Лабораторные работы по предмету микробиология, вирусология и иммунология

Грамположительная клеточная стенка
У большинства грамположительных бактерий, клеточная стенка состоит из множества слоев пептидогликана, образующего густую, жесткую конструкцию. В отличие от этого, грамотрицательные клеточные стенки содержат только тонкий слой пептидогликана. Пространство междуклеточной стенкой и плазматической мембраной у грамположительных бактерий называется плазменное пространство. Клеточная стенка содержит зернистый слой, в состав которого входят липотейхоевые кислоты. Кроме того, клеточные стенки грамположительных бактерий содержат тейхоевые кислоты, которые состоят в основном из спиртов (например, глицерин или рибит) и фосфатов. Есть два класса тейхоевых кислот: липотейхоевая кислота, которая охватывает пептидогликановый слой и связана с плазматической мембраной, и тейхоевая кислота, которая связана с пептидогликановым слоем. Из-за наличия – заряженных фосфатных групп тейхоевые кислоты могут связывать и регулировать движение катионов внутрь и из клетки. Они также могут участвовать в росте клеток, предотвращая обширный распад стенки и возможный лизис клетки. И, наконец, тейхоевые кислоты обеспечивают большую часть антигенных свойств клеточной стенки и, таким образом, дают возможность идентифицировать грамположительные бактерии некоторыми лабораторными тестами.

Рисунок 7. Строение клеточной стенки грамположительных бактерий

Грамотрицательная клеточная стенка
Клеточная стенка грамотрицательных бактерий состоят из одного или несколько слоев пептидогликана и внешней мембраны. Пептидогликан связан с липопротеинами наружной мембраны и находится в периплазме - гелеобразная жидкости в периплазматическом пространстве грамотрицательных бактерий, область между внешней мембраной и плазматической мембраной. В периплазме содержится высокая концентрация разрушающих ферментов и транспортных белков. Грамотрицательные клеточные стенки не содержат тейхоевую кислоту. Поскольку клеточные стенки грамотрицательных бактерий содержат лишь небольшое количество пептидогликана, они более восприимчивы к механическому разрушению.Наружная оболочка грамотрицательной клетки состоит из липополисахарида, липопротеины и фосфолипиды. Наружная мембрана имеет несколько специализированных функций. Ее сильный отрицательный заряд является важным фактором в уклонении от фагоцитоза. Наружная мембрана также обеспечивает барьер для моющих средств, тяжелых металлов, солей желчных кислот, некоторых красителей, антибиотиков (например, для пенициллина) и пищеварительных ферментов, таких как лизоцим.Тем не менее, внешняя мембрана не блокирует бактерию от окружающей среды, потому что питательные вещества должны входить в клетку а продукты обмена - выходить, чтобы поддерживать метаболизм клетки. Часть проницаемости наружной мембраны обеспечивается белками в мембране, называемыхпоринами, и формирующих каналы. Пориныпропускают такие молекулы как нуклеотиды, дисахариды, пептиды, аминокислоты, витамин В12 и железо. Липополисахариды (ЛПС) наружной мембраны являются большими, сложными молекулами, которые содержат липиды и углеводы и состоят из трех компонентов: (1) липид А, (2) основной полисахариди (3) полисахарид O. Когда грамотрицательные бактерии погибают, они высвобождают липид А, который функционирует как эндотоксин. Липид А отвечает за развитие симптомов, связанных с инфекциями грамотрицательных бактерий, таких как лихорадка, расширение кровеносных сосудов, шок и свертывание крови. Ядро полисахарида прикрепляется к липиду А и содержит необычные сахара. Его роль структурное обеспечение стабильности молекулы. O– полисахарид является антигеном, и используется для определения грамотрицательных бактерий.
В состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. На ультратонких срезах бактерий наружная мембрана имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, которую называют цитоплазматической. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид (ЛПС). Липополисахарид наружной мембраны состоит из трех фрагментов: липида А - консервативной структуры, практически одинаковой у грамотрицательных бактерий; ядра, или стержневой, коровой части (лат. core — ядро), относительно консервативной олигосахаридной структуры (наиболее постоянной частью ядра ЛПС является кетодезоксиоктоновая кислота); высоковариабельной О-специфической цепи полисахарида, образованной повторяющимися идентичными олигосахаридными последовательностями (О-антиген). Белки матрикса наружной мембраны пронизывают ее таким образом, что молекулы белка, называемые поринами, окаймляют гидрофильные поры, через которые проходят вода и мелкие гидрофильные молекулы.

Рисунок 8. Строение клеточной стенки грамотрицательных бактерий