Строение и функции оболочки клетки – биология

Организм бактерии представлен одной единственной клеткой. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий отличается от строения клеток животных и растений.

Подробный обзор

Поверхностные структуры бактериальной клетки

Клеточная стенка – обязательный структурный элемент большинства прокариот. Расположена клеточная стенка непосредственно под слизистым чехлом или капсулой, может непосредственно контактировать с окружающей средой. Клеточная стенка составляет $5-50\%$ сухой массы клети.

Замечание 1

Строение клеточной стенки и ее химический состав – важные диагностические признаки при определении вида прокариотического организма.

В зависимости от строения клеточной стенки эубатерии делят на две группы:

  • грамположительные виды (специально окрашенный комплекс после обработки спиртом сохраняет цвет), толщина до $80$ нм;
  • грамотрицательные виды (окрашенный комплекс свой цвет не сохраняет); внутренний пептидогликановый слой $2-3$ нм, наружный – $8-10$ нм.

Сравнительная характеристика химического состава клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных эубактерий

Обозначения: (+) – присутствуют; (-) – отсутствуют; (-, +) – присутствуют не у всех видов.

Клеточная стенка выполняет ряд функций:

  • механическая защита клетки;
  • поддерживает внешнюю форму клетки;
  • обеспечивает транспорт веществ;
  • препятствует поступлению в клетку токсических веществ;
  • способствует возникновению периплазматического пространства, содержащего гидролитические ферменты и транспортные белки;
  • содержит на внешней стороне специфические рецепторы для колицинов и фагов, антигены, макромолекулы, участвующие в процессах конъюгации, а также взаимодействии между тканями высших организмов и болезнетворными бактериями.

Капсулы, чехлы и слизистые слои

Определение 1

Капсула – это слизистое образование, покрывающее клетку, обеспечивающее связь с клеточной стенкой и обладающее аморфным строением. Наличие капсулы определяется условием культивирования микроорганизма и его штаммом.

Капсула не является обязательным структурным компонентом клетки, так как бактерии могут при определенных условиях переходить от капсульных к бескапсульным формам.

Химический состав капсул родо- и видоспецифичен. Основными химическими компонентами являются полисахариды гомо- и гетерополимерной природы.

Чехлы обладают тонкой структурой, могут состоять из нескольких слоев и содержать оксиды металлов. Также в их состав могут входить помимо сахаров, белки, липиды, фосфор и др. вещества.

Слизистые слои имеют бесструктурный аморфный вид, с легкостью отделяется от поверхности клетки.

Функции капсул, слизистых веществ и чехлов:

Поверхностные структуры бактериальной клетки
  • защита клети от высыхания, механических повреждений;
  • препятствие для проникновения в клетку бактериофагов;
  • создание дополнительного осмотического барьера;
  • источник запасных питательных веществ;
  • осуществляют связь между клетками в колониях;
  • обеспечивают прикрепление клеток к субстратам.

Жгутики и механизмы движения

Определение 2

Жгутики – это структуры клетки, обеспечивающие способность клетки к передвижениям в жидкой среде.

Количество, расположение, размеры жгутиков являются диагностическим признаком при определении вида.

Однако число жгутиков может изменяться в зависимости от стадии жизненного цикла и условий культивирования.

Жгутики могут располагаться:

  • полярно или субполярно (если находятся в полярной области клетки или у полюсов);
  • латерально (если расположены вдоль боковой поверхности).

В зависимости от локализации на поверхности клетки и от количества жгутиков различают:

  • монополярные политрихи (на одном полюсе клетки расположен один пучок жгутиков);
  • биполярные политрихи (каждый полюс имеет по пучку жгутиков);
  • перитрихи (жгутиков много и они располагаются или вдоль боковой поверхности клетки или по всей ее поверхности).

Длина жгутика обычно составляет $10-20$ нм, длина – $3-15$ мкм. Жгутик – это относительно жесткая спираль, как правило, закрученная против часовой стрелки. Вращается со скоростью $40-60$ об/сек.

Ворсинки

Определение 3

Ворсинки (пили, фимбрии) – это структурные образования, встречающиеся ак у подвижных, так и у неподвижных форм. На клетку приходится от нескольких десятков до нескольких тысяч.

Читайте также:  Желтые ногти на руках причины и что делать

Располагаются в клетке полярно или перитрихально, длина – $0,2-2,0$ мкм, диаметр $5-10$ нм.

Функции ворсинок:

  • обеспечивают способность к гидрофобности;
  • способствуют прикреплению к различным поверхностям;
  • участвуют в транспорте метаболитов.

Внутреннее строение бактерий

Цитоплазма

Цитоплазма на 75% состоит из воды, остальные 25% приходится на минеральные соединения, белки, РНК и ДНК. Цитоплазма всегда густая и неподвижная. В ней содержатся ферменты, некоторые пигменты, сахара, аминокислоты, запас питательных веществ, рибосомы, мезосомы, гранулы и всевозможные другие включения. В центре клетки концентрируется вещество, которое несет наследственную информацию — нуклеоид.

Гранулы

Гранулы состоят из соединений, которые являются источником энергии и углерода.

Мезосомы

Мезосомы — производные клетки. Имеют разную форму — концентрические мембраны, пузырьки, трубочки, петли и др. Мезосомы имеют связь с нуклеоидом. Участие в делении клетки и спорообразовании — их основное предназначение.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы, свернутые в кольцо, двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рибосомы

Рибосомы бактериальной клетки участвуют в синтезе белка из аминокислот. Рибосомы бактериальных клеток не объединены в эндоплазматическую сеть, как у клеток, имеющих ядро. Именно рибосомы часто становятся «мишенью» для многих антибактериальных препаратов.

Включения

Включения — продукты метаболизма ядерных и безъядерных клеток. Представляют собой запас питательных веществ: гликоген, крахмал, сера, полифосфат (валютин) и др. Включения часто при окраске приобретают иной вид, чем цвет красителя. По валютину можно диагностировать дифтерийную палочку.

Чем отличается бактериальная клетка от растительной: особенности строения и жизнедеятельности

Практически все живые организмы состоят из клеток. От особенностей строения этих наименьших структур зависят особенности жизнедеятельности и уровень организации всех представителей природы. В нашей статье мы рассмотрим, чем отличается бактериальная клетка от растительной и каковы принципы их работы.

Состав растительной клетки

Поверхностный аппарат данных растительных структур представлен клеточной стенкой, которая отличается прочностью и жесткостью за счет содержания в ней углевода целлюлозы. Во внутренней среде (цитоплазме) располагаются постоянные клеточные структуры. Они называются органоиды.

Самым крупным из них является вакуоль. Это полость, которую заполняет вода с растворенными питательными веществами.

Состав растительной клетки представлен также такими структурами, как ядро, пластиды хлоропласты, митохондрии, эндоплазматическая сеть с рибосомами, комплекс Гольджи, лизосомы.

Сходство бактериальной и растительной клетки

В общем плане строения растительной и бактериальной клетки существует ряд схожих черт. Какие же структуры являются общими для таких разных организмов? Прежде всего это наличие клеточной стенки и мембраны, генетического материала, цитоплазмы.

Строение растительной и бактериальной клетки характеризуется также рядом общих структур: рибосом, центриолей, лизосом. И те, и другие имеют органеллы движения. У одноклеточной зеленой водоросли хламидомонады и у извитой спирохеты ими являются жгутики.

Ткани растений

Бактерии – сугубо одноклеточные организмы. А вот растительные организмы в этом плане более разнообразны. Они могут состоять из одной клетки, как зеленая водоросль хлорелла, или образовывать колонии, подобно вольвоксу.

Но преобладающее большинство растений образовано тканями. Эти структуры представляют собой совокупность клеток, одинаковых по строению и выполняемым функциям. Их несколько видов объединяются в органы.

Так, лист растения образован клетками покровной, проводящей, механической и основной тканей.

Особенности строения клеток прокариот

Чем отличается бактериальная клетка от растительной: особенности строения и жизнедеятельности

А теперь давайте разберемся, чем отличается бактериальная клетка от растительной. Начнем с химического состава поверхностного аппарата. В состав клеточной стенки растений входит целлюлоза, а бактерий – муреин или пектин. Все они являются сложными углеводами.

Читайте также:  Вакцина против дизентерии: куда и сколько делать взрослым, инструкция

По строению генетического материала бактерии являются прокариотами. Это значит, что они не имеют оформленного ядра, подобно клеткам растений, животных или грибов. В клетке бактерии находится единственная кольцевая молекула ДНК – нуклеоид.

Такое строение обеспечивает самый простой способ размножения – деление надвое.

Чем отличается бактериальная клетка от растительной по особенностям внутреннего содержимого? Она более примитивна. В клетках бактерий отсутствуют митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи и все виды пластид. Последний вид органелл определяет тип питания организмов.

Растения способны к фотосинтезу, поскольку в их клетках находятся зеленые пластиды хлоропласты. На их внутренней поверхности происходит сложное химическое превращение неорганических веществ в углевод глюкозу, который растения используют как источник энергии, и кислород.

Большинство бактерий по типу питания являются гетеротрофами. Они способны поглощать только готовые органические вещества. Причем крупные макромолекулы не могут проникнуть через их мембрану. Поэтому бактерии поглощают только предварительно расщепленные органические вещества, растворенные в воде и липоидах.

Среди них встречаются и хемотрофы, которые получают энергию при расщеплении химических связей.

Жизнедеятельность прокариот

Такое строение бактериальной клетки определяет и особенности ее жизнедеятельности. Основным способом размножения этих организмов является деление надвое. Несмотря на то что данный способ является одним из самых простых, он отличается высокой продуктивностью.

Так, одна клетка образует до миллиона подобных особей в течение всего лишь десяти часов. Бактерии также способны к образованию спор. Чаще всего это происходит при наступлении неблагоприятных условий. При этом материнская клетка разрушается.

А вот спора может продолжительное время испытывать воздействие как низких температур, так и кипячения. Это приспособление имеет защитное значение.

Итак, в статье мы разобрали, чем отличается бактериальная клетка от растительной. Прежде всего это строение генетического аппарата. У бактерий нет оформленного ядра, а генетический материал представлен кольцевой молекулой ДНК. Основные отличия касаются также химического состава клеточной стенки, способа питания и наличия многих органелл.

Клетка животная ее строение, функции и локализация (Таблица)

Справочная таблица содержит особенности строения, локализация и функции животной клетки.

Одномембранные клетки их строение и функции

Двумембранные клетки их строение и функции

Клетка животная ее строение, функции и локализация (Таблица)

Органойд

Особенности строения и локализация клетки

Функции клетки

Митохондрии

1) наружная (гладкая) мембрана имеет выпячивания – кристы

2) кристы – ферменты, участвующие в преобразовании энергии

4) внутреннее пространство – матрикс:

ДНК

рибосомы

белки – ферменты

РНК

синтез АТФ

синтез митохон­дриальных белков

синтез нукл. кислот

синтез углеводов и липидов

образование митохон­дриальных рибосом

Пластиды

Хлоропласты

1) двумембранные органеллы

2) внутри строма,в кт. расположены тиллакойды → граны

3) в строме:

ДНК

рибосомы

белки

углеводы

жиры

4) находятся во всех зеленых участках растений

5) пигменты сосредоточены в мембранах тиллакойдов

В тиллакойдах проходит свет. фаза фотосинтеза:

поглощение света молекулами хлорофилла α и дополнительного пигмента

трансформации энергии света в хим. энергию АТФ и востанавл. НАДФ)

В строме – темн. фаза:

получение орг. веществ с использованием энекргии световой фазы в виде АТФ и НАДФ)

Хромопласты

1) пластиды желтого, оранжевого и красного цвета.

2) отсутствуют граны.

3) Форма:дисковидная, шаровидная, игловидная, палочковидная

4) Пигменты – каротинойды:

желто – красный (каротин)

желтый – ксантофил

5) Локализация:

клетки лепестков цветов

зрелые окрашенные плоды

некоторые корнеплоды

осенние листья

окраска цветка и плода

синтез некоторых витаминов и места синтеза и локализации многих пигментов

Лейкопласты

амилопласты

Содержат крахмал

1) бесцветные пластиды без пигментов

2) Двумембранная пластида с редко расположенными одиночными тиллакойдами.

3) На внутр. мембране – выросты (кармашки),в кт. возникают центра крахмала образования.

4) Форма – округл. ,яйцевидн.,палочкообразная.

5) Локализация – части растений, скрытые от солнечного цвета, где откладываются запас. пит. веществ (клубни, корневища, луковицы, семена)

6) Лейкопласты → хлоропласты.

Хлоропласты → хромопласты.

накопление запаса пит. веществ

протеинопласты

Содержат белки

олеопласты

Содержат жиры

Немембранные клетки их строение и функции

Органойд

Особенности строения и локализация клетки

Функции клетки

Рибосома

1) состоит из рРНК, белка и магния

2) две субъединицы: большая и малая

синтез белка

Центросома (клеточный центр)

1) состоит из 2-х центриолей и лучистой сферы

2) центриоли расположены перпендикулярно друг другу и образованы 9-ю триплетами микротрубочек

3) имеют свою собственную молекулу ДНК

центриоли определяют полюса при делении клетки

центросферы формируют короткие и длинные нити веретена деления

Микрофиламенты

Нитевидные структуры состоящие из белков актина и миозина.

сократительная

образуют  цитоскелет

Микротрубочки

Нитевидные структуры, состоящие из белка тубулина

опорная

Микрофибриллы

Нити, состоящие из белка керотина

опорная

Включения

1) непостоянные компоненты клетки

2) Виды:

минеральные (соли)

витаминные

пигментные

трофические (питательные вещества)

Углеводы (крахмала)

Зерна крахмала находятся в лейкопластах (амилопластах)→цитоплазма→клетки

Белки

Находятся в семенах, кристалоподобных структурах в цитоплазме и ядре.

Чаще накапливаются в вакуолях (в клет. соке.)

Жиры

находятся в гиалоплазме в виде бесцветных капель.

секреторные (гормоны)

экскреторные (продукты обмена):

а) оксалат кальция

б) карбонат кальция или кремнезем

Одиночные кристаллы

Друзы

Рафиды

Цистолиты

Кристаллический песок

Читайте также:  Болезнь Уиппла: симптомы, диагностика, схемы лечения, профилактика

Строение бактерии с подписями

Большинство бактерий имеет три оболочки:

  • клеточная мембрана;
  • клеточная стенка;
  • слизистая капсула.

Непосредственно с содержимым клетки – цитоплазмой, соприкасается клеточная мембрана. Она тонкая и мягкая.

Клеточная стенка – плотная, более толстая оболочка. Её функция – защита и опора клетки. Клеточная стенка и мембрана имеют поры, через которые в клетку поступают необходимые ей вещества.

Многие бактерии имеют слизистую капсулу, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает слипание с разными поверхностями.

Именно благодаря слизистой оболочке стрептококки (один из видов бактерий) прилипают к зубам и вызывают кариес.

Органоиды

В отличие от клеток растений и животных, бактерии не имеют органоидов, построенных из мембран.

Но клеточная мембрана бактерий в некоторых местах проникает в цитоплазму, образуя складки, которые называются мезосомой. Мезосома участвует в размножении клетки и обмене энергии и как бы заменяет мембранные органоиды.

Единственный органоид, имеющийся у бактерий – рибосомы. Это маленькие тельца, которые размещены в цитоплазме и синтезируют белки.

У многих бактерий есть жгутик, с помощью которого они перемещаются в жидкой среде.

Формы бактериальных клеток

Форма клеток бактерий различна. Бактерии в виде шара называются кокками. В виде запятой – вибрионами. Палочкообразные бактерии – бациллы. Спириллы имеют вид волнистой линии.

Рис. 2. Формы клеток бактерий.

Строение бактерии с подписями

Бактерии можно увидеть только под микроскопом. Средние размеры клетки 1-10 мкм. Встречаются бактерии длиной до 100 мкм. (1 мкм = 0,001 мм).

Спорообразование

При наступлении неблагоприятных условий бактериальная клетка переходит в спящее состояние, которое называется спорой. Причинами спорообразования могут быть:

  • пониженные и повышенные температуры;
  • засуха;
  • недостаток питания;
  • опасные для жизни вещества.

Переход происходит быстро, в течение 18-20 часов, а находиться клетка в состоянии споры может сотни лет. При восстановлении нормальных условий бактерия за 4-5 часов прорастает из споры и переходит в обычный режим жизнедеятельности.

Рис. 3. Схема образования споры.

Размножение

Бактерии размножаются делением. Период от рождения клетки до её деления составляет 20-30 минут. Поэтому бактерии широко распространены на Земле.

Что мы узнали?

Мы узнали, что, в общих чертах, клетки бактерий подобны клеткам растений и животных, они имеют мембрану, цитоплазму, ДНК. Основным отличием бактериальных клеток является отсутствие оформленного ядра. Поэтому бактерии называют доядерными организмами (прокариотами).

Организм бактерии представлен одной единственной клеткой. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий отличается от строения клеток животных и растений.

В клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды. Носитель наследственной информации ДНК, расположена в центре клетки в свернутом виде. Микроорганизмы, которые не имеют настоящего ядра, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты.

Предполагается, что на земле существует свыше миллиона видов этих удивительных организмов. К настоящему времени описано около 10 тыс. видов.

Бактериальная клетка имеет стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с включениями и нуклеотид. Из дополнительных структур некоторые клетки имеют жгутики, пили (механизм для слипания и удержания на поверхности) и капсулу. При неблагоприятных условиях некоторые бактериальные клетки способны образовывать споры. Средний размер бактерий 0,5-5 мкм.

Берег жизни - медицинский портал о здоровье