K povrchovým štruktúram bakteriálnej bunky patria aj klky (fimbrie, pili) (obr. 4, 6). Existuje niekoľko jednotiek až niekoľko tisíc na bunku. Tieto štruktúry nesúvisia s pohybom baktérií a nachádzajú sa v pohyblivých a nehybných formách. Klky sú postavené z jedného typu proteínu – pilin – a sú to rovné proteínové valce vybiehajúce z povrchu bunky. Sú spravidla tenšie ako bičíky (priemer - 5-10 nm, dĺžka 0,2-2,0 µm), umiestnené peritrichiálne alebo polárne. Najviac informácií je dostupných o klkoch E. coli. Táto baktéria má všeobecný typ a reprodukčné klky.

Klky všeobecného typu dodávajú baktériám vlastnosť hydrofóbnosti, zabezpečujú ich pripojenie k bunkám rastlín, húb a anorganickým časticiam a podieľajú sa na transporte metabolitov. Vírusy môžu vstúpiť do bunky cez klky.

Najviac preštudované sú genitálne klky alebo F-pili, ktoré sa podieľajú na pohlavnom procese baktérií. F-pili sú potrebné pre darcovskú bunku na zabezpečenie kontaktu medzi ňou a príjemcom a ako konjugačný tunel, cez ktorý dochádza k prenosu DNA. Klky nemožno považovať za základnú bunkovú štruktúru, pretože baktérie dobre rastú a reprodukujú sa bez nich.

Fimbrie (pili) – vláknité bielkovinové organely pokrývajúce celý povrch bakteriálnej bunky – antigény kolonizačného faktora. Tieto tenké štruktúry umožňujú baktérii pripojiť sa k bunkám epitelu a zabrániť jej zachyteniu neutrofilmi.

Fimbrie pozostávajú z mnohých identických proteínových podjednotiek. Táto podjednotka sa nazýva pilin (molekulová hmotnosť 17 000-30 000). Pilin obsahuje konzervatívne a variabilné oblasti. Chromozómové prestavby vedúce k expresii ktoréhokoľvek z mnohých neaktívnych pilinových génov sú sprevádzané zmenami v antigénnom zložení fimbrií.

Pod elektrónovou mikroskopiou sa fimbrie javia ako vlasové výbežky prenikajúce vonkajšou membránou. Môžu byť umiestnené na jednom konci bunky alebo rovnomernejšie po celom jej povrchu. Jednotlivá bunka môže mať niekoľko stoviek fimbrií, ktoré vykonávajú rôzne funkcie.

Niektoré fimbrie (napríklad fimbrie Escherichia coli viažuce digalaktozid) majú na apikálnom konci špeciálne proteíny, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri interakcii s bunkovými receptormi.

Predpokladá sa, že hlavnou funkciou fimbrií je zabezpečiť fixáciu baktérií v tkanivách.

Prednáška č.2

Cytológia mikroorganizmov. Štruktúra bunkovej steny. Kapsula. Orgány pohybu. Pili. Villi. Flagella. Inklúzie. Kontroverzia.

Bunková stena (CW) dôležitý a povinný prvok pre väčšinu prokaryotických buniek. V štruktúre a chemickom zložení sa CS prokaryotov výrazne líši od CS eukaryotických organizmov. Pozostáva zo špecifických polymérnych komplexov, ktoré sa nenachádzajú v iných bunkových štruktúrach. V závislosti od štruktúry CS prokaryotov patriacich k eubaktériám sa delia na dve veľké skupiny: grampozitívne a gramnegatívne a bez bunkovej steny.

KS grampozitívne baktérie obsahujú tri typy makromolekúl ako hlavné zložky: peptidoglykány, kyseliny teichoové, kyseliny lipoteichoové. CS gramnegatívnych eubaktérií je oveľa zložitejšia, zahŕňa veľké množstvo makromolekúl rôznych chemických typov. U gramnegatívne baktérie bola objavená ďalšia vonkajšia vrstva - vonkajšia bunková membrána. Priestor medzi cytoplazmatickou a vonkajšou membránou sa nazýva periplazmatický.

Štruktúra peptidoglykánu

Vplyvom penicilínu vzniká z g+ baktérie protoplast, ktorý nemá obal, a z gramových baktérií sféroplast, ktorý má na povrchu bunky zvyšky obalu. Bunky, ktoré stratili CS v dôsledku mutácie alebo deštruktívneho vplyvu, sa nazývajú L-formy a môžu existovať iba v izotonických roztokoch.

Metódy určovania štruktúry bunkovej steny.

1. Gramovo farbenie. Pri farbení buniek genciánovou violeťou (kryštálová violeť) a následnom kontrastnom farbení Lugolovým roztokom (J v KJ) vzniká v CS komplex peptidoglykán + jód + genciánová violeť, ktorý sa následne odfarbuje alkoholom. U gramnegatívnych, pretože ich PG vrstva je tenká, sa celý farebný komplex vymyje z bunkovej steny a stanú sa bezfarebnými. Pri grampozitívnych zostáva komplex viazaný v hrubej vrstve peptidoglykánu. Výsledkom je, že po prvom zafarbení je gramplus modrý, gram je priehľadný. 2. štádium farbenia podľa Grama – štádium farbenia fuchsínom. Po druhej fáze zostáva gram= modrý a gram mínus červený.

2. KON test. Metóda je založená na schopnosti CS gram-pozitívnych mikroorganizmov udržiavať integritu pri vystavení hydroxidu draselnému, zatiaľ čo CS gram-negatívnych baktérií je zničená. Testovanie s KOH zahŕňa suspendovanie slučky 24-hodinovej agarovej kultúry v kvapke 3% roztoku KOH na podložnom sklíčku. O «+» reakcia charakteristická pre gramnegatívny mikroorganizmus, kvapalina v kvapke sa stáva viskózna, vlákna hlienu sa tiahnu za slučku na 0,5-2 cm.Vytvorenie hlienovej konzistencie je spojené s uvoľňovaním DNA z bunky, čo je viskózna zložka.

CS archaebaktérií sa výrazne líši od CS eubaktérií. CW archebaktérií tvoriacich metán obsahujú peptidoglykán špeciálnej chemickej štruktúry. U ostatných predstaviteľov tejto skupiny tvorí CS výlučne kyslý heteropolysacharid a u niektorých extrémne halofilných, metánotvorných a acidotermofilných archebaktérií pozostáva len z bielkovín. Archaebaktérie s CS proteínovej povahy. Archaebaktérie s CS proteínovej povahy nerastú podľa Grama, iné typy archebaktérií CS spôsobujú Gram-pozitívnu reakciu.

Povrchové štruktúry bakteriálnej bunky.

V dôsledku biosyntézy organických polymérov niektorých prokaryotov sa okolo ich buniek ukladá slizovitá látka. Takéto formácie sa v závislosti od ich štruktúrnych znakov nazývajú kapsuly, slizničné vrstvy alebo puzdrá.

Pod kapsule rozumieť hlienovitý útvar, ktorý obaluje bunku, má amorfnú štruktúru a udržiava spojenie s bunkovou stenou. Mikrokapsula má hrúbku menšiu ako 0,2 mikrónu a dá sa detegovať iba pomocou elektrónového mikroskopu. Ak je hrúbka jeho formácie väčšia ako 0,2 mikrónu, hovorí sa, že ide o makrokapsulu. Dá sa detegovať konvenčnou svetelnou mikroskopiou. Kapsuly sú z 98 % z vody a neprijímajú dobre farbivá, preto je na ich identifikáciu vhodnejšie použiť špeciálne metódy farbenia. V tomto prípade sa často používa negatívne kolorovanie, pri ktorom sa nefarbí samotný predmet, ale pozadie okolo neho. Na tento účel sa používa maskara alebo nigrosin. Tieto farbivá neprenikajú do mikroorganizmov, ktoré zostávajú nezafarbené a vystupujú ako svetlé zóny na tmavom poli. Burri navrhol použiť túto metódu na identifikáciu kapsúl. Giny pridali k tejto metóde dodatočné farbenie mikroorganizmov fuchsínom. Klasickou metódou na identifikáciu kapsúl je teda metóda farbenia Burri-Gins, hoci existujú aj iné metódy.

Ak má slizovitá látka syntetizovaná baktériami amorfný, bezštruktúrny vzhľad a ľahko sa oddelí od povrchu bunky, hovoríme o slizničné vrstvy.

Na rozdiel od kapsúl kryty majú jemnú štruktúru. Často obsahujú niekoľko vrstiev s rôznou štruktúrou. Obaly mnohých baktérií, ktorých metabolizmus je spojený s oxidáciou redukovaných zlúčenín kovov, sú často pokryté ich oxidmi.

Medzi týmito štruktúrami sa v prokaryotoch našlo mnoho prechodných foriem, takže niekedy nie je možné jasne rozlíšiť puzdro od mukóznych bunkových sekrétov alebo puzdro od puzdra.

Prítomnosť kapsuly závisí od výživy mikroorganizmu a podmienok jeho kultivácie.

Kapsuly, slizničné útvary a obaly môžu obsahovať zložky, ktoré sú rovnaké ako bunková stena, ale ich chemické vlastnosti nie sú identické. Chemické zloženie kapsúl tvorených baktériami je spravidla rodo- alebo homo- alebo heteropolymérnej povahy. Výnimkou je kapsula niektorých druhov Bacillus, ktorá je konštruovaná z polypeptidu, ktorý je polymérom kyseliny D-glutámovej. Ukázalo sa, že množstvo baktérií je schopných syntetizovať a uvoľňovať celulózové vlákna do životného prostredia. Puzdrá, ako zložitejšie štruktúry, majú zvyčajne zložitejšie zloženie.

Hoci sú mukózne útvary voliteľnými štruktúrami prokaryotickej bunky, vykonávajú veľmi užitočné funkcie. Chránia bunku pred mechanickým poškodením, vysychaním a vytvárajú dodatočnú osmotickú bariéru a bariéru pre penetráciu fágov. Niekedy môžu slizničné útvary slúžiť ako zdroj rezervných živín. Pomocou hlienu sa uskutočňuje komunikácia medzi susednými bunkami v kolónii, ako aj pripojenie buniek k rôznym povrchom. V lekárskej mikrobiológii sa tvorba kapsúl považuje za znak virulencie niektorých patogénnych mikroorganizmov, ako sú pôvodcovia čierneho kašľa, kvapavky, meningitídy, antraxu a iných ochorení. Kapsuly umožňujú týmto mikroorganizmom odolávať ochranným účinkom infikovaného organizmu, chránia baktérie pred pôsobením extra- a intracelulárnych produktov fagocytov a zabraňujú absorpcii baktérií. Okrem toho kapsula uľahčuje adhéziu k epitelu a je aktívna. A to znamená nízku účinnosť ochrany zo strany makroorganizmu. Napriek ich slabej imunogenicite sú kapsuly antigénmi, v reakcii na ktoré sa vytvárajú špecifické protilátky. V diagnostike infekčných ochorení sa využíva kapsulárny antigén alebo špecifické protilátky proti kapsulárnemu antigénu. Napríklad Neufeldova reakcia sa používa na identifikáciu izolovanej kapsulovej kultúry (Streptococcus pneumoniae). Táto reakcia zahŕňa opuch kapsuly mikroorganizmov v prítomnosti špecifických aglutinačných protilátok.

Okrem slizničných útvarov povrchové štruktúry zahŕňajú pili a bunkové výrastky.

Pili. Mnohé baktérie majú klky (fimbrie, pili) Pili sú vláknité polymérne organely bielkovinovej povahy, lokalizované na povrchu buniek. Veľkosť pili sa pohybuje od zlomkov mikrometrov po viac ako 20 μm na dĺžku a od 2 do 11 nm v priemere. Pili sa skladajú z jedného alebo viacerých typov proteínových podjednotiek nazývaných pilíny, ktoré sú zvyčajne usporiadané do špirálových štruktúr. podľa architektúry to môžu byť silné, pevné tyčinkovité útvary, tenké nitkovité a existujú aj takzvané kučery, aj tenšie, ktoré majú tendenciu padať na povrch baktérií do nadýchanej lepkavej hmoty a sú zodpovedný za agregáciu buniek. Funkcie pili: zodpovedné za adaptáciu, prežitie, šírenie, adhéziu, konjugáciu, signalizačnú komunikáciu.

Hlavnými štruktúrami, ktoré určujú schopnosť bunky pohybovať sa v kvapalnom prostredí, sú bičíky.

Flagella môžu byť umiestnené polárne a laterálne. V závislosti od počtu bičíkov a ich umiestnenia sa rozlišujú:

Monopolárny monotrich (jeden bičík pripojený k jednému pólu bunky);

Monopolárny polytrich (zväzok bičíkov sa nachádza na jednom póle);

Bipolárny polytrich, amfitrich (zväzky bičíkov sa nachádzajú na dvoch póloch);

Peritrichous (početné bičíky umiestnené po celom povrchu bunky).

Bičík je tuhá špirála, zvyčajne skrútená proti smeru hodinových ručičiek. Má tri hlavné časti:

1. Fibril

3. Bazálne telo

fibril dlhé špirálové vlákno tvorí hlavnú časť bičíka. Vo väčšine prokaryotov pozostáva vlákno iba z jedného typu proteínu, bičíka. Proteínové podjednotky sú usporiadané vo forme špirály, vo vnútri ktorej je dutý kanál. Bičík rastie z distálneho konca, kde podjednotky vstupujú cez vnútorný kanál. U niektorých druhov je bičík zvonku pokrytý plášťom špeciálnej chemickej štruktúry alebo ktorý je pokračovaním bunkovej steny a je pravdepodobne vyrobený z rovnakého materiálu.

Háčik pozostáva z proteínu odlišného od bičíka a slúži na zabezpečenie flexibilného spojenia filamenta s bazálnym telom.

Bazálne telo obsahuje 9-12 rôznych bielkovín a je to systém dvoch alebo štyroch krúžkov navlečených na tyči, ktorá je dlhá ako háčik. Vnútorné kruhy (M a S) sú potrebné pre baktérie, vonkajšie kruhy (P a L) sú prítomné iba v gramnegatívnych eubaktériách. M-krúžok je lokalizovaný v CPM, S-krúžok sa nachádza v periplazmatickom priestore Gram-negatívnych baktérií alebo v peptidoglykánovom vaku gram-pozitívnych baktérií. P kruh je umiestnený v peptidoglykánovej vrstve a L kruh je umiestnený vo vonkajšej membráne. Motilita baktérií teda závisí od neporušenosti bunkovej steny.

U spirochét bola opísaná neobvyklá lokalizácia štruktúr zodpovedných za pohyb. Spirochety majú vonkajší obal - trojvrstvovú štruktúru, podobnú vonkajšej membráne, schopnosť reagovať na zmeny viskozity roztoku. Špecifické receptory sú zodpovedné za citlivosť baktérií na gradienty určitých faktorov.

Je ich viacero spôsoby, ako zistiť mobilitu:

1. Priama mikroskopia živých nesfarbených mikroorganizmov. Na pozorovanie si treba pripraviť závesný kvapkový prípravok. Počas mikroskopie je dôležité rozlíšiť Brownov pohyb od aktívneho pohybu spôsobeného bičíkmi.

2. Výsev podľa Shukevicha znamená aktívny pohyb mobilných baktérií do hornej časti šikmého agaru zo spodnej časti, kde sa vykonáva výsev.

3. Výsev injekciou do špeciálneho indikátorového média na stanovenie pohyblivosti je najbežnejšou a najpohodlnejšou metódou.

4. Farbenie bičíkov sa vykonáva na výskumné účely. Existuje niekoľko spôsobov farbenia bičíkov, ale všetky sú založené na rovnakom princípe: použitím farbív a morídiel sa zväčšuje priečna veľkosť bičíkov, zatiaľ čo vlákna, predtým neviditeľné pre ich malú hrúbku, sa stávajú viditeľnými.

Základným stavebným prvkom každej bunky je plazmatická membrána. Chemické zloženie a štruktúra prokaryotických membrán sú podobné ako u iných biologických membrán. V niektorých archebaktériách tvoria membránové lipidy, ktoré zahŕňajú alkohol C40, jednovrstvovú membránu, ktorá sa svojou hrúbkou rovná dvojvrstve. Jednovrstvové lipidové membrány majú väčšiu tuhosť v porovnaní s dvojvrstvovými membránami. Pri „biologických“ teplotách sú membránové lipidy v kvapalno-kryštalickom stave, ktorý je charakterizovaný čiastočným usporiadaním. Keď teplota klesne, prechádzajú do kvázikryštalického stavu. „Kvapalná“ štruktúra membrán poskytuje určitú voľnosť proteínových molekúl, ktorá je potrebná pre procesy transportu elektrónov a látok cez membránu. Rovnaká vlastnosť určuje vysokú elasticitu membrán: ľahko sa navzájom spájajú, rozťahujú a stláčajú.

V závislosti od ich umiestnenia v membráne a charakteru spojenia s lipidovou vrstvou možno membránové proteíny rozdeliť do troch skupín: integrálne, periférne a povrchové. Bolo navrhnutých niekoľko modelov membránovej štruktúry. Najrozšírenejším modelom je, že lipidová matrica obsahuje asymetricky umiestnené proteínové molekuly.

Absencia typických organel v prokaryotoch, t. j. štruktúr úplne obmedzených od cytoplazmy elementárnymi membránami, je základným znakom ich bunkovej organizácie. V bunkách rôznych skupín prokaryotov sa našli membrány, ktoré boli postavené podľa elementárneho princípu, ale líšili sa od CPM. Medzi intracytoplazmatickými membránami sa rozlišuje niekoľko typov. Vyvinutý systém intracytoplazmatických membrán je charakteristický pre väčšinu fotosyntetických eubaktérií. Keďže fotosyntetický aparát bunky je lokalizovaný v týchto membránach, súhrnne sa nazývajú fotosyntetické. Sú to deriváty CPM, ktoré sú výsledkom jeho rastu a invaginácie do cytoplazmy. intracytoplazmatické membrány fotosyntetických eubaktérií môžu mať formu rúrok, vezikúl (vezikuly, chromatofóry) alebo sploštených uzavretých diskov (tylakoidy), ktoré tvoria dve tesne susediace membránové platne (lamely). Morfológiu a stupeň vývoja fotosyntetických membrán určujú mnohé faktory prostredia a vekové charakteristiky plodiny.

U prokaryotov boli opísané lokálne invaginácie CPM, nazývané mezozómy. Dobre vyvinuté a komplexne organizované mezozómy sú charakteristické pre grampozitívne baktérie. U gramnegatívnych druhov sú oveľa menej bežné a sú relatívne jednoducho organizované. Existujú tri hlavné typy mezozómov: lamelárne (doštičkovité), vezikulárne (v tvare vezikúl) a tubulárne (rúrkové); Možno pozorovať mezozómy zmiešaného typu.

Vysoko vyvinutý systém intracytoplazmatických membrán, morfologicky odlišný od mezozomálnych membrán, bol opísaný u predstaviteľov troch skupín grampozitívnych chemotrofných eubaktérií (dusík fixujúce, nitrofizujúce a metán oxidujúce), u ktorých sa preukázala vysoká respiračná aktivita, napr. ako aj schopnosť metabolizovať plynné zlúčeniny rozpustené v kvapalnom prostredí.

Obsah bunky obklopený CPM sa nazýva cytoplazme. Cytoplazma zahŕňa cytosol a rôzne štruktúrne prvky: intracytoplazmatické membrány, genetický aparát, ribozómy a inklúzie.

Ribozómy Prokaryoty majú sedimentačnú konštantu 70S. sú postavené z dvoch nerovnakých subčastíc: 30S a 50S subčastíc.

Syntéza proteínov sa uskutočňuje agregátmi pozostávajúcimi z ribozómov, mediátorových a prenosových RNA molekúl a nazývaných polyribozómy alebo polyzómy. Ten môže byť lokalizovaný v cytoplazme alebo spojený s membránovými štruktúrami.

Prezentovaný je genetický aparát prokaryotov nukleoid nie sú oddelené od cytoplazmy membránou. Všetka genetická informácia prokaryotov je obsiahnutá v jednej molekule DNA, ktorá má tvar kovalentne uzavretého kruhu a nazýva sa bakteriálny chromozóm, ktorý má nadzávitnicovú organizáciu. Niektoré prokaryoty majú extrachromozomálne faktory dedičnosti – plazmidy.

Je ťažké odhaliť nukleoid pomocou svetelného mikroskopu. Zásadité farbivá, ktoré selektívne farbia chromatín eukaryotických jadier rovnomerne a intenzívne farbia celú prokaryotickú bunku. Preto sa fixný náter pred farbením ošetrí ribonukleázou alebo zriedenou kyselinou chlorovodíkovou, aby sa zničila ribozomálna RNA. Následné farbenie základným farbivom umožňuje identifikovať nukleoid vo forme hustých teliesok s nepravidelnými obrysmi umiestnenými v strede alebo na póloch bunky.

V cytoplazme prokaryotov rôzne inklúzie. Niektoré z nich treba považovať za aktívne fungujúce štruktúry, iné za produkty bunkového metabolizmu, ktoré sa neuvoľňujú vonku, ale ukladajú sa vo vnútri bunky. Niektoré cytoplazmatické inklúzie majú adaptačný význam. mnohé z nich sú rezervné látky, ktorých ukladanie sa vyskytuje v podmienkach prebytku živín v životnom prostredí a spotreba sa pozoruje, keď sa telo dostane do podmienok hladovania.

K číslu inklúzie, ktoré plnia špecifickú funkciu vo fotosyntéze zahŕňajú chlorozómy zelených baktérií a fykobilizómy. cyanobaktérie. V týchto štruktúrach sú lokalizované pigmenty, ktoré absorbujú svetelné kvantá a prenášajú ich do reakčných centier, teda fungujú ako anténa. Chlorozómy majú tvar predĺžených vezikúl obklopených jednovrstvovou membránou tvorenou len z bielkovín. Nachádzajú sa v tesnej blízkosti centrálneho spracovateľského centra, ktoré s ním tesne susedí. Bakteriochlorofyly sú lokalizované v chlorozómoch. Vo vode rozpustné proteínové pigmenty (fykobiliproteíny) cyanobaktérií sú obsiahnuté v špeciálnych štruktúrach - fykobilizómoch, umiestnených v správnom poradí na vonkajších povrchoch fotosyntetických membrán. Bunky niektorých prokaryotov zo skupiny fototrofných a chemotrofných eubaktérií obsahujú mnohostenovité útvary tzv. karboxyzómy, alebo polyedrické telesá. Karboxyzómy sú naplnené granulovaným obsahom a sú obklopené jednovrstvovou proteínovou membránou; pozostávajú z častíc ribulózadifosfátkarboxylázy, enzýmu, ktorý katalyzuje fixáciu CO2 na ribulózadifosfát. Príkladom intracytoplazmatických inklúzií, ktoré majú adaptačný význam, je magnetozómy A plynové vakuoly, alebo aerozómy nachádza vo vodných prokaryotoch. Plynové vakuoly sú komplexne organizované štruktúry, ktoré pripomínajú plást. Pozostávajú z mnohých pravidelne rozmiestnených plynových bublín v tvare podlhovastého valca so špicatými koncami. Každá bublina je obklopená jednovrstvovou proteínovou membránou a naplnená plynom, ktorého zloženie je identické so zložením okolitého prostredia. Hlavnou funkciou plynových vakuol je poskytnúť vztlak pre vodné organizmy, ktoré ich môžu využiť na reguláciu hĺbky.

Rezervné látky prokaryotov predstavujú polysacharidy, lipidy, polypeptidy, polyfosfáty a depozity síry (pozri tabuľku).

V praxi sa častejšie zisťuje zahrnutie náhradných látok.Sacharidové granule(polysacharidy) sa detegujú ošetrením buniek Lugolovým roztokom. K tomu pridajte kvapku Lugolovho roztoku ku kvapke suspenzie skúmaných buniek na podložnom sklíčku, prípravok sa prekryje krycím sklíčkom a mikroskopicky sa skúma. Granule látok podobných škrobu (granulózy) sa sfarbujú do modra. Granule látok podobných glykogénu majú červenohnedú farbu.

Lipidové granule v kvasinkách a vláknitých hubách sú zastúpené neutrálnymi tukami, ktoré sa dajú ľahko zistiť aj bez farbenia vo forme granúl, ktoré silne lámu svetlo. V baktériách sú lipidy často zastúpené kyselinou poly-β-hydroxymaslovou, na identifikáciu týchto granúl sa používa farbenie lipofilnými farbivami: Sudan III alebo Sudan black.

Inklúzie síry akumulujú aeróbne tionové baktérie, ktoré oxidujú sírovodík, a anaeróbne fotosyntetické baktérie, pre ktoré je síra donorom elektrónov. Inklúzie síry sú viditeľné bez špeciálneho zafarbenia, pretože silne lámu svetlo. Rozpúšťajú sa pri spracovaní s absolútnym alkoholom, sírouhlíkom a ľadovou kyselinou octovou.

Proteínové (parasporálne) inklúzie tvorí Bacillus thuringiensis v rovnakom období ako spóry. Tieto inklúzie pozostávajú z proteínových toxínov bezstavovcov a baktérií. Môžu tiež obsahovať cytolytické toxíny. Inklúzie majú tvar bipyramíd, kosoštvorcov, rovnobežnostenových dosiek a nepravidelných blokov, preto sa nazývajú parasporálne kryštály. Farbia sa pomocou farbív, ktoré sa dobre viažu na bielkoviny, ako je amidoswartz alebo anilínová čierna na vlnu.

Volutínové zrná(polyfosfát, metachromatidové granuly) boli prvýkrát objavené v Spirillum volutans. Tieto granuly sa hromadia v bunkách korynebaktérií a kvasiniek.

Typ 1 pil

Pili typu 1 sú pevne spojené s bunkou a na ich oddelenie od nej je potrebné značné úsilie, väčšie ako odstránenie bičíkov alebo pohlavných pili. Pili tohto typu sú odolné aj voči chemickým vplyvom – sú konzervované v 6 M močovine, 1 N NaOH, sú odolné voči dodecylsulfátu sodného a trypsínu. Tieto pili sa zničia iba pri varení v roztoku s nízkym δ, čo spôsobuje nevratnú denaturáciu proteínu. Proteín, ktorý tvorí všeobecnú pili typu 1, má molekulovú hmotnosť 17 kDa.

Pili typu 1 sú umiestnené peritrichiálne, to znamená pozdĺž celého povrchu baktérie. Jedna bunka môže mať 50-400 pili až do dĺžky 1,5 mikrónu. Priemer týchto pili je asi 7 nm a otvory sú 2,0-2,5 nm.

Tvorba všeobecného typu 1 pili je určená génmi umiestnenými na chromozóme. Ich aktivita podlieha fázovým variáciám, to znamená, že gén môže byť aktívny alebo nie. Typicky kultúra obsahuje bunky, ktoré majú veľa spoločných pili typu 1, ako aj tie, ktoré ich nemajú. Bunky, ktoré sú v jednej alebo druhej fáze, sa dajú ľahko odstrániť. Proliferácia buniek bez pili je podporovaná pestovaním kultúry na agare, zatiaľ čo bunky s pili profitujú z pestovania kultúry v tekutom médiu bez prevzdušňovania. Pri tom tvoria film. Pili typu 1 dodávajú baktériám hydrofóbnosť a znižujú ich elektroforetickú mobilitu. Spôsobujú aglutináciu červených krviniek v dôsledku toho, že takéto baktérie priľnú k červeným krvinkám (ako aj k iným živočíšnym bunkám), ako aj k bunkám rastlín a húb a k anorganickým časticiam. V prítomnosti manózy je narušená hemaglutinácia a bakteriálna väzba na živočíšne bunky vo všeobecnosti, pretože pili typu 1 sa viažu na povrchové receptory obsahujúce manózu. V prítomnosti manózy sú príslušné oblasti pili obsadené jej molekulami. Priľnavosť pili závisí aj od hydrofóbnosti pilínového proteínu, ktorý ich tvorí. Plochy pili umiestnené pozdĺž celého ich povrchu reagujú s manózovými receptormi, zatiaľ čo konce pili sú zodpovedné za hydrofóbne interakcie.

Typ 2 pil

Pili typu 2 sú podobné pili typu 1, ale nespôsobujú aglutináciu červených krviniek a neprispievajú k tvorbe filmu baktériami v tekutom médiu. Antigénne sú blízke pili typu 1 a zjavne predstavujú ich mutantnú formu. Bolo popísaných aj množstvo ďalších variantov píl blízkych pílam typu 1. Asociácie bežných pili typu 1 s patogenitou v kmeňoch E. coli nemožno zistiť. Enteropatogénne kmene zvyčajne produkujú iné pili kódované plazmidovými génmi. Je známych niekoľko typov takýchto pili a existuje súvislosť medzi typom pili a špecifickosťou baktérií vo vzťahu k určitým zvieratám.

Iné typy píl

Pili, známe ako antigény K88 a K99, sú tenšie a labilnejšie ako pili typu 1. Spôsobujú hemaglutináciu rezistentnú na manózu a podporujú prichytenie baktérií k bunkám črevného epitelu u zvierat, ale nie u ľudí. Pili 987P určiť schopnosť E. coli pripojiť sa k epitelu tenkého čreva novonarodených ošípaných; morfologicky sú podobné pili typu 1. Pili, určené genetickým faktorom CFA/1, spôsobujú aglutináciu ľudských erytrocytov a nachádzajú sa v kmeňoch patogénnych pre ľudí. Molekulová hmotnosť pilínových proteínov kódovaných plazmidovými génmi je 14,5-26,2 kDa. V enteropatogénnych kmeňoch E. coli sú pili jedným z faktorov patogenity, ktorý im poskytuje schopnosť prichytiť sa k bunkám črevného epitelu. Kolonizácia epitelu baktériami podporuje účinnú interakciu enterotoxínu, ktorý vylučujú, s epitelovými bunkami. V dôsledku toho je narušený metabolizmus vody v tkanivách, čo sa klinicky prejavuje ako hnačka. V tomto prípade sa baktérie v tenkom čreve prudko množia a následne sa vo veľkom uvoľňujú do okolia, čo prispieva k ich šíreniu.

Sex pil

Sex pil E. coli sa tvoria v bunkách darcovských kmeňov, ktoré sa líšia od izogénnych recipientných kmeňov prítomnosťou špeciálneho genetického determinantu v bunkách – pohlavného faktora, alebo faktora prenosnosti, ktorý je buď autonómnym replikónom (F-faktor), alebo je súčasťou autonómny replikón, alebo je integrovaný s bakteriálnym chromozómom. Faktor transmisibility sa nachádza v plazmidoch – faktoroch mnohonásobnej rezistencie na antibiotiká (R-faktory), faktoroch kolicinogenity a množstve iných plazmidov. Sexuálne pili sa líšia od všeobecných pili štruktúrou a antigénnou špecifickosťou, odlišné sú aj pili kódované rôznymi genetickými determinantami.

Sexuálne F-pili, určené F-faktormi, sú proteínové valce kolmé na bunkový povrch, hrubé 8,5-9,5 nm a dlhé až 1,1 µm. Môžu byť ľahko oddelené od bunky pretrepaním bakteriálnej hmoty. F-pili sú tvorené proteínom s molekulovou hmotnosťou 11,8 kDa. F-pilin neobsahuje prolín, cysteín, histidín ani arginín. K molekule pilinu sú pripojené dve fosfátové skupiny a zvyšok D-glukózy, spojené s proteínom kovalentnými väzbami. Pilin obsahuje pomerne veľa kyslých a hydrofóbnych aminokyselín. Je syntetizovaný na ribozómoch spojených s cytoplazmatickou membránou a nenachádza sa v cytoplazme. Zdá sa, že pilin pool sa hromadí v cytoplazmatickej membráne. Pri syntéze obsahujú jeho molekuly dodatočnú signálnu sekvenciu aminokyselín, ktorá sa pri transporte cez membránu odštiepi. F-pili ľahko disociujú v roztokoch dodecylsulfátu sodného a sú zničené organickými rozpúšťadlami, čo je spôsobené hydrofóbnosťou pilinu. Baktérie, ktoré majú F-pili, získavajú nový antigén a mení sa ich povrchový náboj. Baktérie s F-hromadami sú neaktívne a majú tendenciu k autoaglutinácii, napríklad pri znížení hodnoty pH média. Je to spôsobené aj bohatosťou pilinu na kyslé a hydrofóbne aminokyseliny. Faktor F je zaujímavý aj tým, že niekedy (asi v 1 prípade zo 100 000) je integrovaný do hlavnej molekuly DNA hostiteľskej bunky. Potom sa počas konjugácie prenáša nielen F faktor, ale aj zvyšok DNA. Tento proces trvá približne 90 minút, ale bunky sa môžu oddeliť skôr, než dôjde k úplnej výmene DNA. Takéto kmene neustále prenášajú všetku alebo väčšinu svojej DNA do iných buniek. Tieto kmene sa nazývajú kmene Hrf (High Frequency Recombination), pretože donorová DNA takýchto kmeňov sa rekombinuje s DNA príjemcu.

Tvorba F pili vyžaduje aktivitu najmenej 13 génov. K zostaveniu trubíc pili dochádza na cytoplazmatickej membráne v miestach jej kontaktu s vonkajšou membránou. Pili trubica prechádza cez mureínové vrstvy a vonkajšiu membránu. Na zostavenie a údržbu pili je potrebná energia. Tvorbe pili bráni kyanid, dinitrofenol a azid sodný. Je možné, že počas montáže dôjde k fosforylácii pilinu. Typicky bunky s derepresívnym F faktorom tvoria 1-2 pili a za anaeróbnych podmienok a v bohatom médiu až 5 pili. Dôvod stimulácie tvorby hromád v anaeróbnych podmienkach nie je známy. Bunky s roztrhanými pili rýchlo rastú nové, za 30 sekúnd dosiahne pili 1/2 svojej normálnej dĺžky a úplne sa vytvorí za 4-5 minút. Vytvorené pili zostávajú na povrchu bunky 4-5 minút a potom sa vyhodia. To svedčí v prospech pohľadu, že pili – aktívne formácie. Pili určené faktorom Col I sú tvorené iným pilínom, fágy špecifické pre F-pili sa na nich neadsorbujú, ale existujú pre ne špecifické fágy. Takzvané samčie fágy sú adsorbované na pohlavných pili, fágy obsahujúce RNA na ich bočných povrchoch a filamentózne fágy obsahujúce jednovláknovú DNA na špičkách týchto pili. Vláknitý fág zabraňuje konjugácii.

Počas konjugácie sa koniec pohlavných pili pripojí k bunke príjemcu a receptorom je proteín vonkajšej membrány bunky príjemcu. Spočiatku tento kontakt nie je veľmi silný a môže byť ľahko prerušený hydrodynamickými vplyvmi. V tomto prípade sa páry rozpadnú počas viacerých infekcií fágmi obsahujúcimi RNA alebo v prítomnosti iónov Zn 2+. Po niekoľkých minútach sa kontakt zosilní, bunky sa k sebe priblížia a vytvorí sa medzi nimi cytoplazmatický mostík. Existujú dôkazy, že prenos DNA môže nastať bez vytvorenia cytoplazmatického mostíka, ale priamo cez otvor v píle. Inaktivácia pili antisérom a akékoľvek škodlivé účinky na ne vedú k narušeniu procesu konjugácie, zatiaľ čo narušenie integrity vonkajšej membrány alebo mureínovej vrstvy do určitej miery ovplyvňuje donorové vlastnosti bunky s pili. Po nadviazaní kontaktu s bunkou príjemcu červ pili prenesie signál do darcovskej bunky, čo spôsobí začiatok syntézy konjugačnej DNA. Mechanizmus fungovania sexuálnych píl ešte nebol úplne stanovený. Množstvo pozorovaní podporuje model, ktorý predpokladá aktívnu funkciu pili. Podľa tohto názoru sa po kontakte s bunkou príjemcu alebo s vírusom pili stiahne alebo stiahne do bunky. Tento model podporujú nepriame aj priame pozorovania. V preparátoch elektrónového mikroskopu je možné pozorovať, ako sa po adsorpcii filamentózneho samčieho fága na ich špičkách skracujú pili a následne sa fágové filamenty objavujú na povrchu bunky. Pili kontrakciu spôsobuje KCN alebo arzeničnan. Po vystavení týmto inhibítorom sa pili nezistia ani na povrchu buniek, ani v prostredí, ale na povrchu buniek možno pozorovať adsorpciu samčích fágov a protilátok špecifických pre konce pili, to znamená, že ich hroty zjavne pokračujú. vyčnievajú nad povrch bunky. Počas infekcie fágom sa proteínový obal filamentózneho fága následne rozpustí v cytoplazmatickej membráne baktérie a jej DNA sa uvoľní do cytoplazmy. Pri infikovaní samčími fágmi obsahujúcimi RNA sa najskôr vytvorí komplex fágovej RNA s pilínom a fágová kapsida sa uvoľní do média.

Typicky je syntéza pilínu pod kontrolou cytoplazmatických represorov. V niektorých prípadoch je možné pozorovať určité zákonitosti v regulácii tvorby pili. V prípade faktora Col I teda každá bunka, ktorá počas konjugácie prijala plazmid Col I, tvorí pili, k ich aktívnej tvorbe dochádza v bunkách 4-8 nasledujúcich generácií. Potom však iba niekoľko buniek v populácii tvorí pili, pretože syntéza pilínu je vo väčšine baktérií potlačená. Predpokladá sa, že takáto represia má adaptačný význam, pretože bunky bez pili nie sú citlivé na samčie bakteriofágy, ktoré by mohli zničiť celú populáciu. Jednotlivé bunky s pili sú schopné poskytnúť konjugáciu. Keď sa takéto bunky dostanú do kontaktu s populáciami recipientných baktérií, začne sa lavínovité šírenie plazmidu, pretože tvorba pili nie je spočiatku potlačená.

4. Nebunkové formy života. Morfológia a reprodukcia vírusov. Charakteristické črty priónov.

10. Morfológia baktérií. Rozmanitosť tvarov. Veľkosti mikroorganizmov. Metódy štúdia morfológie baktérií. Typy mikroskopov.

11. Morfológia baktérií. Chemické zloženie bakteriálnej bunky.

12. Morfológia baktérií. Štruktúra a chemické zloženie vonkajších vrstiev. Kapsula, slizničné vrstvy, obaly.

13. Morfológia baktérií. Bunková stena grampozitívnych a gramnegatívnych baktérií. Gramovo farbenie.

14. Morfológia baktérií. Fenomén l-transformácie. Biologická úloha.

15. Morfológia baktérií. Bakteriálna membrána. Štruktúra mezozómov a ribozómov. Chemické zloženie cytoplazmy.

16. Morfológia baktérií. Náhradné inklúzie bakteriálnej bunky.

17. Pohyb baktérií. Štruktúra bičíka, hrúbka, dĺžka, chemické zloženie. Príprava fixovaných preparátov a preparátov živých buniek mikroorganizmov.

18. Pohyb baktérií. Typy usporiadania bičíkov. Funkcie fimbrií a pili.

19. Pohyb baktérií. Povaha pohybu bakteriálnej bunky. Druhy taxíkov.

20. Bakteriálne jadro. Štruktúra, zloženie. Charakteristika DNA.

22. Bakteriálne jadro. Typy delenia bakteriálnych buniek. Proces delenia.

23. Bakteriálne jadro. Formy výmeny genetickej informácie u baktérií. Variabilita baktérií.

31. Vplyv fyzikálnych faktorov na mikroorganizmy. Vzťah mikroorganizmov k molekulárnemu kyslíku. Aeróby, anaeróby, mikroaerofily.

38. Vplyv chemických faktorov na mikroorganizmy. Antiseptiká, druhy a účinky na mikroorganizmy.

39. Vplyv biologických faktorov na mikroorganizmy. Antibióza. Typy vzťahov – antagonizmus, parazitizmus, bakteriofágy.

40. Vplyv biologických faktorov na mikroorganizmy. Vzťahy medzi baktériami a inými organizmami. Symbióza. Typy a príklady symbiózy.

45. Výživa mikroorganizmov. Heterotrofné mikroorganizmy. Rôzne stupne heterotrofie.

53. Metabolizmus baktérií. Chemosyntéza. Pôvod kyslíkového dýchania. Toxický účinok vystavenia kyslíku.

54. Metabolizmus baktérií. Chemosyntéza. Respiračný aparát bunky. Metabolizmus baktérií. Chemosyntéza. Energetický metabolizmus mikroorganizmov.

57. Biosyntetické procesy. Tvorba sekundárnych metabolitov. Druhy antibiotík. Mechanizmus akcie.

72. Základy ekológie mikroorganizmov. Symbionti ľudského tela. Tráviaci trakt. Problém dysbiózy.

75. Infekcia. Patogénne mikroorganizmy. Ich vlastnosti. Virulencia mikroorganizmov.

76. Infekcia. Infekčný proces. Typy infekcií. Formy infekcií. Lokalizácia patogénu. Vstupná brána.

79. Infekcia. Úloha makroorganizmu vo vývoji infekčného procesu.

81. Klasifikácia infekcií. Obzvlášť nebezpečné infekcie. Črevné infekcie, infekcie prenášané vzduchom, detské infekcie.

82. Otrava jedlom a toxické infekcie. Príčiny výskytu. Hlavné klinické príznaky.

83. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Salmonella.

84. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Escherichium a Shigella.

85. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Proteus.

86. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Vibrio.

87. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Bacillus a Clostridium.

88. Toxické infekcie prenášané potravinami. Pôvodcom sú baktérie rodu Enterococcus a Streptococcus.

89. Toxikóza potravín. Pôvodcom sú baktérie rodu Clostridium.

90. Toxikóza potravín. Pôvodcom sú baktérie rodu Staphylococcus.

18. Pohyb baktérií. Typy usporiadania bičíkov. Funkcie fimbrií a pili.

* Monotrichiálne bičovanie (umiestnené jednotlivo na povrchu tela baktérií);

* Lofotrichiálne bičíkovanie (v chumáčiku na jednom alebo oboch koncoch bunky);

* Peritrichiálne bičovanie (možno nájsť na celom povrchu bunky).

Villi. Mnohé bakteriálne bunky majú na svojom povrchu priame výbežky – klky, fimbrie, pili. Sú kratšie (do 12 µm) a tenšie (priemer do 25 nm) ako bičíky, ale početnejšie (od 10 do mnoho tisíc). Klky sú postavené z proteínu – pilinu – a sú to rovné proteínové valce s hrúbkou 8,5 – 9,5 nm a dĺžkou až 1 µm, ktoré sa tiahnu z povrchu bunky.

Pili sa nachádzajú na povrchu buniek najčastejšie peritrichálne alebo koncentrovane na póloch - polárne usporiadanie. Pili sa nachádzajú v mobilnej a imobilnej forme, plnia rôzne funkcie, cez klky môžu do bunky prenikať aj bakteriofágy. Existujú všeobecné a sexuálne klky.

Klky všeobecného typu dávajú baktériám vlastnosť hydrofóbnosti, zabezpečujú ich pripojenie k bunkám zvierat, rastlín, húb a anorganických častíc a podieľajú sa na transporte metabolitov. S ich pomocou sa baktérie pripájajú k substrátu alebo vytvárajú bunkové agregáty. Fimbrie všeobecného typu sa podieľajú na regulácii metabolizmu voda-soľ v baktériách (vo vnútri majú kanál široký 1-2 nm). Vo všeobecnosti sú klky zodpovedné za adaptáciu organizmov, prežitie a sú bežné nielen u patogénnych, ale aj u saprotrofných druhov.

Väčšie klky sa nazývajú F-pili (z anglického fertility - plodný), vo vnútri majú kanálik s priemerom 3-4 nm a slúžia na prenos dedičnej informácie z bunky do bunky pri konjugácii baktérií. F-pili sú potrebné pre darcovskú bunku na zabezpečenie kontaktu medzi ňou a príjemcom a ako konjugačný tunel, cez ktorý dochádza k prenosu DNA.

typy taxíkov:

1. Chemotaxia – pohyb vplyvom chemických látok alebo živín. Atraktant je atraktívny faktor. Repelent je odpudivý faktor.

2. Fototaxia - pohyb v závislosti od svetla, pozitívna fototaxia je charakteristická pre fotosyntetické baktérie.

3. Aerotaxia - pohyb pomocou vzduchu. Atraktant pre aeróbne a repelent pre anaeróbne

Prokaryoty sú molekulárny kyslík.

4. Magnetotaxia – pohyb pod vplyvom zlúčenín železa

5. Viskositaxia - schopnosť reagovať na zmeny viskozity roztoku a pohybovať sa v smere jej zvyšovania alebo znižovania

Rozlišujú sa tieto typy pohybu:

*Plávanie

* Trasenie alebo prevracanie

*Váľanie sa na slize

Mobilné baktérie zanechávajú na substráte špeciálny povlak - „rojenie“. To sa vysvetľuje prítomnosťou H-antigénu (z nemeckého Hauch - plak), obsiahnutého v bičíkoch, v pohyblivých baktériách.

Nepohyblivé baktérie majú len somatický antigén O-antigén (z nem. ohne Hauch - bez plaku).

U baktérií s peritrichiálnym bičíkovaním boli identifikované dva typy motorického správania: priamočiary pohyb a omieľanie, t.j. periodické a náhodné zmeny smeru pohybu.

Ak je v bunke veľa bičíkov, všetky sa pri pohybe zhromažďujú do zväzku a otáčajú sa rovnakým smerom.

Rotácia bičíka sa prenáša na bunku, ktorá sa začne otáčať opačným smerom a zabezpečuje efektívny pohyb (plávanie) v kvapalnom prostredí a pomalší pohyb po povrchu pevných médií.

Pohyb plávania vykonáva bunka, keď je rotácia bičíka synchronizovaná.

Ak bičíky nie sú synchronizované, potom pohyb baktérií pripomína krúženie na jednom mieste, chvenie alebo prevracanie.

Typicky sa chvenie a plávanie strieda v závislosti od prítomnosti atraktantu, so zvyšujúcou sa koncentráciou atraktantu sa chvenie potláča a ustupuje plávaniu.

Pohyb baktérií s bičíkmi je voľný - plávanie:

*plávanie - synchronizované, smerom k atraktantu

*prevracanie – nesynchronizované, preč od repelentu

Baktérie majú pravotočivé bičíky, zatiaľ čo archaea majú ľavotočivé bičíky.

Pohyby spirochét sú veľmi aktívne. Charakter pohybu je rotačný špirálový, spôsobený kontrakciou axiálneho vlákna (axostýlu) bunky.

Povaha pohybu myxobaktérií je kĺzavá, čo je určené kontaktom hlienu, ktorý emitujú, so substrátom.

Siniciam chýbajú bičíky, no sú schopné pohybu aj vďaka energetickému gradientu

Motory modrozelených rias otáčajú proteínové vlákna skryté v periplazme

Bičíky sú prítomné vo všetkých skupinách archaea, dokonca aj v skupine termoplaziem, ktorým chýba bunková stena. Archaea žijú v extrémnych podmienkach, preto sú ich bičíky odolné voči extrémnym vonkajším vplyvom.

Neexistujú žiadne krúžky podobné krúžkom bakteriálnych bičíkov. Archaeálne bičíky sú zložené z jedinečných komponentov, ktoré sú inak poskladané a syntetizované inak ako v baktériách. Archaeálny bičík zahŕňa až päť rôznych typov proteínov, ktoré sú kyslo stabilnými polymérmi glykoproteínov, podobnejšie proteínom pili. Archaeálne bičíky sú tenšie ako bakteriálne bičíky - nie viac ako 14 nm v priemere.

"

Spolu s bičíkmi môžu mať prokaryoty aj iné extracelulárne štruktúry. V polovici dvadsiateho storočia sa zistilo, že baktérie sú schopné vytvárať špecifickú skupinu povrchových útvarov. Nazývali sa klky, riasy, fimbrie. Dnes sa nazývajú bakteriálne pili.

Navonok pili alebo fimbrie, ako sa nazývali pred rokom 1956, vyzerajú ako mikroskopické chĺpky pokrývajúce bakteriálnu bunku. Na 1 prokaryotickú bunku môže byť niekoľko jednotiek až tisíce klkov.

Aj keď sú podobne ako bičíky povrchovými útvarmi, majú medzi sebou viac rozdielov ako podobností.

Veľkosť pili je oveľa menšia ako bičíky, v priemere 3-krát tenšie (nie viac ako 10 nm) a ich dĺžka nepresahuje 1,5 µm.

V štruktúre, napriek skutočnosti, že pili aj bičíky pozostávajú z proteínových buniek, líšia sa tiež:

• pili, alebo fimbrie, sú ľahký reťazec valcových vodivých proteínov siahajúcich z povrchovej vrstvy bunky;
• bičíky sú objemnejšie v štruktúre, s prítomnosťou zložitých štruktúr (tyčinka, bazálne telo, krúžky atď.).

Takýto jasný rozdiel v štruktúre povrchových útvarov prokaryotov je spojený s úplne inými úlohami, ktoré riešia počas života bakteriálnej bunky.

Prečo prokaryoty pili?

Napríklad, ak bakteriálne bičíky poskytujú schopnosť pohybu, potom fimbrie nemajú nič spoločné s pohybom v priestore a sú prítomné v pohyblivých aj nepohyblivých baktériách.

Na rozdiel od bičíkov boli funkcie bakteriálnych pili nedostatočne študované, ale je zrejmé, že jednou z nich je schopnosť zabezpečiť pripojenie bakteriálnej bunky k živnému substrátu.

Rôzne druhy klkov

Pili nie sú homogénne útvary, vyznačujú sa najmenej 4 typmi, z ktorých každý plní svoje vlastné funkcie a jedna bunka môže niesť niekoľko rôznych typov fimbrií.

Typ 1 pil

Fimbrie baktérií typu 1 sú tvorené z pilínu (proteínu) a vyznačujú sa mimoriadne silným spojením s prokaryotom. Na oddelenie takejto fimbrie od bakteriálnej bunky je potrebné úsilie, ktoré je mnohonásobne väčšie ako úsilie potrebné na oddelenie pohlavných pili alebo bičíkov.

Pili typu 1 sa vyznačujú peritrichiálnym usporiadaním - pozdĺž celého povrchu baktérie.

Štúdie pomocou metód identifikácie vlastností ukázali, že pili typu 1 sú chemicky stabilné formácie - sú inertné voči alkalickým roztokom, močovine a trypsínu (enzým, ktorý rozkladá proteíny).

Pili typu 1 sa ničia varom v roztokoch s vysokou kyslosťou, pri tomto spôsobe expozície dochádza k nevratnej deštrukcii (denaturácii) proteínu, ktorý tvorí fimbria.

Charakteristickým znakom pili typu 1 je:

• schopnosť vytvárať filmy a dodávať baktériám hydrofóbne vlastnosti;
• schopnosť spôsobiť aglutináciu červených krviniek (precipitácia ako výsledok lepenia) pod vplyvom aglutinínov.

Organely baktérií

Hlavné funkcie sú:

• lepidlo – prichytenie baktérií na substráty;
• ochranné - spájanie prokaryotických buniek, ktoré získali hydrofóbne vlastnosti, do skupín;
• účasť na metabolických procesoch buniek - zvýšenie absorpčného povrchu.

Klky typu 2

Táto skupina má veľa spoločného s predchádzajúcou, ale nemá charakteristické znaky typu 1 - pili sa nezúčastňujú na tvorbe filmov a nelepia sa na červené krvinky (aglutinácia), čo spôsobuje ich zrážanie.

Takéto blízke podobnosti naznačujú, že pili typu 2 sú mutantnou formou typu 1.

Genitálne fimbrie (typ 3)

Moderné metódy detekcie umožnili určiť, že sexuálne pili zohrávajú kľúčovú úlohu pri horizontálnom prenose genetického materiálu (konjugácii).

Možnosť priameho kontaktu dvoch bakteriálnych buniek s následnou konjugáciou bola identifikovaná v 50. rokoch minulého storočia ako výsledok výskumu dvoch amerických biochemikov – D. Lederbeiga a E. Tatema. Tento proces má veľký praktický význam, pretože umožňuje výmenu dedičných vlastností medzi organizmami, ktoré sa rozmnožujú len priamym delením.

Sexuálne fimbrie, nazývané F-pili, sú prítomné iba v bakteriálnych kmeňoch, ktoré majú faktor prenosnosti – môže to byť autonómny replikón alebo jeho časť.

F-pili sú cylindrické proteínové štruktúry väčšieho priemeru ako pili typu 1 alebo typu 2, umiestnené kolmo na povrch.

K tvorbe pili dochádza na povrchu cytoplazmatickej membrány v miestach kontaktu s vonkajšou membránou. Vytvorená trubica prechádza vrstvami mureínu a vonkajšou membránou.

V prípade straty sa F-pili obnoví - do 30 sekúnd dosiahne pili polovicu svojej veľkosti. Vytvorenie plnohodnotnej trubice trvá 4 až 5 minút.

Moderné metódy detekcie umožnili určiť, že baktérie F-pili zostávajú na povrchu 5 minút, potom sa vyhodia a proces sa opakuje.

F-pili sa výrazne líšia od klkov typu 1 a typu 2 ako štruktúrou, tak vlastnosťami.

Na rozdiel od posledne menovaných sa F-pili ľahko oddelia od bakteriálnej bunky aj pri miernom trasení.

Pomocou metód fyzikálno-chemickej analýzy sa zistilo, že zloženie F-pili neobsahuje množstvo α-aminokyselín charakteristických pre proteín pili typu 1, ale prostredníctvom kovalentnej väzby sú naviazané D-glukózový zvyšok a dve fosfátové skupiny.

Kvôli odlišnej chemickej štruktúre sa na F-pili neadsorbujú bežné fágy, ale len tie, ktoré sú pre ne špecifické, nazývané samčie fágy.

Účasť F-pili na procese prenosu informácií

Proces prenosu časti genetickej informácie predpokladá prítomnosť páru bunky darcu a bunky príjemcu.

1. Spočiatku darcovská bunka tvorí F-pilus.
2. Darca F-pil je fixovaný na bunku príjemcu.
3. V F-plazmide darcovskej bunky sa preruší jedno vlákno DNA, ktoré sa prenesie k príjemcovi.
4. Obe baktérie dokončujú druhý reťazec DNA a obnovujú F-plazmid. Bunka príjemcu sa zmení na darcovskú.

Mikroskopické výskumné metódy umožnili určiť, že tvorba F-vrstiev je charakteristická len pre rastúce a aktívne bunky, pri prechode do stacionárnej fázy rastu baktérie strácajú schopnosť vytvárať pohlavné pili a stávajú sa zlými darcami.

Špecifická orientácia fimbrií 4. typu

Pili typu 4 sa podieľajú na poskytovaní určitého typu kĺzavého pohybu baktérií pre celú kolóniu.

Samotný proces kĺzania za účasti pili skupiny 4 predpokladá prítomnosť 2 pohybových systémov:

• A-systém - vylučuje hlien na póle smeru pohybu mikroorganizmu.
• S-systém – rojenie; sa zabezpečuje postupným sťahovaním a predlžovaním pili typu 4, podobne ako pri ťahaní.

Mechanizmus tohto typu pohybu baktérií sa v súčasnosti skúma a väčšina záverov je špekulatívnych.