Elektronmikroskopisk struktur av en typisk bakteriecell

Elektronmikroskopisk struktur av en typisk bakteriecell!

Dessa är huvudsakligen enhöljesystem som består av centralt kärnämne omgivet av cytoplasma.

Hela massan av protoplasten är innesluten i ett plasmamembran.

Bakteriecellerna visar en typisk prokaryotisk struktur. Den är innesluten av tre lager, yttersta täckningen av slime, mittencellsväggen och det innersta plasmamembranet.

[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:

Det är ett gelatinöst skikt som är närvarande på cellväggens yttre yta, vanligen sammansatt av polysackarider (t ex dextran, dextrin, levan) och eller polypeptidkedjor av aminosyror. När beståndsdelarna i detta skikt endast är polysackarider som bildar ett visköst lager, kallas det som slimskikt. Men när kväveaktiga ämnen (dvs aminosyror) också är närvarande tillsammans med polysackarider kallas det kapsel.

Kapselns produktion / bildning beror på miljö- och näringsfaktorer. Olika stammar av samma art kan ha kapslar av flera olika stamspecifika polysackarider. En annan struktur, Glycocalyx, är en fläckig massa tunna polysackaridfibrer som sträcker sig från bakterieytan. Kapseln eller glykocalyx kan spela flera huvudroller.

1. En tjock kapsel kan skydda cellen från dehydrering. Det hindrar emellertid inte passage av vattenlösliga näringsämnen och avfallsprodukter.

2. Kapseln skyddar vissa patogener från uppslukningen och förstörelsen av kroppens vita blodkroppar, vilket bidrar till en organisms förmåga att orsaka sjukdom.

3. Till skillnad från kapseln kan glycocalyxet inte skydda en enskild cell från förstörelse. Det kan dock hjälpa bakterieceller att hålla sig vid varandra och bilda ett bakterieaggregat som blodcellerna kan vara svåra att försvaga.

4. Polysackariden av glycocalyx är ansvarig för att vissa bakterier kan fästa på ytor.

Pälsar:

Vissa arter av bakterier, särskilt de från färskvatten och marina miljöer, är inneslutna i en mantel eller en tubule. Mantlarna är sammansatta av olösliga metallföreningar, såsom järn- och manganoxider, utfällda runt cellerna som produkter av deras metaboliska aktivitet. Manteln är inte en viktig del av cellen.

stjälkar:

Vissa bakteriearter kännetecknas av bildandet av ett halvstyvt blad som kallas en stjälk som sträcker sig från cellen. Det gör det möjligt för cellen att fästa på fasta ytor med hjälp av en adhesiv substans som produceras vid den distala änden.

[II] Cellvägg:

Den bakteriella cellväggen är den struktur som omedelbart omger cellmembranet. Cellväggen är en komplex struktur bestående av flera ämnen. Styvheten hos cellväggen är huvudsakligen beroende av peptidoglykan (även känd som murein eller muco-peptid), en substans som endast finns i prokaryoter.

Dessa mycket stora polymerer består av tre typer av byggstenar:

1. N-acetylglukosamin (NAG)

2. N-acetylmuram och (NAM) och

3. En peptid som består av fyra eller fem aminosyror, nämligen L-alanin, D-alanin, D-glutaminsyra och antingen lysin eller diaminopimelsyra.

Sukarna NAG och NAM växlar till att bilda långa parallella kedjor. Bifogade till NAM-molekylerna är korta sidokedjor med fyra eller fem aminosyror. Ett enda lager av peptidoglykan är ett nätverk av intilliggande sockerkedjor bundna ihop genom aminosyrasidokedjorna, varigenom en tvärbunden struktur som täcker hela cellen.

Vissa bakterier kan ha flera lager av peptidoglykan. Penicillin och cefalosporin antibiotika orsakar dödsfall till bakterieceller genom att störa peptidoglykansyntesen. Peptidoglykaner, tillsammans med två andra cellväggkomponenter, diaminopimelsyra och teichoesyra, är unika för prokaryoter. Det är viktigt att notera att aminosyrorna i peptiden i peptidoglykaner finns i D-konfiguration.

Gram-positiva och gramnegativa bakterier visar skillnader i deras cellväggsammansättning. Färgningsegenskapema hos dessa bakterier beror på deras cellväggskomposition. Antibiotisk resistans hos vissa stammar beror också på cellväggskompositionen.

[III] Cytoplasmiskt membran:

Cellvägg följs av lipoproteinplasmemembranet eller cytoplasmiskt membran. Det styr passagen av kemiska ämnen i lösningen in i och ut ur cellen. Det ger också den biokemiska maskinen för att flytta mineraljoner, sockerarter, aminosyror, elektroner och andra metaboliter genom membranet. Det cytoplasmatiska membranet är ett fosfolipid-protein-dubbelskikt liknande det som finns i växt- och djurceller.

Den stora skillnaden är emellertid att det inte finns några steroler i prokaryoter. Andningsenzymerna (cytokromer, Krebs-cyklens enzymer, NADH, etc.) bindas inte separat av membran som finns i eukaryotema: den inre ytan av själva cytoplasmiska membranet tillhandahåller ställen för fastsättning av dessa enzymer.

Cellmembran är platsen för många funktioner som innefattar:

1. Transport av molekyler in och ut ur cellen

2. Utsöndring av extracellulära enzymer,

3. Andning och fotosyntes,

4. Reglering av reproduktion och

5. Cellväggsyntes.

[IV] Cytoplasma och cytoplasmiska ingrepp:

Den bakteriella cytoplasman är en komplex blandning av kolhydrater, proteiner, lipider, mineraler, nukleinsyra och vatten. Det lagrar organiskt material i form av glykogen, volutin och poly-P-hydroxibutyrat. Vissa fotosyntetiska och icke-fotosyntetiska bakterier samlar också svavel och järn i sin cytoplasma.

Blågröna alger kan använda sig av CO ₂ och H ₂ O, med energi som ges av solen på grund av närvaron av fotosyntetiska pigment som kollektivt kallas "phycobilins", som består av phycocyanin (blå) och phycoerytrrin (röd) . De fotosyntetiska bakterierna såsom Rhodospirillum sp. och Chromatium sp. skyldig sin autotrofa vana till en speciell typ av klorofyll, bakterio-klorofyll.

Förutom flytande parti och lagringspartiklar innehåller bakteriell cytoplasma även ett kromatiskt eller kärnområde och några andra inklusioner. Den bakteriella cellen saknar mitokondrier, endoplasmatiska retikulum, centrosom och Golgi-kroppar.

1. Kärnmaterial:

Karaktäristiken hos en bakteriell kärna är frånvaron av kärnmembran, nukleol, kromonemata och kärnvapensaft. En sådan kärna kallas nukleoid eller genofore. Under elektronmikroskop verkar nukleoid vara fibrillär och består av ett dubbel- eller enkelsträngat DNA. Den har ungefär 5 x 106 baspar och en molekylvikt av ca 3 x 10 ⁹ .

DNA-molekylen är ungefär 1000 μm lång, vanligtvis bildande en ringliknande struktur eller ibland förblir diffunderad genom cellens cytoplasma. Nukloiden av Escherichia coli har en central kärna av RNA, omgiven av 12-82 supercoilingar av DNA. Några proteinmolekyler är också associerade med DNA.

Det bakteriella DNAet saknas histoner och kan följaktligen inte jämföras med kromosomer av eukaryota celler.

2. Plasmider:

Bakteriella celler innehåller också några extrakromosomala ärftliga determinanter som antingen är oberoende av bakteriella kromosomer eller är integrerade i den. Lederberg (1952) myntade termen plasmider för sådana extrakromosomala ärftliga determinanter. Plasmider bär endast icke-väsentliga gener och har ingen roll i lönsamhet och tillväxt av bakterier. Därför definieras de också som avgivna autonoma element.

Plasmider är dubbelsträngade, slutna cirkulära DNA-molekyler som sträcker sig i storlek från 1 Kb (Kilobase-1000 baser) till större än 200 Kb. Ofta kodar plasmidburna gener för enzymer som under vissa omständigheter är fördelaktiga för bakterievärden.

Bland fenotyperna som tilldelas av olika plasmider är:

en. resistens mot antibiotika

b. produktion av antibiotika

c. nedbrytning av komplexa organiska föreningar

d. produktion av koliciner

e. produktion av enterotoxiner.

f. produktion av restriktions- och modifieringsenzymer

Under naturliga förhållanden sänds många plasmider till nya värdar genom en process som liknar konjugering. För det mesta utförs replikation av plasmid-DNA med samma uppsättning enzymer som används för att duplicera bakteriekromosomen. Vissa plasmider är under "stringent control" vilket innebär att deras replikation är kopplad till den hos värden så att endast en eller högst några få kopior av plasmiden kommer att finnas närvarande i varje bakteriecell.

Å andra sidan har plasmider under "avslappnad kontroll" kopieringsnummer 10-200 som kan ökas till flera tusen per cell om värdproteinsyntesen stoppas. I frånvaro av proteinsyntes fortsätter replikering av avslappnad plasmid medan replikation av kromosomalt DNA och av "stringenta" plasmider upphör.

3. Ribosomer:

Spridas i cytoplasman finns många ribosomer som består av RNA. Dessa partiklar är platser för proteinsyntes och finns i grupper som heter "polyribosomer" eller "polysomer" och består av stora och små subenheter. Bakteriella ribosomer är av 70 S-typer och består av två subenheter.

Sedimentationskonstanten hos den större subenheten är 50 S och den för den mindre enheten är 30 S. Den tidigare har två molekyler RNA och 35 aminosyror och den senare molekylen RNA och 21 olika aminosyror.

4. Mesosomer:

Dessa är komplexa lokaliserade infoldingar av cytoplasmatiska membranet. Det kan finnas 2-4 mesosomer i en cell och antalet är vanligtvis högre i bakterier som uppvisar hög andningsaktivitet, såsom nitrifierande bakterier.

De befinner sig ofta på en punkt där membranet börjar invaginering före celldelning, och de blir fästa vid "kärnområdet" regionen. Mesosomer antas fungera i cellväggssyntes och uppdelning av kärnmaterial.

[V] Flagella:

Den bakteriella flagellum är en lång, trådformig piskliknande protoplasmisk appendage som uppstår i cellhöljet och sträcker sig bortom cellytan. Strukturen och sammansättningen av bakteriell flagella är helt annorlunda än den för eukaryot flagella. Istället för "9 + 2" -arrangemanget av tubulininnehållande mikrotubuli finns det helt enkelt ett enda filament av globulärt protein som kallas flagellin.

Det är en naken proteinstruktur som saknar mikrotubuli. Flagella är ansvarig för rörelsen av bakteriecellerna och är involverade i kemotaxi och fungerar som en sansorgan av en bakterie. Flagellumet sträcker sig i längd från 10 pm till 20 pm och är ca 0, 2 pm tjockt. En flagellum har tre delar.

(a) basal kropp eller basal granulat

(b) Hook som struktur och

(c) filament

Inte alla bakterier har flagella som i de rika bakterierna (t.ex. Pasteurella, Lactobacillus). Bakteriell flagella är styv och piska inte fram och tillbaka. Istället spinner de mycket som en båts propellär.

[VI] Pili (Singular-pilus):

Även känd som fimbriae (singular-fimbria), dessa kan ses endast i en elektronmikrografi. De är mer talrika än flagella. Dessa är små, raka, tunna trådformiga tillsatser som inte är associerade med organismens rörlighet. Den består av ett protein som kallas pilin anordnat spiralformat kring en central kärna. Deras kända funktioner inkluderar:

1. Särskild typ av pilus kallad F. pilus (sex pilus) tjänar som inträdeshamn för genetiskt material under bakteriekoppling (konjugering)

2. Betjäna som ett sätt att fästa på olika ytor, dvs bidra till infektion genom att binda bakterier till cellytor av djur och växter från vilka de kan få näringsämnen.

mykoplasma:

Mycoplasmer är de minsta kända aeroba prokaryoter utan en cellvägg som först upptäcktes av Pasteur (1843) medan han studerade orsaksmedlet för pleuropneumoni hos nötkreatur. De betecknades som PPLO (pleuropneumonia-liknande organismer). 1898, Nocard och Roux, lyckades med att erhålla rena kulturer av dessa mikroorganismer i media innehållande serum.

Mykoplasmer är frekventa föroreningar i vävnadskulturer rik på organisk substans. De har också hittats i varmvatten källor. De förekommer i mark, avloppsvatten och olika substrat och hos människor, djur och växter.

Dessa pleuromorfa mikroorganismer benämndes som Asterococcus mycoides av Borrel et al. (1910). Nowak (1929) placerade denna organism i släktet Mycoplasma, som tillhör klassen Mollicutes av ordningen Mycoplasmatales. Mykoplasma kan odlas på cellfri media.

Mycoplasmas struktur:

Frånvaron av en äkta cellvägg gör dessa organismer väldigt plastiska och lätt deformerbara, varför mykoplasmer är oregelbundna och variabla i form. Cellerna kan vara coccoid, granulär, päronformad, klusterliknande, ringliknande eller trådformig.

Dessa organismer är täckta med ett lipoprotein-cytoplasmiskt membran, 7, 5-10 μm tjockt. Cytoplasman innehåller ribosomer och nukleoplasma-liknande struktur. Även om genetiskt material består av både DNA och RNA, är det mindre än hälften som vanligen förekommer i andra prokaryoter, och är kanske den lägsta gränsen som krävs för cellulär organism. Mängden DNA är upp till 4 procent och RNA cirka 8 procent. G + C-halten i DNA varierar mellan 23 och 40 procent.

PPLO-cellerna har flera enzymer användbara i DNA-replikation, transkriptionen och translationen involverad i proteinsyntes och generering av ATP från socker anaerobt.