BAKTERIECELL: EGENSKAPER OCH STRUKTUR (DELAR) - BIOLOGI - 2025

Den bakteriecellen är den enklaste kända organisation en levande organism. Bakterier är enhjuliga organismer som inte har en kärna eller någon organell separerad från det cytosoliska innehållet genom ett membran (alla bakterier klassificeras inom det prokaryota området).

Vetenskapliga studier har visat att trots att bakterieceller saknar organeller har de en mycket kontrollerad och exakt organisation, reglering och intern dynamik. De har alla nödvändiga mekanismer för att överleva de fientliga och förändrade förhållandena i miljön där de bor.

Allmänt diagram över en bakterie och dess delar (Källa: Denna vektorbild är helt gjord av Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

En sådan anpassningsförmåga har inneburit för forskare ett viktigt verktyg och en idealisk biologisk modell för att studera de grundläggande principerna för molekylärbiologi; Grundläggande kunskaper om DNA-replikation, transkription och translation förstods först i bakterieceller före eukaryota celler.

Alla bakterieceller är mikroskopiska, det vill säga att de inte kan observeras med blotta ögat utan att använda ett mikroskop, vilket representerar en stor fördel för studien av dessa mikroorganismer, eftersom de kan upprätthållas och studeras i ett litet utrymme och med få näringsresurser. till miljoner levande celler.

För närvarande är bakteriecellen ett av de viktigaste bioteknologiska verktygen. Forskare manipulerar bakteriens extra kromosomala DNA för att syntetiskt producera nästan vilket protein som är av mänskligt intresse.

Allmänna egenskaper hos bakteriecellen

Morfologiskt kan bakterieceller vara mycket varierande, men ändå delar de alla gemensamma egenskaper. Till exempel:

- Varje bakteriecell har en cellvägg som omger den och består av en kombination av kolhydrater med peptider som kallas "peptidoglycan".

- Bakterieceller är encelliga organismer, det vill säga varje cell är en komplett organisme som kan växa, matas, reproduceras och dö.

- Det genetiska materialet från bakterier "sprids" eller distribueras i en stor trassel som är nedsänkt i cytosolen i en region som kallas nukleoidregionen.

- Många bakterier har specialiserade strukturer för rörelse som kallas "flagellum", som finns i de yttersta randområdena av deras kroppar.

- Det är vanligt att hitta bakterieceller som bildar kolonier eller upprätthåller en symbiotisk relation med andra organismer och dessutom är många bakterier patogena för människor.

- De flesta bakterier är nästan 10 eller 15 gånger mindre än storleken på någon djurcell (eukaryotisk), eftersom de inte överstiger en mikron i längd.

- De finns i alla befintliga miljöer på biosfären, eftersom det finns dessa mikroorganismer anpassade till praktiskt taget alla miljöskick.

Struktur av bakteriecellen (delar)

Många forskare delar upp bakteriecellen i tre anatomiska regioner för att underlätta studier. Dessa tre regioner som är vanliga för alla observerade bakterieceller och är:

- Den yttre regionen , som består av extracellulära strukturer (flagella, hårstrån, cilia, bland andra)

- Celltäckningsområdet , sammansatt av cellväggen och det cytoplasmiska membranet

- Den inre regionen , bildad av cytosolen och alla strukturer som är upphängda i den.

Beroende på vilken typ av bakterier som studeras i varje region observeras vissa strukturer och delar som skiljer sig från det "typiska" för en bakteriecell. Men det vanligaste för alla bakterieceller förklaras och klassificeras enligt varje region där de finns.

Extracellulär region

- Kapsel : det är en polymeryta som täcker hela cellväggen hos bakterier. Den består av slem och glykokalyx, som i sin tur består av rikliga kolhydratmolekyler bundna till lipider och proteiner. Kapseln uppfyller en viktig skyddsfunktion för cellen.

- Film : det är en yta, en vätska eller en viskös matris där bakteriecellerna är nedsänkta. De är bildade av polysackarider liknande kompositionen som polysackariderna i kapseln och uppfyller i allmänhet funktioner för skydd och förskjutning av celler.

- Fimbriae : de är en typ av mycket många glödtrådiga bilagor som finns fästa vid cellväggen hos bakterier. Dessa tjänar till mobilitet och vidhäftning av bakterieceller till vilken yta som helst. De består av ett hydrofobt protein som kallas pilin.

Fimbriae av E. coli-bakterier. Den har cirka 200. Källa: (Bild: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Sexuell pili: några fimbriae (få) modifieras för att bilda ett slags "rör", som används av bakterier för konjugering (överföring av genetiskt material mellan olika bakterier), som är en slags "sexuell reproduktion" primitiv.

- Flagella : de är längre filament än fimbriae och består av proteiner; de har ett "svans" -utseende. De uppfyller drivfunktionen för rörelse av celler och är förankrade i cellmembranet. Från en till hundratals flageller finns i samma bakteriecell.

Vibrio vulnificus-bakterier med flagella. CDC / Janice Haney Carr / Public domain

Diagram över en bakteriell flagellum (Källa: LadyofHats / Public domain, via Wikimedia Commons)

Täckningsregion

Celltäckningen består i allmänhet av ett cytoplasmiskt membran och ett peptidoglykanskikt som kallas "cellväggen". Kuvertet består av komplex av lipider, kolhydrater och proteiner. Den kemiska sammansättningen av peptidoglykanhöljet används som klassificering för att skilja mellan två typer av bakterier.

Gram-positiva bakterier och Gram-negativa bakterier. Grampositiva bakterier kännetecknas av att ha ett tjockt lager peptidoglykan, utan ett yttre membran som täcker det, medan gramnegativa bakterier endast har ett tunt lager peptidoglykan med ett yttre membran överlagrat på det.

- Cytoplasmiskt membran : det har en liknande struktur som cellmembranet i eukaryota celler. Det är ett fosfolipid tvåskikt med tillhörande proteiner (integrerat eller perifert). Emellertid skiljer sig det från membranet hos eukaryota celler genom att det inte har endogent syntetiserade steroler.

Det cytoplasmiska membranet i bakterieceller är en av de viktigaste strukturerna, eftersom det är där cellfusion, elektrontransport, proteinsekretion, näringsmedelstransport och lipidbiosyntes inträffar, etc.

Inre region

- genom : till skillnad från eukaryota celler, ingår inte bakteriecellernas genom i en membranös kärna. Istället existerar det som en fläns av DNA som komprimeras i en mer eller mindre cirkulär form och associeras med vissa proteiner och RNA. Detta genom är mycket mindre än det eukaryota genomet: det är ungefär 3 till 5 MB stort och bildar en enda cirkulär topologikromosom.

- Plasmider eller extrakromosomala DNA-molekyler : de är små cirkulära DNA-molekyler som kan replikera oberoende av cellulärt genomiskt DNA. Generellt utbyts plasmid-DNA-molekyler under konjugering, eftersom den information som är nödvändig för resistens mot antibiotika och / eller toxiner kodas i dessa.

Bakteriellt DNA och plasmider. Originalfil: Användare: Spaully. Översättning: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribosomer : ribosomer deltar i översättningen av RNA som transkriberades från sekvensen för en gen som kodar för ett protein. Varje bakteriecell har cirka 1500 aktiva ribosomer inuti. Ribosomsubenheterna i bakteriecellen är 70-, 30- och 50-talet, medan eukaryota celler har 60- och 40-talsunderenheter.

Det är vanligt att antibiotika attackerar bakteriernas ribosomer, blockerar översättningen av proteiner och orsakar celllys eller död.

- Endosporer : bakterier har inre sporer som är i vilande tillstånd och används för överlevnad när miljöförhållandena är extremt. Endosporer kommer ut ur sitt vilande tillstånd när olika receptorer på ytan upptäcker att förhållandena är gynnsamma igen; Detta skapar en ny, fullt funktionell bakteriecell.

Gröna endosporer inuti bakterieceller. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granuler eller inklusionskroppar : dessa fungerar som en slags reserv för kolhydrater, fosfatföreningar och andra molekyler. Deras sammansättning varierar beroende på bakteriesorten och de är lätt synliga i cytoplasma med hjälp av optiska mikroskop.

referenser

1. Cabeen, MT, & Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakteriell cellform. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). Struktur och sammansättning av mikrober.
3. Gitai, Z. (2005). Den nya bakteriecellbiologin: rörliga delar och subcellulär arkitektur. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Bakteriecellehöljet. Cold Spring Harbor-perspektiv i biologi, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescotts principer för mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.