Elektronmikroskopisk struktur av en typisk bakteriecelle
Elektronmikroskopisk struktur av en typisk bakteriecelle!
Disse er i hovedsak ett-kuvertsystemer som består av sentralt kjernemateriale omgitt av cytoplasma.
Hele massen av protoplasten er innkapslet i en plasmamembran.
Bakteriene viser en typisk prokaryotisk struktur. Den er omgitt av tre lag, det ytre dekselet av slime, den midterste cellevegg og den innerste plasmamembranen.
[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:
Det er et gelatinøst lag tilstede på den ytre overflaten av cellevegget, vanligvis sammensatt av polysakkarider (f.eks. Dextran, dextrin, levan) og eller polypeptidkjeder av aminosyrer. Når bestanddelene i dette laget er bare polysakkarider som danner et viskøst lag, betegnes det som slimlag. Men når nitrogenholdige stoffer (dvs. aminosyrer) også er tilstede sammen med polysakkarider, kalles det kapsel.
Produksjonen / dannelsen av kapselen avhenger av miljø- og næringsfaktorer. Ulike stammer av samme art kan ha kapsler av flere forskjellige stamme-spesifikke polysakkarider. En annen struktur, Glycocalyx, er en sammenflettet masse tynne polysakkaridfibre som strekker seg fra bakterieoverflaten. Kapsel eller glykoksyx kan spille flere hovedroller.
1. En tykk kapsel kan beskytte cellen mot dehydrering. Imidlertid hindrer det ikke passasje av vannløselige næringsstoffer og avfallsprodukter.
2. Kapselet beskytter enkelte patogener fra engulfering og ødeleggelse av kroppens hvite blodlegemer, og bidrar dermed til organismenes evne til å forårsake sykdom.
3. I motsetning til kapselen, er glykoksyxen ikke i stand til å beskytte en individuell celle fra ødeleggelse. Det kan imidlertid hjelpe bakterieceller til å holde seg til hverandre, danner et bakterieaggregat som blodcellene kan finne vanskelige å oppsluke.
4. Polysakkaridet av glykoksyx er ansvarlig for at enkelte bakterier kan feste seg på overflater.
Pels:
Noen arter av bakterier, spesielt de fra ferskvann og marine miljøer, er innelukket i en skjede eller en tubule. Kappene er sammensatt av uoppløselige metallforbindelser, slik som jern- og manganoksider, utfelt rundt cellene som produkter av deres metabolske aktivitet. Kappen er ikke en viktig del av cellen.
stilker:
Enkelte bakteriearter kjennetegnes ved dannelsen av en halvstiv tilhenger som kalles en stengel som strekker seg fra cellen. Det gjør det mulig for cellen å feste seg på faste overflater ved hjelp av en lim som er produsert ved den distale enden.
[II] Cellvegg:
Den bakterielle celleveggen er strukturen som umiddelbart omgir cellemembranen. Cellevegget er en kompleks struktur bestående av flere stoffer. Stivheten av strukturen av celleveggen skyldes hovedsakelig peptidoglykan (også kjent som murein eller muco-peptid), et stoff som bare finnes i prokaryoter.
Disse svært store polymerene består av tre typer byggeklosser:
1. N-acetylglukosamin (NAG)
2. N-acetyl muramisk og (NAM) og
3. Et peptid bestående av fire eller fem aminosyrer, nemlig L-alanin, D-alanin, D-glutaminsyre og enten lysin eller diaminopimelsyre.
Sukkene NAG og NAM veksler til lange parallelle kjeder. Vedlagt til NAM molekylene er korte sidekjeder av fire eller fem aminosyrer. Et enkelt lag av peptidoglykan er et nettverk av tilstøtende sukkerkjeder bundet sammen gjennom aminosyre sidekjeder, og danner dermed en kryssbundet struktur som dekker hele cellen.
Noen bakterier kan ha flere lag peptidoglykan. Penicillin- og cefalosporin-antibiotika forårsaker død av bakterieceller ved å forstyrre peptidoglykansyntese. Peptidoglykaner, sammen med to andre celleveggbestanddeler, diaminopimelinsyre og teikosyre, er unike for prokaryoter. Det er viktig å merke seg at aminosyrene i peptidet i peptidoglykaner finnes i D-konfigurasjonen.
Gram-positive og Gram-negative bakterier viser forskjeller i deres celleveggsammensetning. Fargestoffene til disse bakteriene avhenger av deres celleveggsammensetning. Antibiotisk resistanse av noen stammer er også avhengig av celleveggsammensetning.
[III] Cytoplasmisk membran:
Cellvegg er etterfulgt av lipoproteinplasmemembranen eller cytoplasmisk membran. Det styrer passasjen av kjemiske stoffer i løsningen inn i og ut av cellen. Det gir også det biokjemiske maskineriet til å flytte mineral-ioner, sukkerarter, aminosyrer, elektroner og andre metabolitter gjennom membranen. Den cytoplasmatiske membranen er et fosfolipid-protein-billag som ligner det som er tilstede i plante- og dyreceller.
Den største forskjellen er imidlertid at det ikke er steroler i prokaryoter. Åndedrettsenzymer (cytokromer, Krebs-syklusenzymer, NADH, etc.) bindes ikke separat av membraner som finnes i eukaryotene. Den indre overflaten av selve cytoplasmiske membranen gir steder for vedlegg av disse enzymer.
Cellmembran er stedet for mange funksjoner som inkluderer:
1. Transport av molekyler inn og ut av cellen
2. Sekresjon av ekstracellulære enzymer,
3. Respirasjon og fotosyntese,
4. Forskrift om reproduksjon og
5. Cellveggsyntese.
[IV] Cytoplasma og cytoplasmatiske inneslutninger:
Den bakterielle cytoplasma er en kompleks blanding av karbohydrater, proteiner, lipider, mineraler, nukleinsyre og vann. Det lagrer organisk materiale i form av glykogen, volutin og poly-P-hydroksybutyrat. Noen fotosyntetiske og ikke-fotosyntetiske bakterier samler også svovel og jern i deres cytoplasma.
Blågrønne alger kan benytte seg av CO 2 og H 2 O, med energi fra solen på grunn av tilstedeværelsen av fotosyntetiske pigmenter som kollektivt kalles "phycobilins", bestående av phycocyanin (blå) og phycoerythrin (rød) . De fotosyntetiske bakteriene som Rhodospirillum sp. og kromatium sp. skylder sin autotrofe vane til en spesiell type klorofyll, bakterio-klorofyll.
Foruten væskeparti og lagringspartikler inneholder bakteriell cytoplasma også et kromatisk eller nukleært område og noen andre inneslutninger. Den bakterielle cellen er blottet for mitokondrier, endoplasmatisk retikulum, sentrosom og Golgi-legemer.
1. Kjernemateriale:
Karakteristisk for en bakteriell kjernen er fraværet av nukleær membran, nukleolus, kromonemata og kjernefysisk sap. En slik kjernen betegnes som nukleoid eller genofore. Under elektronmikroskop synes nukleoid å være fibrillar og består av et dobbelt- eller enkeltstrenget DNA. Den har ca. 5 x 106 basepar og en molekylvekt på ca. 3 x 10 9 .
DNA-molekylet er ca. 1000 μm langt, vanligvis danner ringlignende struktur eller forblir ofte diffundert gjennom cytoplasma av cellen. Nukloid av Escherichia coli har en sentral kjerne av RNA, omgitt av 12-82 supercoilings av DNA. Noen få proteinmolekyler er også forbundet med DNA.
Det bakterielle DNA er uten histoner, og kan derfor ikke sammenlignes med kromosomer av eukaryotiske celler.
2. Plasmider:
Bakterieceller inneholder også noen ekstrakromosomale arvelige determinanter som enten er uavhengige av bakterielle kromosomer eller er integrert i den. Lederberg (1952) utgjorde termen plasmider for slike ekstrakromosomale arvelige determinanter. Plasmider bærer bare ikke-essensielle gener og har ingen rolle i levedyktighet og vekst av bakterier. Derfor er de også definert som dispensable autonome elementer.
Plasmider er dobbeltstrengede, lukkede sirkulære DNA-molekyler som varierer i størrelse fra 1 Kb (Kilobase-1000 baser) til større enn 200 Kb. Ofte koder plasmidbårne gener for enzymer som under visse omstendigheter er fordelaktige for bakterieverten.
Blant fenotypene som tildeles av forskjellige plasmider, er:
en. motstand mot antibiotika
b. produksjon av antibiotika
c. nedbrytning av komplekse organiske forbindelser
d. produksjon av kolikiner
e. produksjon av enterotoksiner.
f. produksjon av restriksjon og modifikasjonsenzymer
Under naturlige forhold blir mange plasmider overført til nye verter ved en prosess som ligner på konjugering. For det meste utføres replikasjon av plasmid-DNA med det samme settet av enzymer som brukes til å duplisere bakteriekromosomet. Noen plasmider er under streng kontroll, noe som betyr at deres replikasjon er koblet til verten, slik at bare én eller maksimalt noen få kopier av plasmidet vil være til stede i hver bakteriecelle.
På den annen side har plasmider under "avslappet kontroll" kopieringsnummer på 10-200 som kan økes til flere tusen per celle dersom hostproteinsyntese stoppes. I fravær av proteinsyntese fortsetter replikasjon av avslappet plasmid mens replikasjon av kromosomalt DNA og av "stringente" plasmider opphører.
3. Ribosomer:
Spredt i cytoplasma er mange ribosomer som består av RNA. Disse partiklene er steder for proteinsyntese og finnes i grupper som heter 'polyribosomes' eller 'polysomes' og består av store og små underenheter. Bakterielle ribosomer er av 70 S-typer og består av to underenheter.
Sedimentasjonskonstanten av den større underenheten er 50 S og den av den mindre enheten er 30 S. Den tidligere har to molekyler RNA og 35 aminosyrer og det sistnevnte molekylet RNA og 21 forskjellige aminosyrer.
4. Mesosomer:
Dette er komplekse lokaliserte infoldings av cytoplasmisk membran. Det kan være 2-4 mesosomer i en celle, og antallet er vanligvis høyere i bakterier som viser høy respiratorisk aktivitet, for eksempel nitrifiserende bakterier.
De er ofte funnet å oppstå ved et punkt der membranen starter invaginering før celledeling, og de blir festet til "kjernefysisk" regionen. Mesosomer antas å fungere i celleveggsyntese og oppdeling av kjernefysisk materiale.
[V] Flagella:
Den bakterielle flagellum er en lang, filamentøs pisklikt, protoplasmisk appendage som oppstår i cellekuvertet og strekker seg utover celleoverflaten. Strukturen og sammensetningen av bakteriell flagella er helt forskjellig fra eukaryotisk flagellas. I stedet for "9 + 2" -arrangementet av tubulin inneholdende mikrotubuli er det bare et enkelt filament av globulært protein kalt flagellin.
Det er en naken proteinstruktur som mangler mikrotubuli. Flagella er ansvarlig for bevegelse av bakteriecellene og er involvert i kjemotaks og fungerer som et følelsesorgan av en bakterie. Flagellumet ligger i lengde fra 10μm til 20μm og er ca. 0, 2μm tykt. Et flagellum har tre deler.
(a) basal kropp eller basal granulat
(b) Hook like struktur og
(c) filament
Ikke alle bakterier har flagella som i de rike bakteriene (f.eks. Pasteurella, Lactobacillus). Bakteriell flagella er stiv og ikke pisk frem og tilbake. I stedet spinner de mye som propellar av en båt.
[VI] Pili (Singular-pilus):
Også kjent som fimbriae (singular-fimbria), disse kan ses bare i en elektronmikrograf. De er flere tallrike enn flagella. Disse er små, rette, tynne trådformede vedlegg som ikke er forbundet med motiliteten til organismen. Den består av et protein som kalles pilin ordnet helisk rundt en sentral kjerne. Deres kjente funksjoner inkluderer:
1. Spesiell type pilus kalt F. pilus (sex pilus) tjener som inngangsport av genetisk materiale under bakteriell parring (konjugering)
2. Ser som bindemiddel til ulike overflater, dvs. bidra til å etablere infeksjon ved å binde bakterier til celleoverflater av dyr og planter hvorfra de kan få næringsstoffer.
mykoplasma:
Mycoplasmaer er de minste kjente aerobic prokaryoter uten en cellevegg først oppdaget av Pasteur (1843) mens han studerte kausjonsmiddelet for pleuropneumoni hos storfe. De ble betegnet som PPLO (pleuropneumonia-lignende organismer). I 1898, Nocard og Roux, var vellykket i å skaffe rene kulturer av disse mikroorganismer i medier som inneholder serum.
Mykoplasmer er hyppige forurensninger i vevskulturer som er rike på organisk materiale. De har også blitt funnet i varmtvannsfjærer. De forekommer i jord, kloakkvann og forskjellige underlag og hos mennesker, dyr og planter.
Disse pleuromorfe mikroorganismer ble kalt Asterococcus mycoides av Borrel et al. (1910). Nowak (1929) plassert denne organismen i slekten Mycoplasma, som tilhører klassen Mollicutes av ordren Mycoplasmatales. Mycoplasma kan dyrkes på cellefri media.
Mycoplasmas struktur:
Fraværet av en ekte cellevegg gjør disse organismene svært plastiske og lett deformerbare, derfor er mykoplasmaer uregelmessige og variable i form. Cellene kan være coccoid, granulær, pæreformet, klyngeaktig, ringlignende eller filamentøs.
Disse organismer er dekket med en cytoplasmisk membran av lipoprotein, 7, 5-10 μm tykk. Kytoplasma inneholder ribosomer og nukleoplasmlignende struktur. Selv om genetisk materiale består av både DNA og RNA, er det mindre enn halvparten som vanligvis forekommer i andre prokaryoter, og er kanskje den laveste grensen som kreves for cellulær organisme. Mengden DNA er opptil 4 prosent og RNA ca. 8 prosent. G + C-innholdet i DNA varierer mellom 23 og 40 prosent.
PPLO-cellene har flere enzymer nyttige i DNA-replikasjon, transkripsjonen og oversettelsen involvert i proteinsyntese og generering av ATP fra sukker anaerobt.
