BAKTERIECELLE: EGENSKABER OG STRUKTUR (DELE) - BIOLOGI - 2025

Den bakterielle celle er den enkleste kendte organisering af en levende organisme. Bakterier er encellede organismer, der ikke har en kerne eller nogen organelle adskilt fra det cytosoliske indhold gennem en membran (alle bakterier er klassificeret inden for det prokaryote domæne).

Videnskabelige undersøgelser har vist, at selv om bakterieceller mangler organeller, har de en meget kontrolleret og præcis organisering, regulering og intern dynamik. De har alle de nødvendige mekanismer til at overleve de fjendtlige og skiftende forhold i miljøet, hvor de bor.

Generelt diagram over en bakterie og dens dele (Kilde: Dette vektorbillede er fuldstændigt lavet af Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

En sådan tilpasningsevne har betydet for forskere et vigtigt værktøj og en ideel biologisk model til undersøgelse af de grundlæggende principper for molekylærbiologi; Grundlæggende viden om DNA-replikation, transkription og translation blev først forstået i bakterieceller før eukaryote celler.

Alle bakterieceller er mikroskopiske, det vil sige, de kan ikke observeres med det blotte øje uden anvendelse af et mikroskop, hvilket repræsenterer en stor fordel for undersøgelsen af ​​disse mikroorganismer, da de kan opretholdes og studeres i et lille rum og med få ernæringsressourcer. til millioner af levende celler.

I øjeblikket er bakteriecellen et af de vigtigste bioteknologiske værktøjer. Forskere manipulerer bakteriens ekstra kromosomale DNA til syntetisk at fremstille næsten ethvert protein af menneskelig interesse.

Generelle karakteristika for bakteriecellen

Morfologisk kan bakterieceller være meget varierende, men alligevel deler de alle fælles egenskaber. For eksempel:

- Hver bakteriecelle har en cellevæg der omgiver den og er sammensat af en kombination af kulhydrater med peptider kaldet "peptidoglycan".

- Bakterieceller er encellede organismer, dvs. at hver celle er en komplet organisme, der kan vokse, fodre, reproducere og dø.

- Det genetiske materiale fra bakterier "spredes" eller distribueres i en stor flokke nedsænket i cellecytosolen, i et område, der er kendt som nukleoidområdet.

- Mange bakterier har specialiserede strukturer til bevægelse kaldet "flagellum", som er i de yderste områder af deres kroppe.

- Det er almindeligt at finde bakterieceller, der danner kolonier eller opretholde et symbiotisk forhold til andre organismer, og derudover er mange bakterier patogene for mennesker.

- De fleste bakterier er næsten 10 eller 15 gange mindre end størrelsen på enhver dyrecelle (eukaryotisk), da de ikke overskrider en enhed af mikron i længden.

- De findes i alle eksisterende miljøer på biosfæren, da der er disse mikroorganismer, der er tilpasset praktisk talt enhver miljøtilstand.

Struktur af bakteriecellen (dele)

Mange forskere opdeler bakteriecellen i tre anatomiske regioner for at lette studiet. Disse tre regioner, der er almindelige for enhver type bakteriecelle, der er observeret, er:

- Den ydre region, der består af ekstracellulære strukturer (flagella, hår, cilia, blandt andre)

- Celdækningsregionen sammensat af cellevæggen og den cytoplasmatiske membran

- Den indre region, dannet af cytosol og alle strukturer, der er ophængt i den.

Afhængig af bakteriens arter, der undersøges i hver region, observeres nogle strukturer og dele, der er forskellige fra det "typiske" for en bakteriecelle. Dog er det mest almindelige for enhver bakteriecelle forklaret og klassificeret i henhold til hver region, hvori de findes.

Ekstracellulær region

- Kapsel: det er en polymeroverflade, der dækker hele cellevæggen af ​​bakterier. Det består af slim og glycocalyx, som igen består af rigelige kulhydratmolekyler bundet til lipider og proteiner. Kapslen udfylder en vigtig beskyttelsesfunktion for cellen.

- Film: det er en overflade, en væske eller en viskøs matrix, hvori bakteriecellerne er nedsænket. De er dannet af polysaccharider, der svarer til sammensætningen som polysacchariderne i kapslen og har generelt funktioner i beskyttelsen og i forskydningen af ​​celler.

- Fimbriae: de er en slags meget talrige filamentøse vedhæng, der findes knyttet til cellevæggen af ​​bakterier. Disse tjener til mobilitet og vedhæftning af bakterieceller til enhver overflade. De består af et hydrofobt protein kaldet pilin.

Fimbriae af E. coli-bakterier. Det har cirka 200. Kilde: (Billede: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Seksuel pili: nogle fimbriae (få) ændres til at danne en slags "rør", der bruges af bakterier til konjugation (overførsel af genetisk materiale mellem forskellige bakterier), som er en slags "seksuel reproduktion" primitiv.

- Flagella: de er længere filamenter end fimbriae og består af proteiner; de har et "hale" udseende. De udfører drivfunktionen for bevægelse af celler og er forankret i cellemembranen. Fra en til hundreder flagella findes i den samme bakteriecelle.

Vibrio vulnificus-bakterier med flagella. CDC / Janice Haney Carr / Public domain

Diagram over en bakteriel flagellum (Kilde: LadyofHats / Public domain, via Wikimedia Commons)

Dækningsregion

Celledækningen består generelt af en cytoplasmatisk membran og et peptidoglycan lag, der kaldes "cellevæggen." Konvolutten består af komplekser af lipider, kulhydrater og proteiner. Den kemiske sammensætning af peptidoglycan-kuverten anvendes som en klassificering til at skelne mellem to typer bakterier.

Gram-positive bakterier og Gram-negative bakterier. Gram-positive bakterier er kendetegnet ved at have et tykt lag med peptidoglycan uden en ydre membran, der dækker den, hvorimod gramnegative bakterier kun har et tyndt lag af peptidoglycan med en ydre membran, der er lagt ovenpå.

- Cytoplasmatisk membran: den har en lignende struktur som cellemembranen i eukaryote celler. Det er et phospholipid-lag med associerede proteiner (integreret eller perifert). Den adskiller sig imidlertid fra membranen fra eukaryote celler, idet den ikke har endogent syntetiserede steroler.

Den cytoplasmatiske membran af bakterieceller er en af ​​de vigtigste strukturer, da den er der, hvor cellefusion, elektrontransport, proteinsekretion, næringsstoftransport og lipidbiosyntese forekommer osv.

Indre region

- genom: i modsætning til eukaryote celler, er bakterienes genom ikke indeholdt i en membranøs kerne. I stedet findes det som en flok af DNA, der er pakket i en mere eller mindre cirkulær form og associeres med nogle proteiner og RNA. Dette genom er meget mindre end det eukaryote genom: det er ca. 3 til 5 MB stort og danner et enkelt cirkulært topologikromosom.

- Plasmider eller ekstrakromosomale DNA-molekyler: de er små cirkulære DNA-molekyler, der er i stand til at replikere uafhængigt af cellulært genomisk DNA. Generelt udveksles plasmid-DNA-molekyler under konjugering, da den information, der er nødvendig for resistens over for antibiotika og / eller toksiner, kodes i disse.

Bakteriel DNA og plasmider. Oprindelig fil: Bruger: Spaully. Oversættelse: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribosomer: ribosomer deltager i oversættelsen af ​​RNA, der blev transkribert fra sekvensen af ​​et gen, der koder for et protein. Hver bakteriecelle har ca. 1500 aktive ribosomer inde. Ribosomunderenhederne i bakteriecellen er 70'erne, 30'erne og 50'erne, mens eukaryote celler har 60'erne og 40'erne underenheder.

Det er almindeligt for antibiotika at angribe ribosomer fra bakterier, der blokerer for translation af proteiner og forårsager cellelysering eller død.

- Endosporer: bakterier har indre sporer, der er i en sovende tilstand og bruges til overlevelse, når miljøforholdene er ekstreme. Endosporer kommer ud af deres sovende tilstand, når forskellige receptorer på overfladen opdager, at forholdene igen er gunstige; Dette skaber en ny, fuldt funktionel bakteriecelle.

Grønne endosporer inde i bakterieceller. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granuler eller inklusionskropper: disse fungerer som en slags reserve for kulhydrater, fosfatforbindelser og andre molekyler. Deres sammensætning varierer afhængigt af arten af ​​bakterier, og de er let synlige i cytoplasmaet ved hjælp af optiske mikroskoper.

Referencer

1. Cabeen, MT, & Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakteriel celleform. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). Struktur og sammensætning af mikrober.
3. Gitai, Z. (2005). Den nye bakteriecellebiologi: bevægelige dele og subcellulær arkitektur. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Bakteriecellehylsteret. Cold Spring Harbour-perspektiver i biologi, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescott's principper for mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.