Генетический материал
ДНК бактерий представлена одиночными кольцевыми молекулами длиной около 1 мм. Каждая такая молекула состоит примерно из 5·106 пар нуклеотидов. Суммарное содержание ДНК (геном) в бактериальной клетке намного меньше, чем в эукариотической, а следовательно, меньше и объем закодированной в ней информации. В среднем такая ДНК содержит несколько тысяч генов, что примерно в 500 раз меньше, чем в клетке человека (см. также табл. 2.1 и рис. 2.3).
Рибосомы
См. табл. 2.1 (биосинтез белка) и рис. 2.3.
Споры
Некоторые бактерии (в основном принадлежащие к роду Clostridium или Bacillus) образуют эндоспоры, т. е. споры, находящиеся внутри клетки. Эндоспоры — толстостенные долгоживущие образования, крайне устойчивые к нагреванию и коротковолновому излучению. Они по-разному располагаются внутри клетки, что служит очень важным признаком для идентификации и систематики таких бактерий (рис. 2.6). Если покоящаяся, устойчивая структура образуется из целой клетки, то она называется цистой. Цисты образуют некоторые виды Azotobacter.
Рис. 2.6. Различные формы бактерий на примере нескольких наиболее распространенных типов полезных и болезнетворных микробов.
А. Кокки (сферические)
Кокки
Стафилококки (напоминают виноградную гроздь)
Пример — Staphylococcus aureus, живущий в носоглотке; разные штаммы стафилококков вызывают фурункулез, воспаление легких, пищевые отравления и другие заболевания.
Стрептококки (образуют цепочки клеток)
Пример — многие виды Streptococcus; некоторые вызывают инфекционные заболевания верхних дыхательных путей; например, S. pyogenes вызывает ангину и скарлатину; S. thermophilus придает йогурту его пикантный вкус; S. lactis — см. разд. 2.3.4
Диплококки (две клетки в одной капсуле)
К этому роду относятся елинственный вид Diplococcus pneumoniae (пневмококк), возбудитель пневмонии[3].
Б. Бациллы (палочковидные)
Одиночные палочки
Примеры — Escherichia coli (обычный кишечный симбионт); Lactobacillus см. разд. 2.3.4; Salmonella typhi — возбудитель брюшного тифа.
Палочки, образующие цепочки клеток
Примеры — Azotobacter, азотфиксирующая бактерия; Bacillus anthracis — возбудитель сибирской язвы.
Бациллы с эндоспорами (споры находятся в разном положении, имеют разные размеры и форму)
Овальная спора
Находится в центре и не вызывает набухания клетки, например у Bacillus anthracis — возбудителя сибирской язвы.
Сферическая спора
Находится на конце материнской клетки, придает ей характерную форму барабанной палочки, например у Clostridium tetani — возбудителя столбняка.
Сферическая спора
Спора находится в субтерминальном положении, вызывая набухание клетки, например у Clostridium botulinum (споры могут занимать и центральное положение) — возбудителя смертельного пищевого отравления — ботулизма.
В. Спириллы (спиралевидные)
Спиральная палочка с одним жгутиком
Пример — Spirillum; Форма клеток у спирохет очень схожа, но есть различия по спосубу передвижения, например Treponema pallidum — возбудитель сифилиса.
Г. Вибрионы (короткие палочки, всегда изогнутые в виде запятой)
Вибрион
Пример — Vibrio cholerae — возбудитель холеры; имеет один жгутик.
2.2.3. Форма клетки
Форма бактериальной клетки является одним из важнейших систематических признаков. Четыре основных типа клеток изображены на рис. 2.6. На этом же рисунке указаны некоторые полезные и болезнетворные бактерии.
2.2.4. Рост и размножение
Индивидуальный рост и бесполое размножение клеток
Отношение поверхность/объем у бактериальных клеток очень велико. Это способствует быстрому поглощению питательных веществ из окружающей среды за счет диффузии и активного транспорта. В благоприятных условиях бактерии растут очень быстро. Рост прежде всего зависит от температуры и рН среды, доступности питательных веществ и концентрации ионов. Облигатным аэробам обязательно нужен еще и кислород, а облигатным анаэробам, наоборот, нужно, чтобы его совсем не было. Достигнув определенных размеров, бактерии переходят к бесполому размножению (бинарному делению), т. е. начинают делиться с образованием двух дочерних клеток. Переход к делению диктуется отношением объема ядра к объему цитоплазмы. Перед клеточным делением происходит репликация ДНК, во время которой мезосомы удерживают геном в определенном положении (рис. 2.3 и 2.4). Мезосомы могут прикрепляться и к новым перегородкам между дочерними клетками и каким-то образом участвовать в синтезе веществ клеточной стенки. У самых быстрорастущих бактерий деление происходит через каждые 20 мин; интервал между делениями называется временем генерации.
3
D. pneumoniae вызывает крупозное воспаление легких и многочисленные тяжелые острые пиогенные инфекции: менингит, септицемию, эмпиему и перитонит. — Прим. перев.