BAKTÉRIUMSEJT: JELLEMZŐK ÉS SZERKEZET (RÉSZEK) - BIOLÓGIA - 2026

A baktériumsejt az élő szervezet legegyszerűbb ismert szervezete. A baktériumok egysejtű szervezetek, amelyeknek nincs sejtmagja vagy sejtmagja, amely membránon keresztül van elválasztva a citoszol tartalomtól (az összes baktérium a prokarióta tartományba tartozik).

A tudományos kutatások kimutatták, hogy annak ellenére, hogy a baktériumsejtekben nincsenek organellák, rendkívül ellenőrzött és pontos szervezettségük, szabályozásuk és belső dinamikájuk van. Minden szükséges mechanizmussal rendelkeznek, hogy túléljék az általuk élõ környezet ellenséges és változó körülményeit.

A baktérium és részei általános diagramja (Forrás: Ezt a vektorképet teljes egészében Ali Zifan / CC BY-SA készítette (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Az ilyen alkalmazkodóképesség a tudósok számára fontos eszközt és ideális biológiai modellt jelentett a molekuláris biológia alapelveinek tanulmányozásához; A DNS replikációval, transzkripcióval és transzlációval kapcsolatos alapvető ismereteket először a baktériumsejtekben értették meg, mielőtt az eukarióta sejteket megtették.

Az összes baktériumsejt mikroszkopikus, vagyis nem szabad szemmel megfigyelhető mikroszkóp nélkül, ami nagy előnyt jelent e mikroorganizmusok vizsgálatában, mivel kis térben és kevés táplálékforrással fenntarthatók és tanulmányozhatók. élő sejtek millióinak.

Jelenleg a baktériumsejt az egyik legfontosabb biotechnológiai eszköz. A tudósok manipulálják a baktériumok extra kromoszómális DNS-ét, hogy szintetizáló módon előállítsák az emberi érdeklődésre számot tartó szinteket.

A baktériumsejt általános jellemzői

Morfológiai szempontból a baktériumsejtek nagymértékben variálhatók, de ennek ellenére mindkettőnek közös jellemzői vannak. Például:

- Minden baktériumsejtnek van egy sejtfal, amely körülveszi, és szénhidrátok és peptidek kombinációjából áll, amelyet peptidoglikánnak hívnak.

- A baktériumsejtek egysejtű organizmusok, vagyis minden sejt egy teljes organizmus, amely képes növekedni, táplálkozni, szaporodni és meghalni.

- A baktériumok genetikai anyagát "szétszórják" vagy szétszórják egy sejt-citoszolba merített nagy kusza-ban, a nukleoid régió néven ismert régióban.

- Sok baktériumnak speciális mozgásszerkezete van, úgynevezett "flagellum", amely testük legkülső régióiban található.

- Gyakori, hogy baktériumsejteket találnak, amelyek kolóniákat alkotnak, vagy más szervezetekkel szimbiotikus kapcsolatot tartanak fenn, és ezen felül sok baktérium kórokozó az ember számára.

- A legtöbb baktérium csaknem tízszer vagy tizenötször kevesebb, mint bármely állati sejt (eukarióta), mivel azok hossza nem haladja meg a mikron egységet.

- A bioszféra minden létező környezetében megtalálhatók, mivel vannak ezek a mikroorganizmusok, amelyek gyakorlatilag bármilyen környezeti körülményhez alkalmazkodnak.

A baktériumsejt felépítése (részei)

A kutatás megkönnyítése érdekében sok tudós osztja a baktériumsejtet három anatómiai régióba. Ez a három régió, amely általános a megfigyelt baktériumsejtek minden típusára, és a következő:

- Az extracelluláris struktúrákból álló külső régió (flagella, szőrszálak, cilia, többek között)

- A sejtfedezeti régió, amely a sejtfalból és a citoplazmatikus membránból áll

- A belső régió, amelyet a citoszol és az összes szuszpendált szerkezet alkot.

Az egyes régiókban vizsgált baktériumfajtától függően megfigyelhetők a baktériumsejt "tipikus" -tól eltérő struktúrái és részei. Azonban a baktériumsejtek esetében a leggyakoribbokat megmagyarázzák és osztályozzák az egyes régiók szerint, amelyekben megtalálhatók.

Extracelluláris régió

- Kapszula: egy polimer felület, amely a baktériumok teljes sejtfalát lefedi. Mészből és glycocalyxből áll, amelyek viszont bőséges szénhidrát molekulákból állnak, amelyek a lipidekhez és a fehérjékhez vannak kötve. A kapszula fontos védő funkciót tölt be a sejt számára.

- Film: felület, folyadék vagy viszkózus mátrix, amelybe a baktériumsejteket bemerítik. A kapszula poliszacharidjainak összetételéhez hasonló poliszacharidokból készülnek, és általában a sejtek védelmében és elmozdításában játszanak szerepet.

- Fimbriae: nagyon sok rostos függelék, amelyek a baktériumok sejtfalához kapcsolódnak. Ezek a baktériumsejtek bármilyen felülethez való mobilitásához és tapadásához szolgálnak. Ezek egy hidrofób fehérjéből állnak, az úgynevezett pilin.

E. coli baktériumok fimbriae. Körülbelül 200. Forrás: (Kép: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Szexuális pili: néhány fimbriat úgy módosítanak, hogy egyfajta „csövet” képezzen, amelyet a baktériumok konjugációhoz használnak (genetikai anyag átadása a különböző baktériumok között), ami egyfajta „szexuális reprodukció” primitív.

- Flagella: hosszabb szálak, mint a fimbriae, és fehérjékből állnak; "farok" megjelenésűek. Teljesítik a sejtek mozgásának mozgatórugóját, és rögzítve vannak a sejtmembránhoz. Ugyanazon baktériumsejtben százszáz flagella található.

Vibrio vulnificus baktériumok flagella-val. CDC / Janice Haney Carr / Nyilvános

A baktériumvirág ábrája (Forrás: LadyofHats / Public domain, a Wikimedia Commons segítségével)

A lefedettség régiója

A sejtborítás általában citoplazmatikus membránból és egy peptidoglikán rétegből áll, amelyet "sejtfalnak" hívnak. A boríték lipidek, szénhidrátok és fehérjék komplexeiből áll. A peptidoglikán burkolat kémiai összetételét használják osztályozásként a baktériumtípusok megkülönböztetésére.

Gram-pozitív baktériumok és Gram-negatív baktériumok. A gram-pozitív baktériumokra jellemző, hogy vastag rétegű peptidoglikán van, külső membrán nélkül, amely azt borítja, míg a gram-negatív baktériumoknak csak egy vékony réteg peptidoglikán van, és egy külső membrán van rá helyezve.

- Citoplazmatikus membrán: hasonló szerkezetű, mint az eukarióta sejtek membránja. Ez egy foszfolipid kettős réteg társult proteinekkel (integrál vagy perifériás). Ugyanakkor abban különbözik az eukarióta sejtek membránjától, hogy nem rendelkezik endogén módon szintetizált szterinekkel.

A baktériumsejtek citoplazmatikus membránja az egyik legfontosabb struktúra, mivel ott történik a sejtfúzió, az elektronszállítás, a fehérje szekréció, a tápanyagok szállítása és a lipid bioszintézis stb.

Belső régió

- Genom: az eukarióta sejtektől eltérően a baktériumsejtek genomját nem tartalmazza a membrán mag. Ehelyett egy olyan DNS kuszaként létezik, amely többé-kevésbé kör alakban van tömörítve, és egyes fehérjékkel és RNS-kel társul. Ez a genom sokkal kisebb, mint az eukarióta genom: körülbelül 3–5 MB méretű és egyetlen kör alakú topológiájú kromoszómát alkot.

- Plazmidok vagy extrakromoszómális DNS-molekulák: kicsi kör alakú DNS-molekulák, amelyek képesek a sejtes genomiális DNS-től függetlenül replikálódni. Általában a plazmid DNS molekulákat kicserélik a konjugáció során, mivel ezek az antibiotikumokkal és / vagy toxinokkal szembeni rezisztenciához szükséges információkat kódolják.

Bakteriális DNS és plazmidok. Eredeti fájl: Felhasználó: Spaully. Fordítás: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Riboszómák: a riboszómák részt vesznek az RNS transzlációjában, amelyet egy fehérjét kódoló gén szekvenciájából átírtak. Minden baktériumsejt körülbelül 1500 aktív riboszómával rendelkezik. A baktériumsejt riboszóma alegysége 70-es, 30-as és 50-es, míg az eukarióta sejtek 60-as és 40-es alegységei vannak.

Gyakran előfordul, hogy az antibiotikumok támadják meg a baktériumok riboszómáit, gátolják a fehérjék transzlációját és sejtlízist vagy halált okoznak.

- Endoszpórák: A baktériumok belső spóráik alvó állapotban vannak, és extrém környezeti feltételek esetén használják a túlélést. Az endoszpórák alvó állapotukból lépnek ki, amikor a felszínen lévő különböző receptorok észlelik, hogy a körülmények ismét kedvezőek; Ez új, teljesen funkcionális baktériumsejtet hoz létre.

Zöld endospórák a baktériumsejtekben. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granulátumok vagy zárványtestek: ezek egyfajta tartalékként szolgálnak a szénhidrátok, foszfátvegyületek és más molekulák számára. Összetételük a baktériumok fajtájától függően változik, és optikai mikroszkópok segítségével könnyen láthatók a citoplazmában.

Irodalom

1. Cabeen, MT, és Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakteriális sejtek alakja. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP és Smith, CJ (2007). A mikrobák felépítése és összetétele.
3. Gitai, Z. (2005). Az új baktériumsejtbiológia: mozgó részek és szubcelluláris architektúra. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, T. J., Kahne, D. és Walker, S. (2010). A baktériumsejt boríték. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L. és Woolverton, CJ (2009). Prescott mikrobiológiai alapelvei. Boston (MA): McGraw-Hill Felsőoktatás.