórek, a także z ich

opornością na antybiotyki,

 błony zewnętrznej, czyli dodatkowej błony, powlekającej ścianę komórkową u

bakterii gramujemnych.

Na poniższych rysunkach (rys.1. i rys. 2.) przedstawione zostały- zgodnie z opisaną

wcześniej teorią- dwa przykłady komórek bakteryjnych.

Rys. 1. Schemat komórki bakteryjnej

5

Rys. 2. Klebsiella aeruginosa (Bayer 1996 www.bayer.com)

1. otoczka bakteryjna, 2. ściana komórkowa,

3. chromatyna, 4. substancje zapasowe,

5. rybosomy

3. Rodzaje bakterii

Bakterie, określane jako Gram(+) i Gram(-) mają dwa podstawowe rodzaje ścian

komórkowych. Nazwa pochodzi od różnicy w barwieniu się komórek bakterii z tych dwóch

grup (Gram(+) barwią się na czerwono, Gram(-) na niebiesko), uzyskanej przy zastosowaniu

metody wprowadzonej pod koniec XIX wieku przez Duńczyka Grama. Późniejsze badania

wykazały, że obserwowane różnice w wynikach barwienia są wynikiem fundamentalnych

różnic w strukturze między dwoma typami ścian. Ściany Gram(+) są stosunkowo grube (15-

50 nm), składają się z kilku warstw mureiny - substancji o charakterze białkowo-cukrowym i

stanowią typową zewnętrzną osłonę komórki. Ściany Gram(-), choć cieńsze (2 - 10 nm), mają

o wiele bardziej złożoną budowę. Występuje w nich tylko jedna warstwa mureiny, pokryta od

zewnątrz błoną białkowo-cukrowo-lipidową podobną do błony cytoplazmatycznej. Ściana

Gram(-) nie jest wskutek tego tylko mechaniczną osłoną komórki, lecz w całości żywą,

dynamiczną strukturą biologiczną. U wielu bakterii na zewnątrz od ściany komórkowej

występuje gruba, śluzowata otoczka, której średnica często przekracza średnicę znajdującej

się wewnątrz komórki. Niekiedy wspólna otoczka obejmuje kilka komórek. Podstawowymi

6

składnikami otoczek są polisacharydy. Otoczki bakterii wolno żyjących chłoną wodę z

otoczenia, zabezpieczając komórki przed wyschnięciem. Otoczki bakterii chorobotwórczych

są doskonałą ochroną przed reakcją obronną organizmu żywiciela. Reakcja ta, skierowana

przeciwko otoczce, nie czyni większych szkód schowanej wewnątrz bakterii. Otoczkowe

szczepy bakterii są więc o wiele groźniejsze niż ich pozbawieni otoczek kuzyni.

4. Skład chemiczny komórki bakteryjnej

Bakterie pod względem budowy chemicznej są upodobnione do wszystkich

organizmów występujących na ziemi. Do głównych substancji chemicznych wchodzących w

skład komórki zalicza się:

 wodę- stanowi przeciętnie 75% do 85% komórki bakteryjnej, dzięki niej zachodzą

reakcje biochemiczne, aktywnie uczestniczy w przemianach takich jak hydroliza, czyli

uwodnieniu i rozkład związków złożonych do postaci prostej,

 białka- są składnikiem budowy błony cytoplazmatycznej oraz mezosomów, z nich

także zbudowane są wszystkie enzymy, za pośrednictwem których zachodzi proces

wchłaniania substancji pokarmowych,

 kwasy nukleinowe- polimery nukleotydów, czyli związków chemicznych

stanowiących połączenie zasad organicznych, związków fosforanowych oraz cukrów.

Wyróżnia się dwa typy: kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy

(RNA). DNA – występuje głównie w nukleoidzie, czyli ziarnie jądrowym przybierając

postać długiej nici. DNA jest strukturą, w której jest zapisana informacja genetyczna o

budowie komórki oraz informacja o przebiegu funkcji życiowych takich jak: budowa

enzymów, regulacja funkcji fizjologicznych, synteza. RNA i białka – tworzą razem,

tzw. rybosomy, czyli nieregularne twory znajdujące się w cytoplazmie. RNA przenosi

informacje z DNA znajdującego się w nukleoidzie do cytoplazmy. RNA bierze udział

w kierowaniu syntezą białek.

 witaminy- są to związki występujące w postaci koenzymów oraz związków

energetycznych (głównie witaminy z grupy B),

 węglowodany,

 tłuszcze,

 inne związki drobnocząsteczkowe.

7

5. Kształty komórek bakterii

Komórki bakterii, tak różnorodne pod względem funkcji życiowych, żyjące w tak

zróżnicowanych środowiskach, są zadziwiająco proste, jeśli chodzi o kształt (w porównaniu z

organizmami eukariotycznymi). Niektóre bakterie występują pojedynczo, inne mogą tworzyć

luźne kolonie. Kolonie powstają wówczas, gdy po podziale komórki macierzystej komórki

potomne nie odłączają się od siebie. Zasadniczo, możemy tutaj wyróżnić kilka podstawowych

form:

 ziarniak - komórka bakteryjna o kształcie kulistym (jako dojrzałe, wegetatywne formy

bakterii). W niektórych stadiach życiowych, np. pod postacią spor, bakterie mogą

przybierać inny kształt, niż formy wegetatywne. Z drugiej zaś strony, działając np.

lizozymem, który rozkłada ściany komórkowe bakterii, można uzyskać komórki

mające kulisty kształt w roztworze izotonicznym. Nazywamy je protoplastami, ale nie

mają one nic wspólnego z kształtem komórki, z której powstały, dlatego nie są one

ziarniakami,

 laseczka (bacillus) i pałeczka (bacterium) - kształt bakterii jest wydłużony

(cylindryczny). Rozróżnienie pałeczek od laseczek bywa nieco problematyczne. Jedni

autorzy twierdzą, że pałeczki to formy wydłużone, grubsze od laseczek i w

odróżnieniu od nich mogące wytwarzać zarodniki. Inni autorzy z kolei uważają, iż

pałeczki to wydłużone, cylindryczne komórki gramujemne, natomiast laseczki to

wydłużone, czasami nawet nitkowate formy gramdodatnie. Spotyka się także takie

pozycje, w których mówi się jedynie o pałeczkach, mając na myśli wszystkie

cylindryczne lub bardziej wydłużone kształty komórek bakteryjnych,

 formy spiralne - jak sama nazwa wskazuje, mamy tutaj do czynienia z kształtami

mniej lub bardziej skręconymi wokół osi.

Ten prosty podział można dalej rozszerzać na bardziej subtelne kształty. W przypadku

ziarniaków możemy wyróżnić:

 pojedyncze komórki, tzw. ziarenkowce (coccus),

 dwoinki (diplococcus), czyli dwie połączone komórki,

 paciorkowce (streptococcus), stanowiące łańcuch komórek i powstające na skutek

podziałów kolejnych komórek w tej samej płaszczyznie,

8

 gronkowce (staphylococcus), będące, jak sama nazwa wskazuje, zgrupowaniami

komórek o kształcie grona; powstają one na skutek podziałów komórek w wielu

różnych płaszczyznach,

 pakietkowce (sarcina), są one zgrupowaniami o kształcie sześcianów, powstającymi w

wyniku podziałów w trzech różnych płaszczyznach,

 tetrady (czwórniaki) to grupy czterech komórek połączonych ze sobą w jednej

płaszczyźnie.

Wśród form wydłużonych możemy, poza pałeczkami i laseczkami, wyróżnić:

 maczugowce o kształcie maczugi,

 wrzecionowce o kształcie wrzeciona,

 nici lub nitkowce, stanowiące bardzo silnie wydłużone komórki.

Należy zauważyć, że niektóre gatunki bakterii, szczególnie te należące do form

wydłużonych, mogą w zależności od warunków wykazywać dosyć duże zmiany w kształcie

komórek. Zjawisko to nazywamy pleomorfizmem i jest ono spotykane zwłaszcza w

przypadku maczugowców. Niezwykle ciekawym pod tym względem rodzajem bakterii jest

Arthrobacter, którego można wyizolować z gleby. Młode kolonie tej bakterii wykazują

obecność głównie form o kształcie silnie wydłużonych pałeczek, jednak kolonie starsze

składają się praktycznie w całości z ziarenkowców. Przykład ten pokazuje, iż tak naprawdę,

określanie kształtu bakterii jest w znacznej mierze umowne, a potwierdzić to może fakt, iż do

dziś trwają dyskusje, które bakterie należy zaliczyć do maczugowców

Jeśli chodzi o morfologię spiralną, wyróżnia się:

 krętki - mają komórkę skręconą o niezwykle charakterystycznej i niespotykanej wśród

innych bakterii budowie,

 przecinkowce (vibrio) - mają kształt przecinków, zbliżony do kształtu bumerangu,

 śrubowce (spirillum) - mają śrubowaty kształt komórki i są urzęsione perytrychalnie.

Morfologia bakterii ma znaczenie w identyfikacji gatunków i wspólnie z barwieniem

metodą Gramma jest jednym z pierwszych kroków w określaniu przynależności

systematycznej.

Poniżej przedstawiono schematycznie wygląd różnych rodzajów komórek

bakteryjnych (rys. 3.)

9

Rys. 3. Przykładowe kształty komórek bakteryjnych:

a. ziarniak, b. dwoinka, c. czwórniak, d. paciorkowiec,

e. pakietowiec, f. gronkowiec, g. pałeczka, h. laseczka,

i. przecinkowiec, j. śrubowiec, k. krętek

6. Wielkość bakterii

Bakterie, podobnie jak pozostałe komórki prokariotyczne, wykazują zwykle

niewielkie rozmiary. "Standardowa" komórka bakteryjna, ma zwykle średnicę ok. 1 μm (tj.

10-6m), przy długości nie przekraczającej 5 μm. Spotyka się jednak również bakterie o

mniejszych wymiarach, np. wiele ziarniaków ma średnicę 0,5 μm, a z drugiej strony znane są

również prawdziwe giganty. Największym znanym obecnie gatunkiem bakterii jest

Thiomargarita namibiensis ("siarkowa perła Namibii"), której komórka może mieć długość

nawet 2 mm. Mniejsze od bakterii są już tylko wirusy, natomiast nieco większe- komórki

grzybów.

10

7. Literatura

1. Salyers A., Whitt D., Mikrobiologia. Różnorodność, chorobotwórczość i środowisko,

PWN

2. Kilarski W., Strukturalne podstawy biologii komórki, PWN

3. Lewiński W., Cytologia i histologia, PWN

4. www.biologia.pl

komentarze (0)
Brak komentarzy
Bądź autorem pierwszego komentarza!
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
Docsity is not optimized for the browser you're using. In order to have a better experience we suggest you to use Internet Explorer 9+, Chrome, Firefox or Safari! Download Google Chrome