Бактериальная клетка — это «микрофабрика» без мембранных органелл эукариотического типа, но со своей четкой архитектурой. Ниже — полный разбор от наружных структур к внутренним.

1) Поверхностные структуры (оболочка клетки)

Гликокаликс

• Представлен капсулой (плотная, организованная) или слизистым слоем (рыхлый, легко смывается).

• Состоит из полисахаридов или полипептидов.

• Функции: защита от фагоцитоза и высыхания, прикрепление к субстратам и тканям, формирование биопленок, антигенные свойства.

S-слой

• Паракристаллическая белковая/гликопротеиновая решетка на поверхности у ряда бактерий.

• Барьер и «броня» от бактерио фагов, протеаз, механических воздействий; участвует в адгезии.

Клеточная стенка

• Придает форму и защищает от осмотического лизиса. Основа — пептидогликан (муреин).

• Грамположительные: толстый слой пептидогликана (до 40 слоев), тейхоевые и липотейхоевые кислоты (роль в ионном обмене, адгезии, иммуногенности). Периплазматическое пространство выражено слабо.

• Грамотрицательные: тонкий пептидогликан, внешняя мембрана с липополисахаридом (ЛПС) — важный эндотоксин; имеются порины для транспорта; между мембранами — периплазма с ферментами и связывающими белками.

• У атипичных бактерий (например, микоплазм) стенки нет; у микобактерий — «кислотоустойчивый» комплекс с миколиновыми кислотами и арабиногалактаном.

Цитоплазматическая мембрана

• Двухслойный фосфолипидный барьер с белками.

• Функции: селективный транспорт (пермеазы, насосы), дыхательная цепь и АТФ-синтаза (аналог митохондрий), биосинтез липидов/пептидогликана, секреция.

• У многих есть впячивания/микродомены, связанные с делением и дыханием (современная трактовка вместо «мезосом»).

2) Придатки

Жгутики

• Спиральные белковые нити из флагеллина; якорятся базальным телом в мембране/стенке.

• Сборка: филамент → крюк → базальное тело; вращение как пропеллер (двигатель — протонный/натриевый градиент).

• Расположение: монотрихи, лофотрихи, амфитрихи, перитрихи.

• Обеспечивают таксис (хемиотаксис, аэротаксис и т.д.).

Пили (фимбрии)

• Тонкие короткие нити из пиллина.

• Обычные фимбрии — адгезия к поверхностям и клеткам хозяина.

• Пили типа F (половые) — конъюгация, перенос ДНК.

3) Цитоплазма (внутреннее содержимое)

Нуклеоид

• Одна основная кольцевая двуцепочечная ДНК (хромосома), сверхспирализована белками; нет ядерной оболочки.

• Репликация начинается в участке oriC, деление — бинарное.

Плазмиды

• Небольшие автономные кольцевые ДНК.

• Могут нести гены устойчивости к антибиотикам, токсинов, факторов вирулентности, метаболических путей; передаются горизонтально.

Рибосомы 70S

• Состоят из субъединиц 50S и 30S; места синтеза белка.

• Мишени ряда антибиотиков (аминогликозиды, тетрациклины, макролиды и др.).

Включения (запасные и функциональные гранулы)

• Полифосфат (волютин/метахроматин) — запас фосфата и энергии.

• Полигидроксибутират (PHB) и другие PHA — запас углерода/энергии (липидные гранулы).

• Гликоген — полисахаридный запас.

• Серные гранулы — у серных бактерий.

• Газовые вакуоли — у водных бактерий для регулировки плавучести.

• Магнетосомы — цепочки магнитита/грейгита для магнитотаксиса.

Цитоскелет

• Белки-аналоги эукариот: FtsZ (кольцо деления — аналог тубулина), MreB (поддержание палочковидной формы — аналог актина), CreS (у изогнутых клеток).

4) Спорообразование (у некоторых грам+ палочек, напр. Bacillus, Clostridium)

• Эндоспора формируется внутри клетки при стрессе.

• Строение: ядро (core) с ДНК, малого содержания воды, кальций-дипиколинат; кортикальный слой пептидогликана; белковая оболочка (coat) и иногда экзоспориум.

• Свойства: чрезвычайная устойчивость к нагреванию, УФ, химикатам, высыханию.

• При благоприятных условиях — прорастание (активация → прорастание → рост в вегетативную клетку).

5) Размеры и форма

• Типичные размеры: ~0,5–5 мкм (есть нанобактерии и гигантские исключения).

• Формы: кокки, бациллы (палочки), вибрионы (изогнутые), спириллы/спирохеты; возможны цепочки, гроздья, тетрады, «палисады» и т.п.

6) Ключевые отличия от эукариотической клетки

• Нет ядра и мембранных органелл (митохондрий, ЭПР, аппарата Гольджи).

• Дыхательная цепь и АТФ-синтез — на цитоплазматической мембране.

• Рибосомы меньше (70S), хромосома — обычно одна кольцевая.

• Клеточная стенка на основе пептидогликана (у растений — целлюлоза, у грибов — хитин).

7) Функциональные «модули» по слоям (кратко)

• Снаружи внутрь: гликокаликс/S-слой → стенка (Gram+/Gram− варианты) → цитоплазматическая мембрана → цитоплазма с нуклеоидом, плазмидами, рибосомами и включениями; по поверхности — жгутики и пили; у спорообразующих — эндоспора в стрессовых условиях.

Так устроена бактериальная клетка: компактная, модульная и крайне функциональная, что обеспечивает ей выживание в самых разных средах.