ЦПМ (цитоплазматическая мембрана) прокариот функции

Функции цпм бактерий

  • Главная
  • Микробиология
    • Что такое микробиология?
    • Предмет и задачи микробиологии
    • Систематика микроорганизмов
      • Определитель бактерий Берджи
      • Классификация бактерий Берджи
        • Таксономическая схема бактерий.
      • Классификация грибков
      • Классификация простейших
    • Основные этапы развития
    • История кафедры микробиологии СибГМУ
  • Морфология
    • Анатомия бак. клетки
      • Клеточная стенка
        • Грамположительные бактерии
        • Грамотрицательные бактерии
        • Кислотоустойчивые бактерии
      • Цитоплазматическая мембрана
      • Мезосомы
      • Цитоплазма
      • Жгутики
      • Рибосомы
      • Нуклеоид
      • Капсула
      • Плазмиды
      • Включения
      • Споры
      • Пили
    • Деление бактерий
    • Морфология микроорганизмов
      • Кокковидные
        • Микрококки
        • Диплококки
        • Тетракокки
        • Сарцины
        • Стрептококки
        • Стафилококки
      • Палочковидные
        • Энтеробактерии
        • Клостридии
        • Бациллы
        • Микобактерии
        • Франциеллы
        • Бордетеллы
        • Бруцеллы
      • Извитые формы
        • Вибрионы
        • Хеликобактерии, кампилобактерии
        • Спириллы
        • Спирохеты
      • Нитевидные
        • Актиномицеты
      • Риккетсии,хламидии,микоплазмы
        • Риккетсии
        • Хламидии
        • Микоплазмы
      • Микробов-эукариотов
        • Морфология грибков
          • Бластомицеты
          • Гифомицеты
        • Морфология простейших
          • Тип Sarcomastigophora
          • Тип Ciliophora
          • Тип Apicomplexa
  • Методы микроскопии
    • Световая микроскопия
      • Иммерсионная световая
      • Люминесцентная
      • Темнопольная
      • Фазово-контрастная
    • Электронная микроскопия
      • Обычный просвечивающий
      • Растровый
  • Методы окраски
    • Простые методы
    • Сложные методы
      • по Граму
      • по Цилю-Нильсену
      • по Ожешко
      • по Нейссеру
      • по Бурри
      • по Бурри-Гинсу
      • по Морозову
      • по Романовскому-Гимзе
  • Питательные среды
    • Дифференциально-диагностические среды
      • Среда Эндо
      • Среда Гисса
      • Среды Ресселя
      • Среда Клиглера
  • Главная
  • Микробиология
    • Что такое микробиология?
    • Предмет и задачи микробиологии
    • Систематика микроорганизмов
      • Определитель бактерий Берджи
      • Классификация бактерий Берджи
        • Таксономическая схема бактерий.
      • Классификация грибков
      • Классификация простейших
    • Основные этапы развития
    • История кафедры микробиологии СибГМУ
  • Морфология
    • Анатомия бак. клетки
      • Клеточная стенка
        • Грамположительные бактерии
        • Грамотрицательные бактерии
        • Кислотоустойчивые бактерии
      • Цитоплазматическая мембрана
      • Мезосомы
      • Цитоплазма
      • Жгутики
      • Рибосомы
      • Нуклеоид
      • Капсула
      • Плазмиды
      • Включения
      • Споры
      • Пили
    • Деление бактерий
    • Морфология микроорганизмов
      • Кокковидные
        • Микрококки
        • Диплококки
        • Тетракокки
        • Сарцины
        • Стрептококки
        • Стафилококки
      • Палочковидные
        • Энтеробактерии
        • Клостридии
        • Бациллы
        • Микобактерии
        • Франциеллы
        • Бордетеллы
        • Бруцеллы
      • Извитые формы
        • Вибрионы
        • Хеликобактерии, кампилобактерии
        • Спириллы
        • Спирохеты
      • Нитевидные
        • Актиномицеты
      • Риккетсии,хламидии,микоплазмы
        • Риккетсии
        • Хламидии
        • Микоплазмы
      • Микробов-эукариотов
        • Морфология грибков
          • Бластомицеты
          • Гифомицеты
        • Морфология простейших
          • Тип Sarcomastigophora
          • Тип Ciliophora
          • Тип Apicomplexa
  • Методы микроскопии
    • Световая микроскопия
      • Иммерсионная световая
      • Люминесцентная
      • Темнопольная
      • Фазово-контрастная
    • Электронная микроскопия
      • Обычный просвечивающий
      • Растровый
  • Методы окраски
    • Простые методы
    • Сложные методы
      • по Граму
      • по Цилю-Нильсену
      • по Ожешко
      • по Нейссеру
      • по Бурри
      • по Бурри-Гинсу
      • по Морозову
      • по Романовскому-Гимзе
  • Питательные среды
    • Дифференциально-диагностические среды
      • Среда Эндо
      • Среда Гисса
      • Среды Ресселя
      • Среда Клиглера

Микробиология

Предметом изучения микробиологии

Цитоплазматическая мембрана

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) является жизненно необходимым компонентом бактериальной клетки. Это физический, осмотический и метаболический барьер между внутренним содержимым бактериальной клетки и внешней средой. Она ограничивает протопласт, располагаясь непосредственно под клеточной стенкой, для нее характерна избирательная проницаемость. В химическом отношении – представляет собой липопротеин, состоящий из 15-30% липидов и 50-70% протеинов. Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран.

Мембранные белки подразделяются на структурные и функциональные. К последним относятся ферменты, участвующий в биосинтезе различных компонентов клеточной стенки, который происходит на поверхности ЦПМ, а также окислительно-восстановительные ферменты, пермеазы и др. ЦПМ является динамической структурой с подвижными компонентами, поэтому ее представляют как мобильную текучую структуру. В ЦПМ расположена система электронного транспорта бактерий, обеспечивающая энергетические потребности.

ЦПМ выполняет жизненно важные функции, нарушение которых приводит бактериальную клетку к гибели. К ним относится, прежде всего, регуляция поступления в клетку метаболитов и ионов, регуляция осмотического давления, участие в транспорте веществ и энергетическом метаболизме клетки (за счет ферментов цепи переноса электронов, аденозинтрифосфатазы), репликации ДНК, а у ряда бактерий и в спорообразовании и т.д.

Streptococcus pyogenes. Электронная микроскопия. Хорошо видна цитоплазматическая мембрана (ЦМ) трехслойная, ассиметричная. Увеличение Х160000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Мембрана бактерии: строение, особенности, функционал

Несмотря на то, что между прокариотами и эукариотами существует много фундаментальных различий, есть ряд признаков, по которым эти две разные биосистемы очень схожи между собой. Общее для ядерных клеточных единиц и доядерных организмов – наличие белкового барьера между внутренней средой клетки и внешним пространством, в котором клетка существует. Есть гипотеза, что формирование в процессе эволюции клеточной мембраны у бактерии, как у первого живого организма, – одно из важнейших изобретений природы, в результате которого стало возможным дальнейшее усложнение внутриклеточных процессов.

Читайте также:  Скрежет зубов, или бруксизм заболевание или вредная привычка

Основные функции

В бактериальной клетке, как в живом самостоятельном организме, протекают все процессы, связанные с обеспечением клеточных структур энергией и питательными веществами.

Кроме того, любое действие по переработке органики (питание) сопровождается формированием и накоплением отходов, которые необходимо выводить за пределы организма.

Решение этих трех важных задач возложено на цитоплазматическую мембрану у бактерий:

  1. Доставка в клеточную среду из внешней среды соединений, обеспечивающих общий метаболизм в организме бактерии (дыхание).
  2. Снабжение бактериальной клетки питательными веществами для извлечения жизнеобеспечивающей энергии.
  3. Вывод отходов во внешнюю же среду.

Не менее важными функциями мембранной конструкции являются:

  • обеспечение постоянного состава внутриклеточного пространства;
  • крепление жгутиков;
  • синтез веществ, необходимых для построения клеточной стенки.

Удивительным является тот факт, что, несмотря на важность и сложность тех функций, которые должна выполнять цитоплазматическая мембрана, ее строение нельзя назвать громоздким или замысловатым. Природа нашла изящное решение, чтобы, использовав минимальный ресурс, создать простую и эффективную систему естественной защиты бактериальной клетки и двустороннего транспорта веществ внутрь и наружу.

Строение

Независимо от того, что ЦПМ (цитоплазматическая мембрана) в любой бактериальной клетке выполняет одни и те же функции, ее строение все же может иметь ряд отличий, в зависимости от группы прокариотов, которые исследуются в каждом конкретном случае.

Структурные отличия имеются между строением плазматической мембраны грамотрицательных бактерий и грамположительных.

Здесь есть необходимость уточнить, что иногда вносится путаница в определение цитоплазматической мембраны и клеточной стенки бактерии.

Клеточная стенка – отдельная структура бактериальной клетки, которая не определяется как часть ЦПМ, а имеет свое обособленное строение, в основе которого – белковые структуры муреина.

Именно эти структуры, в случае выявления грамотрицательных микроорганизмов, не реагируют на окраску по Граму, что позволяет провести первоначальную идентификацию бактерий.

Поэтому, говоря о грамотрицательных прокариотах, нужно понимать, что в данном случае исследуется не ЦПМ, а клеточная стенка, хотя эти клеточные структуры и находятся друг с другом в непосредственной близости.

Второе важное отличие строения ЦПМ грамотрицательных бактерий – наличие наружной мембраны.

Если взять за основу исследование мембранных конструкций у грамположительных прокариотов, то мембрана у этих бактерий состоит из:

  1. Двух слоев липидов. Липиды – органические жироподобные вещества, которые характеризуются разной степенью водонепроницаемости (гидрофобностью).
  2. В эти два липидных слоя в буквальном смысле вмонтированы белковые молекулы, которые и отвечают за сообщение между внутренним и наружным пространством бактериальной клетки.

Если у грамположительных бактерий есть только одна ЦПМ, то у грамотрицательных прокариот их две.

Внешний слой такой клетки состоит из:

  • самой ЦПМ, которая соприкасается с цитоплазмой;
  • клеточной стенки, которая состоит из муреина;
  • наружной мембраны, которая имеет такую же бисистему липидов с белковыми комплексами.

Сообщение грамотрицательных бактериальных клеток с внешним миром через такую трехступенчатую структуру не дает преимущества этим микроорганизмам на выживание в более суровых условиях. Эти микробы также плохо переносят высокие температуры, среду с повышенной кислотностью и перепадами внешнего давления.

Хотя, безусловно, и среди грамположительных, и среди грамотрицательных прокариотов есть термофильные и барофильные группы бактерий, которые приспособились к выживанию в экстремальных условиях.

Отдельным образованием ЦПМ является мезосома. Это своеобразное впячивание части самой мембраны внутрь клеточного пространства. Мезосомы играют определяющую роль при делении клетки бактерии.

Состав

Относительно простое структурное устройство ЦПМ бактерий уравновешивается сложностью тех функций, которые возложены на каждый элемент этой системы в отдельности.

Как уже говорилось, мембранная конструкция у микробов состоит из бислоя липидов. Что представляют собой эти липиды, и какую функцию они выполняют:

  1. Бислой ЦПМ содержит определенный вид липидов – фосфолипиды. Это сложные органические вещества с содержанием фосфорной кислоты. Особенность этих органических молекул состоит в том, что их основная часть (головка) является гидрофильной (водопроницаемой), а окончание (хвостик) – гидрофобное (водонепроницаемое). Эту особенность хорошо видно на пространственной формуле этих молекул.
  2. Структура ЦПМ устроена так, что гидрофильные головки образуют наружный слой, а гидрофобные хвостики – внутренний.
  3. Эта структура формирует жидкокристаллическую модель, на которую мозаичным образом крепятся молекулы белков.
  4. Белки, как основные структурные элементы, которые содержит цитоплазматическая мембрана, подразделяются на два основных вида:
    • Группа периферических белковых молекул, которые контактируют как с цитоплазмой, так и с ЦПМ. Основная роль этих комплексов – формировать протонные мостики для транспорта внутрь клетки и за ее пределы.
    • Группа интегральных белков – крупные молекулы, которые полностью погружены в тело мембраны, а иногда даже выходят за ее пределы. ЦПМ содержит огромное количество интегральных белковых комплексов, которые имеют прочные связи с бислоем липидов и не могут дрейфовать вдоль стенок цитоплазматической мембраны, как периферийные белки.
Читайте также:  Урина - можно ли пить мочу, лечение уринотерапией

Эта простая схема может быть значительно усложнена у разных групп бактерий. Так, например, мембранный комплекс бактерий-фотосинтетиков состоит не только из указанных белковых комплексов, в нее также внедрены фотосинтезирующие аппараты. Такие мембранные конструкции даже имеют отдельное название – фотосинтетические.

Транспорт

Исходя из того, что ЦПМ состоит из белковых молекул, которые могут строить каналы передачи между цитоплазмой и внешней средой клетки, особый интерес представляет механизм транспорта, который осуществляется через мембранные комплексы.

В зависимости от того, какие виды связей используют те белки, из которых состоит мембрана бактерии, транспорт может быть двух видов:

  • активный;
  • пассивный.

Пассивный транспорт – процесс, который протекает без затраты энергии клеткой. К таким процессам относится транспорт по причине разницы концентраций в растворе. Молекулы более концентрированного раствора передвигаются в менее концентрированный, до тех пор, пока будет установлено определенное равновесие.

Активный транспорт – в нем принимают участие связующие белки. Такой транспорт идет с затратой энергии. В грамотрицательных бактериях транспорт осуществляется также с помощью пермеаз, из которых, в том числе, состоит пространство между внутренней и внешней мембранами грамотрицательных клеток. Пермеазы являются связующим звеном для этих двух бактериальных структур.

Внутренние структуры

Кроме ЦПМ, внутри бактериальных клеток разных групп могут присутствовать обособленные мембранами включения. Эти ограждения, как и цитоплазматический барьер, состоят из липидов и белков. Установлено, что эти мембраны играют роль в метаболических процессах клетки, а также принимают участие в прохождении цикла Кальвина (цикла реакции фотосинтеза у прокариотов).

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

15. Морфология бактерий

Компартменты (части) бактериальной клетки

(нуклеоид, рибосомы, включения)

16. Цитоплазма бактериальной клетки

Цитоплазма – гелеобразная субстанция, окруженная ЦПМ, содержит рибосомы, белки и ферменты.

В цитоплазме cтруктурно различимы: 1. Рибосомы 2. Нуклеоид 3. Включения

Рибосомы бактерий

Прокариотические Р относятся к 70S типу.

Эукариотические Р — к 80S типу.

Р имеют четкие контуры.

Р – мембраной не окружены.

Количество Р строго регулируется и составляет

от 1-100 x 1000 на клетку.

В клетке E.coli – 1000 Р.

Р распределены диффузно в цитоплазме

Иногда Р расположены вблизи ЦПМ.

Бактериальные Р содержат 55 белков и 3 типа рРНК

30S — малая субъединица:

21 белок + 16S РНК

50S большая субъединица:

34 белка + 5S, 23S РНК

Функции рибосом

Р выполняют функцию трансляции генетической информации – синтез белка на матрице иРНК.

Р, нанизанные на иРНК образуют полисомы.

2-й структурный компонент цитоплазмы

четко различима область цитоплазмы с ДНК, не окруженная мембраной.

Н включает хромосому и лишен рибосом.

Хромосома и плазмиды составляют геном

Геном – совокупность генов.

17. Строение и функции цитоплазматической мембраны

Цитоплазма бактерии окружена ЦПМ

ЦПМ — билипидная универсальная структура — физиологически активное образование

ЦПМ – высокоселективный барьер, обеспечивает существование клетки

Жизнеспособность бактерий обусловлена свойствами ЦПМ:

Текучесть – белки способны свободно перемещаться в толще мембраны

Флексибильность — способность изгибаться

Стабильность — за счет ионов Ca 2+ и Mg 2+

Читайте также:  Раздвоение личности что за болезнь, какие симптомы и причины

Строение ЦПМ

У большинства бактерий снаружи от ЦПМ есть особая структура – клеточная стенка (КС)

КС отсутствует у микоплазм (р. Mycoplasma)

ЦПМ – единственное мембранное образование бактерий, определяет ее жизнедеятельность

У бактерий нет мембран ядра, митохондрий, АГ и ЭПС

ЦПМ образована двумя слоями фосфолипидов (ФЛ) с комплексами белков

ФЛ есть во внешнем и внутреннем листке ЦПМ, холестерины отсутствуют

В состав мембран входят белки и белковые комплексы

Белки интегральные могут несколько раз пронизывать мембрану

Белки гидрофобные – внутри мембран

Белки гидрофильные – снаружи на поверхности мембран

Белки периферические – находятся на мембране, не в цитоплазме – в основном, ферменты.

Жирные кислоты ЦМП бактерий

ЖК состоят из 16-18 атомов углерода

У бактерий, в отличие от эукариот, практически отсутствуют двойные (ненасыщенные) связи в ЖК

Степень насыщенности ЖК определяет свойства бактериальных мембран

У бактерий мембраны должны находиться в переходном подвижном состоянии, чтобы активно реагировать на воздействия извне

Подвижное состояние мембран бактерий обеспечивает широкие температурные границы их существования

Функции ЦПМ

Строение ЦПМ определяет ее функции

ЦПМ — полифункциональная структура, вместилище различных ферментов.

Ферменты участвуют в самых различных процессах жизнедеятельности бактерий.

Все функции мембраны связаны и плавно перетекают друг в друга.

Условно выделим 5 групп функций ЦПМ

Регуляция осмотического давления -главный осмотический барьер.

Регуляция деления бактериальной клетки.

Регуляция осмотического давления

1. Неспецифическая простая диффузия по градиенту концентрации без затраты энергии.

2. Облегченная диффузия – за счет фермента – субстрат-специфической пермеазы (транспортный белок) по градиенту концентрации не требует затрат энергии.

3. Активный транспорт — с участием специфических транспортных белков – пермеаз. В отличие от облегченной диффузии требуется затрата энергии.

Энергетическая функция

Система первичной протонной помпы или протондвижущая сила (ПДС) возникает:

1. В результате дыхания.

2. Источником может быть энергия света.

3. ПДС возникает за счет работы белкового комплекса АТФ-азы (включает 7 разных белков).

4. За счет ПДС протоны Н+ поступают внутрь клетки.

ПДС складывается за счет:

Электрического мембранного потенциала

Разности рН между наружной и внутренней сторонами мембраны.

Или тем и другим одновременно.

Процесс идет за счет энергии АТФ.

Другие варианты первичной помпы

Вместо протонов (Н+) могут работать другие ионы, например, K+, Na+.

K+ первичная помпа.

Na+ первичная помпа.

В этих случаях происходит поступление K+, Na+ за счет энергии АТФ.

Например: морские бактерии, термофилы, бактерии в рубце жвачных животных.

Т.о., ПДС может создаваться за счет разных ионов.

Транспортная функция ЦПМ

Бактерии могут существовать только во влажной среде, поглощая растворенные вещества.

Все вещества должны проходить через ЦПМ.

Перенос веществ через ЦПМ

Существует несколько вариантов переноса веществ через ЦПМ:

1. Активный транспорт

2. Вторичная помпа

1. Первый вариант переноса — активный транспорт Участвуют специфические транспортные белки – пермеазы, отличаются друг от друга по ряду показателей: по степени сродства к субстрату, по специфичности к определенным веществам, по эффективности определения концентрации веществ в клетке и вне клетки

2. Второй вариант переноса -вторичная помпа при участии энергетического протонного потенциала – вторичной помпы.

В этом случае специфические белки катализируют перенос различных субстратов за счет ПДС.

Как и в случае первичной помпы это перенос, но различных веществ (не только ионов Н+, K+, Na+) в клетку за счет разности мембранного потенциала, обеспечивающего

1-й вариант вторичной помпы

Унипорт – втягивание вещества отрицательным зарядом за счет разности потенциалов на мембране. Например, электрофоретический вариант переноса вещества.

2-й вариант вторичной помпы

Синпорт – белок катализирует одновременный и однонаправленный перенос веществ (двух или сразу нескольких) вместе с протоном за счет ПДС. Например, Н+ и лактоза.

3-й вариант вторичной помпы

Антипорт – белки вторичной помпы катализируют одновременный и встречный перенос двух различных веществ. Например, Н+ и иона Са+ или Na+.

Сенсорная функция ЦПМ

Бактерии способны улавливать и определять малейшие изменения в окружающей среде

Сенсорные системы бактерий похожи на подобные системы в клетках высших организмов.

Ссылка на основную публикацию
Ципролет — купить в аптеке Вита Санкт-Петербург
Инструкция по применению ЦИПРОЛЕТ (CIPROLET) Форма выпуска, состав и упаковка таб., покр. пленочной оболочкой, 250 мг: 10 шт. Рег. №:...
Цефазолин детям инструкция по применению, дозировка, как разводить, аналоги
Как принимать цефазолин при гайморите? Дешевые аналоги Прием такой препарат всегда должен назначать врач отоларинголог, который подтвердит диагноз инфицирования гайморовых...
ЦЕФАЗОЛИН инструкция по применению, описание лекарственного препарата CEFAZOLIN противопоказания, по
Цефазолин (Cefazolin) инструкция по применению Владелец регистрационного удостоверения: Произведено: Лекарственные формы Форма выпуска, упаковка и состав препарата Цефазолин Порошок для...
Ципрофлоксацин ☞ инструкция по применению препарата, показания, противопоказания, дозировка
Таблетки "Ципрофлоксацин 500": инструкция по применению, показания, дозировка, совместимость 22 Июня, 2019 Инфекционные Савельева Виктория Главным действующим компонентом лекарства «Ципрофлоксацин...
Adblock detector