Клеточная стенка – обязательный структурный элемент бактериальной клетки, за исключением микоплазм и L-форм. У большинства бактерий клеточная стенка невидима в обычный микроскоп без специальной обработки. У крупных форм, в частности, у серобактерий, стенки заметны отчетливо. При помещении клеток в 1–2 %-ный гипертонический раствор NaCl или раствор глюкозы, происходит пазмолиз и контуры клеточной стенки приобретают четкость. В этом случае она хорошо видна при фазово-контрастной микроскопии.

Строение клеточной стенки

По строению клеточных стенок бактерии делят на две большие группы: грамположительные бактерии и грамотрицательные бактерии. Окраска бактерий по Граму позволяет экспериментально разделить бактерии на эти две группы.

Строение и отличие клеточных стенок грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий рассмотрено в одноименных статьях.

Химический состав клеточной стенки

Основной компонент клеточной стенки большинства бактерий – муреин. Он относится к классу пептидогликанов.

Муреин – это гетерополимер. Его основа –неразветвленные гетерополимерныецепочки, состоящие из чередования остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, которые соединены между собой β-1,4-гликозидными связями.

Остатки N-ацетилмурамовой кислоты лактильными группами соединены при помощи пептидной связи с аминокислотами. В составе муреина обнаружены следующие аминокислоты: L-аланин, мезо-диаминопимелиновая кислота и D-аланин, D-глутаминовая кислота. Диаминопимелиновая кислота находится в мезоформе.

У некоторых бактерий мезо-диаминопимелиновая кислота может быть заменена на L- или D-орнитин, или 2,4-диаминомасляную кислоту, или гомосерин, или гидроксилизин. Все аминокислоты, включая мезо-диаминопимелиновую, играют важную роль в формировании межмолекулярных сшивок, поскольку в образовании пептидных связей принимают участие обе аминогруппы. Таким образом, две гетерополимерные цепи муреина связываются между собой и образуют мешкообразную гигантскую молекулу –муреиновы мешок. Эта молекула выполняет функцию опорного каркаса клеточной стенки.

Строение клеточной стенки и ее химический состав являются постоянной характеристикой для определенного вида бактерий. Эти характеристики служат важным диагностическим признаком, использующимся для идентификации бактерий.

Особенности клеточных стенок бактерий и их значение

Клеточные стенки бактерий, в отличие от клеточных стенок эукариот содержат особые структурные элементы:

  • чередующиеся последовательности N-ацетилглюказамина и N-ацетилмурамовой кислоты;
  • мезо-диаминопимелиновая кислота, D-формы аланина и гутаминовой кислоты.

Данные структурные элементы являются слабым местом бактерий и используются в борьбе с вызываемыми ими инфекциями. Для этого применяют лекарственные препараты, воздействующие только на клеточные стенки бактерий или на процесс их синтеза, но не оказывающие влияния на клетки растений, человека и животных.

Функции клеточной стенки

Клеточная стенка бактерии выполняет ряд важных функций:

  • механическая защита от воздействия негативных факторов окружающей среды;
  • обеспечивает форму клетки;
  • обеспечивает возможность существования клетки в гипотонических растворах;
  • обеспечивает осуществление транспорта веществ и ионов, что характерно для грамотрицательных бактерий с наружной мембраной, являющейся дополнительным барьером для их поступления. При этом основной барьер – цитоплазматическая мембрана;
  • препятствует проникновению в бактериальную клетку токсических веществ, что также характерно для грамотрицательных бактерий с наружной мембраной;
  • клеточная стенка является местом расположения рецепторов, на которых адсорбируются бактериоцины и бактериофаги;
  • в клеточной стенке содержаться антигены (липополисахариды у грамотрицательных бактерий и тейховые кислоты у грамположительных бактерий);
  • на клеточной стенке расположены рецепторы, которые отвечают за взаимодействие клеток донора и реципиента при конъюгации бактерий.

Одновременно отмечается, что клеточная стенка у бактерий не является жизненно важной структурой, поскольку может быть удалена в определенных условиях. В этом случае бактериальные клетки существуют в виде сферопластов и протопластов.

(c) Справочник AgroXXI