Mikrobiologia Ogólna

warstwy poza ścianą komórkową

czego nauczyliśmy się do tej pory, jeśli chodzi o warstwy komórkowe? Wszystkie komórki posiadają błonę komórkową. Większość bakterii ma ścianę komórkową. Ale jest kilka dodatkowych warstw, które mogą mieć bakterie, lub nie. Znajdują się one poza błoną komórkową i ścianą komórkową, jeśli są obecne.

kapsułka

bakteryjna kapsułka to warstwa polisacharydowa, która całkowicie otacza komórkę., Jest dobrze zorganizowany i szczelnie zapakowany, co wyjaśnia jego odporność na barwienie pod mikroskopem. Kapsułka zapewnia ochronę przed różnymi zagrożeniami dla komórki, takimi jak wysuszanie, hydrofobowe materiały toksyczne (np. detergenty) i wirusy bakteryjne. Kapsułka może zwiększyć zdolność patogenów bakteryjnych do wywoływania chorób i może zapewnić ochronę przed fagocytozą (pochłanianie przez białe krwinki znane jako fagocyty). Wreszcie, może pomóc w przymocowaniu do powierzchni.,

warstwa śluzu

bakteryjna warstwa śluzu jest podobna do kapsułki, ponieważ zwykle składa się z polisacharydów i całkowicie otacza komórkę. Zapewnia również ochronę przed różnymi zagrożeniami, takimi jak wysuszenie i antybiotyki. Może również pozwolić na przyleganie do powierzchni. Czym różni się od kapsuły? Warstwa śluzu jest luźną, niezorganizowaną warstwą, która jest łatwo usuwana z komórki, która ją stworzyła, w przeciwieństwie do kapsułki, która integruje się mocno wokół ściany komórkowej bakterii.,

warstwa S

niektóre bakterie mają wysoce zorganizowaną warstwę zbudowaną z wydzielonych białek lub glikoprotein, które samo się gromadzą w matrycy na zewnętrznej części ściany komórkowej. Ta regularnie zbudowana warstwa S jest zakotwiczona w ścianie komórkowej, chociaż nie jest uważana za oficjalną część ściany komórkowej u bakterii. Warstwy S mają bardzo ważną rolę dla bakterii, które je mają, szczególnie w obszarach wzrostu i przeżycia oraz integralności komórek.,

warstwy S pomagają utrzymać ogólną sztywność ściany komórkowej i warstw powierzchniowych, a także kształt komórki, które są ważne dla reprodukcji. Warstwy S chronią komórkę przed zmianami jonów/pH, stresem osmotycznym, szkodliwymi enzymami, wirusami bakteryjnymi i bakteriami drapieżnymi. Mogą zapewnić przyczepność komórek do innych komórek lub powierzchni. W przypadku bakterii chorobotwórczych mogą one zapewnić ochronę przed fagocytozą.

struktury poza ścianą komórkową

bakterie mogą mieć również struktury poza ścianą komórkową, często związane ze ścianą komórkową i / lub błoną komórkową., Bloki budulcowe dla tych struktur są zazwyczaj wykonane w komórce, a następnie wydzielane przez błonę komórkową i ścianę komórkową, aby być montowane na zewnątrz komórki.

Fimbriae (śpiew. fimbriae)

Fimbriae to cienkie nitkowate wyrostki, które rozciągają się z komórki, często w dziesiątkach lub setkach. Składają się one z białek pilin i są używane przez komórkę do przyczepiania się do powierzchni. Mogą być szczególnie ważne dla bakterii chorobotwórczych, które wykorzystują je do przyczepiania się do tkanek gospodarza.

Pili (śpiew., pilin)

Pili są bardzo podobne do fimbriae (niektóre podręczniki używają terminów zamiennie), ponieważ są cienkimi nitkowatymi wyrostkami, które rozciągają się z komórki i są zbudowane z białek pilin. Pili może być również używany do przywiązywania się do obu powierzchni i komórek gospodarza, takich jak komórki rzeżączki Neisseria, które wykorzystują pili do chwytania plemników, aby przejść do następnego ludzkiego gospodarza. Dlaczego więc niektórzy badacze zawracają sobie głowę rozróżnieniem fimbriae i pili?,

Pili są zwykle dłuższe od fimbriae, z tylko 1-2 obecnymi na każdej komórce, ale to nie wydaje się wystarczające, aby odróżnić te dwie struktury. To naprawdę sprowadza się do tego, że kilka konkretnych pili uczestniczy w funkcjach poza przywiązaniem. Koniugacyjne pili uczestniczą w procesie znanym jako koniugacja, która pozwala na przeniesienie małego kawałka DNA z komórki dawcy do komórki biorcy., Typ IV pili odgrywa rolę w nietypowym typie ruchliwości znanym jako ruchliwość drgania, gdzie pilus przywiązuje się do stałej powierzchni, a następnie kurczy się, ciągnąc bakterię do przodu w gwałtownym ruchu.

Flagella (śpiew. flagellum)

ruchliwość bakterii jest zazwyczaj zapewniona przez struktury znane jako flagella. Flagellum bakteryjne różni się składem, strukturą i funkcją od flagellum eukariotycznego, który działa jako elastyczny ogon przypominający bicz, wykorzystując mikrotubule. Wić bakteryjna jest sztywna i działa bardziej jak śmigło na łodzi.,

istnieją trzy główne składniki wici bakteryjnej:

1. filament – długi cienki wyrostek, który rozciąga się od powierzchni komórki. Filament składa się z białka flagellin i jest pusty. Białka flagelliny są transkrybowane w cytoplazmie komórki, a następnie transportowane przez błonę komórkową i ścianę komórkową. Bakteryjne włókno flagellarne wyrasta z jego końcówki( w przeciwieństwie do włosów na głowie), dodając coraz więcej jednostek flagellin, aby wydłużyć długość, aż do osiągnięcia prawidłowego rozmiaru. Jednostki flagellin są kierowane na miejsce przez czapkę białkową.,
2. hak-jest to zakrzywiony sprzęg, który mocuje żarnik do silnika flagellar.
3. silnik-silnik obrotowy, który obejmuje zarówno błonę komórkową, jak i ścianę komórkową, z dodatkowymi komponentami dla gram-ujemnej błony zewnętrznej. Silnik ma dwa komponenty: korpus podstawowy, który zapewnia obrót, i stojan, który zapewnia moment obrotowy niezbędny do wystąpienia obrotu. Ciało podstawne składa się z centralnego wału otoczonego pierścieniami białkowymi, dwóch u bakterii gram-dodatnich i czterech u bakterii gram-ujemnych., Stojan składa się z białek Mot, które otaczają pierścień(s) osadzony w błonie komórkowej.

ruch bakterii

ruch bakterii zwykle obejmuje użycie wici, chociaż istnieje kilka innych możliwości, jak również (takie jak użycie typu IV pili do drgania ruchliwość)., Ale z pewnością najczęstszym rodzajem ruchu bakteryjnego jest pływanie, które odbywa się za pomocą wici lub wici.

Pływanie

rotacja rzęskowej podstawy ciała występuje z powodu siły napędowej protonów, gdzie protony, które gromadzą się na zewnątrz błony komórkowej, są napędzane przez pory w białkach Mot, oddziałując z ładunkami w białkach pierścieniowych, gdy przechodzą przez błonę. Interakcja powoduje, że ciało podstawne obraca się i obraca włókno wychodzące z komórki., Rotacja może następować z prędkością 200-1000 obr. / min i skutkować szybkością 60 komórek na sekundę(dla porównania gepard porusza się z maksymalną szybkością 25 ciał na sekundę).

obrót może nastąpić w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (CW) lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (CCW), z różnymi wynikami dla komórki. Bakteria porusza się do przodu, zwany „run”, gdy jest obrót CCW, i losowo zmienia kierunek, zwany „tumble”, gdy jest Obrót CW.,

ruchliwość korkociągu

niektóre bakterie w kształcie spirali, znane jako krętki, wykorzystują ruchliwość korkociągu ze względu na ich niezwykłą morfologię i konformację rzęskową. Te gram-ujemne bakterie mają wyspecjalizowane wici, które przyłączają się do jednego końca komórki, rozciągają się z powrotem przez peryplazmę, a następnie przyłączają się do drugiego końca komórki. Kiedy te endoflagella obracają się, powodują skręcanie na całej komórce, powodując ruch zginający, który jest szczególnie skuteczny w grzebieniu przez lepkie ciecze.,

ruchliwość ślizgowa

ruch ślizgowy jest tak, jak to brzmi, wolniejszym i bardziej wdzięcznym ruchem niż inne formy objęte do tej pory. Ruchliwość ślizgowa jest wykazywana przez niektóre bakterie nitkowate lub bacillus i nie wymaga stosowania wici. Wymaga to, aby komórki miały kontakt z twardą powierzchnią, chociaż zidentyfikowano więcej niż jeden mechanizm. Niektóre komórki polegają na śluzie, gdzie wydzielany śluz napędza komórkę do przodu, gdzie inne komórki polegają na białkach warstwy powierzchniowej, aby pociągnąć komórkę do przodu.,

chemotaksja

teraz, gdy omówiliśmy podstawy bakteryjnego silnika rzęskowego i mechaniki pływania bakteryjnego, połączmy te dwa tematy, aby porozmawiać o chemotaksji lub jakimkolwiek innym rodzaju podatków (tylko nie moich podatków). Chemotaksja odnosi się do ruchu organizmu w kierunku lub z dala od substancji chemicznej. Można również mieć fototaksję, w której organizm reaguje na światło. W chemotaksji korzystna substancja (taka jak składnik odżywczy) jest określana jako Atraktant, podczas gdy substancja o niekorzystnym wpływie na komórkę (taka jak toksyna) jest określana jako środek odstraszający., W przypadku braku atraktantu lub odstraszacza komórka zaangażuje się w „przypadkowy spacer”, gdzie na przemian przechodzi między upadkami i biegami, ostatecznie nigdzie nie docierając. W obecności gradientu pewnego typu ruchy komórki staną się tendencyjne, co z czasem spowoduje ruch bakterii w kierunku atraktantu i z dala od wszelkich środków odstraszających. Jak to się stało?

najpierw zobaczmy, jak bakteria wie, w którym kierunku iść. Bakterie polegają na receptorach białkowych osadzonych w ich błonie, zwanych chemoreceptorami, które wiążą określone cząsteczki., Wiązanie zazwyczaj powoduje metylację lub fosforylację chemoreceptor, który wyzwala skomplikowany szlak białkowy, który ostatecznie wpływa na rotację silnika flagellar. Bakterie biorą udział w wykrywaniu czasowym, gdzie porównują stężenie substancji ze stężeniem uzyskanym zaledwie kilka sekund (lub mikrosekund) wcześniej. W ten sposób gromadzą informacje o orientacji gradientu stężenia substancji., W miarę zbliżania się bakterii do wyższych stężeń atraktantu, biegi (podyktowane rotacją CW flagellar) stają się dłuższe, podczas gdy tumbling (podyktowany rotacją CW flagellar) maleje. Nadal będą czasy, że bakteria będzie kierować się w złym kierunku z dala od atraktanta, ponieważ tumbling powoduje losową reorientację komórki, ale nie będzie kierować się w złym kierunku przez bardzo długi czas. Powstały „stronniczy losowy spacer” pozwala komórce szybko poruszać się w górę gradientu atraktanta (lub przesuwać się w dół gradientu odstraszacza).,