Algemene Microbiologie

lagen buiten de celwand

wat hebben we tot nu toe geleerd, in termen van cellagen? Alle cellen hebben een celmembraan. De meeste bacteriën hebben een celwand. Maar er zijn een paar extra lagen die bacteriën wel of niet hebben. Deze zouden buiten zowel het celmembraan als de celwand worden gevonden, indien aanwezig.

Capsule

een bacteriële capsule is een polysaccharidelaag die de cel volledig omhult., Het is goed georganiseerd en strak verpakt, wat zijn weerstand tegen vlekken onder de microscoop verklaart. De capsule biedt bescherming tegen een verscheidenheid van verschillende bedreigingen voor de cel, zoals uitdroging, hydrofobe giftige materialen (dwz detergenten), en bacteriële virussen. De capsule kan de capaciteit van bacteriële ziekteverwekkers verbeteren om ziekte te veroorzaken en kan bescherming tegen fagocytose (overspoeling door witte bloedcellen als fagocyten worden bekend) verstrekken. Ten slotte kan het helpen bij de bevestiging aan oppervlakken.,

slijmlaag

een bacteriële slijmlaag is vergelijkbaar met de capsule in die zin dat het meestal bestaat uit polysachariden en de cel volledig omringt. Het biedt ook bescherming tegen verschillende bedreigingen, zoals uitdroging en antibiotica. Het kan ook zorgen voor hechting aan oppervlakken. Dus, hoe verschilt het van de capsule? Een slijmlaag is een losse, ongeorganiseerde laag die gemakkelijk wordt ontdaan van de cel die het heeft gemaakt, in tegenstelling tot een capsule die stevig rond de bacteriële celwand integreert.,

s-laag

sommige bacteriën hebben een sterk georganiseerde laag die bestaat uit afgescheiden eiwitten of glycoproteïnen die zichzelf assembleren tot een matrix op het buitenste deel van de celwand. Deze regelmatig gestructureerde s-laag wordt verankerd in de celwand, hoewel het niet wordt beschouwd om officieel deel uit te maken van de celwand in bacteriën. S-lagen hebben zeer belangrijke rollen voor de bacteriën die hen, in het bijzonder op de gebieden van groei en overleving, en celintegriteit hebben.,

s-lagen helpen de algehele stijfheid van de celwand-en oppervlaktelagen te behouden, evenals de vorm van de cel, die belangrijk zijn voor de reproductie. S-lagen beschermen de cel tegen ion / pH-veranderingen, osmotische stress, schadelijke enzymen, bacteriële virussen en roofdierbacteriën. Zij kunnen celadhesie aan andere cellen of oppervlakten verstrekken. Voor pathogene bacteriën kunnen zij bescherming tegen fagocytose bieden.

structuren buiten de celwand

bacteriën kunnen ook structuren buiten de celwand hebben, vaak gebonden aan de celwand en/of celmembraan., De bouwstenen voor deze structuren worden typisch gemaakt binnen de cel en dan afgescheiden voorbij het celmembraan en de celwand, om op de buitenkant van de cel worden geassembleerd.

Fimbriae (sing. fimbria)

Fimbriae zijn dunne filamenteuze aanhangsels die zich uit de cel uitstrekken, vaak in de tientallen of honderden. Zij zijn samengesteld uit pilin proteã nen en worden gebruikt door de cel om aan oppervlakten vast te maken. Ze kunnen bijzonder belangrijk zijn voor pathogene bacteriën, die ze gebruiken om zich aan gastheerweefsels te hechten.

Pili (sing., pilin)

Pili lijken sterk op fimbriae (sommige leerboeken gebruiken de termen door elkaar) omdat het dunne filamenteuze aanhangsels zijn die zich uit de cel uitstrekken en gemaakt zijn van piline-eiwitten. Pili kan ook voor gehechtheid worden gebruikt, aan zowel oppervlakken als gastheercellen, zoals de cellen van Neisseria gonorroe die hun pili gebruiken om spermacellen te grijpen, voor doorgang naar de volgende menselijke gastheer. Dus, waarom zouden sommige onderzoekers moeite onderscheid te maken tussen fimbriae en pili?,

Pili zijn meestal langer dan fimbriae, met slechts 1-2 aanwezig op elke cel, maar dat lijkt nauwelijks genoeg om de twee structuren uit elkaar te zetten. Het komt echt neer op het feit dat een paar specifieke pili deelnemen aan functies buiten gehechtheid. De vervoegende pili neemt deel aan het proces dat als vervoeging wordt bekend, dat Voor de overdracht van een klein stukje DNA van een donorcel aan een ontvangende cel toestaat., De type IV pili spelen een rol in een ongebruikelijke vorm van motiliteit bekend als twitching motiliteit, waar een pilus hecht aan een vast oppervlak en dan samentrekt, trekken de bacterie naar voren in een schokkerige beweging.

Flagella (sing. flagellum)

bacteriële motiliteit wordt typisch geleverd door structuren die bekend staan als flagella. Het bacteriële flagellum verschilt in samenstelling, structuur, en functie van eukaryotic flagellum, die als flexibele zweep-als staart werkt gebruikend microtubules. Het bacteriële flagellum is stijf van aard en werkt meer als de propeller op een boot.,

Er zijn drie hoofdbestanddelen van het bacteriële flagellum:

1. de gloeidraad – een lang dun aanhangsel dat zich uitstrekt van het celoppervlak. Het filament bestaat uit het eiwit flagellin en is hol. Flagellinproteã nen worden getranscribeerd in het celcytoplasma en dan vervoerd over het celmembraan en de celwand. Een bacteriële flagellaire filament groeit uit zijn punt (in tegenstelling tot het haar op je hoofd), het toevoegen van meer en meer flagellin eenheden om de lengte uit te breiden tot de juiste grootte is bereikt. De flagellin-eenheden worden op hun plaats geleid door een eiwitkap.,
2. de haak – dit is een gebogen koppeling die de gloeidraad aan de flagellaire motor hecht.
3. de motor – een roterende motor die zowel het celmembraan als de celwand overspant, met extra componenten voor het gramnegatieve buitenmembraan. De motor heeft twee componenten: het basale lichaam, dat de rotatie biedt, en de stator, die het koppel levert dat nodig is om de rotatie te laten plaatsvinden. Het basale lichaam bestaat uit een centrale schacht omgeven door eiwitringen, twee in de gram positieve bacteriën en vier in de gram negatieve bacteriën., De stator bestaat uit Mot eiwitten die de ring(s) ingebed in het celmembraan omringen.

bacteriële beweging

bacteriële beweging omvat meestal het gebruik van flagella, hoewel er ook een paar andere mogelijkheden zijn (zoals het gebruik van type IV pili voor trekkende motiliteit)., Maar zeker de meest voorkomende vorm van bacteriële beweging is zwemmen, wat wordt bereikt met het gebruik van een flagellum of flagella.

zwemmende

rotatie van het flagellaire basale lichaam vindt plaats als gevolg van de Proton-drijfkracht, waarbij protonen die zich aan de buitenkant van het celmembraan ophopen door poriën in de Mot-eiwitten worden gedreven, waarbij interactie plaatsvindt met ladingen in de ring-eiwitten die over het membraan passeren. De interactie zorgt ervoor dat het basale lichaam om te draaien en draait de gloeidraad zich uitstrekt van de cel., Rotatie kan plaatsvinden bij 200-1000 toeren per minuut en resulteert in snelheden van 60 cellengtes/seconde (ter vergelijking, een cheeta beweegt met een maximumsnelheid van 25 lichaamslengtes/seconde).

rotatie kan plaatsvinden in een richting met de klok mee (CW) of tegen de klok in (CCW), met andere resultaten dan de cel. Een bacterie zal vooruit bewegen, genaamd een “run”, wanneer er een CCW-rotatie is, en willekeurig heroriënteren, genaamd een “tumble”, wanneer er een CW-rotatie is.,

Kurkentrekkermotiliteit

sommige spiraalvormige bacteriën, bekend als de spirocheten, maken gebruik van een kurkentrekkermotiliteit vanwege hun ongewone morfologie en flagellaire Bouw. Deze gramnegatieve bacteriën hebben zich gespecialiseerd in flagella die zich aan één uiteinde van de cel hechten, zich door het periplasma uitstrekken en zich dan aan het andere uiteinde van de cel hechten. Wanneer deze endoflagella draaien, zetten ze torsie op de hele cel, wat resulteert in een buigbeweging die bijzonder effectief is voor het graven door viskeuze vloeistoffen.,

glijdende beweeglijkheid

glijdende beweeglijkheid is net zoals het klinkt, een tragere en meer sierlijke beweging dan de andere vormen tot nu toe. Glijdende motiliteit wordt tentoongesteld door bepaalde filamenteuze of bacillus bacteriën en vereist niet het gebruik van flagella. Het vereist wel dat de cellen in contact zijn met een vast oppervlak, hoewel meer dan één mechanisme is geïdentificeerd. Sommige cellen vertrouwen op slijmvoortstuwing, waar afgescheiden slijm de cel voortstuwt, waar andere cellen zich op de proteã nen van de oppervlaktelaag baseren om de cel vooruit te trekken.,

Chemotaxis

nu we de basisprincipes van de bacteriële flagellaire motor en mechanica van bacterieel zwemmen hebben behandeld, laten we de twee onderwerpen combineren om te praten over chemotaxis of andere soorten belastingen (alleen niet mijn belastingen). Chemotaxis verwijst naar de beweging van een organisme naar of weg van een chemische stof. Je kunt ook fototaxis hebben, waarbij een organisme reageert op licht. In chemotaxis, wordt een gunstige substantie (zoals een voedingsstof) bedoeld als lokstof, terwijl een substantie met een nadelig effect op de cel (zoals een toxine) als afweermiddel wordt bedoeld., Bij afwezigheid van een lokstof of een afweermiddel zal een cel deelnemen aan een “random walk”, waar het afwisselt tussen tumbles en runs, uiteindelijk nergens in het bijzonder. In aanwezigheid van een gradiënt van een bepaald type, zullen de bewegingen van de cel vertekend worden, resulterend in de tijd in de beweging van de bacterie naar een lokstof en weg van eventuele afweermiddelen. Hoe kan dit gebeuren?

laten we eerst bespreken hoe een bacterie weet welke richting hij op moet gaan. De bacteriën baseren zich op eiwitreceptoren die binnen hun membraan worden ingebed, genoemd chemoreceptoren, die specifieke molecules binden., De band resulteert typisch in methylation of phosphorylation van chemoreceptor, die een ingewikkelde eiwitweg teweegbrengt die uiteindelijk de omwenteling van de flagellaire motor beà nvloedt. De bacteriën nemen deel aan tijdelijke sensing, waar ze de concentratie van een stof vergelijken met de concentratie die slechts een paar seconden (of microseconden) eerder is verkregen. Op deze manier verzamelen ze informatie over de oriëntatie van de concentratiegradiënt van de stof., Als een bacterie dichter bij de hogere concentraties van een lokstof beweegt, worden de looppas (gedicteerd door CCW flagellaire rotatie) langer, terwijl het tuimelen (gedicteerd door CW flagellaire rotatie) afneemt. Er zullen nog steeds tijden zijn dat de bacterie de verkeerde kant op gaat, weg van een lokstof, omdat tuimelen resulteert in een willekeurige heroriëntatie van de cel, maar het zal niet lang de verkeerde kant op gaan. De resulterende “bevooroordeelde random walk” staat de cel toe om snel de gradiënt van een lokstof omhoog te bewegen (of de gradiënt van een afweermiddel omlaag te bewegen).,