Charakterystyka i struktura komórek bakteryjnych (części)

Plik komórka bakteryjna jest to najprostsza znana organizacja żywego organizmu. Bakterie to organizmy jednokomórkowe, które nie mają jądra ani żadnych organelli oddzielonych od zawartości cytozolowej przez błonę (wszystkie bakterie są klasyfikowane w domenie prokariotycznej).

Badania naukowe wykazały, że pomimo braku organelli w komórkach bakteryjnych mają one bardzo kontrolowaną i precyzyjną organizację, regulację i dynamikę wewnętrzną. Posiadają wszystkie niezbędne mechanizmy, aby przetrwać we wrogich i zmieniających się warunkach środowiska, w którym żyją..

Taka zdolność adaptacji oznacza dla naukowców ważne narzędzie i idealny model biologiczny do badania podstawowych zasad biologii molekularnej; Podstawowa wiedza na temat replikacji, transkrypcji i translacji DNA była najpierw rozumiana w komórkach bakteryjnych, a dopiero potem w komórkach eukariotycznych.

Wszystkie komórki bakteryjne są mikroskopijne, to znaczy nie można ich obserwować gołym okiem bez użycia mikroskopu, co stanowi wielką zaletę w badaniu tych mikroorganizmów, ponieważ na małej przestrzeni i przy niewielkich zasobach odżywczych można je utrzymać i badać do milionów żywych komórek.

Obecnie komórka bakteryjna jest jednym z najważniejszych narzędzi biotechnologicznych. Naukowcy manipulują dodatkowym chromosomalnym DNA bakterii, aby syntetycznie wytworzyć prawie każde białko, które może zainteresować człowieka.

Indeks artykułów

• 1 Ogólna charakterystyka komórki bakteryjnej
• 2 Struktura komórki bakteryjnej (części)
  • 2.1 Obszar pozakomórkowy
  • 2.2 Region zasięgu
  • 2.3 Region wewnętrzny
• 3 Odnośniki

Ogólna charakterystyka komórki bakteryjnej

Morfologicznie komórki bakteryjne mogą być bardzo zmienne, ale mimo to wszystkie mają wspólne cechy. Na przykład:

- Każda komórka bakteryjna ma ścianę komórkową, która ją otacza i składa się z kombinacji węglowodanów z peptydami, zwanymi „peptydoglikanem”.

- Komórki bakteryjne to organizmy jednokomórkowe, to znaczy każda komórka jest kompletnym organizmem, który może rosnąć, odżywiać się, rozmnażać się i umierać.

- Materiał genetyczny bakterii jest „rozproszony” lub rozciągnięty w dużej plątaninie zanurzonej w cytozolu komórki, w regionie znanym jako region nukleoidowy..

- Wiele bakterii posiada wyspecjalizowane struktury lokomocyjne zwane „wici”, które znajdują się w najbardziej oddalonych obszarach ich ciał..

- Często spotyka się komórki bakteryjne tworzące kolonie lub utrzymujące symbiotyczny związek z innymi organizmami, a ponadto wiele bakterii jest patogennych dla ludzi.

- Większość bakterii jest prawie 10 do 15 razy krótsza niż wielkość jakiejkolwiek komórki zwierzęcej (eukariotycznej), ponieważ ich długość nie przekracza jednostki mikrona.

- Występują we wszystkich istniejących środowiskach w biosferze, ponieważ są tam mikroorganizmy przystosowane praktycznie do każdych warunków środowiskowych.

Struktura komórki bakteryjnej (części)

Wielu naukowców dzieli komórkę bakteryjną na trzy obszary anatomiczne, aby ułatwić badanie. Te trzy regiony, które są wspólne dla każdego typu obserwowanych komórek bakteryjnych, to:

- Region zewnętrzny, zbudowane ze struktur zewnątrzkomórkowych (m.in. wici, pilusy, rzęski)

- Region zasięg sieci komórkowej, składa się ze ściany komórkowej i błony cytoplazmatycznej

- Region wewnętrzny, utworzony przez cytozol i wszystkie zawieszone w nim struktury.

W zależności od gatunku bakterii badanych w każdym regionie, obserwuje się pewne struktury i części różniące się od tych „typowych” dla komórki bakteryjnej. Jednak najbardziej powszechne dla dowolnej komórki bakteryjnej są wyjaśnione i sklasyfikowane według każdego regionu, w którym się znajdują..

Region pozakomórkowy

- Kapsuła: jest to powierzchnia polimerowa pokrywająca całą ścianę komórkową bakterii. Składa się ze szlamu i glikokaliksu, które z kolei składają się z obfitych cząsteczek węglowodanów związanych z lipidami i białkami. Kapsułka pełni ważną funkcję ochronną dla komórki.

- Film: jest to powierzchnia, płyn lub lepka matryca, w której zanurzone są komórki bakteryjne. Są utworzone z polisacharydów o podobnym składzie do polisacharydów otoczki i generalnie pełnią funkcje ochrony i przemieszczania komórek..

- Fimbriae: są rodzajem bardzo licznych nitkowatych wyrostków, które przyczepiają się do ściany komórkowej bakterii. Służą one do mobilności i przylegania komórek bakteryjnych do dowolnej powierzchni. Składają się z hydrofobowego białka zwanego piliną.

- Pili seksualne: niektóre fimbrie (nieliczne) są modyfikowane, tworząc rodzaj „fajki”, która jest wykorzystywana przez bakterie do koniugacji (przenoszenia materiału genetycznego między różnymi bakteriami), która jest rodzajem prymitywnego „rozmnażania płciowego”.

- Wici: są dłuższymi włóknami niż fimbrie i zbudowane są z białek; mają wygląd „ogona”. Pełnią funkcję napędową ruchu komórek i są zakotwiczone w błonie komórkowej. W tej samej komórce bakteryjnej można znaleźć od jednej do setek wici.

Region objęty zasięgiem

Powłoka komórkowa na ogół składa się z błony cytoplazmatycznej i warstwy peptydoglikanu, zwanej „ścianą komórkową”. Otoczka składa się z kompleksów lipidów, węglowodanów i białek. Skład chemiczny otoczki peptydoglikanu jest stosowany jako klasyfikacja w celu rozróżnienia między dwoma typami bakterii..

Bakterie Gram-dodatnie i Bakterie Gram-ujemne. Bakterie Gram-dodatnie charakteryzują się grubą warstwą peptydoglikanu, bez pokrywającej ją błony zewnętrznej, podczas gdy bakterie Gram-ujemne mają tylko cienką warstwę peptydoglikanu z nałożoną na nią zewnętrzną błoną..

- Błona cytoplazmatyczna: ma podobną strukturę do błony komórkowej komórek eukariotycznych. Jest to dwuwarstwowa fosfolipidowa z towarzyszącymi białkami (integralnymi lub obwodowymi). Jednak różni się od błony komórek eukariotycznych tym, że nie posiada endogennie syntetyzowanych steroli..

Błona cytoplazmatyczna komórek bakteryjnych jest jedną z najważniejszych struktur, ponieważ to tam zachodzi fuzja komórek, transport elektronów, wydzielanie białek, transport składników odżywczych i biosynteza lipidów itp..

Region wewnętrzny

- GenomeW przeciwieństwie do komórek eukariotycznych genom komórek bakteryjnych nie jest zawarty w błoniastym jądrze. Zamiast tego istnieje jako plątanina DNA, która jest zagęszczona w mniej lub bardziej kolistym kształcie i łączy się z niektórymi białkami i RNA. Ten genom jest znacznie mniejszy niż genom eukariotyczny: ma około 3 do 5 MB i tworzy pojedynczy chromosom o topologii kołowej..

- Plazmidy lub cząsteczki pozachromosomalnego DNA: są to małe cząsteczki DNA zorganizowane w kolisty sposób, które są zdolne do replikacji niezależnie od komórkowego genomowego DNA. Generalnie podczas koniugacji wymieniane są cząsteczki plazmidowego DNA, ponieważ informacje niezbędne do odporności na antybiotyki i / lub toksyny są w nich zakodowane..

- Rybosomy: rybosomy uczestniczą w translacji RNA, który został transkrybowany z sekwencji genu kodującego białko. Każda komórka bakteryjna zawiera w sobie około 1500 aktywnych rybosomów. Podjednostki rybosomów komórki bakteryjnej mają lata 70., 30. i 50., podczas gdy komórki eukariotyczne mają podjednostki 60 i 40.

Antybiotyki często atakują rybosomy bakterii, blokując translację białek i powodując lizę lub śmierć komórek..

- EndosporyBakterie mają wewnętrzne zarodniki, które są w stanie uśpienia i są wykorzystywane do przetrwania w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Przetrwalniki wychodzą ze stanu uśpienia, gdy różne receptory na powierzchni wykryją, że warunki znów są sprzyjające; tworzy to nową, w pełni funkcjonalną komórkę bakteryjną.

- Granulki lub ciałka inkluzyjneDziałają one jako swego rodzaju rezerwa dla węglowodanów, związków fosforanowych i innych cząsteczek. Ich skład różni się w zależności od gatunku bakterii i są one łatwo widoczne w cytoplazmie za pomocą mikroskopów optycznych..

Bibliografia

1. Cabeen, M. T. i Jacobs-Wagner, C. (2005). Kształt komórki bakteryjnej. Nature Recenzje Mikrobiologia, 3(8), 601-610.
2. Coleman, J. P. i Smith, C. J. (2007). Struktura i skład drobnoustrojów.
3. Gitai, Z. (2005). Nowa biologia komórki bakteryjnej: ruchome części i architektura subkomórkowa. Komórka, 120(5), 577-586.
4. Silhavy, T. J., Kahne, D. i Walker, S. (2010). Otoczka komórki bakteryjnej. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, dwa(5), a000414.
5. Willey, J. M., Sherwood, L. i Woolverton, C. J. (2009). Zasady mikrobiologii Prescotta. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.