Bakterijos sandara

Anksčiau bakterinė ląstelė buvo vaizduojama kaip labai supaprastinta augalinė ląstelė, susidedanti iš sienelės, protoplazmos, kai kuriose didesnėse ląstalėse matomo chromatino, voliutino ir kai kurių atsarginių maisto medžiagų. Nei branduolio, nei vakuolių bakterinėse ląstelėse nebuvo galima įžiūrėti, jos buvo laikomos bebranduolėmis. Tačiau sudėtingi bakterinių ląstelių fiziologiniai procesai ir tų procesų poveikis aplinkai vertė abejoti šių ląstelių paprastumu.

Tipiška bakterinė ląstelė susideda iš dvigubos sienelės ir gyvosios ląstelės dalies – protoplasto.

Bakterijos sienelė

Membrana  
Pirmoji sienelė (vidinė) bakterijai teikia formą ir stangrumą. Joje yra mureino. Tik spirochetų ląstelės, kurios neturi sienelių, yra labai lanksčios.

Pirmoji sienelė tik retais atvejais (pvz., acto rūgšties bakterijų) sudaryta iš celiuliozės. Daugumos bakterijų sienelės yra sudarytos iš medžiagų, panašių į pektinus, kartais į baltymus. Pavyzdžiui, vadinamųjų gramteigiamų bakterijų (Bacillus megatherium, Bacillus subtilis ir kt.) sienelė, būdama baltyminės prigimties, hidrolizuojama skyla į paprastas (ne aromatines) besieres aminorūgštis, o gramneigiamų bakterijų sienelės hidrolizuojamos suskyla į įvairias kitokias aminorūgštis (dažnai turinčias sierą) ir lipoidus.

Ji yra gana puri ir palyginti lengvai praleidžia maisto medžiagas bei ląstelės išskyras. Tripsinas vidinių sienelių neveikia, bet yra fermentų, pvz., lizocimas, kuris tirpdo sieneles, nepakenkdamas ląstelės turiniui. Ląstelėje su nutirpdytomis sienelėmis vis tiek vyksta sporų, nukleorūgščių ir baltymų susidarymas.

Sienelė 
Antroji sienelė (išorinė), dažnai vadinama kapsule, už pirmąją yra žymiai storesnė. Ji sudaryta iš gleivių. Jos susidarymui didelę reikšmę turi mitybos sąlygos. Antroji sienelė būna ypač stora, kai mitybinėje terpėje daug cukraus. Ypač storą kapsulę turi Azotobacter chroococcum ląstelės.

Gleivinė sienelė saugo bakterijas nuo išdžiūvimo, taip pat nuo jomis mintančių pirmuonių, kuriems gleivės neturi maistinės vertės, ir todėl jie tokių bakterijų neėda. Kai kurių parazitinių bakterijų gleivinė sienelė (pvz., juodligės Bacillus anthracis) apsaugo šiuos mikrobus nuo ištirpimo, kai jie patenka į organizmą. Neturėdamos gleivinės sienelės, tokios bakterijos negalėtu parazitiškai gyventi, nes jas organizmas sunaikintų.

Ne visos bakterijos turi gleivines sieneles. Daugelio bakterijų sienelės sudarytos tik iš vieno sluoksnio. Sporų stadijoje bakterijos taip pat neturi gleivinio sluoksnio.

Bakterijos protoplastas 
Elementinė bakterijų analizė rodo, kad jų sausoji medžiaga turi apie 50 % anglies, 8-15 % azoto, apie 10 % vandenilio ir 20 % deguonies. Peleninės medžiagos sudaro apie 10 %, Jose vyrauja fosforas, kurio kartais būna iki 50 %. Toliau seka kalis, kalcis, magnis ir siera. Didžiausia fosforo dalis yra nukleorūgštyse. Siera telkiasi cisteine, metionine, gliutatione, tiamine, biotine. 

Bakterijų protoplastuose kartais pro mikroskopą aiškiai matomi grūdeliai, sudaryti iš voliutino, kuris yra atsarginė nukleoproteidinės prigimties medžiaga. Jo ypač gausu senesnėse bakterijų ląstelėse, kuriose taip pat susikaupia daug riebalinių medžiagų. Riebalinės medžiagos labai aiškiai įžiūrimos pro mikroskopą Azotobacter agile ląstelėse. Bacillus megatherium ląstelėse riebalai sudaro apie 25 % jų sausųjų medžiagų.

Iš kitų svarbių atsarginių medžiagų dar paminėtinas glikogenas, kurio kartais esti tiek daug, kad jis visai nustelbia chromatinę medžiagą. Daugelis Clostridium genties bakterijų citoplazmoje telkia panašią į krakmolą medžiagą – jogeną.

Savotiškos bakterijų vakuolės. Jos dažniausiai esti užpildytos kokia nors tirštesne medžiaga. Aukštesniems augalams būdingų vakuolės sulčių jose nėra. Pavyzdžiui, nustatyta, kad sieros grūdeliai, kurie susitelkia sierabakterėse, yra vakuolių medžiaga.

Minėti intarpai ar atsarginės medžiagos, žinoma, nėra esminė protoplasto dalis, t. y. gyvoji koloidinė citoplazma.

Citoplazma 
Protoplaste galima išskirti citoplazmą, kuri paviršiuje prasideda tankiu sluoksneliu, vadinamu citoplazmos membrana. Po ja yra smulkiai grūdėtas citoplazmos sluoksnis, kuris pereina į stambiau grūdėtą citoplazmą su chromatino grūdeliais. Chromatinas dažnai esti ląstelės viduryje ir sudaro vadinamą branduolio „aparatą“ (nukleoidą).

Išorinis protoplasto sluoksnelis (citoplazmos membrana) sudarytas iš lipoproteinų. Jame yra įvairių fermentų. Šis sluoksnelis taip pat reguliuoja medžiagų patekimą į ląstelės vidų.

Fiziniu - cheminiu požiūriu citoplazma yra sudėtinga koloidinė sistema. Svarbiausios citoplazmos medžiagos yra baltymai, lipidai, nukleorūgštys.

Baltymai visai citoplazmai arba jos daliai gali suteikti rūgščias savybes tuo atveju, jei aminorūgštys (asparagino rūgštis arba gliutaminas), įeinančios į baltymo sudėtį, turi ne po vieną karboksilinę grupę, bet daugiau. Kai plazmos baltymuose vyrauja rūgštys su dviem aminogrupėmis, jie pasižymi šarminėmis savybėmis, nes net ir įvykus tokių aminorūgščių polimerizacijai, vis tiek viena aminogrupė lieka laisva ir turi teigiamą krūvį, kuris plazmai suteikia šarmines savybes. Be to, įvairios šoninės grandys gali jungtis tarp savęs ir su lipoidais, duodamos labai sudėtingą baltyminį - lipoidinį tinklą. Pastebėtina, kad baltymų molekulės dažniausiai sudarytos ne iš vienos, bet iš kelių polipeptiginių grandinių, susuktų į gumulėlį (globulę).

Bendroje bakterijų citoplazminėje sistemoje yra įsiterpusiu kai kurių visam biologiniam pasauliui būdingų plazminių kūnelių. Tai granulės panašios į chondriosomas. Be to, dar esti smulkesnių grūdelių - ribosomų.

Bakterijos branduolys 
Bakterijos branduolio neturi, jo funkcijas atlieka mažai diferencijuota protoplasto dalis, vadinama nukleoidu.

Morfologiškai aiškiai susiformavusiuose eukariotinių ląstelių branduoliuose visuomet aptinkama jiems būdinga medžiaga – deoksiribonukleorūgštis (DNR). Ši rūgštis randama ir bakterijose. Tyrimai parodė, kad iš DNR kiekio, randamo bakterijų ląstelėse, galima spręsti, jog branduolio funkcijas atliekanti zona bakterijose turi sudaryti apie 20 % jų tūrio. Vadinasi, bakterijos šiuo atžvilgiu turėtų būti panašios į gyvūnines ląsteles, kurios taip pat pasižymi stambiais branduoliais.

Kartais bakterijose aptinkama aiškiai morfologiškai išsiskirianti chromosomos zona (pvz., gleivabakterėse).

Žiuželiai 
Pagrindinis straipsnis – Bakterinis žiuželis

Žiuželiais vadinami bakterijų judėjimo organai. Ne visos bakterijos turi žiuželius, ir todėl ne visos gali judėti. Nejudančioms priklauso daugelis rutulio formos bakterijų. Tačiau ir lazdelinių grupėje yra daug nejudančių, žiuželių neturinčių bakterijų. Kartais bakterijų judėjimui žiuželiai nėra būtini. Pavyzdžiui, spirochetos puikiai juda ir be žiuželių, vien lankstydamos savo kūną.

Žiuželiai – tai plonos baltyminės gijos, pralendančios pro ląstelės sienelėje esančias angeles (o jei yra kapsulė, tai ir pro gleivių sluoksnį) ir gana toli išsikiša į išorę.

Apibūdinant bakterijas, į žiuželių buvimą ar nebuvimą ir jų pasiskirstymo ląstelės paviršiuje būdą dabar mažai kreipiama dėmesio, nes tai yra nepastovūs požymiai. Žiuželiai dažnai esti susiję su bakterijų gyvenimo faze. Pavyzdžiui, Azotobacter chroococcum žiuželius turi tik jaunoje stadijoje.

Žiuželiai nėra gyvybiškai būtini bakterijų organai. Paveikus nestipriais antiseptikais, galima apnuodyti žiuželius, nepakenkiant bakterijų augimui ir dauginimuisi.

Cheminiu atžvilgiu pagrindinė žiuželių medžiaga yra baltymas flagelinas. Tuo galima įsitikinti, paveikus žiuželius tripsinu, kuris juos hidrolizuoja.

Bakterijos