MESOSOMER: EGENSKAPER, TYPER OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De mesosomes är invaginationer på plasmamembranet hos grampositiva bakterier och några Gram - negativa, observeras endast i celler som kemiskt fixerade för elektronmikroskopi observation.

Mikrobiologer antydde ursprungligen att de var multifunktionella organeller. Bland dessa möjliga funktioner var att de kunde delta i syntesen av cellmembran, i bildandet av endosporer, i replikering och segregering av DNA, i andning och i redoxmetabolism, bland andra funktioner.

Diagram över en prokaryot cell med mesosom. Tagen och redigerad från Mariana Ruiz LadyofHats, via Wikimedia Commons.En tid erkändes att mesosomsystemet var kopplat på ett komplext sätt med kärnmaterial och var relaterat till dess replikering.

Eftersom de betraktas som förlängningar av det cytoplasmiska membranet tilldelades de dessutom funktioner i enzymatiska processer, såsom elektrontransport.

Mesosomer var närvarande i alla Gram-positiva bakterier men var sällsynta hos Gram-negativa. I det senare uppträdde de endast om de odlades under speciella förhållanden.

Substitutionen av kemiska fixeringsmetoder för elektronmikroskopistudier med kryofixationstekniker (fixering vid låga temperaturer) visade att mesosomer faktiskt var membranformationer på grund av kemisk fixering.

Historia

De första omnämningarna av mesosomala strukturer går tillbaka till början av 50-talet av förra seklet. Strukturen döptes dock flera år senare av Fitz-James (1960). Denna forskare beskrev mesosomer från kemiskt fixerade Bacillus-arter.

Under 1970-talet började många forskare visa bevis på att utseendet, antalet och typen av mesosomer berodde på den kemiska fixeringen av bakterierna.

1981 demonstrerade Ebersold et al. Experimentellt den artificiella naturen hos dessa strukturer genom att studera kemiskt och kryogeniskt fixerade bakterier.

Nya fynd indikerar att liknande membranskador, med det följaktligen uppträdande av mesosomer, kan observeras i bakterier som har utsatts för antibiotika.

Generella egenskaper

En bakterie, organismer där mesosomer har rapporterats.
Källa: NIAID, via Wikimedia Commons

Mesosomer beskrivs som invaginationer i form av cytoplasmiska fickor innehållande kluster av vesiklar och tubuli. De beskrivs också som membranformiga spiraler, eller som en kombination av båda typerna av strukturer.

Mesosomer visade sig i alla Gram-positiva bakterier och endast i några få Gram-negativa arter. I det senare uppträdde de först när bakterierna växte i närvaro av och fixerade med osmiumtetroxid.

Innehållet i lipider, proteiner och kolhydrater ansågs likna det i plasmamembranet. Emellertid fanns det ibland signifikanta skillnader i fosfolipid-, karotenoid-, kolhydrat- och menakinoninnehållet i båda strukturerna. RNA och spår av DNA hittades också i den kemiska sammansättningen av mesosomer.

typer

Två typer av mesosomer beskrivs enligt deras plats och funktion:

Septals

De som deltog i bildandet av septum i celldelning och var involverade i bildandet av sporer.

Sida

Dessa mesosomer tillskrivs syntetiska och sekretionsfunktioner.

Funktioner

Energi och andningsmetabolism

Många cytokemiska studier antydde att bakterier in vivo-redoxreaktioner bodde i mesosomerna. Dessa studier inkluderade färgning med vitala fläckar såsom Janus Green B och tetrazoliumföreningar.

Emellertid antydde biokemiska studier att specifika oxidaser, dehydrogenaser och cytokromer var helt frånvarande eller i reducerade koncentrationer i mesosomala preparat.

Kärnkoppling till membranet

Det föreslogs att mesosomen lockade kärnan till cellytan efter en process som kallas strängsprutning.

I nylagda protoplaster observerades ofta fragment av mesosomala tubuli fästa externt till membranet. Denna förbindelse inträffade mittemot punkten på den inre ytan där kärnan kontaktade membranet.

Kärnkraftsdelning

Enligt resultaten som erhållits från olika studier indikerades det att i början av uppdelningen var de två kärnorna var och en kopplade till en mesosom.

När kärnvolymen ökar delades mesosomerna i två och separerades sedan, antagligen bärande dotterkärnor. Av denna anledning tros mesosomer fungera som en primitiv analog av den mitotiska spindeln i växt- och djurceller.

Septumbildning

Resultaten om mesosomernas deltagande i bildandet av septum (septum) var tvetydiga. Enligt vissa författare var sammankopplingen av mesosomen med septum i vissa arter av växande bakterier ett väletablerat faktum.

Många experimentella resultat antydde emellertid att mesosomer var onödiga för celldelningsmekanismens normala funktion.

Cellväggssyntes

Eftersom mesosomen ansågs vara associerad med det växande septumet föreslogs det att det också kunde vara involverat i cellväggssyntes.

Membransyntes

Mesosomen föreslogs också vara membransyntesstället på grund av differentiell inkorporering av lipider och proteinprekursorer i mesosomala vesiklar. Det fanns dock inga avgörande bevis för att stödja denna hypotes.

Syntes och utsöndring av exocellulära enzymer

Vissa antibiotika orsakar missbildningar som liknar de som orsakas av kemikalier som används för att binda bakterier. På grund av detta var närvaron av mesosomer associerad med möjligheten att dessa strukturer hade en sekretorisk funktion av enzymer för att bryta ned antibiotika. De erhållna bevisen var emellertid motstridiga.

Plats för fästning av episoden till membranet

Avsnittet är en bakteriell replikerande extrakromosomal enhet som kan fungera autonomt eller med en kromosom. En av de förmodligen bäst beprövade funktionerna hos mesosomen var att fungera som en plats för cellfästning av episoder till bakteriemembranet.

DNA-upptagningsställe under transformation

Mesosomen tros fungera som ett DNA-upptagningsorgan under transformationsprocessen. Men detta antagande var baserat på indirekta uppgifter och inte direkt bevis.

Bevis för den artificiella karaktären av mesosomer

Bland de bevis som forskarna påpekade för att visa att mesosomer inte är organeller utan artefakter orsakade av fixeringstekniker är:

1.- Antalet och storleken på de mesosomala strukturerna varierar med fixeringstekniken.

2.- Mesosomer kan endast observeras i kemiskt fixerade prover för elektronmikroskopi.

3.- Mesosomer förekommer inte i kryogent fixerade bakterier.

4.- Dessa strukturer förekommer i bakterier behandlade med vissa typer av antibiotika, vilket orsakar skador som liknar kemiska fixeringsmedel.

Bildning av "mesosomer" genom olika betingelser för bindning av bakterieceller. Anpassad från Nanninga N. (1971). «Bacillus subtilis mesosomen påverkas av kemisk och fysisk fixering. Taget och redigerat från: Originalfil gjord av TimVickersVectorized av Kkairri, via Wikimedia Commons.

Andra betydelser av termen mesosom

Termen mesosom har andra betydelser inom zoologi:

Anatomi

Mesosom är en av de tre tagmata som kroppen hos vissa leddjur är uppdelad i, de andra två är prosoma och metasom.

taxonomi

Mesosoma är ett släkt av kräftdjur som beskrivs av Otto, 1821.

referenser

1. HR Ebersold, JL Cordier, P. Lüthy (1981). Bakteriella mesosomer: metodberoende artefakter. Arkiv för mikrobiologi.
2. VM Reusch Jr, MM Burger (1973). Bakteriell mesosom. Biochimica et Biophysica Acta.
3. MRJ Salton (1994). Kapitel 1. Bakteriecellehöljet - ett historiskt perspektiv. I: J.-M. Ghuysen, R. Hakenbeck (Eds.), Bacferiol-cellvägg. Elsevier Science BV
4. T. Silva, JC Sousa, JJ Polónia, MA Macedo, AM Parente (1976). Bakteriella mesosomer. Verkliga strukturer eller artefakter? Biochimica et Biophysica Acta.
5. Mesosom. På Wikipedia. Återställs från https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosome
6. Mesosom. På Wikipedia. Återställs från https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosoma