Основные функции клеточной стенки
Клеточная стенка является критически важной структурой для жизнедеятельности прокариот. Она выполняет целый ряд незаменимых задач:
- Механическая защита: надежно оберегает внутреннее содержимое микроорганизма от повреждений извне.
- Придание устойчивой формы: действует как жесткий корсет, определяющий морфологию бактерии.
- Предотвращение осмотического лизиса: защищает клетку от разрушения при перепадах осмотического давления, не давая ей лопнуть от избытка поступающей жидкости.
- Транспортная функция: оболочка проницаема. Через её специализированные поры могут абсолютно свободно проходить вода, различные ионы, а также малые органические молекулы, необходимые для метаболизма.
Химический состав и структура
С точки зрения химии, фундаментальным и основным компонентом клеточной стенки подавляющего большинства бактерий является пептидогликан, который также называют муреином.
Его структура представляет собой сложную полимерную сеть. В основе этой сети лежат длинные полисахаридные цепи. Для придания конструкции высокой прочности и стабильности эти полисахаридные нити прочно сшиты между собой при помощи коротких пептидных перемычек. Именно такая архитектура позволяет клеточной стенке успешно сопротивляться осмотическому давлению.
Классификация бактерий по строению стенки
В зависимости от особенностей организации клеточной оболочки, бактерии принято делить на две большие группы: Грамположительные и Грамотрицательные.
1. Грамположительные бактерии (Грам+) Эти микроорганизмы обладают более простой структурой оболочки. Их клеточная стенка очень толстая и состоит почти исключительно из мощного, многослойного каркаса пептидогликана. Примеры родов: Staphylococcus, Bacillus, Lactobacillus.
2. Грамотрицательные бактерии (Грам-) Строение их оболочки значительно сложнее.
- Слой пептидогликана у них очень тонкий (существенно тоньше, чем у Грам+ бактерий).
- Поверх муреина располагается дополнительная внешняя мембрана. Она имеет сложный состав и включает в себя фосфолипиды, липопротеины и липополисахариды.
Примеры родов: Salmonella, Escherichia, Azotobacter.
Бактериальная капсула
У некоторых (но далеко не у всех) бактерий снаружи от клеточной стенки располагается дополнительный слой — капсула. Это слизистая оболочка, в состав которой входят разнообразные белки, углеводы и уроновые кислоты.
Функции капсулы:
- Предотвращение высыхания микроорганизма.
- Адгезия — обеспечение надежного прикрепления бактерий к различным субстратам.
- Объединение и удержание бактериальных клеток вместе при формировании колоний.
- Защита от иммунной системы — капсула эффективно препятствует процессу фагоцитоза.
Клинический пример: Наличие капсулы напрямую связано с вирулентностью. Например, капсулированные пневмококки являются патогенными. Благодаря капсуле они избегают уничтожения иммунитетом, свободно размножаются в тканях и вызывают тяжелое воспаление легких. В то же время некапсулированные штаммы этих же бактерий абсолютно авирулентны, так как они очень быстро распознаются и уничтожаются клетками иммунной системы хозяина.
Грам(+) бактерии — это «Плюс»: Простая структура, Плотный (толстый) Пептидогликан. Грам(-) бактерии — это «Минус»: пептидогликана мало, зато есть Мембрана (внешняя).
Вопросы с занятий и экзамена
Какое вещество является главным структурным компонентом клеточной стенки?
Основным компонентом является пептидогликан, также известный под названием муреин. Он состоит из полисахаридных цепей, соединенных пептидными сшивками.
В чем главное структурное отличие Грамотрицательных бактерий?
В отличие от Грамположительных микроорганизмов, они имеют тонкий слой пептидогликана и обладают дополнительной внешней мембраной, состоящей из фосфолипидов, липопротеинов и липополисахаридов.
Как клеточная стенка участвует в обмене веществ?
Она выполняет транспортную функцию: в структуре стенки имеются специальные поры, через которые в клетку и из нее могут свободно проходить вода, ионы и небольшие органические молекулы.
Почему капсульные бактерии часто более опасны для человека?
Слизистая капсула надежно защищает бактерию от иммунной системы организма, так как она препятствует фагоцитозу. Это позволяет патогенам, таким как капсулированные пневмококки, свободно размножаться и вызывать заболевания.
Что ещё разобрать по теме
- Осмотическое давление и механизмы осмотического лизиса
- Строение и функции липополисахаридов внешней мембраны
- Процесс фагоцитоза и факторы вирулентности бактерий
- Механизмы адгезии микроорганизмов к тканям макроорганизма
- Биохимические пути синтеза пептидогликана
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Клеточная стенка бактерий» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Клетка — элементарная единица живого»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.