Цитоплазматическая мембрана функции, строение

Цитоплазматическая мембрана

Любая живая клетка отделена от окружающей среды тонкой оболочкой особого строения — цитоплазматической мембраной (ЦПМ). Эукариоты имеют многочисленные внутриклеточные мембраны, отделяющие пространство органелл от цитоплазмы, тогда как для большинства прокариот ЦПМ — это единственная мембрана клетки. У некоторых бактерий и архей она может внедряться внутрь цитоплазмы, образуя выросты и складки различной формы.

ЦПМ любых клеток построены по единому плану и состоят из фосфолипидов (рис. 3.5, а). У бактерий в их состав входят две жирные кислоты обычно с 16—18 атомами углерода в цепочке и с насыщенными или одной ненасыщенной связями, соединенные сложноэфирной связью с двумя гидроксильными группами глицерола. Состав жирных кислот бактерий может варьировать в ответ на изменения окружающей среды, в особенности, температуры. При понижении температуры в составе фосфолипидов увеличивается количество ненасыщенных жирных кислот, что в значительной степени отражается на текучести мембраны. Некоторые жирные кислоты могут быть разветвленными или содержать циклопропановое кольцо. Третья ОН-группа глицерола связана с остатком фосфорной кислоты и через него — с головной группой. Головные группы фосфолипидов могут у разных прокариот иметь разную химическую природу (фосфатидилэта- ноламин, фосфатидилглицерол, кардиолипин, фосфатидилсерин, лецитин и др.), но они устроены проще, чем у эукариот. Например, у Е. coli, они представлены на 75% фосфатидилэтаноламином, на 20% — фосфатидилглицеро- лом, остальные состоят из кардиолипина (дифосфатидилглицерола), фос- фатидилсерина и следовых количеств других соединений. Прочие бактерии имеют более сложные типы мембранных липидов. Некоторые клетки образуют гликолипиды, такие как моногалактозилдиглицерид. Мембранные липиды архей отличаются от эукариотических и бактериальных. Вместо жирных кислот у них присутствуют высшие изопреноидные спирты, прикрепленные к глицеролу простой, а не сложной эфирной связью.

Рис. 3.5. Строение:

а — фосфолипида; б — бислойной мембраны

Такие молекулы составляют мембранный бислой, где гидрофобные части обращены вовнутрь, а гидрофильные — наружу, в окружающую среду и в цитоплазму (рис. 3.5, б). В бислой погружены или пересекают его многочисленные белки, которые могут диффундировать внутри мембраны, иногда образуя сложные комплексы. Мембранные белки имеют ряд важных функций, включая преобразование и запасание метаболической энергии, регуляцию поглощения и выброса всех питательных веществ и продуктов метаболизма. Кроме того, они узнают и передают многие сигналы, отражающие изменения в окружающей среде, и запускают соответствующий каскад реакций, приводящий к клеточному ответу. Такая организация мембран хорошо объясняется жидкокристаллической моделью с мозаичным вкраплением мембранных белков (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Организация ЦПМ

Большинство биологических мембран имеют толщину от 4 до 7 нм. Клеточные мембраны хорошо различимы в просвечивающем электронном микроскопе при контрастировании тяжелыми металлами. На электронных микрофотографиях они имеют вид трехслойных образований: два внешних темных слоя показывают положение полярных групп липидов, а светлый средний слой — гидрофобное внутреннее пространство (рис. 3.7).

Другая техника исследования мембран заключается в получении сколов замороженных при температуре жидкого азота клеток и контрастировании образующихся поверхностей с помощью напыления тяжелых металлов

(платина, золото, серебро). Полученные препараты просматривают в сканирующем электронном микроскопе. При этом можно увидеть поверхность мембраны и включенные в нее мозаично мембранные белки, которые не простираются сквозь мембрану, а связаны специальными гидрофобными якорными областями с гидрофобной областью бислоя.

Рис. 3.7. ЦПМ на электронных микрофотографиях

ЦПМ обладает свойством избирательной проницаемости, препятствуя свободному продвижению большинства веществ внутрь и из клетки, а также играет значительную роль в росте и делении клеток, движении, экспорте поверхностных и внеклеточных белков и углеводов (экзополисахаридов). Если клетку поместить в среду с более высоким или более низким осмотическим давлением, чем внутри цитоплазмы, то произойдет выход воды из клетки или вход воды в нее. Это отражает свойство воды уравнивать градиенты растворов. Цитоплазма при этом сжимается или расширяется (явление плазмолиза/деплазмолиза). Большинство бактерий, однако, не меняет свою форму в таких экспериментах вследствие наличия ригидной клеточной стенки.

Читайте также:  Защемило шею и больно поворачивать - что немедленно надо делать и чем лечить

ЦПМ регулирует потоки питательных веществ и метаболитов. Наличие гидрофобного слоя, образованного мембранными липидами, препятствует прохождению через нее любых полярных молекул и макромолекул. Это свойство позволяет клеткам, существующим в большинстве случаев в разбавленных растворах, удерживать полезные макромолекулы и метаболические предшественники. Мембрана клетки призвана осуществлять и транспортную функцию. Обычно прокариоты имеют большое количество очень специфических транспортных систем. Транспорт — интегральная часть общей биоэнергетики клетки, которая создает и использует различные ионные градиенты через ЦПМ для переноса веществ и формирования других необходимых клетке градиентов. ЦПМ играет значительную роль в движении, росте и делении клеток. В мембране прокариот сосредоточены многие метаболические процессы. Мембранные белки выполняют важные функции: участвуют в преобразовании и запасании энергии, регулируют поглощение и выброс всех питательных веществ и продуктов метаболизма, узнают и передают сигналы об изменениях в окружающей среде.

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.

Читайте также:  Как сделать прививку от гриппа в Подмосковье бесплатно

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.»

КОРИНЕБАКТЕРИИ: ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

Список литературы

1. Заболотных М.В., Колычев Н.М., Трофимов И.Г. Фенотипические формы Соrуnе-bacterium pseudotuberculosis и их основные свойства. Современные проблемы науки и образования. 2012, 4: 72-76.

2. Лабинская А.С., Костюкова Н.Н. Руководство по медицинской микробиологии. Оппортунистические инфекции: возбудители и этиологическая диагностика. М., Медицина, 2013.

3. Alatoom А.А., Cazanave C.J., Cunningham S.A. et al. Identification of non-diphtheriae Corynebacterium by use of matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry. J. Clin. Microbiol. 2012, 50: 160-163.

4. Alderwick L.J., Radmacher E., Seidel M. et al. Deletion of Cg-emb in corynebacterianeae leads to a novel truncated cell wall arabinogalactan, whereas inactivation of Cg-ubiA results in an arabinan-deficient mutant with a cell wall galactan core. J. Biol. Chem. 2005, 280 (37): 32362-32371.

5. Anantharaman V, Aravind L. Evolutionary history, structural features and biochemical diversity of the NlpC/P60 superfamily of enzymes. Genome Biology. 2003, 4 (2): 11.

6. Barocchi M.A., Ries J., Zogaj X. et al. A pneumococcal pilus influences virulence and host inflammatory responses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, 103 (8): 2857-2862.

7. Bernard K.A., Funke G. Corynebacterium. Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria (Electronic resource) Ed. by William B. Whitman. New York, John Wiley & Sons, Ltd, Published Online: 18 mar. 2015. Mode of access: http://onlinelibrary.wiley.com/ doi/10.1002/9781118960608. gbm 00026/full. doi: 10.1002/9781118960608. gbm 00026 (24.04.2015).

8. Bernard K.A. The genus Corynebacterium and other medically relevant coryneform-like bacteria. J. Clin. Microbiol. 2012, 50 (10): 3152-3158.

9. Brown J.M., Frazier R.P., Morey R.E. et al. Phenotypic and genetic characterization of clinical isolates of CDC coryneform group A-3: proposal of a new species of Cellulomonas, Cellulomonas denverensis sp. nov. J. Clin. Microbiol. 2005, 43 (4): 1732-1737.

10. Burkovski A. Cell envelope of Corynebacteria: structure and influence on pathogenicity. ISRN Microbiol. 2013. http://dx.doi.org/10.1155/2013/935736.

11. Cerdeno-Tarraga A.M., Efstratiou A., Dover L.G. et al. The complete genome sequence and analysis of Corynebacterium diphtheriae NCTC13129. Nucleic. Acids. Res. 2003, 31 (22): 6516-6523.

12. Costa-Riu N., Burkovski A., Kramer R. et al. PorA represents the major cell wall channel of the gram-positive bacterium Corynebacterium glutamicum. J. Bacteriol. 2003,185 (16): 4779-4786.

13. Daffe M. The cell envelope of corynebacteria. In: Eggeling L., Bott M. (ed.). Handbook of Corynebacterium glutamicum. Boca Raton, Fla, USA, Taylor &Francis, 2005.

14. Domer U., Schifller B. et al. Identification of a cell-wall channel in the corynemycolic acid-free Gram-positive bacterium Corynebacterium amycolatum. International Microbiology. 2009, 12(1): 29-38.

15. Dramsi S., Trieu-Cuot Bieme P.H. Sorting sortases: a nomenclature proposal for the various sortases of Grampositive bacteria. Res. Microbiol. 2005, 156 (3): 289-297.

16. Eggeling L., Gurdyal S.B., Alderwick L. Structure and synthesis of the cell wall. In: Corynebacteria. A. Burkovski (ed.). Caister Academic Press, Norfolk, UK, 2008, P. 267-294.

17. Funke G., von Graevenitz A., Clarridge J.E. Clinical microbiology of coryneform bacteria. Clin. Microbiol. Rev. 1997, 10 (1): 125-159.

18. Gande R., Dover L.G., Krumbach K. The two carboxylases of Corynebacterium glutamicum essential for fatty acid and mycolic acid synthesis. J. Bacteriol. 2007, 189 (14): 5257-5264.

19. Gebhardt H., Meniche X., Tropis M. The key role of the mycolic acid content in the functionality of the cell wall permeability barrier in Corynebacteriaceae. Microbiol. 2007, 153 (5): 1424-1434.

Читайте также:  Боль в спине - причины появления, при каких заболеваниях возникает, диагностика и способы лечения

20. Hansmeier N., Chao T.C., Kalinowski J. et al. Mapping and comprehensive analysis of the extracellular and cell surface proteome of the human pathogen Corynebacterium diphtheriae. Proteomics. 2006, 6 (8): 2465-2476.

21. Hiinten P, Costa-Riu N., Palm D. et al. Identification and characterization of PorH, a new cell wall channel of Corynebacterium glutamicum. Biochimica et Biophysica Acta. Biomembranes. 2005, 1715 (1): 25-36.

22. KhamisA., Raoult D., B.LaScola. rpoB gene sequencing for identification of Corynebacterium species. J. Clin. Microbiol. 2004, 42 (9): 3925-3931.

23. KuamazawaN., YanagawaR. Chemical properties of the pili of Corynebacterium renale. Infect. Immun. 1972, 5 (1): 27-30.

24. MandlikA., Swierczynski A. Pili in gram-positive bacteria: assembly, involvement in colonization and biofilm development. Trends Microbiol. 2008, 16 (1): 33-40.

25. Marienfeld S., Uhlemann E.M., Schmid R. et al. Ultrastructure of the Corynebacterium glutamicum cell wal. Antonie van Leeuwenhoek. 1997, 72 (4): 291-297.

26. Mattos-Guaraldi A.L., Formiga L.C.D., Pereira G.A. Cell surface components and adhesion in Corynebacterium diphtheria. Microbes Infect. 2000, 2 (12): 1507-1512.

27. Mishra A.K., Krumbach K., Rittmann D. Lipoarabinomannanbiosynthesis in Corynebacteria-ceae: the interplay of two a(l-2)-mannopyranosyltransferases MptC and MptD in mannan branching. Mol. Microbiol. 2011, 80 (5): 1241-1259.

28. Mishra A.K., Das A., Cisar J.O. Sortase catalyzed assembly of distinct heteromeric fimbriae in Actinomyces naeslundii. J. Bacteriol. 2007, 189: 3156-3165.

29. Moreira L.O., Mattos-Guaraldi A.L., Andrade A.F.B. et al. Novel lipoarabinomannan-like lipoglycan (CdiLAM) contributes to the adherence of Corynebacterium diphtheriae to epithelial cells. Arch Microbiol. 2008, 19 (5): 521-530.

30. Niederweis M., Danilchanka O., Huff J. et al. Mycobacterial outer membranes: in search of proteins. Trends Microbiol. 2010, 18 (3): 109-116.

31. Ott L., Holler M. et al. Corynebacterium diphtheriae invasion-associated protein (DIP1281) is involved in cell surface organization, adhesion and internalization in epithelial cells. BMC Microbiology. 2010, 10 (1): 2-10.

32. Ott L., Holler M., Rheinlaender J. et al. Strain-specific differences in pili formation and the interaction of Corynebacterium diphtheriae with host cells. [Electronic resource], BMC Microbiology. 2010, Vol.10. Article 257. Mode of access: doi:10.1186/1471-2180-10-257. — 14.03.15.

33. Paviour S., Musaad S., Roberts S. et al. Corynebacterium species isolated from patients with mastitis. Clin. Infect. Dis. 2002, 35 (11): 1434-1440.

34. Radmacher E., Alderwick J., Besra G.S. Two functional FAS-I type fatty acid synthesis in Corynebacterium glutamicum. Microbiology. 2005, 151 (7): 2421-2427.

35. Rheinlaender J., GrabnerA., Ott L. et al. Contour and persistence length of Corynebacterium diphtheriae pili by atomic force microscopy. Eur. Biophys. Journal. 2012, 41 (6): 561-570.

36. Sabbadini P.S., Assis M.C., Trost E. Corynebacterium diphtheriae 67-72p hemagglutinin, characterized as the protein DIP0733, contributes to invasion and induction of apoptosis in Hep-2 cells. Microbial Pathogenesis. 2012, 52 (3): 165-176.

37. Ton-That H., Schneewind O. Assembly of pili in Gram-positive bacteria. Trends Microbiol. 2004, 12 (5): 228-234.

38. Ton-That H., Schneewind O. Assembly of pili on the surface of Corynebacterium diphtheriae. Mol. Microbiol. 2003, 50 (4): 1429-1438.

39. Tsuge Y., Ogino H., Teramoto H. et al. Deletion of cgR_1596 and cgR_2070, encoding NlpC/ P60 proteins, causes a defect in cell separation in Corynebacterium glutamicum. J. Bacteriol. 2008, 190 (24): 8204-8214.

40. Yang Y., Shi F., Tao G. et al. Purification and structure analysis of mycolic acids in Corynebacterium glutamicum. J. Bacteriol. 2012, 50 (2): 235-240.

Для цитирования:

Харсеева Г.Г., Воронина Н.А. КОРИНЕБАКТЕРИИ: ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2017;(1):107-114. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2017-1-107-114

For citation:

Kharseeva G.G., Voronina N.A. CORYNEBACTERIUM: FEATURES OF THE STRUCTURE OF THE BACTERIAL CELL. Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2017;(1):107-114. (In Russ.) https://doi.org/10.36233/0372-9311-2017-1-107-114


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Ссылка на основную публикацию
Цитовир-3 для детей инструкция по применению и отзывы, аналоги сиропа
Цитовир-3 сироп для детей Цитовир-3 сироп для детей : инструкция по применению и отзывы Латинское название: Cytovir-3 Действующее вещество: альфа-глутамил-триптофан...
Циклоферон купить в Москве, цены в аптеках
Циклоферон таблетки : инструкция по применению Инструкция Общая характеристика Круглые двояковыпуклые таблетки жёлтого цвета, покрытые кишечнорастворимой оболочкой. Состав На одну...
Цикорий польза и вред для организма мужчин, женщин, детей
Цикорий растворимый: полезные свойства и противопоказания Каждый из нас если не пробовал, то наверняка видел в магазине пакетики или баночки...
Цитовир-3 инструкция по применению показания, противопоказания, побочное действие – описание Cytovir 1
Цитовир ® -3 (сироп) ИНСТРУКЦИЯ по медицинскому применению препарата Цитовир ® -3 сироп Внимательно прочитайте эту инструкцию перед тем, как...
Adblock detector