Мембраны бактерий. Протопласт снаружи окружает цитоплазматическая мембрана — плазмалемма, прилегающая непосредственно к оболочке. Мембраны составляют 40—90% всей массы клетки. Длительно существовало ошибочное представление, что периферическая плазмалемма бактериального протопласта является единственной мембранной структурой бактериальной клетки. Сейчас известно, что периферическая мембрана образует инвагинации, составляющие внутриклеточные мембранные структуры. Различными методами показано, что мембраны трехслойные и достигают 8,5 нм в толщину. У всех исследованных бактерий мембраны могут быть причислены к обязательным компонентам бактериальной клетки [63, 126]. В. И. Бирюзовой [23] собрана большая литература о молекулярной организации плазмалеммы. Ее наружная поверхность, обращенная к клеточной оболочке, состоит из субъединиц грибовидной формы с размером головки 8—12 нм. Часть этих субъединиц, по-видимому, является ферментативными белками, другая часть — белково-липидными структурами.[ ...]
Цитоплазматическая мембрана вплотную примыкает к клеточной оболочке, являющейся одним из основных структурных компонентов клетки. Клеточная оболочка служит как бы скелетом клетки, придавая ей определенную форму и защищая протопласт от воздействия неблагоприятных условий.[ ...]
Цитоплазматическая мембрана выполняет очень важную роль — регулирует поступление веществ в клетку и выделение наружу продуктов обмена.[ ...]
Так как цитоплазматическая мембрана обладает свойствами полупроницаемой оболочки, то в клетке создается повышенное осмотическое давление. Благодаря этому микробная клетка всасывает необходимые для ее жизни питательные вещества из окружающей питательной среды. Если питательные вещества находятся в окружающей среде в коллоидном состоянии, то поступить в клетку они смогут лишь после их расщепления. Такое расщепление питательных веществ осуществляется ферментами, которые микроорганизмы выделяют в окружающую среду, т. е. эктоферментами.[ ...]
Полупроницаемая цитоплазматическая мембрана апермиев животных, несущая электрический заряд, образует гидратную оболочку из связанных молекул воды. Оболочка осуществляет функцию избирательности проницаемости цитоплазматической мембраны и препятствует агглютинации спермиев в физикохимических и имунно-биологических реакциях (Осташко, Чумаков, 1969).[ ...]
| Схема строения цитоплазматической мембраны. |  |
КС — клеточная стенка, ЦПМ — цитоплазматическая мембрана, Н — нуклеоид, ФМС — фотосинтезирующие мембранные структуры, Увел, х 40 ООО.[ ...]
Со строением клеточной стенки и цитоплазматической мембраны тесно связан и способ деления бактерий. Все грамположительные организмы делятся путем центрипетального врастания от краев к центру септ и последующего разделения клеток по этим перегородкам. До недавнего времени считали, что у грамотрицательных микроорганизмов деление происходит без образования перегородок путем постепенного впячивания всех слоев клеточной стенки внутрь с образованием перетяжки в центре клетки, которая становится все тоньше и тоньше и приводит к отделению клеток друг от друга. При определенных условиях фиксации клетки септы все же удалось обнаружить и у типичных грамотрицательных бактерий. Что касается кокков, то, к сожалению, в большинстве работ не описывается подробно способ деления. При просмотре фотографий срезов Micr. cryophilus, Micr. diversus, Neisseria sicca, Neisseria catarrhalis, Micr. denitrificans — организмов, имеющих строение клеточной стенки, типичное для грамотрицательных бактерий, видны перешнуровывающиеся при делении фигуры, а иногда одновременно и септы. Поскольку у истинных грамположительных бактерий не наблюдали перешнуровывания, нахождение такового у вышеописанных кокков служит, по-видимому, дополнительным подтверждением принадлежности этих культур к грамотрицательным бактериям.[ ...]
Полупроницаемость клеточной стенки и цитоплазматической мембраны обусловливают осмотические свойства клеток микроорганизмов. Все микроорганизмы обладают внутриклеточным осмотическим давлением. При внесении бактерий, дрожжей и актиномицетов в концентрированные растворы солей или сахаров у них наблюдается явление плазмолиза. При этом внешнее осмотическое давление намного превышает внутреннее. Внутреннее осмотическое давление бактерий равно 3—6 атм, оно вдвое ниже, чем в клетках животных. Это связано с большей проницаемостью оболочки бактерий по сравнению с оболочками клеток высших животных.[ ...]
На электронных фотографиях тонких срезов бактерий цитоплазматическая мембрана представляется в виде непрерывного тяжа толщиной около 75Л, состоящего из светлого слоя (липиды), заключенного между двумя более темными (белки). Каждый слой имеет ширину 20—30А. Такая мембрана называется элементарной (табл. 30, рис. 8).[ ...]
ВС — везикулярные фотосинтезирующие структуры; КС — клеточная стенка; ЦПМ — цитоплазматическая мембрана.[ ...]
Под оболочкой у актиномицетов, как и у всех других микроорганизмов, находится цитоплазматическая мембрана. Мембрана актиномицетов принимает участие в процессах обмена веществ, а также при делении клеток. Рост мембраны приводит к впячиванию ее внутрь клеток, в результате чего образуется поперечная перегородка. Исследования японских специалистов и других авторов показали, что цитоплазматическая мембрана принимает участие и в образовании спор.[ ...]
Между плазматической мембраной и клеточной стенкой имеется связь в виде десмозов — мостиков. Цитоплазматическая мембрана часто дает инвагинации — впячивания впутрь клетки. Эти впячивания образуют в цитоплазме особые мембранные структуры, названные мезосомами. Некоторые виды мезосом представляют собой тельца, отделенные от цитоплазмы собственной мембраной. Внутри таких мембранных мешочков упакованы многочисленные пузырьки и канальцы (рис. 2). Эти структуры выполняют у бактерий самые различные функции. Одни из этих структур — аналоги митохондрий. Путем инвагинации цитоплазматической мембраны образуется также фотосинтезирующий аппарат бактерий. После впячивания цитоплазмы мембрана продолжает расти и образует стопки (табл. 30), которые по аналогии с гранулами хлоропластов растений называют стопками ти-лакоидов. В этих мембранах, часто заполняющих собой большую часть цитоплазмы бактериальной клетки, локализуются пигменты (бактериохлорофилл, каротиноиды) и ферменты (цитохромы), осуществляющие процесс фотосинтеза.[ ...]
Клеточная стенка. Клетка бактерий одета плотной оболочкой. Этот поверхностный слой, расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны, называют клеточной стенкой (рис. 2, 14). Стенка выполняет защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную, характерную для нее форму (например, форму палочки или кокка) и представляет собой наружный скелет клетки. Эта плотная оболочка роднит бактерии с растительными клетками, что отличает их от животных клеток, имеющих мягкие оболочки. Внутри бактериальной клетки осмотическое давление в несколько раз, а иногда и в десятки раз выше, чем во внешней среде. Поэтому клетка быстро разорвалась бы, если бы она не была защищена такой плотной, жесткой структурой, как клеточная стенка.[ ...]
Отклонение pH от оптимальных значений влечет за собой снижение активности ферментов, изменение проницаемости цитоплазматической мембраны для отдельных ионов и нарушение обменных процессов.[ ...]
Согласно биофизической теории сокоотдачи эта технологическая особенность растительного сырья зависит от проницаемости цитоплазматической мембраны и ее способности противостоять внешним воздействиям в процессе предварительной обработки и прессования.[ ...]
Цитоплазма бактерий. Все содержимое клетки, ограниченное клеточной стенкой, называется протопластом. Протопласт состоит из цитоплазматической мембраны и «живого вещества» клетки — цитоплазмы, или протоплазмы. Цитоплазма бактерий является бесцветной, прозрачной, слегка вязкой.[ ...]
В клетках бактерий, у которых еще отсутствует вакуолярная система, а также микобактерий, у которых существуют лишь отдельные цитоплазматические мембраны, рибосомы представляют собой непременные компоненты цитоплазмы. В дрожжевых клетках, как и в клетках меристемы высших растений, большинство рибосом свободно расположено в гиалоплазме. В растительных клетках образование рибосом предшествует возникновению мембран. Связь рибосом с мембранами эндоплазматической сети имеет большое значение в процессе синтеза белков, поскольку в этом случае рибосомы более активны, а белки сразу транспортируются по системе ретикулума туда, где они необходимы.[ ...]
Она выдерживает значительное осмотическое давление, обусловленное растворимыми веществами, содержащимися внутри хруп» кой цитоплазматической мембраны.[ ...]
Одновременно с функциональной перестройкой внутриклеточных мембран изменяются свойства плазмолеммы. При гипертермии увеличивается теплоустойчивость цитоплазматической мембраны, однако ее барьерная функция существенно не страдает. Не изменяется заметно утечка из клеток аминокислот, сахаров и ионов (Lin et al., 1985). По нашим наблюдениям, нефизиологические концентрации соли в среде и частичное обезвоживание корней проростков осмотиком повышает теплоустойчивость эпителиальных клеток. В то же время уменьшается общее поглощение ими кислорода и активируетоя его альтернативный путь восстановления плазмолеммой, что сопровождается увеличением скорости хемилнминесцентной реакции на ее поверхности.[ ...]
Принципиальное строение клеток кокков в целом не отличается от такового у других прокариотных микроорганизмов. Клетки кокков состоят из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с различными включениями и нуклеоида.[ ...]
Минеральные соли проникают в клетку с большим трудом. Скорость их проникновения также зависит от концентрация, степени диссоциации, pH окружающей среды, заряда цитоплазматической мембраны и др. Установлено, что концентрация хлористого натрия в жидкости, очищаемой на искусственных биохимических сооружениях, не должна превышать 10 г/л. Влияние других солей изучено еще не достаточно.[ ...]
Минеральные соли проникают в клетку с большим трудом. Скорость их проникновения также зависит от концентрация, степени диссоциации, pH окружающей среды, заряда цитоплазматической мембраны и др. Установлено, что концентрация хлористого натрия в жидкости, очищаемой на искусственных биохимических сооружениях, не должна превышать 10 г/л. Влияние других солей изучено еще не достаточно.[ ...]
При этом мембрана продвигается к центру клетки, и полюса ее сливаются с образованием споровой перегородки (септы). Септа состоит из двух элементарных мембран. На этом заканчивается вторая стадия спорообразования (если за первую принять образование хроматинового тяжа). Эту стадию можно рассматривать как модифицированное клеточное деление, которое, как известно, также происходит благодаря инвагинации цитоплазматической мембраны и образования септы.[ ...]
Любое изменение температуры снижает активность микробов, которая лишь постепенно восстанавливается. Гибель микроорганизма при высо-кой температуре — результат тепловой инактивно-сти РНК и повреждения цитоплазматической мембраны.[ ...]
Клеточная стенка микробов вполне проницаема для большинства соединений, присутствующих в сточных водах. Основным барьером между химическими соединениями стоков и метаболическим аппаратом микробной клетки является цитоплазматическая мембрана. Прохождение через мембрану большинства молекул химических веществ осуществляется благодаря участию молекул-переносчиков — специальных коферментов или пермеаз.[ ...]
Влияние активной реакции среды. Каждый микроорганизм может жить лишь при определенной реакции среды. Влияние pH среды на активность микроорганизмов обусловлено взаимодействием ионов водорода с ферментами, находящимися в цитоплазматической мембране и в клеточной стенке. Изменение концентрации водородных ионов во внешней среде не сказывается на концентрации их в цитоплазме, так как цитоплазматическая мембрана непроницаема для ионов водорода и гидроксила.[ ...]
Биологическая очистка наиболее эффективна, если pH не выходит за пределы 5— , оптимальной считается среда с pH=6,54-7,5. Отклонение pH за пределы 5—9 влечет за собой уменьшение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке, нарушения проницаемости ее цитоплазматической мембраны и др.[ ...]
Водорастворимые питательные вещества адсорбируются на клеточных оболочках микробов, а затем диффундируют в клетку микроорганизма. Диффузия, или проникновение веществ через клеточную оболочку, возможна в связи с мозаичным строением микробной плазменной оболочки — мембраны. Внешний слой плазмы — цитоплазматическая мембрана — трехслойна; толщина ее 6—8,5 нм. Часть субъединиц является белковолипидными комплексами, другая часть — ферменты. Липоидные ячейки пропускают жирорастворимые вещества (глицерин, жирные кислоты), а протеиновые ячейки—воду и водорастворимые вещества (углеводы, сахара и водные растворы аминокислот и минеральных солей). До 75% всех липидов бактерий сосредоточено в мембранах. Ферменты мембраны или плазмалеммы участвуют в глубокой деструкции сложных органических веществ, поступающих в клетку, либо в трансформации некоторых органических соединений, без чего их потребление или энергетическое использование невозможно.[ ...]
Для того чтобы происходил процесс биохимического окисления органических веществ, находящихся в сточных водах, они должны попасть внутрь клеток микроорганизмов. К поверхности клеток вещества поступают за счет конвективной и молекулярной диффузии, а внутрь клеток — диффузией через полупроницаемые цитоплазматические мембраны, возникающей вследствие разности концентраций веществ в клетке и вне ее. Однако большая часть вещества попадает внутрь клеток при помощи специфического белка-переносчика. Образующийся растворимый комплекс вещество — переносчик диффундирует через мембрану в клетку, где он распадается, и белок-переносчик включается в новый цикл переноса.[ ...]
Материал клеточной стенки составляет 10—50% веса сухого вещества клетки. Толщина ее в среднем равна 0,02 мк и зависит от возраста клетки — старые клетки имеют более толстую оболочку. В состав клеточной оболочки входят сложные молекулярные комплексы из белков, полисахаридов и жироподобных веществ. Так же как и цитоплазматическая мембрана, клеточная стенка образует своеобразный барьер на пути прохождения растворенных веществ из окружающей среды внутрь клетки.[ ...]
Известно, что проведение эффективного ацилирования, катализируемого ферментами в водной среде, невозможно, поскольку присутствие воды смещает равновесие липолитической реакции в сторону продуктов гидролиза. Поэтому реакцию проводят в органическом растворителе. В случае интактных клеток серьезным препятствием на пути катализа является цитоплазматическая мембрана, разделяющая двухфазную систему органический растворитель/вода внутри клетки. Одним из возможных вариантов, обеспечивающих доступность внутриклеточных ферметов субстрату и реагенту, находящихся, в органической среде, может быть обезвоживание поверхности клетки ацетоном.[ ...]
Цитоплазма представляет собой коллоидный раствор, дисперсной фазой которого являются сложные белковые соединения и вещества, близкие к жирам, а дисперсионной средой — вода. У некоторых форм бактерий в цитоплазме содержатся включения — капельки жира, серы, гликогена и др. Постоянными составляющими бактериальных клеток являются особые выросты цитоплазматической мембраны — мезосомы, в которых содержатся ферментные окислительно-восстановительные системы. В этих образованиях идут в основном процессы, связанные с дыханием бактерий. В мелких включениях — рибосомах, содержащих рибонуклеиновую кислоту, осуществляется биосинтез белка. Большинство видов бактерий не имеет обособленного ядра. Ядерное вещество, представленное ДНК, у них не отделено от цитоплазмы и образует нуклеоид. Транспортировка веществ, необходимых для жизнедеятельности клетки, и отвод продуктов обмена осуществляется по особым каналам и полостям, отделенным от цитоплазмы мембраной, имеющей такое же строение, как и цитоплазматическая. Это структурное образование называется эндоплазматической сетью (ретикулум).[ ...]
Большинство истинных стебельковых бактерий относятся к зтому роду. Похожие на псевдомонады клетки, с одним полярно расположенным жгутиком, прикрепляются тем концом, на котором находится жгутик, к какой-либо поверхности (часто к другой клетке) и формируют стебелек. Стебелек имеет довольно сложное строение. Наружная поверхность образована клеточной стенкой, за которой следует цитоплазматическая мембрана, т. е. стебелек является выростом (выпячиванием) клетки, сохраняющим ее внутреннюю структуру (рис. 70, 71). Внутри стебелька находится много мембранных структур, играющих важную роль в жизнедеятельности клетки. Форма и размеры стебельков сильно варьируют. Встречаются бактерии с очень тонкими стебельками (рис. 72), и даже у одного и того же вида бактерии в зависимости от условий среды могут быть очень длинные (5—10 мкм и более) изогнутые стебельки и короткие, едва заметные. В почве нередко можно обнаружить клетки стебельковых бактерий, усеянные по всему периметру, включая стебелек, выростами клеточной стенки — фим-бриями (рис. 72).[ ...]
По мере поступления воды в .корневые волоски концентрация сока в наружном слое клеток понижается и внутренние клетки путем осмоса извлекают воду из наружных клеток. Так продолжается до тех пор, пока вода не достигнет сосудисто-волокнистой системы растения. Не только поглощение воды из корневой среды, но и циркуляция растворов внутри растения происходят благодаря осмосу, потому что поглощенные корневыми волосками питательные элементы передвигаются из клетки в клетку путем диффузии через цитоплазматические мембраны.[ ...]
Большую роль при поступлении питательных веществ внутрь клетки играют, по современным представлениям, ферменты пер-меазы или транслоказы. В настоящее время считают, что передвижение веществ из внешней среды в бактериальную клетку обеспечивается, по крайней мере, четырьмя группами механизмов: пассивной и активной диффузиями, стереоспецифически-ми пассивной и активной диффузиями. Из них только пассивная диффузия не требует затраты энергии, так как диффундирующее вещество в этом случае, последовательно растворяясь в веществе клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, переходит внутрь клетки, причем устанавливается равенство внутренней и внешней концентраций. Остальные три механизма требуют затраты энергии, причем стереоспецифические пассивная и активная диффузии происходят при участии специфических белков — переносчиков пермеаз. Сейчас сравнительно хорошо изучены пермеазы, осуществляющие транспорт внутрь клетки углеводов, аминокислот и некоторых ионов.[ ...]
У биотрофных дейтеромицетов обнаружен своеобразный характер взаимодействия гиф паразита и хозяина. Это так называемые контактные микопаразиты. Они образуют абсорбтивные (питающие) гифы различного строения, устанавливающие контакт с клетками хозяина, не внедряясь в них. Механизм питания при таком контакте неизвестен. Предполагают, что в зоне контакта гиф паразита и хозяина повышается проницаемость цитоплазматической мембраны клеток последних и происходит поглощение их метаболитов клетками паразита.[ ...]
Микроорганизмы «е имеют специальных органов питания. Питательные вещества попадают в клетку, а продукты жизнедеятельности выделяются из нее через всю поверхность клетки благодаря процессам диффузии, осмоса и адсорбции. Поскольку клетка является живым организмом, то она постоянно усваивает питательные вещества и, следовательно, их концентрация внутри клетки всегда меньше, чем снаружи. Это обусловливает постоянный процесс диффузии. Если при этом процессе вещества проходят через полупроницаемую перегородку, то такой процесс называется осмосом. Роль полупроницаемой перегородки выполняет клеточная оболочка и цитоплазматическая мембрана. Внутрь клетки через перегородку ¡проходят вода, ионы (противоположного клетке заряда) и мелкие молекулы (сахароза, глюкоза). Высокомолекулярные вещества (крахмал, клетчатка, белки) не могут проникнуть в клетку. Вода движется от меньшего осмотического давления к большему, а растворенное вещество — в обратном направлении. Согласно закону парциального осмотического давления общее осмотическое давление раствора равно сумме парциальных осмотических давлений отдельных растворенных веществ. Этот закон объясняет причину попадания в клетку растворов очень малой концентрации.[ ...]