Строение бактериального жгутика
·Бактериальный жгутик – полая белковая структура спиралевидной формы (флагеллин).
·Жгутики можно опосредованно видеть в световой микроскоп (темнопольная микроскопия).
· Детали строения жгутика – видны только в электронном микроскопе.
Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:
• Нить филамента (фибрилла, пропеллер за пределами клетки) — полая белковая нить толщиной 10—20 нм и длиной 3—15 мкм, состоящая из флагеллина, 11 овальных субъединиц несократимых белков которого уложены под углом 45 по спирали и выполняют механическую функцию. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от плазматической мембраны. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина.
• Крюк— более толстое, чем филамент (20—45 нм), Крюк находится за пределами клетки; Состоит из 22 молекул белка.; Крюк поддерживает нить; Крюк, присоединяясь к БТ, определяет работу нити жгутика.
• Базальное тело (трансмембранный мотор)
БТ–основной генератор движения жгутика.
БТ встроено в клеточную стенку бактерии.
БТ состоит из нескольких дисков.
У Гр(-) бактерий – 4 диска.
Гр(+) - 3 диска.
Диски - белковые структуры.
Работа жгутиков
· Жгутик вращается за счет движения крюка.
· Вращение крюка происходит за счет ПДС.
· Н+ с внешней мембраны по системе дисков проходят до нижнего СМ-диска.
· отрицательно заряженные АК и белки за счет Н+ заряжаются положительно.
· При перескакивании Н+ происходит поворот жгутика.
· После поворота с карбоксильных групп АК Н+ уходят в цитоплазму.
· У бактерий могут быть разные типы жгутиков, работающие за счет Н+, или ионов Na+.
· Жгутик - мотор, работающий на Н+, или ионах Na+, а не на электронах.
Работа
· Жгутик работает как винт или пропеллер.
· Скорость вращения крюка – 300 об/сек
· Ср. скорость движения – 100 мкм/сек
· Самый быстрый пловец в мире МО – Vibrio cholerae
- 72 cм/час
· В сравнении с человеком - 100 км/час
Включения в цитоплазме бактерий
· В цитоплазме бактерий могут находиться включения - нерастворимые продукты клеточного метаболизма.
· Основная функция: запасание питательных веществ,
· хранение метаболитов при их избыточном образовании.
· Клеточные включения не имеют существенного значения для метаболизма, но обеспечивают преимущество на отдельных стадиях роста и в особых условиях обитания.
· Часто включения составляют значительную долю бактериальных клеток.
Включения могут иметь различную химическую природу:
· Полисахариды
· Полифосфатные гранулы – волютин
· Глобулы серы
· Глобулы жирных полигидроксикислот
· Белки
Особенности размножения бактерий
· У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы с последующим делением и образованием двух идентичных клеток.
Вегетативный клеточный цикл (ВКЦ)
· Период от деления до деления называется – вегетативным клеточным циклом (ВКЦ)
· ВКЦ включает несколько этапов:
· Репликация ДНК – удвоение генетического материала
· Расхождение двух наборов хромосом
· Деление клетки
Особенности клеточного цикла прокариот
· ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен.
· Однако есть отличие:
· Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 - 3 цикла репликации хромосом одновременно.
Этапы клеточного цикла E.coli
· До начала деления клетка накапливает массу и объем.
· Затем наступает период деления:
· репликация ДНК – 42 мин.
· расхождение дочерних хромосом - 64-67 мин.
· Главное условие деления клетки - удвоение ДНК!!!
Начальные стадии репликации ДНК
· Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК
· репликация ДНК включает 3 этапа:
1. инициация
2. элонгация
3. терминация
Инициация репликации
Включает 3 стадии:
1.Узнавание точки начала
репликации - oriC
2.Синтез РНК-затравки
3.Связывание ДНК-хеликазы с матрицей
4. Связывание SSB-белков с матрицей
Элонгация
· рост реплицирующегося фрагмента (репликона).
· 1-я цепь (ведущая) – синтезируется непрерывным способом.
· 2-я цепь (отстающая) – синтезируется прерывисто путем образования фрагментов Оказаки (сшиваются лигазой).
· За синтез отвечают холоферменты (от англ. – объединяющие):
· ДНК-полимераза I
· ДНК-полимераза III
Терминация
· окончание процесса синтеза, т.е. завершение репликации - в точке terC.
· после завершения репликации бактерия переходит к следующему - 2-му этапу клеточного цикла -
Расхождению хромосом
· в процессе репликации и разделения цепей ДНК происходит их конденсация и суперспирализация
· непосредственно после завершения репликации 2 дочерние хромосомы спутаны и сцеплены
· чтобы разделиться они должны быть расцеплены
· затем хромосомы расходятся в стороны – в центры будущих дочерних клеток