Клетка прокариотов состоит из нуклеоида, клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с рибасомами, мезосомами, включениями запасных питательных веществ. К непостоянным структурам относятся споры, капсулы, жгутики и ворсинки.
НУКЛЕОИД - (ядро прокариот) состоит из замкнутой в кольцо двухспиральной нити ДНК (1,1-1,6 нм), которую рассматривают как одиночную бактериальную хромосому. Хромосома находится в контакте с цитоплазматической мембраной, часто посредством мезосом. Перед делением клетки число нуклеоидов удваивается.
Кроме нуклеоида в клетках многих бактерий обнаружены ПЛАЗМИДЫ, небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные к автономной репликации.
ЦИТОПЛАЗМА представляет собой сложную коллоидную систему (около 75% воды), аналогичную таковой у эукариот.
РИБОСОМЫ - это рибонуклеопротеиновые частицы (рРНК + белок), размером 20 нм и состоят из двух субъединиц (30S и 50S), которые перед началом синтеза белка объединяются в одну (70S). (30S ,50S и 70S - константы седиментации, характеризующие скорость с которой эти частицы осаждаются в центрифуге при стандартных условиях).
ВКЛЮЧЕНИЯ - являются продуктами метаболизма микроорганизмов, располагаются в цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, гранулезы, крахмала, серы, железа, полифосфата (волютина) и др. У некоторых бактерий они имеют дифференциально-диагностическое значение.
ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА (ЦПМ) - это наружное образование цитоплазмы, состоящее из 3 слоев. Два белковых слоя разделены фосфолипидным слоем, состоящим из двух рядов молекул, гидрофильные головки которых направлены в противоположные стороны. Белковые слои могут быть погружены в слой фосфолипида частично, или образуют каналы, через которые проникают питательные вещества. Мембранные белки подразделяют на структурные и функциональные (ферменты).
Функции мембраны:
- действует как осмотический барьер, избирательно пропуская пит. в-ва в клетку и продукты жизнедеятельности, включая ферменты и экзотоксины, из клетки в окружающую среду;
- на мембране локализованы окислительные ферменты и ферменты транспорта электронов, ответственные за синтез энергии. Ферментные белки пермеазы переносят вещества в клетку;
- это место биосинтеза компонентов клеточной стенки, капсулы и экзоферментов;
- с ЦМ связаны жгутики и аппарат регуляции их движения;
- ЦМ участвует в образовании мезосом;
- у микоплазм и L-форм ЦПМ является наружным образованием.
Цитоплазма с органеллами заключенная только в клеточную мембрану называется протопластом. Протопласты образуются обычно у грамположительных бактерий. Сферопласты – бактерии с частично разрушенной клеточной стенкой. Наблюдаются у грамотрицательных бактерий и реже у грамположительных. Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму и в 3-10 раз крупнее исходных клеток. Могут некоторое время переживать в условиях повышенного осмотического давления, но утрачивают способность к размножению.
L-формы – это бактерии, не имеющие клеточной стенки, это протопласты или сферопласты, образующиеся при воздействии антибиотиков, аминокислот, лизоцима, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Они обладают относительно высокой жизнеспособностью и могут размножаться.
L-формы бактерий полиморфны, бывают от очень мелких 0,2-1 мкм до больших – 5 – 50 мкм тел, могут иметь форму нитей. Нестабильные L-формы способны реверсировать в исходный вид (восстанавливая синтез пептидогликана), а стабильные утрачивают такую способность.
Болезни, вызванные L-формами бактерий, характеризуются атипичностью, длительностью течения, тяжестью заболевания, трудно поддаются химиотерапии.
МЕЗОСОМЫ (илианалоги митохондрий)- это производные ЦПМ, образуемые путем ее инвагинации в цитоплазму. Они могут иметь форму трубочек, пузырьков, концентрических мембран. Связаны с нуклеоидом, участвуют в формировании поперечной перегородки при делении клетки, спорообразовании, энергетическом метаболизме.
У фотосинтезирующих бактерий есть ХРОМАТОФОРЫ или ТИЛЛАКОИДЫ, в которых содержатся пигменты, осуществляющие фотосинтез.
В цитоплазме могут встречаться различные красящие вещества - ПИГМЕНТЫ. Их образует в основном воздушная микрофлора для защиты клетки от солнечных лучей.
У грамотрицательных бактерий между ЦПМ и клеточной стенкой расположено ПЕРИПЛАЗМАТИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО. Оно заполнено ферментами, способными гидролизировать все типы полимерных молекул.
КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА - выполняет многочисленные функции: формообразующую, защитную, несет на своей поверхности рецепторы для адсорбции фагов, различных химических веществ, участвует в процессах транспорта в клетку питательных веществ и выделении наружу продуктов обмена. Химический состав и строение клеточной стенки имеют таксономическое значение.
Основу клеточной стенки составляет пептидогликан (или муреин – от лат. murus - стенка), который обеспечивает ее жесткость и эластичность. Пептидогликан представлен полисахаридными цепями, связанными пептидными мостиками. Различие в химическом составе клеточных оболочек бактерий сказывается на их способности окрашиваться по методу Грамма.