Elektronmikroskopisk struktur af en typisk bakteriecelle

Elektronmikroskopisk struktur af en typisk bakteriecelle!

Disse er hovedsagelig en-kuvertsystemer bestående af centralt nukleart materiale omgivet af cytoplasma.

Hele massen af ​​protoplasten er kun indkapslet i en plasmamembran.

Bakterierne viser en typisk prokaryotisk struktur. Det er omsluttet af tre lag, den yderste dækning af slim, midtercellevæggen og den inderste plasmamembran.

[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:

Det er et gelatineagtigt lag, der er til stede på den ydre overflade af cellevæggen, sædvanligvis sammensat af polysaccharider (fx dextran, dextrin, levan) og eller polypeptidkæder af aminosyrer. Når bestanddelene i dette lag kun er polysaccharider, som danner et viskøst lag, betegnes det som slimlag. Men når nitrogenholdige stoffer (dvs. aminosyrer) også er til stede sammen med polysaccharider, så kaldes det kapsel.

Kapslenes produktion / dannelse afhænger af miljømæssige og næringsmæssige faktorer. Forskellige stammer af samme art kan have kapsler af flere forskellige stamme-specifikke polysaccharider. En anden struktur, Glycocalyx, er en sammenflettet masse tynde polysaccharidfibre, der strækker sig fra bakterieoverfladen. Kapslen eller glycocalyx kan spille flere hovedrolle.

1. En tykk kapsel kan beskytte cellen mod dehydrering. Det forhindrer imidlertid ikke passage af vandopløselige næringsstoffer og affaldsprodukter.

2. Kapslen beskytter nogle patogener mod ophidsning og ødelæggelse af kroppens hvide blodlegemer og derved bidrager til en organisms evne til at forårsage sygdom.

3. I modsætning til kapslen er glycocalyxen ikke i stand til at beskytte en individuel celle mod ødelæggelse. Det kan dog hjælpe bakterieceller til at klæbe til hinanden, hvilket danner et bakterieaggregat, som blodcellerne kan finde svært at opsuge.

4. Polysaccharidet af glycocalyx er ansvarlig for at tillade, at nogle bakterier fastgøres til overflader.

skafter:

Nogle arter af bakterier, især dem fra ferskvand og havmiljøer, er indesluttet i en kappe eller rørformet. Mantlerne er sammensat af uopløselige metalforbindelser, såsom jern- og manganoxider, udfældet omkring cellerne som produkter af deres metaboliske aktivitet. Kappen er ikke en vital del af cellen.

stilke:

Visse bakteriearter er karakteriseret ved dannelsen af ​​en halvstiv appendage kaldet en stilk, der strækker sig fra cellen. Det gør det muligt for cellen at vedhæfte sig til faste overflader ved hjælp af et klæbemiddel, der er produceret ved den distale ende.

[II] cellevæg:

Den bakterielle cellevæg er den struktur, der umiddelbart omgiver cellemembranen. Cellevæggen er en kompleks struktur bestående af flere stoffer. Stivheden af ​​strukturen af ​​cellevæggen skyldes primært peptidoglycan (også kendt som murein eller muco-peptid), et stof der kun findes i prokaryoter.

Disse meget store polymerer består af tre slags byggesten:

1. N-acetylglucosamin (NAG)

2. N-accetyl muramisk og (NAM) og

3. Et peptid bestående af fire eller fem aminosyrer, nemlig L-alanin, D-alanin, D-glutaminsyre og enten lysin eller diaminopimelinsyre.

Sukkerne NAG og NAM veksler til lange parallelle kæder. Vedhæftet til NAM molekylerne er korte sidekæder med fire eller fem aminosyrer. Et enkelt lag af peptidoglycan er et netværk af tilstødende sukkerkæder bundet sammen gennem aminosyresidekæderne, hvorved der laves en tværbundet struktur, der dækker hele cellen.

Nogle bakterier kan have flere lag peptidoglycan. Penicillin og cephalosporin antibiotika forårsager død til bakterieceller ved at interferere med peptidoglycan syntese. Peptidoglycaner, sammen med to andre cellevægskomponenter, diaminopimelinsyre og teichosyre, er unikke for prokaryoter. Det er vigtigt at bemærke, at aminosyrerne i peptidet i peptidoglycaner findes i D-konfiguration.

Gram-positive og gram-negative bakterier viser forskelle i deres cellevægs sammensætning. Farvningsegenskaberne af disse bakterier afhænger af deres cellevægssammensætning. Antibiotisk resistens af nogle stammer afhænger også af cellevægssammensætning.

[III] Cytoplasmisk membran:

Cellevæg efterfølges af lipoproteinplasmemembranen eller cytoplasmisk membran. Det styrer passagen af ​​kemiske stoffer i opløsning ind i og ud af cellen. Det giver også det biokemiske udstyr til at flytte mineralioner, sukkerarter, aminosyrer, elektroner og andre metabolitter gennem membranen. Den cytoplasmatiske membran er et phospholipid-protein-dobbeltlag, der ligner det, der er til stede i plante- og dyreceller.

Den største forskel er imidlertid, at der ikke er steroler i prokaryoter. Respiratoriske enzymer (cytokromer, Krebs-cyklus enzymer, NADH osv.) Bindes ikke særskilt af membraner, som findes i eukaryoterne. Den indre overflade af selve cytoplasmiske membran tilvejebringer steder til fastgørelsen af ​​disse enzymer.

Cellemembran er stedet for mange funktioner, som omfatter:

1. Transport af molekyler ind og ud af cellen

2. Sekretion af ekstracellulære enzymer,

3. Respiration og fotosyntese,

4. Forordning om reproduktion og

5. Cellvægssyntese.

[IV] Cytoplasma og cytoplasmiske indeslutninger:

Den bakterielle cytoplasma er en kompleks blanding af kulhydrater, proteiner, lipider, mineraler, nukleinsyre og vand. Det lagrer organisk materiale i form af glycogen, volutin og poly-P-hydroxybutyrat. Nogle fotosyntetiske og ikke-fotosyntetiske bakterier opsamler også svovl og jern i deres cytoplasma.

Blågrønne alger kan udnytte CO ₂ og H ₂ O med solenergi som følge af tilstedeværelsen af ​​fotosyntetiske pigmenter, der kollektivt kaldes phycobiliner, der består af phycocyanin (blå) og phycoerythrin (rød) . De fotosyntetiske bakterier såsom Rhodospirillum sp. og Chromatium sp. skylder deres autotrofe vane til en særlig type klorofyl, bakteriochlorofyl.

Foruden væskedel og opbevaringspartikler indeholder bakteriecytoplasma også et kromatisk eller nukleare område og nogle andre indeslutninger. Den bakterielle celle er blottet for mitokondrier, endoplasmatisk retikulum, centrosom og Golgi-kroppe.

1. Kernemateriale:

Karakteristisk for en bakteriel kerne er fraværet af nukleær membran, nukleolus, kromonemata og nukleinsap. En sådan kerne betegnes som nukleoid eller genofore. Under elektronmikroskop synes nukleoid at være fibrillar og sammensat af et dobbelt eller enkeltstrenget DNA. Den har ca. 5 x ¹⁰⁶ basepar og en molekylvægt på ca. 3 x 10 ⁹ .

DNA-molekylet er ca. 1000 μm langt, hvilket normalt danner ringlignende struktur eller sommetider forbliver diffunderet gennem cytoplasmaet i cellen. Nukloid af Escherichia coli har en central kerne af RNA, omgivet af 12-82 supercoilings af DNA. Et par proteinmolekyler er også forbundet med DNA.

Det bakterielle DNA er uden histoner og kan derfor ikke sammenlignes med kromosomer af eukaryote celler.

2. Plasmider:

Bakterieceller indeholder også nogle ekstrakromosomale arvelige determinanter, som enten er uafhængige af bakterielle kromosomer eller er integreret i den. Lederberg (1952) dannede udtrykket plasmider for sådanne ekstrakromosomale arvelige determinanter. Plasmider bærer kun ikke-essentielle gener og har ingen rolle i levedygtighed og vækst af bakterier. Derfor er de også defineret som dispensable autonome elementer.

Plasmider er dobbeltstrengede, lukkede cirkulære DNA-molekyler, der strækker sig i størrelse fra 1 Kb (Kilobase-1000 baser) til større end 200 Kb. Ofte koder plasmidbårne gener for enzymer, der under visse omstændigheder er fordelagtige for bakterieværten.

Blandt de fænotyper, der er tildelt af forskellige plasmider, er:

en. resistens mod antibiotika

b. produktion af antibiotika

c. nedbrydning af komplekse organiske forbindelser

d. produktion af coliciner

e. produktion af enterotoksiner.

f. produktion af restriktions- og modifikationsenzymer

Under naturlige forhold overføres mange plasmider til nye værter ved en proces svarende til konjugation. For det meste udføres replikation af plasmid-DNA med det samme sæt enzymer, der anvendes til at duplikere det bakterielle kromosom. Nogle plasmider er under stringent kontrol, hvilket betyder, at deres replikation er koblet til værtsens, således at kun en eller højst nogle få kopier af plasmidet vil være til stede i hver bakteriecelle.

På den anden side har plasmider under 'relaxed control' kopieringsnumre på 10-200, som kan forøges til flere tusinde pr. Celle, hvis hostproteinsyntese er stoppet. I fravær af proteinsyntese fortsætter replikationen af ​​det afslappede plasmid, medens replikation af kromosomalt DNA og af 'stringente' plasmider ophører.

3. Ribosomer:

Spredt i cytoplasma er talrige ribosomer sammensat af RNA. Disse partikler er steder for proteinsyntese og findes i grupper kaldet "polyribosomer" eller "polysomer" og består af store og små underenheder. Bakterielle ribosomer er af 70 S typer og består af to underenheder.

Sedimentationskonstanten i den større underenhed er 50 S, og den af ​​den mindre enhed er 30 S. Den tidligere har to molekyler RNA og 35 aminosyrer og det sidstnævnte molekyle RNA og 21 forskellige aminosyrer.

4. Mesosomer:

Disse er komplekse lokaliserede infoldings af den cytoplasmatiske membran. Der kan være 2-4 mesosomer i en celle, og antallet er sædvanligvis højere i bakterier, der viser høj respiratorisk aktivitet, såsom nitrificerende bakterier.

De findes ofte at stamme fra et punkt, hvor membranen begynder invagination inden celledeling, og de bliver knyttet til 'nukleare' regionen. Mesosomer menes at fungere i cellevægssyntese og opdeling af nukleart materiale.

[V] Flagella:

Den bakterielle flagellum er en lang, filamentøs pisklignende protoplasmisk appendage, der opstår i cellehylsteret og strækker sig ud over celleoverfladen. Strukturen og sammensætningen af ​​bakteriel flagella er helt anderledes end den for eukaryotiske flagella. I stedet for "9 + 2" -arrangementet af tubulinholdige mikrotubuli er der simpelthen et enkelt filament af globulært protein kaldet flagellin.

Det er en nøgen proteinstruktur, der mangler mikrotubuli. Flagella er ansvarlig for lokomotion af bakteriecellerne og er involveret i kemotaxis og virker som et følelsesorgan af en bakterie. Flagellumet ligger i længder fra 10 μm til 20 μm og er ca. 0, 2 μm tykt. Et flagellum har tre dele.

(a) basal krop eller basal granulat

(b) Hook som struktur og

(c) filament

Ikke alle bakterier besidder flagella som i de berygtede bakterier (f.eks. Pasteurella, Lactobacillus). Bakteriel flagella er stiv og pisk ikke frem og tilbage. I stedet spinder de sig meget som en bådes propellar.

[VI] Pili (Singular-Pilus):

Også kendt som fimbriae (singular-fimbria), kan disse kun ses i en elektronmikrograf. De er mere talrige end flagella. Disse er små, lige, tynde trådfilamenter, der ikke er forbundet med organismenes bevægelighed. Den består af et protein kaldet pilin arrangeret spiralformet omkring en central kerne. Deres kendte funktioner omfatter:

1. Særlig form for pilus kaldet F. pilus (sex pilus) tjener som indgangsport af genetisk materiale under bakteriel parring (konjugation)

2. Ser som et middel til fastgørelse til forskellige overflader, dvs. bidrage til etablering af infektion ved at binde bakterier til celleoverflader af dyr og planter, hvorfra de kan få næringsstoffer.

mycoplasma:

Mycoplasmer er de mindste kendte aerobic prokaryoter uden en cellevæg, der først blev opdaget af Pasteur (1843), mens han studerede kausionsmiddelet for pleuropneumoni hos kvæg. De blev betegnet som PPLO (pleuropneumonia-lignende organismer). I 1898 lykkedes Nocard og Roux at opnå rene kulturer af disse mikroorganismer i medier indeholdende serum.

Mycoplasmer er hyppige forurenende stoffer i vævskulturer, der er rig på organisk materiale. De er også fundet i varmtvandsfjedre. De forekommer i jord, spildevand og forskellige substrater og hos mennesker, dyr og planter.

Disse pleuromorfe mikroorganismer blev navngivet som Asterococcus mycoides af Borrel et al. (1910). Nowak (1929) placerede denne organisme i slægten Mycoplasma, som tilhører klassen Mollicutes af ordren Mycoplasmatales. Mycoplasma kan dyrkes på cellefri medier.

Mycoplasmas struktur:

Fraværet af en ægte cellevæg gør disse organismer meget plastiske og let deformerbare, derfor er mycoplasmer uregelmæssige og variable i form. Cellerne kan være coccoid, granulær, pæreformet, klyngeagtig, ringlignende eller filamentøs.

Disse organismer er dækket med en enheds-lipo-protein-cytoplasmisk membran, 7, 5-10 μm tyk. Cytoplasma indeholder ribosomer og nukleoplasmlignende struktur. Selv om genetisk materiale er sammensat af både DNA og RNA, er det mindre end halvdelen, som normalt forekommer i andre prokaryoter, og er måske den laveste grænse, der kræves for cellulær organisme. Mængden af ​​DNA er op til 4 procent og RNA omkring 8 procent. G + C-indholdet i DNA ligger mellem 23 og 40 procent.

PPLO-cellerne har adskillige enzymer anvendelige i DNA-replikation, transkriptionen og translationen involveret i proteinsyntese og generering af ATP fra sukker anaerobt.