Внутреннее содержимое: цитоплазма и мембрана
Внутреннее пространство прокариотической клетки организовано предельно просто. Цитоплазматическая мембрана бактерий располагается не снаружи или в периплазматическом пространстве, а непосредственно под клеточной стенкой, плотно прилегая к ней и отделяя внутреннюю среду от внешних оболочек.
Сама цитоплазма бактерий имеет ряд уникальных отличий:
- Отсутствие мембранных органелл. Внутри прокариотической клетки вы не найдете митохондрий, эндоплазматического ретикулума или комплекса Гольджи.
- Особые рибосомы. Синтез белка осуществляется на рибосомах мелкого типа, которые имеют константу седиментации 70S.
- Отсутствие цитоскелета и движения. В цитоплазме нет микротрубочек, а само внутреннее содержимое клетки статично — движение цитоплазмы, характерное для эукариот, здесь не происходит.
Мезосомы — многофункциональные инвагинации
Поскольку у бактерий нет специализированных внутренних органелл, часть их функций берут на себя мезосомы — многоскладчатые впячивания (инвагинации) цитоплазматической мембраны глубоко внутрь цитоплазмы.
В ходе изучения темы студенты часто путают функции мезосом. Важно помнить, что они не предназначены для упаковки или транскрипции генетического материала. Их ключевые задачи:
- Фиксация генома. Мезосомы служат местом физического прикрепления молекулы ДНК. Они надежно удерживают геном в определенном пространственном положении в процессе репликации.
- Участие в клеточном делении. Эти структуры играют важную роль в репродукции микроорганизма и выступают базисом для построения клеточных перегородок (септ).
- Синтетическая функция. Мезосомы принимают активное участие в синтезе сложных веществ, необходимых для построения клеточной стенки.
Жгутики: аппарат направленного движения
Для перемещения в пространстве бактерии используют жгутики. В отличие от сложных двигательных аппаратов эукариот, бактериальный жгутик имеет более простое строение и совершенно не ограничен мембраной снаружи.
Визуально жгутик представляет собой нить волнистой формы. В структурном отношении это микроскопический полый цилиндр диаметром от 10 до 20 нанометров. Главным строительным материалом для него служит специализированный белок флагеллин. Сферические субъединицы этого белка последовательно располагаются по спирали, формируя жесткую полую трубку.
Количество жгутиков на поверхности бактерии, а также характер их расположения (на одном полюсе, на обоих или по всей поверхности) варьирует в зависимости от конкретного вида микроорганизма.
Пили (фимбрии): механизмы клеточной адгезии
Помимо жгутиков, поверхностный аппарат клетки представлен пилями, которые в микробиологии также называют фимбриями. Это тончайшие палочковидные белковые выступы, которые берут свое начало строго на клеточной стенке и располагаются по периферии клетки.
Они имеют ряд существенных отличий от жгутиков:
- Размеры. Пили всегда значительно короче и тоньше. Максимальная длина фимбрии достигает лишь 5 мкм.
- Состав. Хотя пили тоже представляют собой короткие полые цилиндры, они выстроены из субъединиц другого белка — пилина.
- Количество. На одной бактериальной клетке обычно присутствует огромное количество пилей — от 100 до 250 штук.
В отличие от жгутиков, пили не предназначены для движения, фагоцитоза или синтеза белка. Их единственная базовая функция — это прикрепление. Благодаря пилям бактерии способны надежно фиксироваться на различных субстратах (например, прикрепляться к клеткам млекопитающих в процессе инфицирования) или устанавливать контакты друг с другом.
Чтобы не путать белки и их функции: Флагеллин нужен для Физического движения (образует жгутики), а Пилин — для Прикрепления (образует Пили).
Вопросы с занятий и экзамена
Где именно располагается цитоплазматическая мембрана у прокариот?
Она находится не в периплазматическом пространстве и не снаружи оболочек, а лежит непосредственно под клеточной стенкой, отграничивая цитоплазму.
Для чего бактериям нужны мезосомы?
Это складчатые впячивания мембраны, которые служат точкой прикрепления ДНК, удерживают геном при репликации, а также участвуют в образовании клеточных перегородок и синтезе веществ клеточной стенки.
Чем бактериальный жгутик отличается от эукариотического?
Он устроен гораздо проще: не покрыт наружной мембраной, представляет собой полый цилиндр диаметром 10–20 нм и состоит из спирально расположенных субъединиц белка флагеллина.
Какую главную функцию выполняют пили (фимбрии)?
Их основная роль — прикрепление (адгезия). С помощью этих коротких белковых выступов бактерии фиксируются на клетках субстрата (например, макроорганизма) или прикрепляются друг к другу.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности пространственной укладки сферических субъединиц флагеллина в структуре жгутика.
- Механизмы участия мезосом в синтезе структурных компонентов клеточной стенки.
- Различия в строении и функционировании 70S рибосом бактерий по сравнению с рибосомами эукариот.
- Варианты расположения пилей на поверхности клетки и их роль в колонизации тканей млекопитающих.
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Поверхностные структуры и органеллы 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.