Наличие муреина в клеточной стенке

Органоиды клетки, подготовка к егэ по биологии

Наличие муреина в клеточной стенке

Органоиды движения – это выросты мембраны, которые в диаметре достигают 0,25 мкм. По своему строению жгутики намного длиннее ресничек.

Длина жгутика сперматозоида у некоторых млекопитающих может достигать 100 мкм, в то время как размер ресничек составляет до 15 мкм.

Несмотря на такие различия, внутреннее строение данных органоидов абсолютно одинаковое. Образуются они из микротрубочек, которые по своему строению схожи с центриолями клеточного центра.

Двигательные движения образуются за счёт скольжения микротрубочек между собой, в результате чего они изгибаются. У основания данных органоидов находится базальное тельце, которое крепит их к клеточной цитоплазме. Чтобы обеспечить работу органоидов движения, клетка расходует энергию АТФ.

Рис. 2. Строение жгутика.

Некоторые клетки (амёбы, лейкоциты) передвигаются за счёт псевдоподий, другими словами – ложноножек. Однако, в отличие от жгутиков и ресничек, псевдоподии – это временные образования. Они могут исчезать и появляться в разных местах цитоплазмы. К их функциям относится передвижение, а также захват пищи и других частиц.

Жгутики состоят из нити, крюка и базального тельца. По числу и расположению этих органоидов на поверхности бактерий они распределяются на:

  • Монотрихи (один жгутик);
  • Амфитрихи (по одному жгутику на разных полюсах);
  • Лофотрихи (пучок образований на одном или обоих полюсах);
  • Перитрихи (множество жгутиков, расположенных по всей поверхности клетки).

Рис. 3. Разновидности жгутиконосцев.

Среди выполняемых функций органоидов движения можно выделить:

  • обеспечение движением одноклеточного организма;
  • возможность мышц сокращаться;
  • защитная реакция дыхательных путей от инородных частиц;
  • продвижение жидкости.

Жгутиконосцы играют большую роль в круговороте веществ в окружающей среде, многие из них являются хорошими индикаторами загрязнённости водоёмов.

Что мы узнали?

Одними из составляющих элементов клетки являются органоиды движения. К ним относятся жгутики и реснички, которые образованы с помощью микротрубочек. В их функции входит обеспечить движение одноклеточному организму, продвижение жидкостей внутри многоклеточного организма.

Строение бактериальной клетки

Размеры — от 1 до 15 мкм. Основные формы: 1) кокки (шаровидные), 2) бациллы (палочковидные), 3) вибрионы (изогнутые в виде запятой), 4) спириллы и спирохеты (спирально закрученные).

Формы бактерий: 1 — кокки; 2 — бациллы; 3 — вибрионы; 4—7 — спириллы и спирохеты.

Строение бактериальной клетки: 1 — цитоплазматическая мемб­рана; 2 — клеточ­ная стенка; 3 — слизис­тая кап­сула; 4 — цито­плазма; 5 — хромо­сомная ДНК; 6 — рибосомы; 7 — мезо­сома; 8 — фото­синтети­ческие мемб­раны; 9 — вклю­чения; 10 — жгу­тики; 11 — пили.

Бактериальная клетка ограничена оболочкой.

Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной (1), над которой находится клеточная стенка (2); над клеточной стенкой у многих бактерий — слизистая капсула (3). Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются.

Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами (7). Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.).

На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина (главный компонент) и других органических веществ.

Муреин представляет собой правильную сеть из параллельных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими белковыми цепочками.

В зависимости от особенностей строения клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются). У грамотрицательных бактерий стенка тоньше, устроена сложнее и над муреиновым слоем снаружи имеется слой липидов. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой (4).

Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные.

«Хромосомная» ДНК (5) — одна, прикреплена к мембране, содержит несколько тысяч генов, в отличие от хромосомных ДНК эукариот она не линейная, не связана с белками.

Зона, в которой расположена эта ДНК, называется нуклеоидом. Плазмиды — внехромосомные генетические элементы.

Представляют собой небольшие кольцевые ДНК, не связаны с белками, не прикреплены к мембране, содержат небольшое число генов.

Количество плазмид может быть различным.

Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции

Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.

Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ.

К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

К поверхностным структурам бактериальной клетки относятся также ворсинки (фимбрии, пили) ( рис. 4 , 6). Их насчитывается от нескольких единиц до нескольких тысяч на клетку. Эти структуры не имеют отношения к движению бактерий и обнаружены у

подвижных и неподвижных форм.

Ворсинки построены из одного вида белка – пилина – и представляют собой прямые белковые цилиндры, отходящие от поверхности клетки. Они, как правило, тоньше жгутиков (диаметр – 5-10 нм, длина 0,2-2,0 мкм), расположены перитрихиально или полярно. Больше всего сведений имеется

о ворсинках Е. coli . У этой бактерии описаны ворсинки общего типа и половые.

Ворсинки общего типа придают бактериям свойство гидрофобности, обеспечивают их прикрепление к клеткам растений, грибов и неорганическим частицам, принимают участие в транспорте метаболитов. Через ворсинки в

клетку могут проникать вирусы .

Наиболее хорошо изучены половые ворсинки, или F-пили, принимающие участие
в половом процессе бактерий.

F-пили необходимы клетке-донору для обеспечения контакта между ней и реципиентом и в качестве конъюгационного тоннеля, по которому происходит передача ДНК. Ворсинки нельзя считать обязательной клеточной структурой, так как и без них бактерии хорошо растут

и размножаются.

Фимбрии (пили) – нитевидные белковые органеллы, покрывающих всю поверхность бактериальной клетки – антигены фактора колонизации . Эти тонкие структуры позволяют бактерии прикрепляться к эпителиальным клеткам и

препятствуют ее захвату нейтрофилами

Фимбрии состоят из множества
одинаковых белковых субъединиц.

Обратите внимание

Эта субъединица называется пилином (молекулярная масса 17000-30000). В составе пилина есть консервативные и вариабельные участки. Перестройки хромосом, ведущие к экспрессии любого из множества неактивных генов пилина, сопровождаются

изменениями антигенного состава фимбрий.

При электронной микроскопии фимбрии выглядят как похожие на волоски выросты, проникающие через наружную мембрану. Они могут располагаться на одном конце клетки либо более равномерно по всей ее поверхности. У отдельной клетки может быть несколько

сотен фимбрий, которые выполняют различные функции.

У некоторых фимбрий (например, у дигалактозидсвязывающих фимбрий Escherichia coli ) на апикальном конце находятся специальные белки, играющие важную роль во взаимодействии с

рецепторами клеток.

Считается, что главная функция фимбрий – обеспечение фиксации бактерий в тканях. Адгезия микробная: специфичность тканевая и видоваяАдгезия микробная:

специфичность тканевая и видовая

Химический состав, организация и функции поверхностных структур бактериальной клетки: капсулы, чехлы, фимбрии, пили

Поверхностные структуры –структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.

Многие микроорганизмы продуцируют на поверхности клетки слизистое вещество. В зависимости от толщины слизистого слоя принято различать микрокапсулу,макрокапсулу, слизь.

Микрокапсулатолщиной до 0,2 мкм, прочно связана с клеточной стенкой. Макрокапсулапредставлена слоем слизи толщиной более 0,2 мкм.

Слизьвещество, которое окружает клетку, имеет аморфный вид, легко отделяется от поверхности клетки, по толщине превосходит диаметр клетки.

Все они не являются обязательными структурами бактериальной клетки.

Химическая природа капсул и слизи: полисахариды, полипептиды, реже – целлюлоза.

Капсулы и слизи выполняют следующие функции: защитную – предохраняют клетку от действия неблагоприятных факторов внешней среды; создают дополнительный осмотический барьер; способны выступать в качестве фактора вирулентности; служат барьером для бактериофагов; являются источником запасных питательных веществ; объединяют клетки в цепочки, колонии; обеспечивают прикрепление клеток к субстрату.

Чехлы имеют сложную тонкую структуру; в их составе выявляют несколько слоев разного строения, имеют сложный химический состав.

Между капсулами, чехлами и слизистыми слоями обнаружено много переходных форм, что не позволяет точно отличить их друг от друга.

Ворсинки, или фимбрии, – поверхностные структуры, которые состоят из белка пилина и не выполняют функцию движения. По размерам они короче и тоньше жгутиков. Число фимбрий на поверхности клетки колеблется от 1–2 до нескольких тысяч. Различают два типа фимбрий: общие и специфические.

Фимбрии общего типавыполняют функцию прикрепления клетки к поверхности субстрата. Специфические ворсинки – половые пили, обнаруженные у клеток так называемых доноров. Они имеют вид полых белковых трубочек длиной от 0,5 до 10 мкм.

· Поверхностные структуры –это структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.

· Химическая природа капсул и слизи:

– В большинстве случаев капсула образована полисахаридами (например, у бактерий вида Streptococcusmutans, некоторых бактерий родов Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacteriumи др.).

– Капсулы же других видов бактерий состоят из полипептидов, представленных полимерами, в которых содержится много D- и L-форм глутаминовой кислоты. Примером такой капсулы является капсула бактерий Bacillusanthracis.

– Для ряда бактерий выявлена способность синтезировать капсулу, состоящую из волокон целлюлозы. Так построена капсула у бактерий Sarcinaventriculi.

– Слизи по химической природе являются полисахаридами. Особенно обильное их образование наблюдается у многих микроорганизмов при их росте на среде с сахарозой. Например, молочнокислые бактерии Leuconostocmesenteroidesбыстро превращают раствор, содержащий тростниковый сахар, в декстрановый гель, за что их на сахарных заводах называют «бактериями лягушачьей икры».

Рис. 1 – Капсулы пурпурной серобактерии (А) и азотфиксирующей бактерии (Б); клетки суспензированы в туши

· Практическое значение капсул и слизей: Капсульные полисахариды, образуемые бактериями, имеют большое практическое значение.

Так, ксантан, внеклеточный полисахарид бактерий Xanthomonascampestris, используется в составе смазок, при добыче нефти, в пищевой промышленности для улучшения вкусовых свойств консервированных и замороженных продуктов, соусов, кремов, а также в изготовлении косметики.

· Чехлы обычно имеют и более сложный химический состав. Например, чехол бактерий Sphaerotilisnatansсодержит 36 % углеводов, 11 – гексозамина, 27 – белков, 5,2 – липидов и 0,5 – фосфора. Чехлы ряда бактерий, метаболизм которых связан с окислением восстановленных соединений металлов, часто инкрустированы их окислами.

Источник: https://blotos.ru/dvizenie-bakterij-zgutiki-fimbrii-pili-i-drugie-organoidy

Муреин – это… Состав и свойства муреина

Наличие муреина в клеточной стенке

Муреин представляет собой опорный биополимер клеточной стенки бактерий, также известный как пептидоглюкан.

Муреин – это гетерополимер (Н-ацетилглюкозамина и Н-ацетилмурамовой кислоты, сшитых через лактатные остатки короткими цепочками пептида).

Как определяющее вещество для одного из трех доменов живых существ, безусловно, данный полимер имеет свои особенности строения и функции. Попробуем разобрать их.

Муреин в клеточной стенке

Наличие твердой стенки характерно не только для бактерий, но и для грибов и растений. Однако только у прокариотов она имеет подобный состав.

Клеточная стенка бактерии представляет из себя прочный панцирь из сложной молекулы полисахарида муреина. Структура полипептида представляет из себя параллельно расположенные полисахаридные цепи, связанные между собой пептидными остатками.

Модульная единица – дисахарид муропептид (в нем ацетил-Д соединен с ацетилмурамовой кислотой).

Основная черта, определяющая свойства мешка, образованного муреином, – наличие замкнутой сети цепей полисахарида. Это формирует плотную сеть без разрывов. Видоспецифичной является плотность этой стенки – у некоторых видов она менее плотная (кишечная палочка), у других – более (золотистый стафилококк).

В биологии муреин – это не просто полипептид, но и сопутствующие ему компоненты клеточной стенки бактерий. Например, у грамположительных бактерий в состав также включены полисахариды, тайхоевые кислоты, белки или другие полипептиды. Еще больше подобных включений у грамотрицательных бактерий. Для них характерны сложные липосахариды, липопротеины, полипептиды.

Роль данных веществ в защите от вирусов-бактериофагов, а также в защите от агрессивных антибиотиков и ферментов. У бактерий, относящихся к грамположительным, корпус хрупкий. У грамотрицательных бактерий в связи с наличием большого количества дополнительных включений, муреиновый скелет покрыт мягкой защитной оболочкой из липидов.

Виды пептидогликана

Хотя муреин – это компонент клеточной стенки, характерный только для бактерий, существуют также подобные ему структуры. Например, в стенке некоторых археев (безъядерные микроорганизмы, не имеющие структур-органелл) и глаукоцистофитовых водорослей образуется псевдопептидогликан. Выполняет он те же функции и по составу сходен с муреином.

Состав муреина, его строение

Структура представляет из себя ячеистую сеть, образованную компонентами n-ацетилглюкозамина и n-ацетилмурамовой кислоты. Связи образованы за счет β1,4-гликозидных связей. Сшивка производится посредством остатков пептидов на основе действия фермента транспептидазы. Такая цепь содержит Д-глутаминовую кислоту, Л-лизин, Д-аланин, Л-аланин.

При этом особенностью является то, что такие Д-структуры содержатся только в прокариотических клетках. Таким образом, образованный полипептид приобретает вид трехмерной структуры, составляющей основу клеточной стенки бактерий. Он обеспечивает прочность, устойчивость и стабильность мембране.

Свойства и функции

Свойства муреина обусловлены его структурой. Помимо выполнения механической и опорной функции, он обладает антигенными свойствами. Это обуславливает его многогранную защитную роль для бактерии.

Одна из основных функций муреина – это транспорт веществ в бактерию и вывод их наружу. Этим свойством обуславливается участие пептидогликана в хемо- и фотосинтезе эукариот, фиксации азота и других важнейших процессах. Все они связаны с взаимодействием клетки и окружающей среды, что обеспечивается клеточной стенкой.

При этом не только крупные молекулы не могут миновать ячеистую сеть этого вещества. Муреин обладает избирательной проницаемостью по отношению, например, к антибиотическим агентам. Это свойство возникает в процессе эволюции и искусственного отбора со стороны человека.

Участие данной структуры в движении клетки связано с наличием ворсинок и жгутиков, имеющих мембранную структуру и плотно связанных с муреиновым мешком.

Состав пептидных цепочек, входящих в состав пептидогликана, является систематическим признаком и помогает различать таксоны этих микроорганизмов. Кроме того, согласно форме, которую придает муреин бактерии, мы различаем их группы – кокки (круглые), палочки, спирохеты и т. д.

Количество и качество дополнительных включений в структуру клеточной стенки определяет два крупных кластера микроорганизмов: грамположительных и грамотрицательных бактерий. Разделение производится посредством детектирующего окрашивания.

Устойчивость муреина

Так как муреин входит в состав бактериальной клеточной стенки, он является сигнальным веществом для иммунной системы как человека, так и других организмов. Например, фермент лизоцим расщепляет бета 1,4-гликозидные связи между остатками ацетилглюкозамина и ацетилмурамовой кислоты, тем самым вызывая гидролизацию пептидоглюкана и гибель бактериальной клетки.

Лизоцим является одним из ферментов слюны млекопитающих, что обуславливает ее антибактериальные свойства. Также разрушает пептидные цепочки муроэндопептидаза, тем самым вызывая разрушение полимера. Создаваемые антибиотики (например, пенициллин, цефалоспорин) нарушают производство пептидогликана. Циклосерин нарушает синтез аланина.

В ответ на это воздействие возникает ответная реакция бактерий на защиту от антибиотиков. Мутация в генетической последовательности, отвечающей за синтез лактамаз, транспептидазы приводят к возникновению штаммов, устойчивых к антибиотикам. Также эволюционный ответ прокариотов заключается в постепенном изменении проницаемости мембраны для циклосерина и других веществ.

Муреин в биологии – это постоянно изменяющаяся система. Этим объясняется постоянная гонка “антибиотики-новые штаммы бактерий”, где получение новых активных препаратов неизбежно связано с постепенным уменьшением их активности.

Источник: https://FB.ru/article/373760/murein---eto-sostav-i-svoystva-mureina

Медицина и здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: