Общая биология

Химический состав микробной клетки. Химический состав бактериальной клетки в качественном отношении практически не отличается от животных и растительных клеток высших организмов. В состав бактерий входят в основном те же органические и минеральные вещества. Различия выявляются в количественном содержании тех или иных соединений. Кроме того, автономность существования микробной клетки накладывает определенный отпечаток на химический состав клетки, что выражается, в первую очередь, в широком наборе ферментов у бактерий.

Наиболее полно строение биологических мембран отражает жидкостно-мозаичная модель, первоначальный вариант которой был предложен в 1972 г. Г. Николсоном и С. Сингером. Мембрана состоит из двух слоев амфипатических молекул липидов (билипидный слой, или бислой). Каждая такая молекула имеет две части - головку и хвост. Гидрофобные хвосты обращены друг к другу. Головки, напротив, гидрофильны и направлены кнаружи и внутрь клетки. В билипидный слой погружены молекулы белка. Молекулы липидов способны быстро диффундировать в боковом направлении в пределах одного монослоя и крайне редко переходят из одного монослоя в другой.

Количество фиксированных молекул углекислого газа в расчете на единицу поглощенной энергии определяет энергетическую эффективность фотосинтеза. Как мы уже говорили, у основного фотосинтетического пигмента хлорофилла имеются два пика поглощения света - в синей и красной, а также частично в инфракрасной частях спектра. Солнце излучает максимальное количество квантов длинноволновой части спектра, и следует отметить, что энергетическая эффективность таких лучей почти вдвое выше, чем синих, потому что при поглощении высоко энергетически насыщенных коротких волн происходит тепловое рассеивание значительной части энергии.

При изменении условий внешней среды спора прорастает. Прорастание споры протекает в три этапа: активация, инициация и собственно прорастание. Активация спор происходит в результате их прогревания. Глюкоза и другие углеводы, многие аминокислоты, в первую очередь L-аланин, и ионы инициируют прорастание спор, которое начинается с гидратации споры, активации ферментных систем и дыхания, удаления дипиколи-новой кислоты и Са2+. Из споры вырастает ростовая трубка, которая разрывает оболочку. При прорастании спора теряет свою термостабильность и устойчивость к другим факторам, становится доступной красителям, ее светопреломление снижается. В табл. 10 приводится сравнительная характеристика зрелых и прорастающих спор.

Общий принцип устройства клеточных мембран прокариот не отличается от эукариот, однако в химическом составе имеется немало существенных различий, в частности, в мембранах бактерий отсутствуют молекулы холестерина и некоторых других ли-пидов присущих мембранам эукариот.

У некоторых микроорганизмов плазматическая мембрана впячивается внутрь клетки, образуя стопки ламелл, напоминающих стопки блюдцев, - плоских мешочков, связанных с цитолеммой (например, у Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter). У цианобакте-рий и некоторых пурпурных бактерий имеется множество полиморфных мембранных мешочков - тилакоидов, связанных с мембраной и осуществляющих фотосинтетические процессы. Тилакоиды также являются производными цитолеммы, которые образуются в результате ее впячиваний.

Неорганические вещества могут составлять от 2 до 30% сухого остатка бактерий, причем в молодых клетках их обычно содержится больше, чем в старых, примерно в 6 - 7 раз. Бактерии особенно богаты фосфором, который входит в состав нуклеиновых кислот, липидов. В среднем содержание фосфора находится в пределах 3% сухого вещества клетки. Бактерии содержат в сухом остатке около 1% калия, натрия, серы. Калий и натрий являются важнейшими клеточными катионами.