PILI: JELLEMZŐK, TÍPUSOK ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A pili (a latin hajból, egyedülálló pilus) olyan kiterjesztések, amelyek egyes baktériumsejtek felületén helyezkednek el. Ezek elsősorban a konjugációnak nevezett horizontális génátviteli mechanizmussal kapcsolatosak, a baktériumok mozgatásával és tapadásával biotikus és abiotikus felületekre.

A pili-szerű folyamatokat nem szabad összetéveszteni a flagella-val vagy a fimbria-val, mivel szerkezetükben és funkciójukban jelentősen különböznek egymástól, bár ezekkel a sejtek adhéziós funkcióját megosztják.

Forrás: Adenozin

Történelmi perspektíva

A pillákat az elektronmikroszkópos vizsgálatnak köszönhetően fedezték fel, miközben tanulmányozták a baktériumszálakat. Az 1950-es évek közepén megjelenítették őket, és fimbria-nak hívták őket.

Brinton csak az 1960-as években vezette be a pili kifejezést, megállapítva a különbségeket ezeknek a struktúráknak a fimbriae és a többi fonálhosszabbítás között.

Általános tulajdonságok

Noha a prokarióta organizmusokat "egyszerűnek" tekintik - az eukarióta vonalhoz viszonyítva -, egy sor olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek meglehetősen összetetté teszik őket, nem csak belülről, hanem kívülről is.

Néhány baktériumot többféle folyamat vesz körül, több funkcióval, elsősorban a mozgással és a genetikai anyag cseréjével.

Az egyik ilyen kiterjesztés a pili, a finom hajra emlékeztető struktúrák, amelyek a gének vízszintes átviteléhez kapcsolódnak.

Fehérjekészítmény

A Pili elsősorban egy pilin (16-20 kDa) nevű oligomer fehérjéből áll. A oszlop spirálisan van elrendezve henger alakú szerkezet kialakításához. Ez a fehérje módosíthatja szerkezeti elrendezését, hogy részt vegyen a mozgásban.

Felépítés és mérések

A rendes oszlopok átlagos hossza 0,3–1,0 um, átmérőjük pedig 7 nm. Ez az intézkedés azonban a kérdéses fajtól függően jelentősen megváltozhat.

Eloszlanak a gram-pozitív és a gram-negatív baktériumok sejtfelületén, de a szexuális piliókról csak a gram-negatív baktériumok egy csoportjában számoltak be.

Vannak más olyan kiterjesztések is, amelyek hasonlóak a pilisztushoz, de szerkezetükben és funkciójukban különböznek. Ezért a zavar elkerülése érdekében tisztázni kell ezeket a szempontokat. Például a pili sokkal vékonyabb és sokkal rövidebb, mint a flagellum.

Noha a pili és a frimbriae kifejezést néhány szerző szinonimában használja, a fimbriae-kat általában nagy számban találják meg, és részt vesznek a mikroorganizmusok adhéziós jelenségében - ami releváns a kérdéses sejt fertőző képességének meghatározásához.

Bár a tapadásban is részt vesznek, a pilók kevesebb számban vannak és hosszabbak.

Genetika

A pili képződését kódoló baktériumgének a szervezet kromoszómájában vagy extrakromoszómális egységként, azaz plazmidban helyezkedhetnek el.

típusai

A történelem során a pillákat a fenotípusos és az antigén tulajdonságok figyelembevételével csoportosítottuk. A pili úttörő tanulmányai során létrehozott osztályozás figyelembe vette a hemagglutináció képességét, felhasználva az E. coli különböző törzseiben lévő piliakat.

A második osztályozás a relatív morfológiai jellemzőken alapul, három csoportban: a rugalmas és vékony oszlopok, a rugalmas és a vastag és a merev.

Az utolsó osztályozás két fő kategóriát javasol: a hétköznapi és a szexuális. Mivel az osztályozás elsősorban a szerkezet függvényén alapszik, az egyes típusokat a következő szakaszban részletesebben tárgyaljuk.

Jellemzők

Konjugáció

A genetikai anyag cseréje nem korlátozódik a DNS átadására a szülőtől a gyermekre. Az élet minden vonalában széles körben elterjedt a horizontális génátvitelnek nevezett jelenség (röviden THG), ahol ugyanazon generációs idõtartamú - akár rokonok, akár nem rokonok - képesek cserélni a DNS-t.

A prokariótákban a THG egyik formája a konjugáció, amely magában foglalja a genetikai anyag áthaladását az egyénről a másikra, és az alkalmazott struktúra a szexuális pillák. Ez a kiterjesztés "hídként" fog működni, ahol az F + nevű baktérium kapcsolódik az F-hez, és a DNS áthaladása megtörténik.

A konjugáció egyik jellemzője, hogy fizikai kapcsolatnak kell lennie a résztvevő baktériumok között. Az adományozott DNS általában hozzáad egy funkciót a recipiens baktériumokhoz, ideértve az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát vagy a vegyület hatékony metabolizmusának képességét.

Két további típusú THG létezik, nevezetesen: transzformáció és transzdukció. A konjugációval együtt ezek a folyamatok formálják a fajok (nem csak a baktériumok) genomjainak evolúcióját, magasabb szintű bonyolultságot adva az életfának - ha THG eseményeket adunk hozzá, akkor jobb, ha egy hálózatra és nem egy fa.

Mozgás

A Pseudomonas aeruginosa fajokban a Neisseria gonorrhoeae és az E. coli nagyon specifikus törzseiben a pili szerepet játszik a mozgásban.

Ennek a baktériumcsoportnak a motilitása az alábbiak szerint alakul ki: az őket alkotó fehérjék egy alegysége - pilin nyúlik ki a pilusztól. Ezután ez az új kiterjesztés érintkezésbe kerül egy idegen sejt felületével, és amikor eléri, visszahúzódik, és mozgást vezet a cellában.

Ezt az első típusú mozgást kontrakciós motilitásnak nevezik. Amint várható volt, ennek a mozgási mintának a végrehajtása rövid, szakaszos mozgásokat eredményez.

A mozgékonyság második típusát sikló mozgékonyságnak nevezik, és a myxobaktériumokra jellemző. Kapcsolódott a sejtek elmozdulásához olyan környezetben, ahol a víz aránya meglehetősen alacsony, például a talajban vagy a biofilmekben. A mechanizmust azonban nem igazán értik.

Más szerzők ebben a nézetben különböznek egymástól (lásd Zhou és Li, 2015), és azt sugallják, hogy a pili nem mozgatáshoz kapcsolódó struktúrák.

Adhézió és patogenitás

A Pili részt vesz a baktériumsejtek tapadásában különféle felületekre, mind biotikus, mind abiotikus felületekre.

A gram-negatív baktériumokban a pili (és a fentiekben említett fimbria) jelenléte a mikroba-mikrobák és a gazda-patogén kölcsönhatások szabályozásával jár, amelyek fontosak a betegségek kialakulásában.

Vegye figyelembe, hogy a mikroorganizmus tapadása a gazdasejthez döntő lépés a betegség korai szakaszában.

Irodalom

1. Clewell, DB (Szerkesztő). (2013). Bakteriális konjugáció. Springer Tudományos és Üzleti Média.
2. De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., és Van Putten, JP (1998). Az Opc adhezint termelő Neisseria meningitidis kötődik az epiteliális sejtek proteoglikán receptoraihoz. Molekuláris mikrobiológia, 27 (6), 1203-1212.
3. Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., és Cruz, FDL (2002). Bakteriális konjugáció: a DNS-transzport kétlépcsős mechanizmusa. Molekuláris mikrobiológia, 45 (1), 1-8.
4. Schaechter, M. (szerk.). (2010). A mikrobiológia írott enciklopédia. Academic Press.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, és Johnson, TR (2016). Mikrobiológia: bevezetés. Pearson.
6. Zhou, X. és Li, Y. (szerk.). (2015). Orális mikrobiológiai atlasz: az egészséges mikroflórától a betegségig. Academic Press.