23.10.2008

Budowa komórki bakteryjnej

Wielkość komórek Prokaryota:
- przeciętne wymiary komórek: średnica - 1µm, długość - 5µm
- ziarniaki - 0,5 µm
- najmniejsze - Mycoplasmatales (0,15-0,2 µm)
- największe - purpurowe, siarkowe

Kształty komórek:
- podstawowe - kulisty lub owoidalny (ziarniaki - coccus)
- cylindryczny (walcowaty) - pałeczka (bacterium), laseczka (bacillus)
- cylindryczny spiralnie skręcony - przecinkowiec (vibro), śrubowiec (spirillum), krętki (spirochaetae)
- inne formy:
a) maczugowce (Corynebacterium) - pogrubione na jednym biegunie
b) prątki (Mycobacterium) - nierówne, ze szczątkowymi odgałęzieniami
c) nitkowate (promieniowce Actinomyces, Steptomyces)
d) styliskowe (Caulobacter) - nieco wygięte pałeczki, przytwierdzone do podłoża plazmatyczną nóżką
e) pochówkowe - długie nitki otoczone śluzową pochewką
f) ameboidalne (Hyphomicrobium) - nieregularnie kuliste, łączące się wyrostkami cytoplazmatycznymi
g) śluzowce (Myxobaceriales) - zróżnicowane, najczęściej pałeczkowate, o zaokrąglonych lub zaostrzonych końcach
h) Mycoplasmatales - pozbawione ściany komórkowej, bardzo drobne, nieregularne
i) sinice - kuliste lub cylindryczne w śluzowych zgrupowaniach

Układy bakteryjne:
- dwoinka (diplococcus)
- paciorkowiec (streptococcus)
- czwórniak (tetracoccus)
- pakietowiec, sześcianka (sarcina)
- gronkowiec (staphylococcus)
- łańcuszek (streptobacterium, streptobacillus)

Skład chemiczny komórki bakteryjnej
Skład chemiczny bakterii (objętość - 10^-32 ml, masa - 2-3*10^-13g)

Woda	70-85,9% wilgotnej masy
Sucha masa w tym: węgiel azot popiół	14-30% 50,5-64 6,8-12,28 1,34-13,86%
Białka w tym białka rybosomów	42-63% 4-9%
Kwasy rybonukleinowe (RNA) w tym: rybosomowe rozpuszczalne	15-25% 12% 3%
Kwas deoksyrybonukleinowy	2-3%
Wielocukry	10%
Lipidy	10%

Struktury komórkowe:

- otoczka
- ściana komórkowa
- błona cytoplazmatyczna
- rybosom
- fimbrie
- przestrzeń pery plazmatyczna
- cytoplazma
- nukleoid

Największą część zajmuje nukleoid.

Rzęski:
- grubość: 10-50 nm; długość: kilka-kilkanaście µm
- zbudowane spiralnie na kształt sznura z cząsteczek kurczliwego białka flageliny
- zakotwiczone hakiem do ciała podstawowego pod błoną cytoplazmatyczną
- funkcja: narząd ruchu (szybkość poruszania się: 20-80 µm/sek)
- budowa rzęski: błona cytoplazmatyczna, zewnętrzny dublet mikrotubul, centralne mikrotubul, biało podstawowe)

Rozmieszczenie rzęsek:
- okołorzęse (peritrichalne)
- jednorzęse (monotrichalne)
- dwurzęse (ditrichalne)
- dwubiegunowe, czuborzęse
a) 1 biegun (lofotrichalne)
b) 2 bieguny (amfitrichalne)

Fimbrie:
- grubość: 1,5-4 nm, długość: kilka -10nm rurkowate wyrostki cytoplazmatyczne zbudowane z białka piliny
- funkcje - uczestniczą w procesie przylegania do powierzchni komórki nabłonka u zwierząt, przy udziale adhezyn i receptorów.

Pilusy:
- grubość: 7-13 nm, długość: ok. 20 µm występują u męskich osobników bakterii
- funkcja:
a) udział w rozpoznaniu i łączeniu się komórek męskich z żeńskimi w procesie koniugacji
b) droga wnikania fagów do komórek męskich

Otoczki:
- śluzowe, różnej grubości, wydalane przez błonę cytoplazmatyczną lub syntezowane pozakomórkowo i odkładane na powierzchni ściany komórkowej.
- zbudowane z polimerów cukrów, aminocukrów lub kwasów uronowych
- funkcje
a) ułatwiają przetrwanie suszy
b) chronią przed czynnikami zewnętrznymi, np. bakteriofagami, antybiotykami, metalami ciężkimi
c) u bakterii pasożytniczych chronią przed fagocytozą
d) mogą odgrywać rolę pozakomórkowej substancji zapasowej lub miejsca wydzielania zbędnych metabolitów

Warstwa S
- występuje u arche bakterii, licznych bakterii gram ujemnych i niektórych gram dodatnich eubakterii (bakterii właściwych)
- grubość 3-25 nm
- zbudowane z regularnie ułożonych białek, czasem również lipidów nadających jej charakter krystaliczny
- funkcje:
a) mechaniczna ochrona komórki
b) u arche bakterii determinuje kształt komórki
c) ochrona przed atakiem bakteriofagów

Błona zewnętrzna
- występuje u bakterii gram ujemnych, zbudowana z białek, fosfolipidów oraz lipopolisacharydów (LPS), łączy się z mureiną ściany komórkowej przez białko lipoproteinę
-funkcje:
a) ochrona przed antybiotykami, detergentami i barwnikami
b) nadaje swoistość antygenową
c) warunkuje właściwości pasożytnicze i chorobotwórcze
d) dzięki obecności poryn (białek) tworzących kanały odbywa się pobieranie i wydalanie określonych substancji

Ściana komórkowa
- sztywna (nie ulega odkształceniom), choć elastyczna (wraca do pierwotnej postaci), zawiera głównie
mureinę
- mureina - (peptydoglikan, mukopeptyd) - polimer zbudowany z acetyloglukozoaminy i kwasu acetylomuraminowego tworzących łańcuchy połączone krótkimi peptydami
- funkcje:
a) utrzymuje kształt komórki
b) chroni przed zmianami wartości osmotycznej środowiska i działaniem szkodliwych związków
c) utrzymuje wysokie ciśnienie wewnątrzkomórkowe (turgor)

Różnice cech bakterii G(+) i G(-)

Cecha	Gramdodatnie	Gramujemne
Ściana - grubość - % całkowitej masy - struktura - skład	15-50 nm 20-38% bezpostaciowa mukopeptyd kwasy tejchojowe mukowielocukry białka nieliczne	2-10nm 15% wielowarstwowa mukopeptyd lipo polisacharyd białka (do 60%)
Właściwości komórek Punkt izoelektryczny powierzchni Wrażliwość na lizozym	pH<2-3 wrażliwe, ściana komórkowa zupełnie rozpada się i powstają protoplasty	pH>2-3 odporne, w obecności EDTA ściana ulega częściowemu zniszczeniu i postają sferoplasty
Fotodynamiczne działanie barwników	Wrażliwe na eozynę i błękit metylowy	Wrażliwe na safraninę
Działanie barwników anilinowych	Wrażliwe	Dosyć odporne
Działanie telurynu potasu, azydku sodu	Dosyć odporne	Wrażliwe
Działanie soli kwasów tłuszczowych nienasyconych	Wrażliwe	Dosyć odporne
Działanie soli kwasów tłuszczowych nasyconych	Wrażliwe	Dosyć odporne
Działanie penicyliny	Wrażliwe	Dosyć odporne
Działanie detergentów	Wrażliwe	Mniej wrażliwe

Schemat barwienia bakterii metodą Grama
Utrwalenie preparatu Fiolet krystaliczny Płyn Lugola Odbarwienie roztworem alkoholu Fuksyna zasadowa lub Safranina

Przestrzeń peryplazmatyczna:
- grubość ok. 15 nm, zawiera liczne białka
- funkcja
a) ochronna - np. białka rozkładające penicylinę
b) odżywcza - np. enzymy hydrolizujące polimery (amylazy, peptydazy, fosfatazy)
c) transportowa - np. duże białka

Błona cytoplazmatyczna:
- grubość: 2-8 nm
- budowa mozaikowa, składa się z białek (60-70%) i fosfolipidów
- często występują też kwasy lipotejchojowe (odpowiadają za przechowywanie jonów Mg²⁺ i Ca²⁺)
- funkcje:
a) organ pobierania pokarmu (transport bierny, wybiórczy lub przy udziale przenośników)
b) dzięki obecności enzymów i przenośników elektronów udział w ostatnich gazach oddychania i magazynowania energii
c) miejsce początku procesu replikacji DNA
d) z błony cytoplazmatycznej powstają ciałka chromatoforowe pełniące rolę chloroplastów u bakterii fotosytnetyzujących

Nukleoid:
- wielkość: 100-200 nm, zbudowany z długiej, podwójnej helisy DNA zamkniętej koliście, nieobłonionej
- połączony z błoną cytoplazmatyczną
- prawie cały chromosom zajmują geny kodujące występujące w pojedynczych kopiach
- funkcje:
a) przekazywanie cech niedziedzicznych
b) zdolność do mutacji i rekombinacji
c) regulacja funkcji komórki

Plazmidy:
- małe, koliście zamknięte podwójne helisy DNA
- wielkość: do kilku % długości chromosomu
- zdolne do występowania i replikowania się w komórce niezależnie od nukleoidu
- funkcje:
a) odpornościowe - na antybiotyki, metale ciężkie
b) kataboliczne - kodują enzymy degradujące toksyczne związki organiczne
c) koniugacyjne - biorą udział w koniugacji bakterii
d) bakteriocynogenne - kodują wydzielane pozakomórkowo białka hamujące lub zabijające pokrewne szczepy bakterii
e) determinujące patogenność bakterii

Rybosomy:
- wielkość: 14-38 nm, ilość: ok. 10 000 na komórkę
- nieregularnie kuliste
- zbudowane z RNA (35%) połączonego z dwoma podjednostkami białek (30S i 50S)
- funkcje:
a) centra syntezy białek
b) udział w przemianie materii

Ciałka chromatoforowe:
- występują u bakterii fotosyntetyzujących (u sinic - tylakoidy), kuliste lub jajowate o budowie lamelarnej
- zawierają chlorofil, barwniki karotenoidowe, białka i lipidy
- powstają przez wpuklenia błony cytoplazmatycznej
- funkcje:
a) centra procesów fotosyntezy

---