Отличия прокариот от эукариот
Общая микробиология и морфология.
Классификация прокариотов. Основные токсономические единицы. Понятие о виде, Варианте, штамме, клоне
Прокаритоты включают в себя Археи(Archaea) и бактерии(Bacteria)
Для клетокпрокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. Тип питания осмотрофный. Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числецианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток —митохондрии и пластиды.
Таксоны классификации Bergey:
Царство – regrum
Домен - domen
Филум - phylum
Класс - class
Порядок - ordo
Семейство - familia
Род - genus
Вид - species
Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих единый тип организации, который в стандартных условиях проявляется сходными фенотипическими признаками.
Обозначается бинарной номенклатурой- пример Staphylococcus aureus.
Вариант. Разнообразные механизмы изменчивости бактерий приводят к определённой нестабильности признаков, совокупность которых определяет тот или иной вид. Поэтому в систематике бактерий широко применяют понятие «вариант». Различают морфологические, биологические, биохимические, серологические и многие другие варианты.
Штамм– популяция бактерий выделенная из какого либо исследуемого материала.
Клон – популяция бактерий полученная из одной бактериальной клетки.
Отличия прокариот от эукариот
признак Прокариоты эукариоты
оформленное ядро нет есть
размеры 0.2-20мкм больше 2мкм
наличие митохондрий,
хлоропластов, лизосом, нет есть
ЭПР, к.Гольджи
Локализация рибосом рассеяны по цитоплазме прикреплены к ЭПР
КС рибосом 70S 80S
Структура жгутика ------------ 9+2
Митоз -------------- есть
Число хромосом 1 более 1
Хромосома Кольцевая Линейная
3) Морфология бактерий
Для бактерий характерны клетки четырех основных форм: шаровидная
(сферическая), или кокковидная (от греч. kokkos – зерно)-кокки, диплококки, тетракокки, гонококки, пневмококки, стафилококки, стрептококки,
цилиндриче-ская (палочковидная) – дипло, стрепто. По длине: короткие(1мм), средние(1-3мм), длинные(более 3мм). Повиду конца. По величине и расположению споры.
Извитая-по количеству витковвибрионы, спириллы, спирохеты(лептосперы, баррели, трепонемы)
а так же нитивидная.
Постоянные компоненты:клеточная стенка, ЦПМ, цитоплазма, рибосомы, мезосомы, геноформ.
ЦПМ - Основу плазмалеммы, как и других мембран в клетках, составляет слой липидов, имеющий два ряда молекул. Поскольку молекулы липидов, гидрофильные концы молекул одного слоя направлены в сторону водной среды — в цитоплазму клетки, а другого слоя — наружу от клетки — в сторону межклеточного вещества (у многоклеточных) или водной среды (у одноклеточных).
Выделяют периферические белки, интегральные. Функции мембранных белков: рецепторная, структурная, ферментативная, адгезивная, антигенная, транспортная.
Молекулы белков мозаично встроены в бимолекулярный слой липидов. С внешней стороны животной клетки к липидам и молекулам белков плазмалеммы присоединяются молекулы полисахаридов, образуя гликолипиды и гликопротеины.
Эта совокупность формирует слой гликокаликса. С ним связана рецепторная функция плазмалеммы; также в нем могут накапливаться различные вещества, используемые клеткой. Кроме того, гликокаликс усиливает механическую устойчивость плазмалеммы.
Важнейшая функция мембраны: способствует компартментации — подразделению содержимого клетки на отдельные ячейки, отличающиеся деталями химического или ферментного состава. Отдельный компартмент (ячейка) представлен какой-либо мембранной органеллой (например, лизосомой) или ее частью (кристами, отграниченными внутренней мембраной митохондрий).
Другие функции:
1) барьерная
2) структурная
3) защитная
4) регуляторная
5) адгезивная функция
6) рецепторная
7) электрогенная
8) антигенная:
Цитоплазма (от греч. «клетка» и зд. «содержимое») — внутренняя среда живой клетки, ограниченная плазматической мембраной. Включает в себя гиалоплазму — основное прозрачное вещество цитоплазмы(вода, минер.в-ва, ферменты, белки,РНК, рибосомы), находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различные непостоянные структуры — включения.
Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимодействия.
Рибосома — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром от 15—20 нанометров (прокариоты) до 25—30нанометров (эукариоты), состоящий из большой(50S) и малой(30S) субъединиц. Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией.
Мезосомы –выпячивания ЦПМ в виде сложно закрученнх мембранных структур- связаны с нуклеоидом.
Роль: деление, синтез клет. Стенки, секреция в-в, спорообразование.
Генофор(нулеотид) –бактериальная хромосома содержит до 4000 отдельных генов.
4)Г+ бактерии:
-пептидогликан – 40 слоев, 50 нм и более, до 90% сухой массы КС. Каркас.
-тейхоновые и липотейхоновые кислоты (Тейхоевые кислоты — основные поверхностные Аг многих бактерий)- рибиттейхоновые, глицеринтейхоновые, эритролтейхоновые
--->адгезин, антигены, репелленты фагоцитоза, токсины
-белки 1)минорные(А,М,Т,R) –антифагины, репелленты фагоцитоза, протеин А у стафилококка – аналог рецептора для антител.
2)мажорные(порины 1 и 3) – транспорт метаболитов- белки массой до 700, окаймляют гидрофильные поры, обеспечивают диффузию хим. В-в в микробную клетку
Ф-ии: метаболизм, коньюгация
Принцип окраски по Граму:
генциановый, метиловый фиолетовый. Грамположительные Грам (+) микроорганизмы дают прочное соединение с указанными красителями и йодом. При этом они не обесцвечиваются при воздействии на них спиртом, вследствие чего при дополнительной окраске фуксином Грам (+) микроорганизмы не изменяют первоначально принятый фиолетовый цвет.
5)Г – бактерии:
-пептидогликан – 1-2 слоя 15-20нм, около 10%КС
Наружная мембрана:
-липополисахарид(ЛПС)
1)липид А – эндотоксин
2)ядро(базис) – полисахарид
3)О-специфическая цель олигосахаридных последовательностей – О-антиген
-Мажорные белки(порины 1 и 2)- транспорт метаболитов
Грамотрицательные Грам () микроорганизмы образуют с основными красителями и йодом легко разрушающееся под действием спирта соединение. В результате микробы обесцвечиваются, а затем окрашиваются фуксином, приобретая красный цвет.
6)Клеточная стенка кислотоустойчивых бактерий (представители семейства Mycobacteriaceae ) представлена тонким слоем пептидогликана , с которым ковалентно связан слой полисахарида арабиногалактана * . К последнему ковалентно присоединены миколовые кислоты * - необычные высокомолекулярные (60-90 атомов углерода) разветвленные жирные кислоты, покрывающие всю поверхность клеточной стенки сплошным гидрофобным слоем.
Высокое содержание жирных кислот, восков, фосфолипидов придают прочность и у стойчивость к кислотам и щелочам
Метод окраски по Цилю — Нельсену — метод окраски микроорганизмов для выявления кислотоустойчивых микобактерий (возбудителей туберкулёза,микобактериозов, лепры), актиномицетов и других кислотоустойчивыхмикроорганизмов. Кислотоустойчивость микроорганизмов обусловлена наличием в их клетках липидов, воска и оксикислот. Такие микроорганизмы плохо окрашиваются разведёнными растворами красителей. Для облегчения проникновения красителя в клетки микроорганизмов нанесённый на препарат карболовый фуксин Циляподогревают над пламенем горелки. Окрашенные микроорганизмы не обесцвечиваются слабыми растворами минеральных кислот и спирта.
Бактерии лишенные КС: фильтрующиеся, инволютивные формы бактерий, протопласты, сферопласты, L-формы.
7)Не постоянные компоненты: капсула, жгутики, споры, включения пили, плазмиды.
Жгутики – толщина 12-20 нм, длина 3-12
Состоят полностью из белка флагеллина (антигенная специфичность)
-субъединицы закручены в виде спирали
Состав:
-спиральная жгутиковая нить
-крючек
-базальное тельце: центральный стержень, система колец
Монотрихи – 1 жгутик
Лофотрихи – пучок жгутиков
Амфитрихи- жгутики на двух полюсах
Перитрихи- все в жгутиках
Г-: внутренние (S и M), внеш(P и L)
Г+: S и M
Направленное движение – таксис
Выявление: ЭМ, по Леффлеру, серебрение, фазовоконтрастная или темнопольная микроскопия.
Капсула – слизист структура более 0.2мкм
Состав: полисахариды и полипептиды(мономеры D-глутаминовые кислоты.
-Капсула гидрофильная, препятствует фагоцитозу.
Ф-ии:
-защитная
-адгезивная
-патогенная
-Антигенная
-имунногенная
Выявление: негативное контрастирование по Бурри-Гинсу
Пили– тонкие полые нити белковой природы(белок пилин)
-антигенная активность
Обеспечивают трансмиссивную передачу генов, рецепторы для фагов, участвуют в транспорте метаболитов.
Споры – образуются при неблагоприятных условиях у Г+ бактерий.
Одна бактерия одна спора.
Локализация: центральная, терминальная, субтерминальная.
Строение: протопласт(ядро), клеточная стенка споры, кортес, оболочка споры, экзоспорий.
Спорообразование(споруляция)-18-20ч
Прорастание(4-5ч): активация, инвагинация, прорастание.
Их форма, размер и расположение -видовое свойство бактерий.
Выявление: обычн. Окрашивание и метод Ожешко.
8) Актиномицеты(Г+) (actis - луч, myces - гриб) - лучистые грибы, относятся к роду Actinomyces. Они представляют собой нитевидные ветвистые клетки(50-600мкм и диаметр 0.2до 1-2мкм)-гифы, напоминающие мицелий грибов или в результате фрагментации мицелия имеющие вид палочек.
Актиномицеты грамположительны, многие формы кислотоустойчивы.
Имеют прокариотический тип клетки.
Ультраструктура актиномицетов принципиально не отличается от бактерий. Они имеют клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, которая отграничивает цитоплазму, где содержится нуклеоид, рибосомы, внутриклеточные включения. Мезосомы актиномицетов также являются производными цитоплазматической мембраны. Однако в составе пептидогликана некоторых актиномицетов обнаружены арабиноза, галактоза и др., отсутствующие у бактерий сахара.
Они размножаются бесполым путем, образуя конидии или спороносцы со спорангиями на концах воздушного мицелия.
Роль:
Они являются возбудителями актиноми-коза человека. Они вызывают нокардиоз. Некоторые стрептомицеты вызывают у человека кожные мицетомы.
Многие актиномицеты, средой обитания которых являются почва, образуют антибиотики, широко применяющиеся в медицинской практике.
Метод обнаружения:
Готовят мазки обычным способом, сначало раздавив колонию в капле воды между предметными стеклами, окршивают по Граму и Цилю-Нильсену. Можно использовать фазовый контраст.
9)Спирохеты (Г-)
Спирохеты (spira - виток, chaite - волосы) представляют собой тонкие спирально извитые нити(0.1 до 0.3 мкм, в длину- 7до500 мкм), изогнутые вокруг центральной оси, которая, по-видимому, является пучком слившихся фибрилл. Патогенные виды относятся к трем родам: Treponema, Borrelia, Leptospira, отличающимся друг от друга структурным особенностями, количеством завитков, типом движения и другими признаками.
В протоплазматическом цилиндре содержатся: нуклеоид, рибосомы, мезосомы, включения. Наружная оболочка(клеточнаястенка) содержит тонкий слой пептидогликана. Эндоспор, капсул и экзожгутиков не образует.
В структурном отношении клетки спирохет представляют собой цитоплазматические цилиндры, отграниченные цитоплазматической мембраной (ЦМ) от тонкой и эластичной клеточной стенки (КС), которая состоит из наружной мембраны и пептидогликанового слоя. Между ЦМ и цитоплазматическим цилиндром спирохет расположены фибриллы, состоящие, так же как и жгутики бактерий, из белка флагеллина. У трепонем и боррелий имеется два пучка фибрилл, прикрепленных к дисковидным образованиям - блефаропластам, расположенным на обоих концах цилиндра и направленных навстречу друг другу. У лептоспир единичные фибриллы прикреплены на концах клетки к блефаропластам. Фибриллы обеспечивают разные типы движения спирохет: поступательное, вращательное и сгибательное.
Патологии: Сифилис — хроническая системная инфекция, вызываемая Treponema pallidum подвид pallidum. Борелиа булгдорфери –лаймоборелиоз, боррелиа рекурентис- возвратный тиф. Лептоспириоз.
Методы исследования:
фазово контрастная и темнопольная микроскопия. Препараты о Бурри , по Романовскому-Гимзе, по методу Морозова.