BAKTERIJŲ LĄSTELĖS: CHARAKTERISTIKOS IR STRUKTŪRA (DALYS) - BIOLOGIJA - 2025

Bakterinė ląstelė yra paprasčiausias žinomas organizavimas gyvas organizmas. Bakterijos yra vienaląsčiai organizmai, neturintys branduolio ar organelių, atskirtų nuo citozolinio turinio per membraną (visos bakterijos yra klasifikuojamos prokariotų srityje).

Moksliniai tyrimai parodė, kad nepaisant to, kad bakterijų ląstelėse trūksta organelių, jos turi labai kontroliuojamą ir tikslią organizaciją, reguliavimą ir vidinę dinamiką. Jie turi visus būtinus mechanizmus, kad galėtų išgyventi priešiškas ir kintančias aplinkos, kurioje gyvena, sąlygas.

Bendroji bakterijos ir jos dalių schema (Šaltinis: Šį vektorinį vaizdą visiškai sukūrė Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) per „Wikimedia Commons“).

Toks pritaikomumas mokslininkams reiškė svarbų įrankį ir idealų biologinį modelį, tiriant pagrindinius molekulinės biologijos principus; Pagrindinės žinios apie DNR replikaciją, transkripciją ir vertimą pirmiausia buvo suprastos bakterijų ląstelėse, prieš eukariotų ląsteles.

Visos bakterijų ląstelės yra mikroskopinės, tai yra, jų negalima pastebėti plika akimi, nenaudojant mikroskopo, o tai yra didelis privalumas tiriant šiuos mikroorganizmus, nes jos gali būti palaikomos ir tiriamos mažoje erdvėje ir turint mažai maistinių išteklių. milijonams gyvų ląstelių.

Šiuo metu bakterijos ląstelė yra viena iš svarbiausių biotechnologinių priemonių. Mokslininkai manipuliuoja papildoma bakterijų chromosomų DNR, kad sintetiniu būdu pagamintų beveik bet kuriuos žmonėms svarbius baltymus.

Bendrosios bakterijų ląstelės savybės

Morfologiškai bakterijų ląstelės gali būti labai kintamos, tačiau net ir visoms joms būdingos bendros savybės. Pavyzdžiui:

- Kiekviena bakterijos ląstelė turi ląstelės sieną, kuri supa ją ir yra sudaryta iš angliavandenių ir peptidų derinio, kuris vadinamas „peptidoglikanu“.

- Bakterijų ląstelės yra vienaląsčiai organizmai, tai yra, kiekviena ląstelė yra ištisas organizmas, galintis augti, maitintis, daugintis ir mirti.

- Genetinė bakterijų medžiaga yra "išsibarstę" arba išsidėsčiusios dideliame bande, panardintame į ląstelės citozolį, regione, vadinamame nukleoidų regione.

- Daugelis bakterijų turi specialias judėjimo struktūras, vadinamas „flagellum“, kurios yra atokiausiuose jų kūno regionuose.

- Įprasta rasti bakterijų ląsteles, sudarančias kolonijas ar palaikančias simbiotinius ryšius su kitais organizmais, be to, daugelis bakterijų yra patogeniškos žmonėms.

- Daugumos bakterijų yra beveik 10 ar 15 kartų mažiau nei bet kurios gyvūninės ląstelės (eukariotinės) dydžio, nes jos neviršija mikronų ilgio.

- Jie randami visose esamose biosferos aplinkose, nes yra šie mikroorganizmai, pritaikyti praktiškai bet kokioms aplinkos sąlygoms.

Bakterijų ląstelių struktūra (dalys)

Daugelis mokslininkų bakterijos ląstelę padalija į tris anatominius regionus, kad būtų lengviau atlikti tyrimus. Šie trys regionai, būdingi bet kokiai stebimų bakterijų ląstelių rūšiai, yra:

- Išorinis regionas , kurį sudaro tarpląstelinės struktūros (žvyneliai, plaukai, žievės ir kt.)

- Ląstelės aprėpties sritis , sudaryta iš ląstelės sienos ir citoplazminės membranos

- Vidinis regionas , kurį sudaro citozolis ir visos jame suspenduotos struktūros.

Atsižvelgiant į bakterijų rūšis, kurios tiriamos kiekviename regione, stebimos tam tikros struktūros ir dalys, kurios skiriasi nuo „tipiškų“ bakterijų ląstelių. Tačiau dažniausiai bet kurioms bakterijų ląstelėms paaiškinamos ir klasifikuojamos pagal kiekvieną regioną, kuriame jos randamos.

Tarpląstelinis regionas

- Kapsulė : tai polimero paviršius, apimantis visą bakterijų ląstelių sienelę. Jis yra sudarytas iš gleivių ir glikokaliksų, kuriuos savo ruožtu sudaro gausios angliavandenių molekulės, sujungtos su lipidais ir baltymais. Kapsulė atlieka svarbią ląstelės apsauginę funkciją.

- Plėvelė : tai yra paviršinis, skystas arba klampus rišiklis, į kurį panardinamos bakterijų ląstelės. Jie yra sudaryti iš polisacharidų, savo sudėtimi panašių į kapsulės polisacharidus ir paprastai atlieka ląstelių apsaugos ir poslinkio funkcijas.

- Fimbrijos : tai labai daug gijinių priedų, kurie yra pritvirtinti prie bakterijų ląstelių sienos. Jie naudojami bakterijų ląstelių mobilumui ir prilipimui prie bet kokio paviršiaus. Jie yra sudaryti iš hidrofobinio baltymo, vadinamo pilinu.

E. coli bakterijų fimbrijos. Joje yra maždaug 200. Šaltinis: (vaizdas: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Seksualiniai piliai: kai kurios fimbrijos (nedaug) yra modifikuotos, kad susidarytų savotiškas „vamzdis“, kurį bakterijos naudoja konjugacijai (genetinės medžiagos perdavimui tarp skirtingų bakterijų), o tai yra tam tikras „lytinis dauginimasis“. primityvus.

- Flagella : jie yra ilgesni siūlai nei fimbrijos ir yra sudaryti iš baltymų; jie turi "uodegos" išvaizdą. Jie atlieka ląstelių judėjimo vairavimo funkciją ir yra pritvirtinti prie ląstelės membranos. Toje pačioje bakterijos ląstelėje gali būti nuo vieno iki šimto žiogelių.

Vibrio vulnificus bakterijos su žvyneline. CDC / Janice Haney Carr / viešoji nuosavybė

Bakterijų žievės diagrama (Šaltinis: LadyofHats / Public domain, per Wikimedia Commons)

Apimties regionas

Ląstelių danga paprastai susideda iš citoplazminės membranos ir peptidoglikano sluoksnio, kuris vadinamas „ląstelės siena“. Voką sudaro lipidų, angliavandenių ir baltymų kompleksai. Cheminė peptidoglikano apvalkalo sudėtis naudojama kaip klasifikacija, norint atskirti dvi bakterijų rūšis.

Gram teigiamos ir gramneigiamos bakterijos. Gram teigiamoms bakterijoms būdingas storas peptidoglikano sluoksnis be išorinės membranos, kuri jį uždengtų, tuo tarpu gramneigiamose bakterijose yra tik plonas peptidoglikano sluoksnis, ant kurio yra uždėta išorinė membrana.

- Citoplazminė membrana : jos struktūra panaši į eukariotų ląstelių membranos struktūrą. Tai yra fosfolipidų dvisluoksnis baltymas (vientisas ar periferinis). Tačiau nuo eukariotų ląstelių membranos jis skiriasi tuo, kad neturi endogeniniu būdu susintetintų sterolių.

Bakterijų ląstelių citoplazminė membrana yra viena iš svarbiausių struktūrų, nes būtent ten vyksta ląstelių suliejimas, elektronų pernešimas, baltymų sekrecija, maistinių medžiagų pernešimas ir lipidų biosintezė ir kt.

Vidinis regionas

- Genomas : skirtingai nuo eukariotų ląstelių, bakterijų ląstelių genomas nėra membraniniame branduolyje. Vietoj to, tai egzistuoja kaip DNR pluoštas, kuris yra sutankintas daugiau ar mažiau apskritimo formos ir susijęs su kai kuriais baltymais ir RNR. Šis genomas yra daug mažesnis nei eukariotų genomas: jis yra maždaug 3–5 MB dydžio ir sudaro vieną apskritą topologijos chromosomą.

- Plazmidės arba extrachromosominės DNR molekulės : tai yra mažos apskritos DNR molekulės, gebančios replikuoti nepriklausomai nuo ląstelės genomo DNR. Paprastai konjugacijos metu keičiasi plazmidinės DNR molekulės, nes jose užkoduota informacija, reikalinga atsparumui antibiotikams ir (arba) toksinams.

Bakterijų DNR ir plazmidės. Originalus failas: Vartotojas: Spaully. Vertimas: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribosomos : ribosomos dalyvauja RNR, kuris buvo perrašytas iš baltymo, koduojančio geno seką, vertime. Kiekvienos bakterijos ląstelės viduje yra apie 1500 aktyvių ribosomų. Bakterijų ląstelių ribosomų subvienetai yra 70, 30 ir 50, o eukariotų ląstelės turi 60 ir 40 subvienetus.

Įprasta, kad antibiotikai puola bakterijų ribosomas, blokuodami baltymų vertimą ir sukeldami ląstelių lizę ar mirtį.

- Endosporos : bakterijos turi vidines sporas, kurios yra neveikiančios būsenos ir yra naudojamos išgyvenimui, kai aplinkos sąlygos yra ekstremalios. Endosporos išnyksta iš ramybės būsenos, kai skirtingi paviršiaus receptoriai nustato, kad sąlygos vėl yra palankios; Taip sukuriama nauja, visiškai funkcionuojanti bakterijų ląstelė.

Žalios endosporos bakterijų ląstelių viduje. „CNX OpenStax / CC BY“ (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granulės arba inkliuziniai kūneliai : jie veikia kaip tam tikras angliavandenių, fosfatų junginių ir kitų molekulių rezervas. Jų sudėtis priklauso nuo bakterijų rūšies ir yra lengvai matoma citoplazmoje naudojant optinius mikroskopus.

Nuorodos

1. Cabeen, MT, ir Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakterijų ląstelių forma. „Nature Reviews Microbiology“, 3 (8), 601–610.
2. Colemanas, JP ir Smith, CJ (2007). Mikrobų struktūra ir sudėtis.
3. Gitai, Z. (2005). Nauja bakterijų ląstelių biologija: judančios dalys ir tarpląstelinė architektūra. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, T. J., Kahne, D., ir Walkeris, S. (2010). Bakterijų ląstelių apvalkalas. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., ir Woolverton, CJ (2009). Prescott'o mikrobiologijos principai. Bostonas (MA): McGraw-Hill aukštasis mokslas.