2) участие в энергетическом обмене (+)
3) синтез биологически активных веществ
4) формирование лекарственной устойчивости
Цитоплазматическая мембрана бактерий играет ключевую роль в энергетическом обмене, поскольку у прокариот отсутствуют митохондрии. В мембране локализованы компоненты дыхательной цепи — дегидрогеназы, хиноны, цитохромы и терминальные оксидазы или редуктазы. Перенос электронов сопровождается перемещением протонов наружу, вследствие чего формируется протонный электрохимический градиент.
Энергия протонного градиента используется мембранной АТФ-синтазой для образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Этот механизм, называемый окислительным фосфорилированием, обеспечивает энергией активный транспорт веществ, биосинтетические процессы, движение жгутиков и поддержание клеточного гомеостаза. При анаэробном дыхании цитоплазматическая мембрана также участвует в переносе электронов, однако конечными акцепторами служат не кислород, а нитраты, сульфаты и другие соединения.
Форма большинства бактерий преимущественно определяется пептидогликановым клеточным каркасом и белками цитоскелета, а не мембраной. Синтез биологически активных соединений происходит с участием цитоплазматических ферментов, рибосом и специализированных метаболических путей. Мембранные эффлюксные насосы могут способствовать антибиотикорезистентности, но формирование лекарственной устойчивости не является универсальной основной функцией цитоплазматической мембраны.
| Структура или процесс | Основная функция | Диагностическое значение |
|---|---|---|
| Цитоплазматическая мембрана | Дыхательная цепь, создание протонного градиента, синтез АТФ | Повреждение мембраны приводит к быстрому нарушению энергетики и проницаемости клетки |
| АТФ-синтаза | Фосфорилирование АДФ за счёт энергии движения протонов | Является важной мишенью некоторых противомикробных препаратов |
| Транспортные белки мембраны | Активный и облегчённый перенос питательных веществ и ионов | Определяют способность бактерии использовать определённые субстраты |
| Клеточная стенка | Поддержание формы, защита от осмотического лизиса | Особенности строения лежат в основе окраски по Граму |
| Рибосомы 70S | Синтез белка | Служат мишенью аминогликозидов, тетрациклинов и макролидов |
| Цитоплазма | Гликолиз, биосинтез метаболитов, репликация и транскрипция | Содержит ферменты, определяющие биохимические свойства микроорганизма |
| Эффлюксные системы | Выведение токсичных соединений и отдельных антибиотиков | Могут повышать минимальную подавляющую концентрацию препарата, но не являются единственным механизмом устойчивости |
Цитоплазматическая мембрана бактерий функционально объединяет свойства плазматической мембраны и внутренней мембраны митохондрий эукариот. Помимо энергетического обмена, она обеспечивает избирательную проницаемость, секрецию белков и участие в синтезе компонентов клеточной стенки. Нарушение её целостности вызывает утечку ионов и метаболитов, падение мембранного потенциала и гибель микроорганизма. Поэтому мембраноактивные антисептики и антибиотики оказывают выраженное бактерицидное действие.