Цитоплазма и внутрицитоплазматические включения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Цитоплазма и внутрицитоплазматические включения

Цитоплазма - это содержимое клетки, окруженное цитоплазматической мембраной. Гомогенная фракция цитоплазмы, содержащая растворимые компоненты РНК, ферментные белки, вещества субстрата и продукты метаболических реакций, получила название цитозоля. Вторая фракция цитоплазмы представлена структурными элементами: рибосомами, внутрицитоплазматическими включениями и нуклеоидом.

Рибосомы прокариот имеют константу седиментации 70 S. Диаметр рибосом составляет 15-20 нм. Они образованы двумя субъединицами: 30S и 50S. Меньшая субъединица - 30S - включает одну молекулу 16S РНК с молекулярной массой около 5,5х10 5 и 21 молекулу белков. Большая субъединица - 50 S - содержит 2 молекулы РНК (23S и 5,5S с молекулярными массами 1,1х10 6 и 0,4 х 10 5) и 34 молекулы белков. Для объединения субъединиц в димер рибосомы необходимы ионы Mg 2+. Число рибосом в бактериальной клетке может быть разным. Так, в быстрорастущей клетке Escherichia coli насчитывается около 15 000 рибосом. Процесс биосинтеза белка в клетке осуществляется полисомами. Иногда в полисоме насчитывается несколько десятков рибосом, что свидетельствует об их высокой белок-синтезирующей активности. Рибосомы бактериального 70S типа входят в состав органоидов эукариот - митохондрий и хлоропластов.

Цитоплазматические включения бактериальной клетки подразделяются на включения, окруженные белковой мембраной и включения, лишенные белковой мембраны. Аэросомы (газовые вакуоли), имеющие белковую оболочку, обнаружены только в клетках прокариот. Аэросомы характерны для многих бактерий, обитающих в водоемах и илах. Аэросомы имеют сотоподобную структуру, представленную массой газовых пузырьков, каждый из которых имеет форму цилиндра длиной 200-1000 нм и диаметром около 75 нм. Пузырьки ограничены однослойной белковой мембраной толщиной 2 нм и заполнены газом. Состав газа аэросом аналогичен составу газов в окружающей среде. Аэросомы, снижая удельную массу бактериальной клетки, поддерживают ее во взвешенном состоянии в водоеме. Бактерии, имеющие аэросомы , обычно являются обитателями планктона.

В клетках зеленых бактерий к внутрицитоплазматическим включениям относятся хлоросомы. Они имеют форму продолговатых пузырьков длиной 90-150 нм и диаметром 25-70 нм. Хлоросомы окружены однослойной белковой мембраной, в них локализованы бактериохлорофиллы, поглощающие световую энергию.

В клетках цианобактерий присутствуют фикобилисомы, содержащие водорастворимые пигменты белковой природы - фикобилипротеиды.

К внутриплазматическим включениям в клетках некоторых фототрофных и хемотрофных бактерий, а также всех цианобактерий относятся карбоксисомы, или полиэдрические тела. Кроме того, внутрицитоплазматическими включениями бактериальной клетки являются запасные вещества - полифосфаты, полисахариды, поли-Я-оксимасляная кислота и отложения серы. В условиях голодания запасные вещества являются источником энергии и питания бактерий. В клетках бактерий может накапливаться одно запасное вещество или несколько разных по химической природе веществ. Например, клетки Escherichia coli запасают гликоген.

В клетках некоторых видов рода Bacillus в спорангиях рядом со спорой обнаружены кристаллоподобные включения, получившие название параспоральных телец. Они имеют ромбовидную или кубовидную форму и состоят из белка, токсичного для личинок насекомых.

Нуклеоид. Генетический материал прокариот представлен молекулой ДНК, генетический аппарат прокариот называется нуклеоидом. Бактериальная ДНК имеет форму нити, замкнутой в кольцо, длина нити составляет 1 мм. Молекула ДНК прокариот имеет типичное строение. Она состоит из двух полинуклеотидных цепей, имеющих форму двойной спирали. Скелет спирали образован чередующимися остатками дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Перпендикулярно к оси спирали расположены молекулы азотистых оснований, соединенные между собой водородными связями по принципу комплементарности - адение (А) с тимином (Т) и гуанин (Г) с цитозином (Ц). Отношение сумм азотистых оснований А+Т Г+Ц в молекуле ДНК выражается постоянным числом для каждого вида микроорганизмов и используется как диагностический пизнак.

Молекула ДНК бактерий отождествляется одной хромосоме. Хромосомы прокариот имеют высокоупорядоченную компактную структуру, включающую от 20 до 100 независимо суперспирализованных петель. Соответственно меньшему количеству генетической информации размер генома прокариот значительно меньше размера генома эукариот. Хромосомы большинства бактерий имеют молекулярную массу 1-3 х 10 9, наименьший размер генома характерен для микоплазм - 0,4-0,5 х 10 9, а наибольший для цианобактерий - 8,5 х 10 9.

Помимо хромосом, в клетках многих бактерий обнаруживаются внехромосомные генетические элементы, получившие название плазмид. Плазмиды представлены небольшими ковалентно-замкнутыми кольцевыми молекулами ДНК, содержащими 1500-40000 нуклеотидов, способными реплицироваться автономно от хромосомной ДНК. В настоящее время описано большое разнообразие плазмид, обнаруженных у 135 видов бактерий, относящихся к 40 родам. Это плазмиды, контролирующие половой процесс у бактерий (F - фактор), множественную устойчивость к лекарственным препаратам (R-фактор), синтез бактериоцинов - веществ белковой природы, способных вызывать гибель близкородственных видов бактерий (Col-фактор). По-видимому, плазмиды играют важную роль в эволюционном процессе прокариот, т.к. нередко они придают бактериальной клетке дополнительные свойства, способствующие ее выживанию.

Контрольные вопросы

1. Структура, химический состав и функции клеточной стенки бактериальных клеток.

2. Структура, химический состав и функции цитоплазматической мембраны бактерий.

3. Особенности строения рибосом, мезосом у бактерий.

4. Особенности строения нуклеоида бактериальной клетки.

Использованная литература

цитоплазматический генетический бактерия прокариота

1. Микробиология. М.В. Гусев, Л.А. Минеева. - Москва. - «Академия». - 2007. - 464 с.

2. Общая микробиология. Шлегель Г. - Москва. - «Мир». - 1987.

3. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. Л.Б. Борисов. // Москва. - «МИА». - 2005. - 736 с.

Размещено на Allbest.ru