generel mikrobiologi

lag uden for cellevæggen

Hvad har vi lært hidtil, hvad angår cellelag? Alle celler har en cellemembran. De fleste bakterier har en cellevæg. Men der er et par ekstra lag, som bakterier måske eller måske ikke har. Disse findes uden for både cellemembranen og cellevæggen, hvis de findes.

kapsel

en bakteriel kapsel er et polysaccharidlag, der fuldstændigt omslutter cellen., Det er velorganiseret og tæt pakket, hvilket forklarer dets modstand mod farvning under mikroskopet. Kapslen giver beskyttelse mod en række forskellige trusler mod cellen, såsom udtørring, hydrofobe giftige materialer (dvs.vaskemidler) og bakterievirus. Kapslen kan forbedre bakterielle patogeners evne til at forårsage sygdom og kan give beskyttelse mod fagocytose (engulfment af hvide blodlegemer kendt som fagocytter). Endelig kan det hjælpe med vedhæftning til overflader.,

slimlag

et bakterielt slimlag ligner kapslen, idet det typisk er sammensat af polysaccharider, og det omgiver cellen fuldstændigt. Det giver også beskyttelse mod forskellige trusler, såsom udtørring og antibiotika. Det kan også give mulighed for vedhæftning til overflader. Så hvordan adskiller det sig fra kapslen? Et slimlag er et løst, uorganiseret lag, der let fjernes fra cellen, der gjorde det, i modsætning til en kapsel, der integrerer fast omkring bakteriecellevæggen.,

s-Lag

Nogle bakterier har et stærkt organiseret lag lavet af udskillede proteiner eller glycoproteiner, der selv samles i en Matri.på den ydre del af cellevæggen. Dette regelmæssigt strukturerede S-lag er forankret i cellevæggen, skønt det ikke anses for at være officielt en del af cellevæggen i bakterier. S-lag har meget vigtige roller for de bakterier, der har dem, især inden for vækst og overlevelse og celleintegritet.,

s lag hjælper med at opretholde den samlede stivhed af cellevæggen og overfladelagene samt celleform, som er vigtige for reproduktion. S-lag beskytter cellen mod ion/pH-ændringer, osmotisk stress, skadelige en .ymer, bakterievirus og rovdyrbakterier. De kan give celleadhæsion til andre celler eller overflader. For patogene bakterier kan de yde beskyttelse mod fagocytose.

strukturer uden for cellevæggen

bakterier kan også have strukturer uden for cellevæggen, ofte bundet til cellevæggen og / eller cellemembranen., Byggestenene til disse strukturer fremstilles typisk i cellen og udskilles derefter forbi cellemembranen og cellevæggen, der skal samles på ydersiden af cellen.

Fimbriae (synge. fimbria)

Fimbriae er tynde trådformede vedhæng, der strækker sig fra cellen, ofte i titusinder eller hundreder. De er sammensat af pilinproteiner og bruges af cellen til at fastgøre til overflader. De kan være særligt vigtige for patogene bakterier, som bruger dem til at fastgøre til værtsvæv.

Pili (synge., pilin)

Pili ligner meget fimbriae (nogle lærebøger bruger udtrykkene ombytteligt), idet de er tynde trådformede vedhæng, der strækker sig fra cellen og er lavet af pilinproteiner. Pili kan også bruges til fastgørelse til begge overflader og værtsceller, såsom Neisseria gonor cellsceller, der bruger deres pili til at gribe ind på sædceller, til passage til den næste menneskelige vært. Så hvorfor skulle nogle forskere gider at skelne mellem fimbriae og pili?,

Pili er typisk længere end fimbriae, med kun 1-2 til stede på hver celle, men det synes næppe nok til at adskille de to strukturer fra hinanden. Det koger virkelig ned til det faktum, at et par specifikke pili deltager i funktioner ud over vedhæftning. Den konjugative pili deltager i processen kendt som konjugation, som muliggør overførsel af et lille stykke DNA fra en donorcelle til en modtagercelle., Type IV pili spiller en rolle i en usædvanlig type motilitet kendt som rykkende motilitet, hvor en pilus fastgøres til en solid overflade og derefter sammentrækkes, trækker bakterien fremad i en rykkende bevægelse.

Flagella (synge. flagellum)

bakteriel motilitet tilvejebringes typisk af strukturer kendt som flagella. Det bakterielle flagellum adskiller sig i sammensætning, struktur og funktion fra det eukaryote flagellum, der fungerer som en fleksibel piskelignende hale, der bruger mikrotubuli. Den bakterielle flagellum er stiv i naturen og fungerer mere som propellen på en båd.,

Der er tre hovedkomponenter til bakteriel flagellum:

1. filamentet – en lang tynd appendage, der strækker sig fra celleoverfladen. Filamentet er sammensat af protein flagellin og er hul. Flagellinproteiner transkriberes i cellecytoplasmaet og transporteres derefter over cellemembranen og cellevæggen. En bakteriel flagellær filament vokser fra dens spids (i modsætning til håret på dit hoved) og tilføjer flere og flere flagellin-enheder for at forlænge længden, indtil den rigtige størrelse er nået. Flagellin-enhederne ledes på plads af en proteinhætte.,
2. krogen-dette er en buet kobling, der fastgør filamentet til flagellarmotoren.
3. motoren-en roterende motor, der spænder over både cellemembranen og cellevæggen, med yderligere komponenter til den gramnegative ydre membran. Motoren har to komponenter: basallegemet, som giver rotationen, og statoren, som giver det drejningsmoment, der er nødvendigt for rotation. Basallegemet består af en central aksel omgivet af proteinringe, to i de grampositive bakterier og fire i de gramnegative bakterier., Statoren består af Mot-proteiner, der omgiver ringen(r) indlejret i cellemembranen.

Bakteriel Bevægelse

Bakteriel bevægelse typisk indebærer anvendelse af flageller, selv om der er et par andre muligheder (såsom brug af type IV-pili til trækninger motilitet)., Men bestemt er den mest almindelige type bakteriebevægelse svømning, hvilket opnås ved brug af en flagellum eller flagella.

svømning

Rotation af det flagellære basale legeme forekommer på grund af protonmotivkraften, hvor protoner, der akkumuleres på ydersiden af cellemembranen, drives gennem porer i Mot-proteinerne, interagerer med ladninger i ringproteinerne, når de passerer over membranen. Interaktionen får basallegemet til at rotere og drejer filamentet, der strækker sig fra cellen., Rotation kan forekomme ved 200-1000 o / min og resultere i hastigheder på 60 cellelængder/sekund (til sammenligning bevæger en gepard sig med en maksimal hastighed på 25 kropslængder/sekund).

Rotation kan forekomme i retning med uret (C.) eller mod uret (CC.) med forskellige resultater i forhold til cellen. En bakterie vil bevæge sig fremad, kaldet et “løb”, når der er en CC. – rotation, og omdirigere tilfældigt, kaldet en “tumle”, når der er en C. – rotation.,

Korketrukkermotilitet

nogle spiralformede bakterier, kendt som Spirocheterne, bruger en korketrukker-motilitet på grund af deres usædvanlige morfologi og flagellær konformation. Disse gram-negative bakterier har specialiseret flagella, der fastgøres til den ene ende af cellen, strækker sig tilbage gennem periplasmen og derefter fastgøres til den anden ende af cellen. Når disse endoflagella roterer, sætter de torsion på hele cellen, hvilket resulterer i en bøjningsbevægelse, der er særlig effektiv til gravning gennem viskøse væsker.,

Glidemotilitet

Glidemotilitet er ligesom det lyder, en langsommere og mere yndefuld bevægelse end de andre former, der hidtil er dækket. Glidemotilitet udstilles af visse filamentøse eller bacillus-bakterier og kræver ikke brug af flagella. Det kræver, at cellerne er i kontakt med en fast overflade, selvom mere end en mekanisme er blevet identificeret. Nogle celler er afhængige af slimfremdrivning, hvor udskilt slim driver cellen fremad, hvor andre celler er afhængige af overfladelagsproteiner for at trække cellen fremad.,

Chemotaxis

Nu, at vi har dækket de grundlæggende af den bakterielle flagellar motor og mekanik af bakteriel svømning, lad os kombinere de to emner til at tale om chemotaxis eller enhver anden form for skatter og afgifter (bare ikke min skat). Kemota .is henviser til bevægelsen af en organisme mod eller væk fra et kemikalie. Du kan også have fotota .is, hvor en organisme reagerer på lys. I kemota .is betegnes et gunstigt stof (såsom et næringsstof) som et tiltrækkende middel, mens et stof med en negativ virkning på cellen (såsom et toksin) betegnes som et afstødningsmiddel., I mangel af enten en tiltrækkende eller en frastødende en celle vil engagere sig i en “tilfældig gåtur,” hvor det veksler mellem tumbles og kører, i sidste ende får ingen steder i særdeleshed. I nærvær af en gradient af en eller anden type vil cellens bevægelser blive forspændt, hvilket resulterer over tid i bakteriens bevægelse mod et tiltrækkende middel og væk fra eventuelle afskrækningsmidler. Hvordan sker det?

lad os først dække, hvordan en bakterie ved, hvilken retning der skal gå. Bakterier er afhængige af proteinreceptorer indlejret i deres membran, kaldet kemoreceptorer, som binder specifikke molekyler., Binding resulterer typisk i methylering eller phosphorylering af kemoreceptoren, hvilket udløser en detaljeret proteinvej, der til sidst påvirker rotationen af den flagellære motor. Bakterierne engagerer sig i tidsmæssig sensing, hvor de sammenligner koncentrationen af et stof med den opnåede koncentration kun få sekunder (eller mikrosekunder) tidligere. På denne måde indsamler de oplysninger om orienteringen af stoffets koncentrationsgradient., Når en bakterie bevæger sig tættere på de højere koncentrationer af et tiltrækningsmiddel, bliver kørsler (dikteret af CC.flagellar rotation) længere, mens tumbling (dikteret af C. flagellar rotation) falder. Der vil stadig være tidspunkter, hvor bakterien vil gå i den forkerte retning væk fra en tiltrækkende, da tumbling resulterer i en tilfældig omorientering af cellen, men den vil ikke gå i den forkerte retning i meget lang tid. Den resulterende “partiske tilfældige gåtur” gør det muligt for cellen hurtigt at bevæge sig op ad gradienten af et tiltrækkende middel (eller bevæge sig ned ad gradienten af et afstødningsmiddel).,