Бактеріальна клітина — це одноклітинний організм, який має просту будову порівняно з клітинами еукаріотів. Бактерії належать до прокаріотів, що означає відсутність мембранних органел, зокрема ядра. Їхня будова відзначається різноманітністю залежно від виду, але є певні загальні риси, характерні для всіх бактерій.
1. Основні компоненти бактеріальної клітини
1.1. Клітинна мембрана (Цитоплазматична мембрана)
Клітинна мембрана — це тонкий шар, що оточує бактеріальну клітину. Вона складається з фосфоліпідів та білків. Мембрана виконують кілька функцій:
- Захищає клітину від зовнішнього середовища.
- Регулює транспортування речовин через клітину.
- Забезпечує процеси енергетичного обміну (наприклад, дихання).
1.2. Клітинна стінка
Більшість бактерій мають клітинну стінку, яка знаходиться за клітинною мембраною. Стінка є важливим компонентом для підтримки форми клітини, а також захищає її від механічних пошкоджень та допомагає запобігати осмотичному лізису (руйнуванню під впливом осмотичного тиску).
- Грам-позитивні бактерії мають товстий шар пептидоглікану в клітинній стінці.
- Грам-негативні бактерії мають тонкий шар пептидоглікану та додаткову зовнішню мембрану.
1.3. Цитоплазма
Цитоплазма — це гелеподібне середовище всередині клітини, в якому знаходяться всі органели (якщо такі є), а також відбуваються основні метаболічні процеси. Вона включає:
- Рибосоми, що відповідають за синтез білків.
- ДНК: У бактерій немає ядра, тому їхня генетична інформація знаходиться в нуклеоїді — непокритій оболонкою ділянці цитоплазми, де сконцентрована одна молекула ДНК (геном).
1.4. Нуклеоїд
Нуклеоїд — це неорганізована ділянка цитоплазми, в якій міститься хромосомна ДНК бактерії. Відсутність ядерної мембрани — характерна риса прокаріотів. Геном бактеріальної клітини зазвичай представлений однією кільцевою молекулою ДНК.
1.5. Плазміди
Бактерії можуть містити додаткові генетичні елементи — плазміди. Це маленькі кільцеві молекули ДНК, які можуть переносити додаткові гени, наприклад, стійкість до антибіотиків. Плазміди можуть передаватися між бактеріями через процес кон’югації.
1.6. Рибосоми
Рибосоми бактерій відповідають за синтез білків і складаються з двох субодиниць. Вони є в цитоплазмі і мають менший розмір, ніж у еукаріотичних клітин (70S, на відміну від 80S у еукаріотів). Рибосоми бактерій можуть бути вільно розташовані в цитоплазмі або прикріплені до мембрани.
1.7. Капсула
Деякі бактерії мають капсулу — додатковий шар, що знаходиться зовні від клітинної стінки. Капсула складається з полісахаридів або білків і виконує такі функції:
- Захищає бактеріальну клітину від імунної системи організму-хазяїна (фагocytозу).
- Допомагає бактеріям утримувати воду і засоби для прикріплення до поверхонь.
1.8. Війки та фімбрії
Війки або фімбрії — це тонкі ниткоподібні структури, що виступають із поверхні бактеріальної клітини. Вони можуть бути використані для:
- Прикріплення до поверхонь, включаючи клітини організму-хазяїна (завдяки чому бактерії можуть інфікувати організм).
- Поширення генетичного матеріалу через кон’югацію.
1.9. Бактеріальний жовчний (плазматичний) ворс
Ворс — це іноді називається джгутики, які забезпечують рух бактерії в рідкому середовищі. Це спеціалізовані довгі структури, які виконують функцію локомоції, дозволяючи бактеріям активно рухатися в пошуках поживних речовин.
2. Функції основних компонентів бактеріальної клітини
- Клітинна мембрана — регулює вхід і вихід молекул, підтримує електрохімічний баланс.
- Клітинна стінка — підтримує форму клітини і захищає її від механічних пошкоджень.
- Цитоплазма — місце для біохімічних реакцій і зберігання органел.
- Нуклеоїд — містить генетичну інформацію, що визначає функції клітини.
- Плазміди — можуть передавати гени стійкості до антибіотиків або інші корисні гени.
- Рибосоми — основний механізм синтезу білків.
- Капсула — захищає від фагоцитозу та допомагає при прикріпленні.
- Війки/фімбрії — допомагають бактеріям прикріплюватися до поверхонь.
- Жгутики — забезпечують рухливість і допомагають бактеріям переміщатися.
3. Типи бактеріальних клітин за формою
Бактерії можуть мати різні форми, основними є:
- Кокки — кульоподібні бактерії.
- Бацилус — паличкоподібні бактерії.
- Спірили — спірально закручені бактерії.
- Вібріони — вигнуті, напівспіральні бактерії.
4. Різноманітність у будові бактерій
Бактеріальна клітина може мати різноманітні додаткові структури в залежності від виду бактерії, такі як:
- Спори (у деяких бактерій, як-от Bacillus і Clostridium): забезпечують стійкість до несприятливих умов середовища (висока температура, відсутність вологи, агресивні хімічні речовини).
| на 1 клітку | на 1L (10 9 cells / ml) | |
| геномна DNA | 17fg | |
| RNA | 100fg | |
| білок | 0.16pg (~ 140 μg / ml) | 0.15g |
| суха вага | 0.28pg | 0.28g |
| волога вага | 0.95pg | 0.95g |
| обсяг | ~ 1 fL |
Бактеріальна клітина є основою існування всіх бактерій і має просту, але функціонально багатогранну структуру. Вона здатна до самостійного життєвого циклу завдяки своїм органелам і механізмам, що дозволяють їй рости, розмножуватися та пристосовуватися до навколишнього середовища.