Структура, химический состав и функции компонентов прокариотной клетки

В клетках некоторых прокариот из групп фототрофных и хемолитотрофных эубактерий содержатся структуры, имеющие форму многогранника с 4—6 сторонами и диаметром 90— 500 нм, получившие название карбоксисом, или полиэдральных тел (см. рис. 4). Под электронным микроскопом удалось показать, что они заполнены гранулярным содержимым и окружены однослойной мембраной белковой природы толщиной примерно 3 нм. Карбоксисомы состоят из частиц рибулозодифосфаткарбоксилазы, фермента, катализирующего фиксацию СО2 на рибулозодифосфате в восстановительном пентозофосфатном цикле. До настоящего времени окончательно не выяснено, в какой форме находится фермент в карбоксисомах: в инертном или функционирующем состоянии. Имеются данные в пользу того, что в активно растущей культуре больше фермента находится в растворимой форме. При переходе в стационарную фазу увеличивается доля рибулозодифосфаткарбоксилазы в составе карбоксисом. Эти данные указывают на возможную роль карбоксисом как структур, обеспечивающих защиту фермента от воздействия внутриклеточными протеазами и, таким образом, его консервирование.

Примером внутрицитоплазматических включений, имеющих приспособительное значение, служат магнитосомы и газовые вакуоли, или аэросомы, обнаруженные у водных прокариот. Газовые вакуоли найдены у представителей, относящихся к 15 таксономическим группам. Это сложно организованные структуры, напоминающие пчелиные соты (см. рис. 4). Состоят из множества регулярно расположенных газовых пузырьков, имеющих форму вытянутого цилиндра с заостренными концами (диаметр 65—115, длина 200—1200 нм). Каждый пузырек окружен однослойной белковой мембраной толщиной 2—3 нм, построенной из одного или двух видов белковых молекул, и заполнен газом, состав которого идентичен таковому окружающей среды. Мембрана газовых пузырьков проницаема для газов, но не проницаема для воды. Число газовых пузырьков, составляющих аэросому, у разных видов различно и зависит от внешних условий. Основная функция газовых вакуолей состоит в обеспечении плавучести водных организмов, которые с их помощью могут регулировать глубину, выбирая более благоприятные условия. При увеличении объема и числа газовых пузырьков плотность цитоплазмы уменьшается, и клетки перемещаются в верхние слои воды. Сжатие газовых пузырьков, наоборот, приводит к погружению клеток. За несколькими исключениями, газовые вакуоли присущи безжгутиковым видам. Их, вероятно, можно рассматривать как альтернативу жгутикам для движения в вертикальной плоскости.

Запасные вещества прокариот представлены полисахаридами, липидами, полипептидами, полифосфатами, отложениями серы (см. рис. 4; табл. 5). Из полисахаридов в клетках откладываются гликоген, крахмал и крахмалоподобное вещество— гранулеза. Последняя — специфический запасной полисахарид анаэробных споровых бактерий группы клостридиев. Названные полисахариды построены из остатков глюкозы. В неблагоприятных условиях они используются в качестве источника углерода и энергии.

Таблица 5. Запасные вещества прокариот

Запасное вещество

Структурные характеристики

Химический состав

Функции

Распространение

Гранулы гликогена (a-гранулы)

сферической формы, диаметр 20–100 нм

высокомолекулярные полимеры глюкозы

источник углерода и энергии

широко распространенный тип запасных веществ

Гранулы поли-b-оксимасляной кислоты

диаметр 100–1000 нм; окружены однослойной белковой мембраной 2–3 нм толщиной

98% полимера поли-b-оксимасляной кислоты, 2% белка

источник углерода и энергии

широко распространены только у прокариот

Цианофициновые гранулы

размер и форма различны; могут достигать в диаметре 500 нм

полипептид, содержащий аргинин и аспарагиновую кислоту (1:1), мол. масса — 25–100x103 Да

источник азота

обнаружены у многих видов цианобактерий

Гранулы полифосфата

диаметр приблизительно 500 нм, зависит от объекта и условий выращивания

линейные полимеры ортофосфата

источник фосфора и, возможно, энергии

распространенный тип запасных гранул

Гранулы серы

диаметр 100–800 нм; окружены однослойной белковой мембраной толщиной 2–3 нм

включения жидкой серы

донор электронов или источник энергии

пурпурные серобактерии, бесцветные бактерии, окисляющие H2S

Углеводородные гранулы

диаметр 200–300 нм; окружены белковой оболочкой 2–4 нм толщиной

углеводороды того же типа, что и в среде

источник углерода и энергии

представители родов Arthrobacter, Acinetobacter, Mycobacterium, Nocardia и другие прокариоты, использующие углеводороды

Перейти на страницу: 16 17 18 19 20 21 22

Дополнительно

Эволюция биологических механизмов запасения энергии
В основу эволюционной концепции биоэнергетики положена гипотеза о том, что на заре становления жизни адениновая часть АДФ и АДФ-со-держащих коферментов использовалась в качестве антенны, улавливающей ультрафиолетовый свет, который в те времена достигал поверхности океана. Поглощение ультрафиолета ...

Термоиндикаторы
Роль температурных и тепловых измерений настолько велика, что в настоящее время без них не может обойтись практически ни одна область знаний, ни одна отрасль промышленности. Каждый из существующих способов измерения температуры имеет свои достоинства и недостатки, поэтому выбор того или ин ...

Меню сайта