XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

В мире огромное количество микроорганизмов различных форм и размеров. Они живут везде где только возможно: в почве, водоемах, воздухе, находятся на пище и всех предметах, окружающих человека, а также в нем самом, животных и растениях. Микроорганизмы выполняют множество важных функций и процессов: они разлагают сложные вещества в почве, используются для производства многих пищевых продуктов, различных биологически активных соединений (например, витаминов и ферментов), их использование необходимо в генной инженерии и многих отраслях народного хозяйства.

Однако, наряду с пользой, многие микроорганизмы могут нанести вред вызывая заболевания живых организмов и порчу продуктов. Микроорганизмы, вызывающие заболевания человека и животных называют патогенными. Многие патогенные микроорганизмы размножаются или остаются живыми в течение длительного времени на пищевых продуктах. Попадая в организм, они вызывают пищевые инфекционные заболевания и отравления[7].

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли русские и советские учёные: И. И. Мечников (1845—1916), Д. И. Ивановский (1863—1920), Н. Ф. Гамалея (1859—1949), Л. С. Ценковский (1822—1887), С. Н. Виноградский (1856—1953), В. Л. Омелянский (1867—1928), Д. К. Заболотный (1866—1929), В. С. Буткевич (1872—1972), С. П. Костычев (1877—1931), Н. Г. Холодный (1882—1953), В. Н. Шапошников (1884—1968), Н. А. Красильников (1896—1973), А. А. Имшенецкий (1905—1992) и др [5].

Бактерии («палочки») – это самые древние, простые и наиболее распространенные организмы, которые существуют на Земле. Большинство бактерий к настоящему времени не описано, и лишь половина из известных  может быть выращена в лаборатории.

Некоторые бактерии наряду с дрожжами и плесневыми грибками в течение нескольких тысяч лет использовались людьми для приготовления продуктов брожения, в числе которых сыры, квашеная капуста, вино и др.

Бактерии, способные разлагать различные биохимические соединения, используются для переработки отходов.

В химической промышленности бактерии играют важную роль в производстве чистых химических соединений, которые используются в фармацевтике или агрохимии.

Бактерии используются для биологической защиты растений в качестве пестицидов.

Благодаря способности к быстрому росту и лёгкости манипуляций бактерии используют в молекулярной биологии, генетики и биохимии.

Благодаря знаниям о метаболизме и генетике бактерий они могут использоваться в биотехнологии и биоинженерии для получения важных белков, таких как инсулин, факторы роста и антитела[5].

В бактериальной клетке имеется 17 основных (постоянных) и временных (дополнительных) структур. Основными структурами являются клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма с включениями, нуклеоид. Бактериальная клетка окружена оболочкой, состоящей из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Под оболочкой находится цитоплазма, состоящая из цитозоля и содержащая нуклеоид, рибосомы и включения. Основные структуры присущи всем бактериальным клеткам. Дополнительные структуры встречаются не у всех капсулу, жгутики, пили, плазмиды. Некоторые бактерии способны образовывать споры (эндоспоры) при неблагоприятных условиях[3].

Бактериальная оболочка состоит из клеточной стенки и расположенной под ней цитоплазматической мембраны. Клеточная стенка - это жесткая структура, которая придает бактериальной клетке определенную форму. Она защищает внутреннее содержимое клетки от вредного воздействия внешней среды, участвует в процессах клеточного деления и транспорта метаболитов. На поверхности клеточной стенки расположены рецепторы.

Цитоплазматическая мембрана бактерий состоит из двойного слоя фосфолипидов (бимолекулярного липидного слоя) и мембранных белков/

Цитоплазматическая мембрана образует барьер, препятствующий проникновению веществ в клетку и из нее. Мембранные белки делятся на поверхностные и погруженные (интегральные, туннельные). Среди мембранных белков особую роль играют пермеазы, участвующие в транспорте веществ внутрь клетки (транспортная функция цитоплазматической мембраны). Цитоплазматическая мембрана окружает цитоплазму бактерий и участвует в регуляции осмотического давления, транспорте веществ и энергетическом обмене клетки. Она играет значительную роль в процессах роста и деления клеток, в движении бактерий, в секреции веществ, при образовании спор, то есть в процессах с высоким энергопотреблением.

Цитоплазма является основной центральной частью клетки. Она ограничена цитоплазматической мембраной. Цитоплазма представляет собой коллоидную систему (цитозоль), состоящую из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений запасных органических веществ и многочисленных мелких гранул - рибосом. Включения придают цитоплазме мелкозернистый вид[6].

Рибосомы - это немембранные органоиды бактериальной клетки. Они служат для биосинтеза белка из аминокислот, расположенных в цитоплазме, на основе информации, предоставляемой матричными РНК (мРНК).

В цитоплазме бактерий имеются различные включения в виде гранул полисахаридов, жирных соединений и полифосфатов. Они накапливаются при избытке питательных веществ в окружающей среде и действуют как запасные вещества для удовлетворения потребностей бактерий в питании и энергии[2].

Нуклеоид - это генетический аппарат бактерий (эквивалент ядра эукариотической клетки). Он расположен в центре бактериальной клетки и представляет собой двухцепочечную молекулу ДНК, замкнутую в кольцо и плотно уложенную, как клубок. Нуклеоид бактерий, в отличие от ядра эукариотических клеток, не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Обычно бактериальная клетка содержит одну хромосому, представленную кольцевой молекулой ДНК[1].

Капсула представляет собой надклеточную структуру клетки, имеющей слизистую консистенцию. Толщина капсулы составляет более 0,2 микрона. Она прочно соединена со стенкой бактериальной клетки и имеет четко очерченные внешние границы. Капсула гидрофильная, включает в себя большое количество воды. Капсула предотвращает фагоцитоз бактерий в организме, способствует адгезии бактерий к субстратам, защищает бактерии от высыхания[6].

Жгутики - это структуры над оболочкой бактериальной клетки. Они выполняют функцию органа движения бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, происходящие из цитоплазматической мембраны. Длина жгутиков значительно превышает размер клетки[6].

Пили (фимбрии, ворсинки) представляют собой нитевидные выросты на поверхности клетки. Они имеют толщину 2-10 нм и длину 0,3-20 мкм. Пили расположены либо перитрихиально, либо локализованы на одном из концов клетки. Пили происходят из цитоплазматической мембраны и состоят из белка пилина. Белковые субъединицы скручены вокруг полой сердцевины. Пили встречаются как у подвижных, так и у неподвижных бактерий. Они обладают антигенностью[1].

Эндоспора - это покоящаяся форма некоторых бактерий, необходимая для сохранения наследственной информации в неблагоприятных условиях (высыхание, дефицит питательных веществ и т.д.). Внутри бактериальной клетки образуется одна эндоспора. Образование эндоспор способствует сохранению вида и не является способом размножения бактерий[3].

Таким образом, бактериальная клетка имеет сложную структуру. Представители разных таксономических групп бактерий имеют специфическую форму, размеры и особенности строения. Форма, размер бактериальных клеток, наличие капсул, жгутиков и ворсинок, их способность образовывать эндоспоры характеризуют морфологические свойства бактерий[7].

Список литературы

Воробьев А.А., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбаков А.М. Микробиология: Учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина

Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: учебник для мед. вузов / А.И. Коротяев, С.А. Бабичев. - СПб.: СпецЛит, 2008. – 4-е изд.,

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Академия, 2003.

Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. М.: Издательский центр «Академия», 2006.

Информационные ресурсы (WEB-ресурсы):

https://ru.wikipedia.org/wiki/Бактерии - Бактерии

https://biouroki.ru/material/plants/bakterii.html - Бактерии

https://moodle.kstu.ru/pluginfile.php/143779/mod_resource/content/1/учебник_Основы_микробиологии - учебник Основы микробиологии

Код для цитирования: Скопировать