Жгутики и их расположение у бактерий

Жгутики и их расположение у бактерий

Бактерии появились на Земле гораздо раньше человека. Они были одними из первых обитателей планеты. Строение этого микроорганизма остается практически неизменным на протяжении долгих тысяч лет. Бактерии – это простейшие одноклеточные, не имеющие ядра.

Строение бактерий разнообразно, они подразделяются на следующие виды: палочковидные, шаровидные, извитые и спиралевидные. Это зависит от внешнего вида бактерии. Бывают бактерии с двуклеточным строением, но встречаются они редко.

И являются более высокой ступенью развития микроорганизмов.

Размеры бактерий в среднем составляют 0,5—5 мкм

Особенности бактерий

Размножаются бактерии очень быстро. Отдельные особи, всего за три часа они могут воспроизвести потомство в 100 000 микроорганизмов. Размножаются бактерии при помощи деления. После чего обе бактерии покрываются оболочкой и уже представляют из себя две отдельных особи. Для размножения им не требуются какие-то особые условия.

Перемещаться бактерии могут на огромные расстояния. Так как они очень легкие и маленькие, то их может унести ветром или водой на огромные расстояния. А при столкновении с препятствие микробы способны образовывать колонии, которые позволяют им преодолеть его.

Бактерии делятся на обособленные группы и имеют отличия:

  1. Сапрофиты. Эти бактерии употребляют в пищу остатки живых организмов. За счет их работы происходит гниение. Они расщепляют белки мертвых организмов.
  2. Паразиты. Эти представители бактерий обитают на живых организмах и способны в процессе своей жизнедеятельности нанести серьезный вред, вызывая инфекции и болезни.
  3. Автотрофы. Они питаются при помощи фотосинтеза и обитают на водорослях и растениях.

Значение бактерий

В теле здорового человека около 10 тысяч видов бактерий, большинство из которых не причиняют нам никакого вреда

В организме человека постоянно обитают и функционируют миллиарды бактерий.

Среди них около 10 тысяч видов являются абсолютно безвредными. Все они подразделяются в зависимости от возможности поглощать кислород. Есть бактерии, которые погибают в бескислородной среде, другие могут абсолютно спокойно обходиться без кислорода.

А третьи могут приспосабливаться к любой среде обитания.

Вся жизнь на планете развилась из этих микроорганизмов. Кроме того, часть анаэробных бактерий и сейчас «наводит порядок» на планете. Например, бактерии ежегодно делают перегной из опавших осенних листьев. Благодаря им происходит естественный круговорот веществ в природе. То есть они являются полноценными участниками жизни Земли.

Строение бактерий

Подавляющее большинство бактерий имеют одноклеточное строение

Бактерии имеют преимущественно одноклеточное строение. Все в их организме сбалансировано, нет ничего лишнего. Все приспособлено для наилучшего выживания.

Их организм состоит из нуклеоида, который заменяет им ядро, ДНК, клеточной стенки, ворсинок, цитоплазмы, клеточной мембраны, рибосом и жгутиков. Последние обеспечивают движение. В нуклеоиде проходят биохимические процессы.

Плазма не всегда окружает клетку, а только в случае необходимости, она выполняет защитную функцию, оберегая бактерию от пересыхания. Кроме того, плазма участвует в усвоении питательных веществ, которые она через себя пропускает.

Питание бактерий происходит при помощи цитоплазмы, представленной густой и вязкой жидкостью. Она впитывает основную массу питательных веществ. Цитоплазма состоит из нескольких слоев. Рацион у бактерий очень различный: от продуктов гниения до живых клеток организмов и их питательных веществ. Бактерии способствуют поглощению растениями углекислого газа.

ДНК отвечает за хранение и передачу наследственной информации бактерии.

Передвижение бактерий

Помимо пассивных способов передвижения вместе с воздухом и водой, бактерии способны передвигаться самостоятельно. Как им это удается?

По расположению жгутиков бактерии делятся на монотрихи, лофотрихи, амфитрихи и перитрихи; жгутики определяют тип их движения

Дело в том, что бактерии окружены жгутиками, это позволяет им беспрепятственно передвигаться по поверхностям. Большинство бактерий склонны передвигаться беспрепятственно не только по воде, но и по суше.

Жгутики представляют собой тоненькие нити, отходящие от мембраны бактерии. Движутся бактерии при помощи вращения, сходим с вращением лопастей мотора. В зависимости от того, в какой среде передвигаются бактерии.

По расположению жгутиков они подразделяются на монотрихи, лофотрихи, перетрихи и амфитрихи. Чаще всего жгутики окружают всю бактерию по периметру – перетрихи. Один жгутик имеют монотрихи. Вне зависимости от того, где расположены жгутики, они всегда остаются внутри полыми.

Но при этом, может различаться длина и ширина жгутиков.

С одним жгутиком движение бактерии значительно усложняется. Чаще всего монотрихи встречаются во внешней среде, где передвигаться значительно легче.

Учеными были проведены исследования, позволяющие сделать вывод о том, что микроорганизмы не передвигаются бессмысленно, в их действиях прослеживается интеллектуальная составляющая. То есть они могут передвигаться осмысленно.

Источник: https://proinfekcii.ru/parazity/bakterii/zhgutiki-i-ih-raspolozhenie.html

Бактерии со жгутиками: строение, функции, виды, расположение

Существует большое количество микробов со жгутиками. Жгутики бактерий являются их характерными признаками, и они по этому принципу объединяются в таксономические единицы. Благодаря отросткам эти организмы способны совершать сокращения клетки и таким образом двигаться.

Для чего бактериям жгутики

Эти структурные элементы клетки определяют ее подвижность. Чаще всего это тонкие нити, которые берут свое начало еще от цитоплазматической мембраны. Некоторые виды микробов имеют существенно больший жгутик, чем сама клетка-хозяин.

Отростки способны проталкивать клетку в жидкой среде. Строение жгутика таково, что он может быстро перемещать тело-клетку, и при этом она будет преодолевать сравнительно большие расстояния. Движения эти совершаются по принципу пропеллера. Чтобы перемещаться, микробы используют один или несколько отростков.

У некоторых микробов отростки могут быть дополнительным фактором патогенности (болезнетворности). Это можно объяснить с тем, что он способствует приближению патогенного микроорганизма к здоровой клетке.

Из чего состоят жгутики

Эти части микроорганизма представляют собой спирально закрученные нити. Они имеют разную толщину и длину, а также амплитуду витка. Некоторые бактерии с жгутиками имеют сразу несколько разновидностей этих органов.

Состоят эти элементы клетки из специального белка – флагеллина. Он имеет сравнительно небольшую молекулярную массу. Это позволяет субъединицам молекул располагаться по спирали и таким образом составлять строение отростка определенной длины.

Что такое ворсинки

Ворсинки иначе называются пили. Они присутствуют в разных организмах. Расположение этих структурных элементов бактериальной клетки различно. Обычно это цилиндры белковой природы, имеющие длину до 1,5 микрометра и диаметр до 1 микрометра. В одном микроорганизме могут быть пили нескольких видов.

Функции этих образований до конца еще не определены. Известно, что отдельные разновидности микробов имеют ворсинки. Наиболее очевидная роль, которую выполняют пили – прикрепление к субстрату и передвижение в среде.

Больше всего данных собрано о кишечных палочках, имеющих ворсинки-пили. Однако существует огромное количество микроскопических организмов, у которых строение ворсинок еще до конца не определено. Во всяком случае, бактериальные пили способствуют эффективному передвижению клеток.

Какие различия имеют жгутиковые микроорганизмы

В зависимости от количества и способа расположения все микроскопические организмы разделяют на такие типы:

  1. Монотрихи. Это бактерии с одним жгутиком.
  2. Лофотрихи. У этих клеток на конце есть пучок отростков.
  3. Перитрихи. Такие микробы имеют много отростков по всей поверхности.
  4. Амфитрихи. У этих микроорганизмов двустороннее, или биполярное расположение жгутиков.

Жгутики прокариот

У бактерий-прокариот такие элементы состоят только из одного участка субъединиц флагеллина. Возможно одно- или двустороннее расположение таких элементов. В значительной степени такие части клетки могут определяться различиями жизненного цикла.

У некоторых прокариотических бактерий могут быть пили. Количество этих структурных элементов позволяет бактерии двигаться или прикрепляться к субстрату.

Большинство прокариот имеют отличные приспособления для того, чтобы передвигаться в жидкой среде и тем самым повысить выживаемость при неблагоприятных факторах окружающей среды.

Жгутики эукариот

Жгутики у микроорганизмов-эукариот имеют гораздо большую толщину, а также сложную структуру. В отличие от микроорганизмов-прокариот, эти бактерии со жгутиками могут самостоятельно вращаться. Пили в таких организмах дают им возможность дополнительно прикрепляться к субстрату, а также совершать сложные движения.

У некоторых микроорганизмов жгутики имеют более сложную структуру – в виде микротрубочек. Такая трубочка имеет плотно упакованные нити молекул белка. Они превосходно справляются с движениями в различной среде. Микротрубочки возникли, очевидно, на поздних этапах эволюции микроорганизмов.

Как определить жгутики

Условно жгутики можно определить по прямому и косвенному методу.

Наблюдение бактерии в микроскоп – это прямое обнаружение этих элементов. Чтобы они были более заметными, применяется окрашивание специальными методами. Еще лучше жгутики заметны в электронный микроскоп.

Изучение жгутиковых бактерий и их функций позволяет микробиологам находить способы борьбы с болезнетворными микроорганизмами, а также поле для их применения.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/organelles/bakterii-s-zhgutikami.html

Жгутики у бактерий — Виды, функции, строение и движение бактерий

Длительное время бактерии были не только первыми, но и единственными жителями земли. Тело бациллы одноклеточное, не имеет точного ядра и весь расплывчато, бактерии относятся к простейшим одноклеточным, со временем землю стали населять и множество других веществ, но строение микроба по-прежнему остается самым элементарным.

По своему строению они бывают: палочковидными, шаровидными, извитые и спиралевидные. Редко встречаются микробы с двуклеточным строением тела.

Размножение происходит путем деления клетки на 2 части, затем организм моментально обрастает оболочкой и таким образом новое тело готово. Для размножения микробы используют благоприятную среду, но требования у них к этому не такие большие. Чтобы разнообразить среду размножения бактерии могут переноситься по всей планете, ветром или водой, они очень легкие и унести их может очень легко.

При необходимости бактерии могут образовывать уплотнения, путем скопления организмов, если они хотят организовать какое-то препятствие или стараться держаться скученно. Микробы делятся по группам, которые основываются на некоторых отличиях.

Паразиты обитают на поверхностях живых организмов, растений, они нарушают микрофлору и именно на этой почве у живых организмов случаются заболевания и инфекции. Автотрофы приспособлены к питанию через фотосинтез, то есть обитают на водорослях и прочих растениях.

Назначение и смысл бактерий

Какая-то бактерия способна расти и размножаться только в условиях кислородно оболочки, без нее она погибает, а некоторый вид может абсолютно обходиться без кислорода, третьим и вовсе нет разницы, в какой среде обитания существовать, они приспосабливаются к любой из них.

Необходимо отметить, что анаэробная бактерия участвует непосредственно в расщеплении белков и жиров мертвых растений и животных. Именно благодаря им происходит процесс гниения и распространяется неприятный запах.

Многим людям это кажется неприятным и переносится сложно, хотя необходимо помнить, что именно благодаря этим бактериям в природе происходит круговорот и обмен, умершие клетки расщепляются и исчезают.

Значение и смысл бацилл крайне велико и всю жизнедеятельность нельзя назвать паразитарной, некоторые из них портят жизнь и подвергают людей, животных и растений к болезням, но без существования бактерий не было бы развития мира, не зря они появились первыми и изначально обрабатывали всю планету и атмосферу земли.

Именно они создали благоприятную среду для дальнейшего развития жизни, они организовали слои почты и торфа, создали и поддерживают до сих пор круговорот веществ, так же балансируют идеальное соотношение углекислого газа и кислорода в атмосфере земли.

Несомненно, некоторые микробы усугубляют процессы болезней и заносят ещё больше инфекции, но другие участвуют в процессе пищеварения и неизвестно как бы работал организм человека, без участия кишечных микроорганизмов.

Читайте также:  Диагностирование заболеваний — анализы на инфекции

Строение и питание бактерий

Не зря бактерии называют простейшими, их одноклеточное строение действительно очень лаконично. Организм состоит из внутреннего ядра, где происходят все биохимические процессы и плазмы, которая выполняет защитную функцию и противостоит повреждениям, а так же участвует в получении питательных веществ, пропуская их через себя, а переработанные продукты и газы легко выходят наружу.

В определенных условиях и среды обитания клетка может вырабатывать и окружать себя специальной защитой – плазмой. Она не всегда окружают клетку, а только при необходимости, чтобы клетка не засохла.

Она устроена слоями и все питательные вещества находят себе место внутри нее. Ядро, как в животных клеточных организмах, отсутствует, но функции от этого не меняются. В самом центре клетки сосредоточено вещество, наделенное наследственной информацией и напрямую участвующее в размножении бактерий.

Питаются бактерии тоже абсолютно разными организмами, каждая бацилла предназначена для переработки определенных веществ. Некоторые питаются умершими клетками и способствуют их переработке, а какие-то наоборот поедают живые, что приносит огромный вред живым телам.

Микробы, обитающие на растениях, во многом облегчают им жизнь, обрабатывая корни и внешнюю часть строения, принося большую пользу, а при переработке и употреблении углекислого газа налаживается баланс в атмосфере планеты.

Движение бактерий

Помимо хаотичного перемещения по средствам воды и ветра, бактерии еще сами в праве выбирать куда им двигаться.

Расположение окружающих жгутиков у бактерий дает возможность в передвижении организмов по поверхности. Масса бактерии со многочисленными жгутиками имеет возможность в движении в воде и на суше, определяя куда и с какой целью бактерии направятся.

Чаще всего жгутики бактерий – это тонкие нити, которые начинаются от мембраны организма бактерии. Некоторые жгутиковые оснащены намного большим чем сам организм средством передвижения, что дает возможность лучше и быстрее передвигаться по поверхности и проталкиваться в не особо благоприятной среде или в массе, имеющей насыщенный бактериальный фон.

Расположение жгутиков и их количество может характеризоваться со средой их обитания: вода или суша. Микроорганизмы, имеющие жгутики по всей поверхности тела, зовутся перитрихи.

Каждая бацилла имеет разную длину и толщину жгутика, но изнутри он всегда полый. Следующий вид монотрихи, приставка моно говорит сама за себя и означает, что организм имеет лишь 1 жгутик. С ним передвигаться уже значительно сложнее.

Усложненные микроорганизмы имеют жгутики, в форме микротрубочек. Это является эволюционным шагом, и такие бактерии являются классом выше по своему строению тела, и их передвижение происходит значительно быстрее и легче.

Таким образом, движение бактерий происходит путем вращения или проталкивания в уплотненной среде. Каждый микроб приспособлен к разным условиям жизни и среде обитания. Ученные провели много анализов и вывели результат, что движение микробов интеллектуально осмысленно и их передвижение происходит в обдуманном направлении.

Предназначение микробов в природе многогранно, они были созданы намного ранее всей человеческой эволюцией и их нахождение на планете наделено смыслом, некоторые из них наносят вред живым организмам, но все же большинство из них оказывает колоссальную помощь и поддержку в существовании планеты и всей атмосферы.

Источник: https://GemoParazit.ru/bakterii/zhgutiki-bakterij

Жгутики бактерий. Строение, химический состав, расположение. Методы выявления. Фимбрии и F – пили

Жгутик — спирально изогнутая полая нить, образованная субъединицами флагеллина, поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред. бактериальный жгутик имеет толщину 10—20 нм и длину 3—15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором

Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:

• Филамент (фибрилла, пропеллер) — полая белковая нить толщиной 10—20 нм и длиной 3—15 мкм, состоящая из флагеллина, субъединицы которого уложены по спирали. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от цитоплазматической мембраны. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина.

• Крюк — более толстое, чем филамент (20—45 нм), белковое (не флагеллиновое) образование.

• Базальное тело (трансмембранный мотор)

Расположение жгутиков — характерный признак, имеющий таксономическое значение. Варианты расположения жгутиков приведены на рис. 4-1. У некоторых бактерий жгутики расположены по всей поверхности клеточной стенки (например, у бактерий рода Proteus), такие бактерии известны как перитрихи .

Некоторые бактерии снабжены только одним толстым жгутиком (например, представители рода Vibrio), они известны как монотрихи. Политрихи — бактерии, имеющие одиночный по виду жгутик, образованный пучком из 2-50 жгутиков. Полярные жгутики прикреплены к одному или обоим концам бактерии.

Монополярно-политрихиальное расположение жгутиков имеют лофотрихи , к ним, например, относят представителей рода Pseudomonas. Биполярно-политрихиальное жгутикование имеют амфитрихи (например, бактерии рода Spirillum).

Окраска жгутиков методом Леффлера.

В основе выявления жгутиков лежит осаждение на них красителя, чем достигается увеличение толщины жгутиков и уменьшение их прозрачности.

• Препарат готовят из 16-18 часовой культуры, которую вносят в 1-2 мл стерильной водопроводной воды до получения тонкой опалесцирующей взвеси.

• Через 20 мин капля суспензии наносят на поверхность чистого обезжиренного стекла и высушивают на воздухе.

• Обрабатывают в течение 15 мин протравой следующего состава: 1 мл насыщенного спиртового раствора основного фуксина, 10 мл 25% водного раствора таннина, 5 мл насыщенного водного раствора сернокислого железа.

• Препарат промывают водой.

• Окрашивают карболовым фуксином Циля, разведенным водой в соотношении 1:1, в течение 5 мин при легком подогревании.

• Промывают водой, высушивают.

При микроскопии готового препарата жгутики видны как тонкие нитевидные структуры.

Окраска по Романовскому — Гимзе

цитологический метод окраски простейших, бактерий, клеточных структур и тканей различных видов (в том числе крови) при световой микроскопии. Предложена в 1904 году Густавом Гимзой.

В авторской версии название красителя — «Giemsasche Lözung für die Romanowsky färbung» (Раствор Гимзы для окраски по Романовскому) Окрашивает ацидофильные образования в различные оттенки красного цвета, базофильные — в цвета от пурпурного до синего.

Методика окраски. Мазки, фиксированные в метиловом спирте, окрашивают раствором (1 мл готовой жидкой краски + 2 мл основного буферного раствора + 47 мл дистиллированной воды) в течение 40—120 мин (продолжительность окрашивания подбирают эмпирически).

Пользуются фосфатным буфером, но рН буфера зависит от вида мазка: для мазка костного мозга — 5,8 — 6,0, для мазка крови — 6,4 — 6,5, для выявления простейших — 6,8, малярийного плазмодия — 7,0 — 7,2. Ополаскивают в дистиллированной воде, высушивают и исследуют при иммерсии.

Бактерии окрашиваются в фиолетово-красный цвет, цитоплазма клеток — в голубой, ядра — в красный. При окрашивании простейших их цитоплазма приобретает голубой цвет, а ядра — красно-фиолетовый.

Фимбрии (от лат. firnbriac – бахрома), длинные, тонкие, прямые выросты, состоящие из гидрофобного белка и находящиеся в большом количестве (иногда до нескольких тысяч) на поверхности клеток грамотрицательных бактерий. Длина Ф. – до 12 мкм, толщина – не более 100 Å.

Они значительно тоньше и короче жгутиков. “Мужские” клетки бактерий (доноры) могут иметь 1–3 половые Ф. (пили), образующие между ними и “женскими” клетками (реципиентами) полые мостики, через которые при конъюгации бактерий передаётся ДНК. Ф.

могут быть как у подвижных, так и у неподвижных бактерий; возникают обычно из базального тельца, находящегося в цитоплазматической мембране, и проходят через клеточную стенку наружу. Ф.

придают бактериальной клетке способность неспецифически “прилипать” к плотной поверхности клеток, тканей и т.п.

F-пили бактерий , или «секс-пили», — жёсткие цилиндрические образования, участвующие в конъюгации бактерий. Пили впервые обнаружены у Escherichia coli K12, то есть у штаммов, содержащих F-фактор ( (англ. fertility плодовитость; син.: половой фактор бактерий, секс-фактор) — плазмида, определяющая конъюгационные свойства мужских штаммов бактерий.

). Обычно клетка снабжена 1-2 пилями, имеющими вид полых белковых трубочек длиной 0,5-10 мкм; нередко они имеют шаровидное утолщение на конце. Большинство F-пилей образует специфический белок — пилин. Образование пилей кодируют плазмиды. Их идентифицируют с помощью донорспецифических бактериофагов, адсорбирующихся на пилях и лизирующих клетки.

Источник: https://students-library.com/library/read/29302-zgutiki-bakterij-stroenie-himiceskij-sostav-raspolozenie-metody-vyavlenia-fimbrii-i-f-pili

Жгутики

Схема строения жгутика бактерий.

Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от ЦПМ, имеющие большую длину, чем сама клетка. Толщины жгутиков 12-20 нм, длина 3-12 мкм.

Жгутики состоят из сократительного белка типа миозина – флагеллина (от. лат. flagellum – жгутик), обладающего антигенной специфичностью. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.

Жгутик состоит из трех компонентов – спиральной жгутиковой нити (филамента) постоянной толщины, крючка (колена) и базального тельца. Крючок, к которому присоединена жгутиковая нить, имеет длину 30-45 нм и состоит из отличающегося от флагеллина белка. Он соединен с базальным тельцем, которое располагается в оболочке (в клеточной стенке и ЦПМ).

Нити жгутиков приводит в движение мембранный шарнироподобный базальный крюк. Базальное тельце состоит из центрального стержня, заключенного в систему особых колец. Кольца выполняют роль «приводного диска» и «подшипника» на внутренней поверхности пептидогликанового слоя.

Вся конструкция выполняет функцию хемомеханического преобразователя (флагеллиновый мотор).

У грамотрицательных бактерий две пары колец: внешняя (кольца L и Р) и внутренняя (кольца S и М). Кольца L и Р расположены внутри клеточной стенки (кольцо L в ЛПС, а кольцо Р – в слое пептидогликана). Они выполняют, очевидно, роль втулки для стержня.

Внутренняя пара (кольца S и М) фиксирована на ЦПМ, причем кольцо S располагается в периплазматическом пространстве, а кольцо М – на ЦПМ или в ней.

Жгутики грамположительных бактерий, имеющих более толстую гомогенную клеточную стенку, содержат только одну пару колец – S и М.

Вращение жгутика в клеточной стенке происходит из-за вращательного движения колец S и М относительно друг друга и обеспечивается за счет энергии трансмембранного градиента ионов водорода или натрия. Благодаря такому вращению происходит движение бактерий в наиболее благоприятном для них направлении.

Жгутиковый аппарат обладает особым бинарным переключателем, который позволяет менять направление вращения жгутиков против часовой стрелки на противоположное. Таким образом, бактерии, получив химический сигнал из окружающей среды, изменяют направление движения и выбирают оптимальные условия обитания.

 

Модель движения жгутика.

Число жгутиков у бактерий различных видов варьирует от одного (монотрих) у холерного вибриона до десятка и сотен жгутиков, отходящих по периметру бактерии (перитрих) у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном конце клетки. Амфитрихи имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.

Расположение жгутиков у бактерий. 

Жгутики выявляют при помощи электронной микроскопии препаратов, напыленных тяжелыми металлами, или в световом микроскопе после обработки специальными методами, основанными на протравливании и адсорбции различных веществ, приводящих к увеличению толщины жгутиков (например, после серебрения). Подвижность бактерий определяют при помощи фазово-контрастной или световой микроскопии «раздавленной» или «висячей» капли).

Vibrio cholerae. Фрагменты клеток с полярно расположенным жгутиком (Ж). Электронная микроскопия, х130000.

Источник: http://microsight.ssmu.ru/morfologiya-mm/anatomiya-bak-kletki-mm/shgutiki-mm

Биология для студентов – 11. Жгутики, фимбрии бактерий. Строение, функции, механизм движения

На клеточной поверхности многих прокариот имеются структуры, определяющие способность клетки к движению в жидкой среде. Это – жгутики.

Читайте также:  Лечение кишечной инфекции, эффективные лекарства

Их число, размеры, расположение, как правило, являются признаками, постоянными для определенного вида, и поэтому учитываются при систематике прокариот.

Однако накапливаются данные о том, что количество и расположение жгутиков у одного и того же вида могут в значительной степени определяться условиями культивирования и стадией жизненного цикла, и, следовательно, не стоит переоценивать таксономическое значение этого признака.

Если жгутики находятся у полюсов или в полярной области клетки, говорят об их полярном или субполярном расположении, если вдоль боковой поверхности, говорят о латеральном расположении. 

Жгутики представляют собой длинные отростки, которые отходят от одного (монотрихи, лофотрихи) или обоих (амфитрихи) полюсов бактериальной клетки либо распределены по всей ее поверхности (перитрихи).

Как и фимбрий, жгутики состоят из полимеризованных или плотно уложенных белковых субъединиц, которые придают им жесткую спиралеобразную форму и обусловливают серологические отличия разных видов бактерий.

У некоторых спирохет, например, Treponema pallidum и Borrelia burgdorferi, продольно расположенные жгутики собраны в осевую нить. Благодаря этому образованию, спирально охватывающему клетку, спирохеты могут активно передвигаться при помощи вращательных движений. Некоторые бактерии могут перемещаться по субстрату без видимых двигательных структур.

В зависимости от числа жгутиков и их локализации на поверхности клетки различают:

  • монополярные монотрихи(один жгутик прикреплен к одному полюсу клетки;
  • монополярные политрихи(пучок жгутиков расположен на одном полюсе клетки), биполярные политрихи (на каждом полюсе – по пучку жгутиков;
  • перитрихи(многочисленные жгутики расположены по всей поверхности клетки или вдоль ее боковой поверхности.

В последнем случае число жгутиков может достигать 1000 на клетку.

Обычная толщина жгутика – 10-20 нм, длина – от 3 до 15 мкм. У некоторых бактерий длина жгутика может на порядок превышать диаметр клетки. Как правило, полярные жгутики более толстые, чем перитрихиальные.

Жгутик представляет собой относительную жесткую спираль, обычно закрученную против часовой стрелки. Вращение жгутика также осуществляется против часовой стрелки с частотой от 40 до 60 об/с, что вызывает вращение клетки, но в противоположном направлении.

Поскольку клетка намного массивнее жгутика, она вращается со значительно меньшей скоростью – порядка 12-14 об/мин.

Вращательное движение жгутика преобразуется также в поступательное движение клетки, скорость которого в жидкой среде для разных видов бактерий составляет от 16 до 100 мкм/с.

Изучение строения жгутика под электронным микроскопом обнаружило, что он состоит из трех частей. Основную массу жгутика составляет длинная спиральная нить (фибрилла), у поверхности клеточной стенки переходящая в утолщенную изогнутую структуру – крюк. Нить с помощью крюка прикреплена к базальному телу, вмонтированному в ЦПМ и клеточную стенку.

Белковые субъединицы уложены в виде спирали, внутри которой проходит полый канал. Наращивание жгутика происходит с дистального конца, куда субъединицы поступают по внутреннему каналу.

У некоторых видов жгутик снаружи дополнительно покрыт чехлом особого химического строения или же являющимся продолжением клеточной стенки и, вероятно, построенным из того же материала.

К поверхностным структурам бактериальной клетки относятся также фимбрии (пили, реснички, ворсинки) — жесткие прямые полые нити из белка пилина, локализованые на КС. Фимбрии короче и тоньше жгутиков: их диаметр 3–20 нм, длина 0,2–10,0 мкм.

Фимбрии — необязательная клеточная структура, так как и без них бактерии хорошо растут и размножаются. В отличие от жгутиков, фимбрии не выполняют двигательную функцию и обнаружены у подвижных и неподвижных форм. По своему функциональному назначению фимбрии подразделяются на 2 типа. Термин «фимбрии» чаще используется для обозначения общих пили, а термин «пили» — для обозначения секс-пили.

Фимбрии 1 (общего) типа имеются у большинства бактерий. Они покрывают всю поверхность клетки, располагаются перитрихиально или полярно. Количество фимбрий велико — от нескольких сотен до нескольких тысяч на одну бактери­альную клетку. Синтез фимбрий контролируется бактериальной хромосомой, утрата фимбрий приводит к их новому синтезу.

Покрывая всю клетку, фимбрии создают ворсистую поверхность. Иногда фимбрии сливаются в комки, придавая неопрятный вид клетке; в других случаях поверхность клеток покрыта войлокообразным чехлом, состоящим из сплетений тонких нитей.

Пили 2 типа (синонимы: конъюгативные, половые, секс-пили) образуются только мужскими клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F, R, Col), в ограниченном количестве (1–4 на клетку), имеют терминальные вздутия.

Функции фимбрий.

Фимбрии обоих типов:

  • Обладают антигенной активностью.
  • На них адсорбируются бактериофаги (специфические вирусы бактерий).
  • Адгезивная функция: обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам слизистых оболочек организма хозяина и к другим субстратам (клеткам растений, грибов, неорганическим частицам и органическим остаткам).
  • Механическая защита бактериальной клетки. Придают бактериям свойство гидрофобности и способствуют объединению клеток в группы.
  • Увеличивают всасывательную поверхность клетки бактерий, участвуют в процессах питания, водно-солевого обмена и в транспорте метаболитов.

Половые пили: F–пили обеспечивают конъюгацию — передачу части генетического материала от донорской клетки к реципиентной.

Источник: https://vseobiology.ru/mikrobiologiya/1766-11-zhgutiki-fimbrii-bakterij-stroenie-funktsii-mekhanizm-dvizheniya

Каково строение жгутика бактерий?

Жгутики – локомоторная органелла прокариот, обеспечивающая активное перемещение клеток бактерий и архей в окружающей среде. Жгутики бывают экзоплазматическими и периплазматическими.

Жгутики экзоплазматические – вмонтированы клеточную оболочку при помощи базального тела, от которого отходит нить. Эта нить вращается в ней по часовой стрелке или против часовой стрелки за счет энергии трансмембранного градиентов водорода и натрия, обеспечивая тем самым плавание бактерий в жидкой среде или их подвижность по типу роения по увлажненной поверхности твердого субстрата.

Жгутики выполняют следующие функции:

  1. Отвечают за образование биопленок на твердых поверхностях и адгезию клеток на разных субстратах.
  2. Облегчают симбиотическим азотфиксирующим ризобнам колонизацию бобовых растений.
  3. Являются одним из факторов вирулентности у патогенных микроорганизмов.

Число жгутиков на клетку варьирует от 1 до 100 и более. По расположению и числу жгутиков на поверхности выделяют: монополярные монотрихи, монополярные политрихи, биополярные монотрихи, биполярные политрихи, перитрихи.

Число жгутиков на клетку варьирует от 1 до 100 и более. По распо-ожению и числу жгутиков на поверхности выделяют: монополярные монотрихи, монополярные политрихи, биополярные монотрихи, биполярные политрихи, перитрихи.

Строение бактериального жгутика

Бактериальный жгутик состоит из трех частей:

  1. Нити (пропеллер), построенный из идентичных субъединиц белка флагеллина одного или нескольких типов;
  2. Гибкого крюка, соединяющего нить с базальным телом, что позволяет нити изменить свое положение по отношению к поверхности клетки;
  3. Базального тела (трансмембранный мотор),включающего четыре кольца ( М,S,P,L) у бактерий с грамотрицательным морфотипом или два кольца у бактерий с грамположительным морфотипом, а также стержень, статор, ротор, и С-кольцо.

Жгутики периплазматические – структуры, определяющие способность спирохет к подвижности в жидких и вязких средах. Отличаются от экзоплазматических не только по месту локализаии, но и структурой.

Жгутики спирохет не содержат в структуре базального тела C-, M-, S-, P- , L-колец, располагаются в периплазматическом пространстве и не выходят на поверхность клетки в окружающую среду. Часть периплазматических жгутиков одним концом прикреплена к одному полюсу клетки, а другая часть – также одним концом – к противоположному.

Вторые концы жгутиков свободны, вследствие чего они либо заканчиваются на экваторе, либо доходят до противоположного полюса. В последних случаях фибриллы, прикрепленные к разным полюсам, перекрываются и образуют так называемую – аксиальную нить.

Движение спирохет основано на вращении периплазматических жгутиков между протоплазматическим цилиндром и наружной мембраной м может быть несколько типов: движение – перемещение по прямой в двух направлениях («вперед», «назад») и изгибание клеток без перемещения в пространстве.

Клетки прокариот способны реагировать на изменения внешней среды (химические, физические и др). Так было введено понятие таксис – активно направленное перемещение в пространстве подвижных прокариот в ответ на действие тех или иных сигналов, поступающих из окружающей среды. Движение при таксисах происходит с помощью жгутиков или за счет подвижности по типу скольжения. Различают:

▪ хемотаксис – реагирование на определенные химические вещества;

▪ фототаксис – реагирование на свет ( движение к свету или, наоборот, от него);

▪ вискозитаксис –некоторые бактерии (спирхеты) стремятся в среду с вязкостью;

▪ термотаксис – реагирование на изменения температуры.

Источник: http://www.bolshoyvopros.ru/questions/863354-kakovo-stroenie-zhgutika-bakterij.html

Жгутик

Жгутик (лат. Flagellum) — поверхностная и внеклеточная структура, присутствует во многих прокариот и эукариот, что служит для передвижения в жидкой среде или поверхностью влажных твердых сред.

Жгутики прокариот и эукариот резко отличаются по своему строению, например, бактерильний жгутик имеет толщину 10-20 нм и длину 3-15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором; тогда как жгутики эукариот имеют толщину до 200 нм и длину до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине.

У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутика, но короче (до 10 мкм), вместе они называются ундулиподиямы.

Жгутики бактерий

Жгутики бактерий состоят из трех субструктур:

  • Филамент (фибриллами, пропеллер) — полый белковое волокно толщиной 10-20 нм и длиной 3-15 мкм, состоящий из белков FlaA (флагеллина) и FlaB, субъединицы FlaA заключены по спирали. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от цитоплазматической мембраны. Полостью к участку, что собирается на данный момент, переносятся субъединицы флагеллина.
  • Крючок — образование, толще, чем филамент (20-45 нм), составленное из белка FlgE (возможно, также других белков).
  • Базальное мотор (базальное тело).

Базальное мотор и механизм его работы

Базальное мотор представляет собой систему колец, находящихся в цитоплазматической и внешний мембранах и в клеточной стенке бактерии.

Два внутренних кольца — M (белок FliF) и S (белки FliG, FliM, FliN) (также рассматриваются как единое MS-кольцо) — являются обязательными элементами, причем M-кольцо находится в цитоплазматической мембране, а S — в периплазматическое грамм -негативных и пептидогликановый слое грамположительных бактерий. Еще два кольца — P и L (белки FlgH, FlgI) — присутствуют только в грамм-отрицательных бактерий, они расположены в пептидогликановый слое и наружной мембране соответственно, неподвижные и только направляют стержень ротора двигателя. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA 4 / MotB 4 (в других видах вместо них могут быть белки PomA, PomB, MotX и MotY), каждый из этих комплексов имеет протонный канал (их может быть от 8 до 16).

Механизм работы жгутикового мотора очень сильно напоминает механизм работы трансмембранной части АТФ-синтазы или F 1 F 0, комплекса, синтезирует АТФ и присутствует во всех живых клетках.

Существует теория, что эволюционно Базальное мотор происходит именно от АТФ-синтазы, скомбинувалася в процессе эволюции с системой секреции белков 3 типа.

Особенностью этого мотора является возможность (в большинстве видов) работы в любом направлении и быстрое переключение между направлениями работы.

Энергия для работы мотора приобретается за счет электрического потенциала через цитоплазматическую мембрану. Мотор пропускает протоны с периплазматическое (или внешней среды) в цитоплазму.

Некоторые бактерии используют ионы натрия вместо протонов (некоторые морские бактерии рода Vibrio, алкалофильного Bacillus, Acetobacterium woodii). Эти ионы должны пройти через канал, расположенный частично в статоре (точнее, белка FliG), а частично в роторе мотора (MotA, MotB).

Так как часть Калалы параллельная мембране и направления вращения, электрический потенциал, толкает ион вдоль направления электрического поля, вращает ротор относительно статора. Например, в Escherichia coli для одного оборота жгутика требуется перемещение около 1000 протонов.

Показано, что жгутик может работать даже в пустых клеточных оболочках при наличии электрического потенциала на мембране. Жгутик может вращаться с скорость и до 100 об / сек, при этом направление вращения может изменяться менее чем за 0,1 сек.

Читайте также:  Как может передаться гепатит с?

Механизм движения клетки

Вращения мотора вызывает пассивное вращения филамента. Массивная клетка начинает вращаться примерно со скоростью 1/3 от скорости жгутика в обратном направлении, а также приобретает поступательного движения.

Подавляющее большинство наделенных жгутиком бактерий имеют палочковидную форму. С гидродинамических расчетов получается, что для эффективного движения отношение длины клетки к ширине должно составлять 3,7.

Движение кокков крайне неэффективен, поэтому они чаще неподвижны.

Некоторые бактерии, например, спирохеты, имеют жгутики, расположенные в периплазматическое бактерий (так называемые продольные филаменты), движение жгутиков заставляет всю бактерию менять свою форму, за счет чего она и движется.

Скорости движения бактерий варьируют от 20 мкм / с в некоторых Bacillus до 200 мкм / с в Vibrio.

Регуляция движения

У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация направления движения бактерии происходит при остановке за счет броуновского движения.

Для большинства бактерий важна внутрищня асимметрия жгутиков и возможность мотора вращаться в двух направлениях. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики (каждый из которых вращается против часовой стрелки) в один пучок.

Моторы большую часть времени вращаются в одном направлении, но время от времени один из моторов на короткое время меняет направление вращения, этого обычно достаточно, чтобы распался весь пучок. В этот момент начинается так завний «танец» бактерии, когда она хаотично дрыгается на месте.

После этого, когда все моторы снова начинают вращаться в одном направлении, жгутики снова собираются в пучок и бактерия движется в новом направлении.

При полярном расположении жгутиков один из них может толкать бактерию, а другой тянуть и наоборот, в зависимости от направления вращения.

Жгутики архей

Жгутики архей относительно достаточно подобные бактериальных жгутиков. В 1980-х годах они даже считались гомологичными на основании подобной морфологии и поведения (Cavalier-Smith, 1987).

Как и у бактерий, жгутики архей состоят из филаментов, которые тянутся за пределами клетки и вращаются, двигая клетку.

Однако исследования 1990-х годов выявили многочисленные детальные различия между жгутиками архей и бактерий, например:

  • Бактериальные жгутики работают за счет пропускания в цитоплазму протонов H + (иногда ионов натрия Na +), архейни жгутики почти наверняка тратят энергию АТФ. Хотя мотор архей все еще не исследован.
  • В то время, когда бактериальные клетки часто имеют много жгутиков, каждый из которых вращается независимо архейни жгутики состоят из пучка многих филаментов, которые вращаются как единое целое.
  • Бактериальные жгутики растут пополнением субъединиц флагеллина на наконечнике, архейни жгутики растут достройкой судодиниць к основанию.
  • Бактериальные жгутики толще от архейних, и бактериальный филаминт имеет достаточно широкий простор внутри, через который субъединицы поставляются для роста жгутика, архейни жгутики слишком тонкие, чтобы позволить это.
  • Гены многих компонентов бактериальных жгутиков имеют некоторое сходство последовательности ДНК к компонентам системы секреции 3 типа, но компоненты бактериальных и архейних жгутиков не разделяют никакого сходства в последовательности. В свою очередь, некоторые компоненты архейних жгутиков разделяют последовательность и морфологическое сходство с компонентами ворсинок 4 типа, которые собираются с помощью системы секреции 2 типа (номенклатура ворсинок / пили и систем секреции белка не последовательная).

Эти различия означают, что бактериальные и архейни жгутики — классический случай конвергентной эволюции, а не гомологии.

Однако, в сравнении с десятилетия детального изучения бактериальных жгутиков (например Говардом Бергом), архейни жгутики только недавно начали получать серьезную научную внимание.

Поэтому многие все еще помолково считает, что существует только один основной вид жгутиков прокариот, и архейни жгутики принадлежат к нему.

Жгутики эукариот

Жгутики эукариот — совершенно другая структура, чем жгутики бактерий и архей, и имеют совсем другое эволюционное происхождение. Единственная общая черта между бактериальными, архейнимы и эукариотическими жгутиками — их внешний вид, то, что они все — внеклеточные структуры, используемые для движения. Вместе с ресничками они составляют группу органелл, известных как ундулиподии.

Жгутик эукариот представляет собой пучок из девяти связанных пар микротрубочек, окружающих две центральные микротрубочки. Так называемая структура «9 + 2» — характеристика ядра жгутика эукариот, аксонема (или продольного филаманту).

В основе эукариотического жгутика находится «базальное тело» (также известное как «блефаропласт» или «кинетосомах»), которое является организационным ценром микротрубочек и составляет около 500 нм в длину. Базальное тело по структуре идентично центриоли.

Жгутик эукариот начинается в пределах цитоплазматической мембраны клетки, таким образом, что внутренний канал жгутика доступен для цитоплизмы.

Каждая из внешних 9 пар микротрубочек имеет пару динеинових рукояток («внутреннюю» и «внешнюю») в соседнюю микротрубочки, эти рукоятки отвечают за движение жгутика, поскольку сила, виробяеться ними, заставляет пары микротрубочек скользить друг против друга, и жгутик сгибается как одно целое.

Эти динеинови рукоятки получают энергию за счет гидролиза АТФ. Аксонема жгутика также содержит «радиальные спицы», полипептидные комплексы, тянущиеся от каждой из зовништих 9 пар микротрубочек по направлению к центральной пары, с «головой» спицы, направленных внутрь. Считается, что радиальные спицы участвуют в регулировании движения жгутика, хотя их точное функция и метод действия еще не известны.

Подвижные жгутики служат для движения отдельных клеток (например, плавающих простейшие и сперматозоидов) и транспорта жидкостей (например, транспорт слизи стационарными клетками в трахеи).

В дополнение к этому, неподвижные жгутики — жизненно важные органеллы в органах чувств и передачи сигналов в большом количестве типов клеток (например, фоторецепторные палочки глаза, обонятельные нейроне носа, киносилиум в улитке уха).

Внутришньоджгутиковий транспорт (ВДТ, IFT), процесс, при котором субъединицы аксонема, трансмембранные рецепторы и другие белки продвигаются увздовж жгутика, существенный для надлежащего функционирования жгутика, как движения, так и передачи сигналов.

Источник: http://info-farm.ru/alphabet_index/zh/zhgutik.html

Жгутики и их расположение у бактерий

Критерий, используемый для оценки отчета об исследовании; конкретно в отношении того, предоставляется ли в отчет вся информация, в которой нуждаются читатели, на понятном им языке

Критерий, используемый для оценки отчета об исследовании; конкретно в отношении того, логична и информационно точна ли аргументация отчета.

(отчет может быть неточным: малоответственная обработка данных, нелогичность аргументации, неумелое построение фраз).

Критерий, используемый для оценки отчета; конкретно в отношении того, точна ли фразеология отчета.

Применять простое правило:

Отчет должен быть строго организован:

— определить цель отчета;

— общий набросок главных акцентов;

— расставить акценты в логическом порядке;

— определить предмет исследования.

(убрать жаргон, использовать короткие слова, писать просто и естественно, избегать нечетких определений)

Критерий, используемый для оценки того, насколько живо и непосредственно написан отчет

(прочитать отчет вслух)

1. титульный лист

3. краткий обзор

5. основная часть

6. заключительные рекомендации

Большинство бактерий передвигаются при помощи жгутиков. Рассмотреть жгутики можно только в электронном микроскопе. В световом микроскопе без специальных методов обработки отдельные жгутики не видны.

По расположению и числу жгутиков на поверхности клетки бактерии подразделяются:

• на монотрихи– имеют один жгутик (например, бактерии родов Caulobacter и Vibrio);

лофотрихи –имеют на одном или на обоих полюсах клетки пучок жгутиков (например, бактерии родов Pseudomonas, Chromatium);

амфитрихи– имеют по жгутику на обоих полюсах клетки (например, бактерии рода Spirillum);

перитрихи– большое количество жгутиков, располагающихся по всей поверхности клетки (например, бактерии вида E.coli и рода Erwinia)

Жгутики представляют собой спирально закрученные нити, состоящие из специфического белка флагеллина. Флагеллин построен из субъединиц с относительно малой молекулярной массой. Субъединицы располагаются по спирали вокруг внутреннего свободного пространства. Аминокислотный состав флагеллина у разных видов бактерий может варьировать.

Рисунок 1 — Типы жгутикования у бактерий

Жгутик состоит из трех частей: нити, крюка и базального тельца (рис. 2). С помощью базального тельца, в которое входит центральный стержень и кольца, жгутик закреплен в цитоплазматической мембране и клеточной стенке.

Количество колец у грамотрицательных и грамположительных бактерий различно. У грамотрицательных бактерий имеются четыре кольца: L, P, S, M. Из них L и P – наружная пара колец; S и M внутренняя пара колец.

L-кольцо закреплено в наружной мембране, P – в пептидогликановом слое клеточной стенки, S – в периплазматическом пространстве, а M – в цитоплазматической мембране.У грамположительных бактерий базальное тельце устроено проще.

Оно состоит только из двух колец: S и M, т. е. только из внутренней пары колец, которые размещаются в цитоплазматической мембране и клеточной стенке.

Жгутики бактерий по характеру работы подобны корабельному винту. Если клетка имеет много жгутиков, они при движении собираются в пучок, который образует своеобразный пропеллер. Пучок жгутиков, быстро вращаясь против часовой стрелки, создает силу, заставляющую бактерию двигаться почти по прямой линии.

После того как направление вращения жгутиков изменяется, пучок расплетается и клетка останавливается, вместо поступательного движения она начинает хаотически вращаться, ее ориентация изменяется.

В тот момент, когда все жгутики бактерии снова начнут синхронно вращаться против часовой стрелки, образовав пропеллер, толкающий бактерию, направление ее поступательного движения будет отличаться от первоначального. Таким способом бактерия может изменять направление своего движения.

Рисунок 2 — Структура жгутика

Так как у грамположительных бактерий наружная пара колец отсутствует, то считают, что для вращения жгутиков необходимо наличие только внутренней пары (кольца S и M). Эти кольца, соединенные с вращающимся стержнем, выступающим наружу, и образуют так называемый электромотор, обеспечивающий движение жгутика (рис. 2). На периферии кольца М находятся белки MotB.

Белки MotА встроены в цитоплазматическую мембрану и примыкают к краям колец M и S. Вращающий момент возникает за счет взаимодействия субъединиц белка MotВ с белковыми субъединицами MotА. В белковых субъединицах MotА имеется по два протонных полуканала.

Через эти протонные полуканалы переносятся протоны из периплазматического пространства в цитоплазму бактерий (подобно протонному каналу АТФ-синтазы). В результате переноса протонов через белки MotА и MotВ происходит вращение кольца М. Установлено, что один полный оборот кольца М связан с переносом через мембрану около 1000 протонов.

Таким образом, в качестве источника энергии для вращения жгутиков используется протондвижущая сила, возникающая в цитоплазматической мембране.

Для подвижных бактерий характерны таксисы, т. е. направленная двигательная реакция в ответ на определенный фактор. В зависимости от природы различают хемотаксис, фототаксис, магнитотаксис и вискозитаксис.

Хемотаксис – движение бактерий относительно источника химического вещества. Для каждого микроорганизма все химические вещества в этом плане могут быть разделены на две группы: инертные и вызывающие таксисы, или эффекторы. Среди эффекторов выделяют: аттрактанты – вещества, которые притягивают бактерии; репелленты – вещества, которые отпугивают бактерии.

Источник: https://ozdorovecheloveka.ru/o-infektsii/zhgutiki-i-ih-raspolozhenie-u-bakterij

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector