Mikroskopowa struktura elektronowa typowej komórki bakteryjnej

Mikroskopowa struktura elektronowa typowej komórki bakteryjnej!

Są to zasadniczo jednopłaszczowe układy składające się z centralnego materiału jądrowego otoczonego cytoplazmą.

Cała masa protoplastu jest zamknięta tylko w błonie plazmatycznej.

Komórki bakteryjne wykazują typową strukturę prokariotyczną. Jest zamknięty trzema warstwami, najbardziej zewnętrzną warstwą szlamu, środkową ścianą komórkową i najbardziej wewnętrzną membraną plazmową.

[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:

Jest to galaretowata warstwa obecna na zewnętrznej powierzchni ściany komórkowej, zwykle złożona z polisacharydów (np. Dekstran, dekstryna, lewan) i łańcuchów polipeptydowych aminokwasów. Gdy składniki tej warstwy są tylko polisacharydami, które tworzą lepką warstwę, określa się ją jako warstwę szlamu. Ale gdy występują również substancje azotowe (tj. Aminokwasy) wraz z polisacharydami, wówczas nazywa się to kapsułką.

Produkcja / tworzenie kapsułki zależy od czynników środowiskowych i odżywczych. Różne szczepy tego samego gatunku mogą mieć kapsułki kilku różnych polisacharydów specyficznych względem szczepu. Inna struktura, Glycocalyx, to splątana masa cienkich włókien polisacharydowych, które rozciągają się od powierzchni bakterii. Kapsułka lub glikokaliksy mogą odgrywać kilka głównych ról.

1. Gruba kapsułka może chronić komórkę przed odwodnieniem. Nie zapobiega to jednak przenikaniu rozpuszczalnych w wodzie składników odżywczych i produktów odpadowych.

2. Kapsułka chroni niektóre patogeny przed wchłonięciem i zniszczeniem przez białe krwinki, przyczyniając się w ten sposób do zdolności organizmu do wywoływania choroby.

3. W przeciwieństwie do kapsułki, glikokaliks nie jest w stanie ochronić pojedynczej komórki przed zniszczeniem. Jednakże może pomóc komórkom bakteryjnym przylegać do siebie, tworząc agregat bakteryjny, który może być trudny do wchłonięcia przez komórki krwi.

4. Polisacharyd glikokaliksu jest odpowiedzialny za umożliwienie niektórym bakteriom przyczepienia się do powierzchni.

Płaszcze:

Niektóre gatunki bakterii, szczególnie te ze słodkiej wody i środowiska morskiego, są zamknięte w osłonce lub kanaliku. Osłony składają się z nierozpuszczalnych związków metali, takich jak tlenki żelaza i manganu, wytrąconych wokół komórek jako produkty ich metabolicznej aktywności. Osłona nie jest istotną częścią komórki.

Łodygi:

Pewne gatunki bakterii charakteryzują się utworzeniem półsztywnego występu zwanego łodygą, która rozciąga się od komórki. Umożliwia komórce połączenie się z twardymi powierzchniami za pomocą substancji klejącej wytworzonej na końcu dystalnym.

[II] Ściana ogniwa:

Bakteryjna ściana komórkowa jest strukturą, która natychmiast otacza błonę komórkową. Ściana komórkowa jest złożoną strukturą złożoną z kilku substancji. Sztywność struktury ściany komórkowej wynika głównie z peptydoglikanu (znanego również jako murena lub muko-peptyd), substancji występującej tylko w organizmach prokariotycznych.

Te bardzo duże polimery składają się z trzech rodzajów bloków konstrukcyjnych:

1. N-Acetyloglukozamina (NAG)

2. N-Acetyl muramic i (NAM) i

3. peptyd składający się z czterech lub pięciu aminokwasów, mianowicie L-alaniny, D-alaniny, kwasu D-glutaminowego i lizyny lub kwasu diaminopimelinowego.

Cukry NAG i NAM zamiennie tworzą długie równoległe łańcuchy. Do molekuł NAM dołączone są krótkie łańcuchy boczne składające się z czterech lub pięciu aminokwasów. Pojedyncza warstwa peptydoglikanu jest siecią sąsiednich łańcuchów cukrowych związanych razem przez łańcuchy boczne aminokwasów, tworząc w ten sposób strukturę usieciowaną, która pokrywa całą komórkę.

Niektóre bakterie mogą mieć kilka warstw peptydoglikanu. Antybiotyki penicylinowe i cefalosporynowe powodują śmierć komórek bakteryjnych poprzez zakłócanie syntezy peptydoglikanów. Peptydoglikany wraz z dwoma innymi składnikami ściany komórkowej, kwasem diaminopimelinowym i kwasem teichoinowym są unikalne dla prokariontów. Należy zauważyć, że aminokwasy w peptydzie w peptydoglikanach istnieją w konfiguracji D.

Bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne wykazują różnice w składzie ich ściany komórkowej. Właściwości barwienia tych bakterii zależą od składu ich ściany komórkowej. Oporność na antybiotyki niektórych szczepów zależy również od składu ściany komórkowej.

[III] Błona cytoplazmatyczna:

Po ścianie komórkowej znajduje się błona komórkowa lipoproteiny lub błona cytoplazmatyczna. Kontroluje przechodzenie substancji chemicznych w roztworze do i z komórki. Dostarcza również biochemicznej maszynerii do przenoszenia jonów mineralnych, cukrów, aminokwasów, elektronów i innych metabolitów przez membranę. Błona cytoplazmatyczna jest dwuwarstwą fosfolipidowo-białkową podobną do tej występującej w komórkach roślinnych i zwierzęcych.

Główna różnica polega jednak na tym, że w prokariontach nie ma steroli. Enzymy oddechowe (cytochromy, enzymy cyklu Krebsa, NADH, itp.) Nie są związane osobno przez błony, jak stwierdzono w eukariotach: wewnętrzna powierzchnia samej błony cytoplazmatycznej zapewnia miejsca do przyłączenia tych enzymów.

Błona komórkowa jest miejscem wielu funkcji, które obejmują:

1. Transport cząsteczek do iz komórki

2. Wydzielanie enzymów pozakomórkowych,

3. Oddychanie i fotosynteza,

4. Rozporządzenie w sprawie rozmnażania i

5. Synteza ściany komórkowej.

[IV] Cytoplazmatyczne i cytoplazmatyczne inkluzje:

Cytoplazma bakteryjna jest złożoną mieszaniną węglowodanów, białek, lipidów, minerałów, kwasu nukleinowego i wody. Przechowuje materiał organiczny w postaci glikogenu, volutyny i poli-P-hydroksymaślanu. Niektóre bakterie fotosyntetyczne i niesyntetyczne gromadzą także siarkę i żelazo w cytoplazmie.

Niebiesko-zielone glony są w stanie korzystać z CO ₂ i H ₂ O, z energii dostarczanej przez słońce ze względu na obecność fotosyntetycznych pigmentów, które są wspólnie nazywane "phycobilin", składających się z fikocyjaniny (niebieski) i fikoerytryny (czerwony) . Bakterie fotosyntetyczne, takie jak Rhodospirillum sp. i Chromatium sp. swój autotroficzny nawyk zawdzięczają specjalnemu rodzajowi chlorofilu, bakterio-chlorofilu.

Poza częścią płynną i cząstkami do przechowywania, cytoplazma bakteryjna zawiera również obszar chromatyczny lub jądrowy i kilka innych inkluzji. Komórka bakteryjna pozbawiona jest mitochondriów, retikulum endoplazmatycznego, centrosomu i ciał Golgiego.

1. Materiał jądrowy:

Cechą jądra bakteryjnego jest brak błony jądrowej, jąderka, chromonmy i soku jądrowego. Takie jądro jest określane jako nukleoid lub genofor. Pod mikroskopem elektronowym nukleoid wydaje się być włóknisty i składa się z podwójnego lub jednoniciowego DNA. Ma około 5 x 10 ⁶ par zasad i masę cząsteczkową około 3 x 10.

Cząsteczka DNA ma długość około 1000 μm, zwykle tworząc strukturę podobną do pierścienia lub czasami pozostaje rozproszona w cytoplazmie komórki. Nukloida Escherichia coli ma centralny rdzeń RNA otoczony 12-82 superkoilunkami DNA. Kilka cząsteczek białka jest również związanych z DNA.

Bakteryjny DNA pozbawiony jest histonów, dlatego nie można go porównywać z chromosomami komórek eukariotycznych.

2. Plazmidy:

Komórki bakterii zawierają również pewne chromosomalne determinanty dziedziczne, które są albo niezależne od chromosomów bakteryjnych, albo są w nie zintegrowane. Lederberg (1952) ukuł termin plazmidy dla takich pozasłośnych dziedzicznych determinant. Plazmidy niosą tylko nieistotne geny i nie odgrywają żadnej roli w żywotności i rozwoju bakterii. W związku z tym są one również definiowane jako autonomiczne elementy zbędne.

Plazmidy są dwuniciowymi, zamkniętymi, kolistymi cząsteczkami DNA, które mają wielkość od 1 kb (zasady Kilobase-1000) do ponad 200 kb. Często geny przenoszone przez plazmidy kodują enzymy, które w pewnych okolicznościach są korzystne dla gospodarza bakteryjnego.

Wśród fenotypów nadawanych przez różne plazmidy są:

za. odporność na antybiotyki

b. produkcja antybiotyków

do. degradacja złożonych związków organicznych

re. produkcja kolicyny

mi. produkcja enterotoksyn.

fa. produkcja enzymów restrykcyjnych i modyfikacyjnych

W warunkach naturalnych wiele plazmidów przenosi się do nowych gospodarzy w procesie podobnym do koniugacji. W większości przypadków replikacja plazmidowego DNA jest przeprowadzana przez ten sam zestaw enzymów, które zostały wykorzystane do powielenia chromosomu bakteryjnego. Niektóre plazmidy są pod "ścisłą kontrolą", co oznacza, że ​​ich replikacja jest sprzężona z replikacją gospodarza, tak że tylko jedna lub co najwyżej kilka kopii plazmidu będzie obecnych w każdej komórce bakteryjnej.

Z drugiej strony, plazmidy pod "swobodną kontrolą" mają numery kopii 10-200, które można zwiększyć do kilku tysięcy na komórkę, jeśli synteza białka gospodarza jest zatrzymana. W nieobecności syntezy białka kontynuowana jest replikacja zrelaksowanego plazmidu podczas gdy replikacja chromosomalnego DNA i "ostrych" plazmidów ustaje.

3. Rybosomy:

W cytoplazmie znajdują się liczne rybosomy zbudowane z RNA. Cząstki te są miejscami syntezy białek i występują w grupach zwanych "polibosomami" lub "polisomes" i składają się z dużych i małych podjednostek. Rybosomy bakteryjne mają typ 70 S i składają się z dwóch podjednostek.

Stała sedymentacji większej podjednostki wynosi 50 S, a mniejsza jednostka 30 S. Te pierwsze mają dwie cząsteczki RNA i 35 aminokwasów, a druga cząsteczka RNA i 21 różnych aminokwasów.

4. Mesosomy:

Są to złożone miejscowe zawijanie się błony cytoplazmatycznej. W komórce mogą znajdować się 2-4 mezosomy, a liczba ta jest zwykle wyższa w bakteriach wykazujących wysoką aktywność oddechową, takich jak bakterie nitryfikacyjne.

Stwierdzono często, że pochodzą one z miejsca, w którym błona rozpoczyna się przed podziałem komórek, i przyłączają się do regionu "jądrowego". Uważa się, że mezosomy działają w syntezie ściany komórkowej i podziale materiałów jądrowych.

[V] Flagella:

Wić bakteryjna jest długim, nitkowatym biczowatym, protoplazmatycznym wyrostkiem, który powstaje w otoczce komórki i rozciąga się poza powierzchnię komórki. Struktura i skład wici bakteryjnej jest całkowicie różny od struktury wici eukariotycznej. Zamiast układu "9 + 2" mikrotubuli zawierających tubulinę, istnieje po prostu pojedyncze włókno globularnego białka o nazwie flagellina.

Jest to naga struktura białkowa, w której brakuje mikrotubul. Wici są odpowiedzialne za lokomocję komórek bakteryjnych i biorą udział w chemotaksji i działają jako organ zmysłu bakterii. Wieńca ma długość od 10 μm do 20 μm i ma około 0, 2 μm grubości. Wianka ma trzy części.

(a) Podstawa lub podstawowa granulka

(b) Struktura podobna do haczyka i

(c) Włókno

Nie wszystkie bakterie posiadają wici tak jak u bakterii bogatych (np. Pasteurella, Lactobacillus). Wici bakteryjnej są sztywne i nie biczują tam iz powrotem. Zamiast tego obracają się bardzo podobnie do śmigła łodzi.

[VI] Pili (Singular-pilus):

Znane również jako fimbrie (single-fimbria), można je zobaczyć tylko w mikroskopie elektronowym. Są liczniejsze niż wici. Są to małe, proste, cienkie nitkowate wypustki niezwiązane z ruchliwością organizmu. Składa się z białka zwanego pilin ułożonego spiralnie wokół centralnego rdzenia. Ich znane funkcje obejmują:

1. Specjalny rodzaj pilusów zwany F. pilus (sex pilus) służy jako port wejścia materiału genetycznego podczas krycia bakteryjnego (koniugacja)

2. Służą jako środek przywiązujący do różnych powierzchni, tj. Przyczyniają się do powstania infekcji poprzez wiązanie bakterii z powierzchniami komórek zwierząt i roślin, z których mogą uzyskać składniki odżywcze.

Mykoplazm:

Mikoplazmy są najmniejszymi znanymi tlenowymi organizmami prokariotycznymi bez ściany komórkowej odkrytej po raz pierwszy przez Pasteura (1843) podczas badania czynnika wywołującego pleuropneumonię u bydła. Zostały one oznaczone jako PPLO (organizmy podobne do pleuropneumonii). W 1898 roku Nocard i Roux odnieśli sukces w uzyskaniu czystych hodowli tych mikroorganizmów w pożywce zawierającej surowicę.

Mikoplazmy są częstymi zanieczyszczeniami w kulturach tkankowych bogatych w materię organiczną. Zostały one również znalezione w gorących źródłach wody. Występują w glebie, ściekach i różnych podłożach oraz u ludzi, zwierząt i roślin.

Te pleuromorficzne mikroorganizmy zostały nazwane przez Brelina i in. Jako mykoksy Asterococcus. (1910). Nowak (1929) umieścił ten organizm w rodzaju Mycoplasma, który należy do klasy Mollicutes z rzędu Mycoplasmatales. Mycoplasma można hodować na podłożach bezkomórkowych.

Struktura mykoplazm:

Brak prawdziwej ściany komórkowej powoduje, że organizmy te są wysoce plastyczne i łatwo ulegają deformacji, dlatego mykoplazmy są nieregularne i mają zmienny kształt. Komórki mogą być kokcoidalne, ziarniste, w kształcie gruszki, przypominające gromadę, podobne do pierścienia lub nitkowate.

Organizmy te pokryte są jednostkową lipoproteinową błoną lipopochodną o grubości 7, 5-10 μm. Cytoplazma zawiera rybosomy i strukturę podobną do nukleoplazmy. Chociaż materiał genetyczny składa się zarówno z DNA, jak i RNA, jest on mniejszy niż połowa, która zwykle występuje u innych organizmów prokariotycznych i jest prawdopodobnie najniższym ograniczeniem wymaganym dla organizmu komórkowego. Ilość DNA wynosi do 4 procent, a RNA około 8 procent. Zawartość G + C w DNA wynosi od 23 do 40 procent.

Komórki PPLO mają kilka enzymów użytecznych w replikacji DNA, transkrypcję i translację zaangażowanych w syntezę białek i wytwarzanie ATP z cukru beztlenowo.