Tipinės bakterinės ląstelės elektroninė mikroskopinė struktūra

Elektroninės mikroskopinės tipinės bakterinės ląstelės struktūra!

Tai iš esmės yra vieno voko sistemos, susidedančios iš centrinės branduolinės medžiagos, apsuptos citoplazmos.

Visa protoplasto masė yra padengta tik plazmos membrana.

Bakterijų ląstelėse yra tipinė prokariotinė struktūra. Jis yra uždengtas trimis sluoksniais, atokiausiu gleivinės sluoksniu, vidurine ląstelių sienele ir viduje esančia plazmos membrana.

[I] Gleivių sluoksnis, kapsulė, glikokalizas:

Tai želatinis sluoksnis, esantis ant išorinės ląstelės sienelės, paprastai susidedantis iš polisacharidų (pvz., Dekstrano, dekstrino, levano) ir (arba) polipeptidinių aminorūgščių grandinių. Kai šio sluoksnio sudedamosios dalys yra tik polisacharidai, kurie sudaro klampą sluoksnį, tai vadinama slimo sluoksniu. Bet kai kartu su polisacharidais yra ir azoto medžiagų (pvz., Amino rūgščių), tai vadinama kapsulėmis.

Kapsulės susidarymas / formavimas priklauso nuo aplinkos ir mitybos veiksnių. Įvairios tos pačios rūšies padermės gali turėti kelių skirtingų štamų specifinių polisacharidų kapsulių. Kitokia struktūra - Glycocalyx - yra plona polisacharido pluošto masė, kuri išeina iš bakterijos paviršiaus. Kapsulė arba glycocalyx gali vaidinti keletą pagrindinių vaidmenų.

1. Storoji kapsulė gali apsaugoti ląstelę nuo dehidratacijos. Tačiau tai netrukdo vandenyje tirpių maistinių medžiagų ir atliekų.

2. Kapsulė apsaugo kai kuriuos patogenus nuo organizmo baltųjų kraujo kūnelių užsikimšimo ir sunaikinimo, taip prisidedant prie organizmo gebėjimo sukelti ligą.

3. Skirtingai nuo kapsulės, glikokalicas negali apsaugoti atskirų ląstelių nuo sunaikinimo. Tačiau tai gali padėti bakterinėms ląstelėms prilipti viena prie kitos, sudarant bakterijų agregatą, kurio kraujo ląstelės gali būti sunkiai įsisavinamos.

4. Glicocalyx polisacharidas yra atsakingas už tai, kad kai kurios bakterijos būtų prijungtos prie paviršių.

Apvalkalai:

Kai kurios bakterijų rūšys, ypač iš gėlojo vandens ir jūros aplinkos, yra uždengtos apvalkalu arba vamzdeliu. Apvalkalai susideda iš netirpių metalų junginių, pvz., Geležies ir mangano oksidų, kurie nusodinami aplink ląsteles kaip jų metabolinio aktyvumo produktai. Apvalkalas nėra gyvybiškai svarbi elemento dalis.

Stiebai:

Tam tikroms bakterinėms rūšims būdingas pusiau standus priedas, vadinamas koteliu, kuris tęsiasi nuo ląstelės. Jis leidžia ląstelei pritvirtinti prie kietų paviršių, naudojant klijų medžiagą, pagamintą distaliniame gale.

[II] Ląstelių sienelės:

Bakterinė ląstelių sienelė yra struktūra, kuri nedelsiant supa ląstelių membraną. Ląstelių sienelė yra sudėtinga struktūra, sudaryta iš kelių medžiagų. Ląstelės sienelės struktūros nelankstumas daugiausia priklauso nuo peptidoglikano (dar vadinamo mureinu arba gleiviniu peptidu), kuri yra tik prokariotuose.

Šie labai dideli polimerai susideda iš trijų tipų statybinių blokų:

1. N-accetilgliukozaminas (NAG)

2. N-accetyl muramic ir (NAM) ir

3. peptidas, susidedantis iš keturių ar penkių aminorūgščių, būtent L-alanino, D-alanino, D-glutamo rūgšties ir lizino arba diaminoartelio rūgšties.

Cukrus NAG ir NAM pakaitomis sudaro ilgas lygiagrečias grandines. Prie NAM molekulių pridedamos trumpos keturių ar penkių aminorūgščių šoninės grandinės. Vienas peptidoglikano sluoksnis yra gretimų cukraus grandinių tinklas, sujungtas per aminorūgščių šonines grandines, tokiu būdu sudarant kompleksinę struktūrą, kuri apima visą ląstelę.

Kai kurios bakterijos gali turėti kelis peptidoglikano sluoksnius. Penicilinas ir cefalosporino antibiotikai sukelia bakterijų ląstelių mirtį, trukdydami peptidoglikano sintezei. Peptidoglikanai, kartu su dviem kitomis ląstelių sienelių sudedamosiomis dalimis, diaminopimelino rūgštis ir teicho rūgštis, yra unikalūs prokariotams. Svarbu pažymėti, kad peptidoglikanuose esančios aminorūgštys peptidoglikanuose yra D konfigūracijoje.

Gram-teigiamos ir gramnegatyvios bakterijos rodo, kad jų ląstelių sienelių sudėtis skiriasi. Šių bakterijų dažymo savybės priklauso nuo jų ląstelių sienelės sudėties. Kai kurių padermių atsparumas antibiotikams taip pat priklauso nuo ląstelių sienelių sudėties.

[III] Citoplazminė membrana:

Po ląstelių sienelės yra lipoproteinų plazmos membrana arba citoplazminė membrana. Jis kontroliuoja cheminių medžiagų patekimą į tirpalą ir iš jo. Ji taip pat suteikia biocheminių mašinų, per kurias membrana perneša mineralinius jonus, cukrus, amino rūgštis, elektronus ir kitus metabolitus. Citoplazminė membrana yra fosfolipidų baltymų dvigubas sluoksnis, panašus į augalų ir gyvūnų ląstelių.

Tačiau pagrindinis skirtumas yra tas, kad prokariotuose nėra sterolių. Kvėpavimo fermentai (citochromai, Krebso ciklo fermentai, NADH ir kt.) Nėra atskirai susieti su membranomis, kaip nustatyta eukariotuose: vidinė citoplazminės membranos paviršius suteikia vietas šių fermentų pritvirtinimui.

Ląstelių membrana yra daugelio funkcijų vieta, kurią sudaro:

1. Molekulių transportavimas į ir iš ląstelės

2. ekstraląstelinių fermentų išskyrimas, \ t

3. Kvėpavimas ir fotosintezė,

4. Reprodukcijos reguliavimas ir

5. Ląstelių sienelių sintezė.

[IV] Citoplazma ir citoplazminiai intarpai:

Bakterinė citoplazma yra sudėtingas angliavandenių, baltymų, lipidų, mineralų, nukleino rūgšties ir vandens mišinys. Jis saugo organines medžiagas glikogeno, volutino ir poli-P-hidroksibutirato pavidalu. Kai kurios fotosintetinės ir ne fotosintetinės bakterijos taip pat kaupia sierą ir geležį savo citoplazmoje.

Melsvai žalios dumbliai gali naudoti CO ₂ ir H ₂ O, o saulės energija yra dėl fotosintetinių pigmentų, kurie bendrai vadinami „fikobilinais“, kuriuos sudaro fikocianinas (mėlynas) ir fikoeritrinas (raudonas). . Fotosintetinės bakterijos, tokios kaip Rhodospirillum sp. ir Chromatium sp. skolingas savo autotrofiniam įpročiui tam tikro tipo chlorofilo, bakterio-chlorofilo.

Be skysčio ir saugojimo dalelių, bakterinė citoplazma taip pat turi chromatinę arba branduolinę sritį ir kai kurias kitas intarpus. Bakterinė ląstelė neturi mitochondrijų, endoplazminio retikuliaus, centrosomų ir Golgi kūnų.

1. Branduolinės medžiagos:

Bakterijų branduolio ypatybė yra branduolinės membranos, branduolio, chromonematos ir branduolinio sultinio nebuvimas. Toks branduolys vadinamas nukleoidu arba genoforu. Elektronų mikroskopu atrodo, kad nukleoidas yra fibrilinis ir susideda iš dvigubos arba vienos grandinės DNR. Jame yra apie 5 x 106 bazinių porų ir molekulinė masė apie 3 x ¹⁰⁹ .

DNR molekulė yra maždaug 1000 μm ilgio, paprastai formuoja žiedinę struktūrą arba kartais lieka difuzija per ląstelės citoplazmą. Escherichia coli branduolyje yra centrinė RNR šerdis, apsupta 12-82 DNR superkilimų. Keletas baltymų molekulių taip pat yra susijusios su DNR.

Bakterinė DNR neturi histonų, todėl jų negalima palyginti su eukariotinių ląstelių chromosomomis.

2. Plazminiai vaistai:

Bakterinės ląstelės taip pat turi keletą papildomų chromosomų paveldimų veiksnių, kurie yra nepriklausomi nuo bakterijų chromosomų arba yra integruoti į jį. Lederbergas (1952) sukūrė terminus plazmidės tokiems papildomiems chromosominiams paveldėtojams. Plazminiai genai turi tik nereikalingus genus ir neturi jokio vaidmens bakterijų gyvybingumui ir augimui. Taigi jie taip pat apibrėžiami kaip neatitinkantys autonominiai elementai.

Plazmidės yra dvigubos, uždaros apykaitinės DNR molekulės, kurių dydis svyruoja nuo 1 Kb (Kilobase-1000 bazių) iki didesnio nei 200 Kb. Dažnai plazmidiniai genai koduoja fermentus, kurie tam tikromis aplinkybėmis yra naudingi bakterijų šeimininkui.

Tarp fenotipų, kuriuos suteikia įvairios plazmidės, yra:

a. atsparumas antibiotikams

b. antibiotikų gamyba

c. sudėtingų organinių junginių skaidymas

d. kolicinų gamyba

e. enterotoksinų gamybai.

f. apribojimo ir modifikavimo fermentų gamyba

Natūraliomis sąlygomis daugelis plazmidžių perduodami naujiems šeimininkams, panašiai kaip konjugacija. Daugeliu atvejų plazmidinės DNR replikacija vykdoma tuo pačiu fermentų rinkiniu, naudojamu bakterijų chromosomai kopijuoti. Kai kurios plazmidės yra „griežtai kontroliuojamos“, o tai reiškia, kad jų replikacija yra susieta su šeimininko replikacija, kad kiekvienoje bakterinėje ląstelėje būtų tik viena arba daugiausia kelių plazmidės kopijų.

Kita vertus, „atsipalaidavusios kontrolės“ plazmidės turi 10-200 kopijų, kurias galima padidinti iki kelių tūkstančių ląstelių, jei sustabdoma šeimininko baltymų sintezė. Nesant baltymų sintezės, atsipalaidavusios plazmidės replikacija tęsiasi, o chromosomų DNR ir „griežtų“ plazmidžių replikacija nustoja veikti.

3. Ribosomos:

Išsisklaidę citoplazmoje yra daug ribosomų, sudarytų iš RNR. Šios dalelės yra baltymų sintezės vietos ir randamos grupėse, vadinamose „poliribosomomis“ arba „polisomomis“, ir yra sudarytos iš didelių ir mažų subvienetų. Bakterinės ribosomos yra 70 S tipų ir susideda iš dviejų subvienetų.

Didesnio subvieneto sedimentacijos konstanta yra 50 S, o mažesnio vieneto - 30 S. Pirmoji turi dvi RNR molekules ir 35 aminorūgštis, o pastaroji - viena RNR ir 21 skirtingų aminorūgščių.

4. Mesosomos:

Tai yra kompleksinės lokalizuotos citoplazminės membranos įdubos. Ląstelėje gali būti 2-4 mezosomos, o bakterijų, kurios turi didelį kvėpavimo aktyvumą, pvz., Nitrifikuojančių bakterijų, skaičius yra didesnis.

Dažnai jie yra kilę iš taško, kur membrana pradeda invaginaciją prieš ląstelių dalijimąsi, ir jie prijungiami prie „branduolinio“ regiono. Manoma, kad mezosomos veikia ląstelių sienelių sintezėje ir branduolinės medžiagos dalijime.

[V] Flagella:

Bakterinė lipnė yra ilgas, gijinis plaktukas, protoplazminis priedas, kuris atsiranda ląstelių apvalkale ir yra už ląstelės paviršiaus. Bakterijų vėliavos struktūra ir sudėtis visiškai skiriasi nuo eukariotinės vėliavos struktūros ir sudėties. Vietoj „9 + 2“ tubulino turinčių mikrotubulų išdėstymo paprasčiausiai yra vienas geltonojo baltymo gijų, vadinamas flagellinu.

Tai plika baltymų struktūra, neturinti mikrotubulų. Flagella yra atsakinga už bakterijų ląstelių judėjimą ir dalyvauja chemotaksėje ir veikia kaip bakterijos jutimo organas. Vėliavos ilgis svyruoja nuo 10 μm iki 20 μm ir yra apie 0, 2 μm storio. Vėliavoje yra trys dalys.

a) Bazinis kūnas arba bazinė granulė

b) kablys kaip ir konstrukcija

c) Kaitinimas

Ne visos bakterijos turi lipnias bakterijas (pvz., Pasteurella, Lactobacillus). Bakterijų vėliavos yra standžios ir neperplaukia pirmyn ir atgal. Vietoj to, jie sukasi panašiai kaip valtis.

[VI] Pilis (vienaskaita):

Taip pat žinomas kaip fimbrija (vienaskaitos-fimbrija), jas galima pamatyti tik elektronų mikrografijoje. Jie yra daugiau nei flagella. Tai yra nedideli, tiesūs, ploni gijiniai siūlai, nesusiję su organizmo judrumu. Jis susideda iš baltymo, vadinamo piline, išdėstyta spiraliai aplink centrinę šerdį. Jų žinomos funkcijos apima:

1. Specialios rūšies pilos, vadinamos F. pilus (lytiniai piliai), yra genetinės medžiagos patekimo į uostą bakterijų poravimosi (konjugacijos) metu.

2. Tarnauti kaip priemonė pritvirtinti prie įvairių paviršių, ty prisidėti prie infekcijos nustatymo, siejant bakterijas su gyvūnų ir augalų, iš kurių jie gali gauti maistinių medžiagų, ląstelių paviršiams.

Mikoplazmos:

Mikoplazmos yra mažiausi žinomi aerobiniai prokariotai be ląstelių sienos, kuriuos pirmą kartą aptiko Pasteur (1843 m.), Kai jis tiria pleuropneumonijos sukėlėjus galvijams. Jie buvo priskirti PPLO (pleuropneumonijos tipo organizmai). 1898 m. „Nocard“ ir „Roux“ sėkmingai gaudavo šių mikroorganizmų grynąsias kultūras terpėje, kurioje yra serumas.

Mikoplazmos yra dažni organinių medžiagų turinčių audinių kultūrų teršalai. Jie taip pat buvo rasti karšto vandens šaltiniuose. Jie atsiranda dirvožemyje, nuotekų vandenyje ir įvairiuose substratuose, taip pat žmonėms, gyvūnams ir augalams.

Šiuos pleuromorfinius mikroorganizmus Borrel et al. Pavadino Asterococcus mycoides. (1910). Nowak (1929 m.) Šį organizmą įdėjo į Mycoplasma gentį, kuri priklauso Mociclasmatales kategorijos Mollicutes klasei. Mycoplasma gali būti auginama neužkrėstoje terpėje.

Mikoplazmų struktūra:

Tikros ląstelės sienos nebuvimas daro šiuos organizmus labai plastikus ir lengvai deformuojamus, todėl mikoplazmos yra netaisyklingos ir kintamos. Ląstelės gali būti kokoso, granuliuotos, kriaušės formos, panašios į žiedą, arba žiedinės.

Šie organizmai yra padengti 7, 5–10 µm storio vieneto lipo-baltymų citoplazmine membrana. Citoplazmoje yra ribosomų ir panašios į nukleoplazmos struktūrą. Nors genetinė medžiaga susideda iš DNR ir RNR, ji yra mažiau nei pusė, kuri paprastai atsiranda kituose prokariotuose, ir galbūt mažiausia riba, reikalinga ląstelių organizmui. DNR kiekis yra iki 4%, o RNR - apie 8%. G + C kiekis DNR svyruoja nuo 23 iki 40 proc.

PPLO ląstelės turi keletą fermentų, naudingų DNR replikacijai, transkripcijai ir transliacijai, dalyvaujančiai baltymų sintezėje, ir ATP generavimą iš cukraus anaerobiškai.