Будова бактеріальної клітини.

Бактерії, незважаючи на їх очевидну простоту, мають добре розвинену структуру клітини, яка відповідає за багато їх унікальних біологічних властивостей Як в інших організмах, бактеріальна клітинна стінка забезпечує структурну цілісність клітини. У прокаріотів, первинна функція клітинної стінки — захист клітини від внутрішнього тургору викликаного набагато вищими концентраціями білків та інших молекул усередині клітини порівняно з оточенням. Бактерійна клітинна стінка відрізняється від стінки всіх інших організмів наявністю пептидоглікану або мурену (ролі-N-ацетилглюкозамін і N-ацетомурамієва кислота), який розміщується безпосередньо за межами цитоплазмитичної мембрани. Пептидоглікан відповідає за жорсткість бактеріальної клітинної стінки і частково за визначення форми клітини. Він відносно пористий і не протидіє проникленню малих молекул. Більшість бактерій мають клітинні стінки (з декількома виключеннями, наприклад мікоплазма та споріднені бактерії), але не всі клітинні стінки мають таку ж саму структуру. Існує два головних типи бактеріальних клітинних стінок, у грам-позитивних і грам-негативних бактерій, які відрізняються за допомогою фарбування за Грамом. Клітинна стінка грам-позитивних бактерій характеризується присутністю дуже товстого шару пептидоглікану, який відповідає за утримянні фарбника генціанового фіолетового під час процедури фарбування за Грамом. Така стінка знайдена винятково в організмах, що належать до типів Actinobacteria (або грам-позитивні бактерії з високим вмістом %G+C) і Firmicutes (або грам-позитивні бактерії з низьким вмістом %G+C). Бактерії в межах групи Deinococcus-Thermus також можуть позитивно фарбуватися за Грамом, але містять деякі структури клітинної стінки, типові для грам-негативних організмів. В клітинну стінку грам-позитивних бактерій вбудовані поліспирти, що називаються техоєвою кислотою, деякі з яких зв'язані з ліпідами, формуючи ліпотехоєві кислоти. Оскільки ліпотехоєві кислоти ковалентно зв'язуються з ліпідами в межах цитоплазматичної мембрани, вони відповідають за з'єднання пептидоглікану з мембраною. Техоєва кислота надає грам-позитивним бактеріям позитивний електричний зарад завдяки фосфодіестерним зв'язкам між мономерами техоєвої кислоти.

На відміну від грам-позитивних бактерій, грам-негативні бактерії містять дуже тонкий шар пептидоглікану, що відповідає за нездатність клітинних стінок утримувати фарбник крістал-віолет протягом процедури фарбування за Грамом. На додаток до шару пептидогліканів, грам-негативні бактерій мають другу, так звану зовнішню мембрану, що знаходиться назовні від клітинної стінки та компонує фосфоліпіди та ліпополісахаріди на своїй зовнішній стороні. Негативно заряджені ліпополісахаріди також надають клітині негативний електричний заряд. Хімічна структура ліпополісахарідів зовнішньої мембрани часто унікальна для окремих штамів бактерій і часто відповідає за реакцію антигенів з представниками цих штамів.

Як будь-який подвійний шар фосфоліпідів, зовнішня мембрана досить непроникна для всіх заряджених молекул. Проте, білкові канали (поріни) присутні в зовнішній мембрані, дозволяють пасивний транспорт багатьох іонів, цукру і амінокислот через зовнішню мембрану. Таким чином, ці молекули присутні у периплазмі, шарі між зовнішньою і цитоплазматичною мембранами. Периплазма містить шар пептидоглікану і багато білків, шо відповідають за гідроліз і прийом позаклітинних сигналів. Важається, що перівлазма гелеподібна, а не рідка, через високий вміст білків і пептидоглікану. Сигнали та живільні речовини з периплазми попадають до цитоплазми клітини використовуючи транспортні білки в цитоплізматичній мембрані.

Бактеріальна циоплазматична мембрана складена з подвійного шару фосфоліпідів, і тому має всі загальні функції цитоплазматичної мембрани, діючи як бар'єр проникності для більшості молекул і містячи транспортні білки, що регулюють транспорт молекул до клітини. На додаток до цих функцій, на бактеріальних цитоплазматичних мембранах також протікають реакції енергетичного циклу. На відміну від еукаріотів, бактеріальні мембрани (з деякими виключеннями, наприклад у мікоплазм і метанотрофів) загалом не містять стеролів. Проте, багато бактерій містять структурно пов'язані сполуки, так звані хопаноїди, які ймовірно виконують ту ж функцію. На відміну від еукаріотів, бактерії можуть мати широку різноманітність жирних кислот в межах своїх мембран. Разом з типовими насиченими і ненасиченими жирними кислотами, бактерії можуть містити жирні кислоти з додатковими метильними, гідроксі- або навіть циклічними групами. Відносні пропорції цих жирних кислот бактерія може регулювати для підтримання оптимальної текучість мембрани (наприклад, при змінах температури).

Поверхневі структури: Ворсинки і фімбрії (pili, fimbriae) — східні за будовою поверхневі структури бактерій. Спочатку ці терміни були введені окремо, але зараз подібні структури класифікуються як ворсинки I, IV типів та статеві ворсинки, але багато інших типів залишаються некласифікованими.

Статеві ворсинки — дуже довгі (5-20 мікрон) і присутні на бактеріальній клітині в невеликій кількості. Вони використовуються для обміну ДНК під час бактеріальної кон'югації.

Ворсинки або фімбрії I типу — коротші (1-5 мікрон), тягнуться від зовнішньої мембрани в багатьох напрямках, мають трубчасту форму, присутні у багатох членах типу Proteobacteria. Ці ворсинки звичайно використовуються для прикріплення до поверхонь.

Ворсинки або фімбрії IV типу — середньої довжини (біля 5 мікрон), розташовані на полюсах бактерій. Ворсинки IV типу допомогають прикріплятися до поверхонь (наприклад, при формування біофільмів), або до інших клітин (наприклад, тваринних клітин протягом патогенезу)).

Можливо, найбільш легко розпознаваємими позаклітинними структурами бактеріальної клітини є джгутики. Бактеріальні джгутики — це нитчасті структури, які активно обертаються навколо своєї осі за допомогою джгутикового мотора і відповідають за рух багатьох бактерій у рідкому середовищі. Розташування джгутиків залежить від вмду бактерій та буває кількох типів (див. зображення). Джгутики клітини — складні структури, які складені з багатьох білків. Сам філамент складений з включають флажеліну (FlaA), який формує філамент трубчастої форми. Джгутиковий мотор — це великий білковий комплекс, який охоплює клфтинну стінку і обидві її мембрани (якщо вони є), формуючи обертальний мотор. Цей мотор рухається за рахунок електричного потенциалу на цитоплазматичній мембрані.

Ззовні бактеріальна клітина може бути покрита слизовою мікрокапсулою (ширина менша 20 нм) або макрокапсулою (ширина більша 20 нм). Коли шар слизу дуже тонкий – слизовий чохол.

Функції: запасаюча (живильна), захисна, переміщення в просторі (ковзання).