Жгутики, фимбрии и пили (ворсинки)

Структуры, определяющие движение бактерий в окружающей среде.

У палочковидных бактерий жгутики могут прикрепляться полярно или латерально. Жгутик вращается с частотой 40-60 об/сек (сама клетка при этом вращается в обратном направлении с 1/3 от этой скорости), обеспечивая поступательное движение клетки со скоростью 16-100 мкм/сек.

Жгутик представляет собой относительно жесткую спиральную нить, переходящую в утолщенную структуру – крюк. Нить с помощью крюка прикрепляется к ЦПМ (место прикрепления называется базальным телом). У большинства бактерий нить состоит только из одного белка – флагеллина (белковые субъединицы уложены по спирали, внутри которой проходит полый канал).

Жгутики позволяют бактерии активно перемещаться в направлении, необходимом для клетки (таксис): к питательным веществам (хемотаксис), свету (фототаксис), теплу (термотаксис), ориентация в магнитном поле (магнитотаксис), вискозитаксис и т.д.

Для каждого организма все химические вещества могут быть поделены на две категории: аттрактанты (вещества, привлекающие бактерий) и репелленты (отпугивающие их). Аттрактантами чаще всего выступают пищевые вещества, это могут быть: сахара, аминокислоты, витамины и др., реппелентами – ядовитые вещества.

Длинные тонкие волоски на поверхности клетки называют фимбриями (ворсинками). Они также относятся к поверхностным структурам. Их может насчитываться до нескольких тысяч на клетку. Построены из белка пилина.

Эти структуры не имеют отношения к движению и обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам растений, грибов, неорганическим частицам, принимают участие в транспорте веществ. Через ворсинку в клетку могут проникать вирусы. Некоторые ворсинки или F-пили, принимают участие в половом процессе бактерий (коньюгации). Они создают как бы тоннель, по которому от одной клетке к другой передается ДНК (плазмидная).

Пили нельзя считать обязательными структурами, такт как без них бактерии хорошо растут и размножаются.

Мезосомы

По структуре и функциям ЦПМ бактерий не отличается от мембран эукариотных клеток.

У прокариот, ЦПМ образует впячивания, получившие название мезосом. Они могут быть пластинчатыми, иметь форму пузырьков или трубочек.

Функции

1. Мезосомы увеличивают рабочую поверхность мембраны, на которой происходит синтез биополимеров, АТФ, фотосинтез и пр. (поскольку специальных мембранных органелл для этого в бактериальной клетке нет). Мезосомы – «примитивные органеллы».

2. Мезосомы могут играть роль в репликации ДНК и расхождении хромосомы.

Нуклеоид

Несмотря на отсутствие в клетках прокариот ядра, ДНК бактерий локализована в ограниченном участке цитоплазмы нуклеоида.

Вся генетическая информация прокариот содержится в одной молекуле ДНК, имеющей форму кольца – бактериальной хромосомы. Длина молекулы в развернутом виде может составлять более 1 мм, т.е. почти в 1000 раз превышать длину бактериальной клетки.

ДНК прокариот построена также, как и у эукариот (дезоксирибоза, фосфорная кислота и азотистые основания: два пуриновых (аденин и гуанин) и два пиримидиновых (цитозин и тимин)).

Делению клеток также предшествует удвоение ДНК (репликация). Деление молекул ДНК идет по полуконсервативному механизму (в ДНК дочерней клетки оказывается лишь одна половина материнской ДНК).

ПлазмидыМногие бактерии наряду с хромосомной ДНК содержат и дополнительную, тоже представленную двойной спиралью, замкнутой в кольцо. Число их может колебаться от 1 до 38 на клетку. Плазмиды не являются необходимыми для жизни бактерий. Они часто кодируют признаки, полезные для бактериальной клетки (устойчивость к антибиотикам, синтез антибиотиков, способность разрушать и использовать некоторые вещества). Определенные плазмиды могут участвовать в половом процессе бактерий. Бактерии способны обмениваться такими плазмидами, приобретая новые свойства (посредством контакта через половые пили).