BAKTERIÁLNA BUNKA: VLASTNOSTI A ŠTRUKTÚRA (ČASTI) - BIOLÓGIE - 2026

Bakteriálna bunka je najjednoduchšie známe usporiadanie živého organizmu. Baktérie sú jednobunkové organizmy, ktoré nemajú jadro alebo organelu oddelenú od cytosolického obsahu membránou (všetky baktérie sú klasifikované v rámci prokaryotickej domény).

Vedecké štúdie ukázali, že napriek tomu, že bakteriálne bunky nemajú organely, majú veľmi kontrolovanú a presnú organizáciu, reguláciu a vnútornú dynamiku. Majú všetky potrebné mechanizmy na prežitie nepriateľských a meniacich sa podmienok prostredia, v ktorom žijú.

Všeobecná schéma baktérie a jej častí (Zdroj: Tento vektorový obrázok je úplne vytvorený pomocou Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Táto adaptabilita znamenala pre vedcov dôležitý nástroj a ideálny biologický model na štúdium základných princípov molekulárnej biológie; Základné znalosti o replikácii, transkripcii a translácii DNA boli pochopené najskôr v bakteriálnych bunkách pred eukaryotickými bunkami.

Všetky bakteriálne bunky sú mikroskopické, to znamená, že ich nemožno pozorovať voľným okom bez použitia mikroskopu, čo predstavuje veľkú výhodu pri štúdiu týchto mikroorganizmov, pretože sa môžu udržiavať a študovať v malom priestore as malým množstvom výživných zdrojov. miliónom živých buniek.

V súčasnosti je bakteriálna bunka jedným z najdôležitejších biotechnologických nástrojov. Vedci manipulujú s extra chromozomálnou DNA baktérií tak, aby synteticky produkovali takmer akýkoľvek proteín ľudského záujmu.

Všeobecné vlastnosti bakteriálnej bunky

Morfologicky môžu byť bakteriálne bunky veľmi variabilné, ale aj tak všetky majú spoločné vlastnosti. Napríklad:

- Každá bakteriálna bunka má bunkovú stenu, ktorá ju obklopuje a je zložená z kombinácie uhľohydrátov s peptidmi, ktorá sa nazýva „peptidoglykán“.

- Bakteriálne bunky sú jednobunkové organizmy, to znamená, že každá bunka je kompletný organizmus, ktorý môže rásť, kŕmiť, množiť a umrieť.

- Genetický materiál baktérií je „rozptýlený“ alebo rozptýlený vo veľkej hmle ponorenej do bunkového cytosolu v oblasti známej ako nukleoidná oblasť.

- Mnoho baktérií má špecializované štruktúry na pohybové ústrojenstvo nazývané „bičík“, ktoré sa nachádzajú v najvzdialenejších regiónoch ich tela.

- Je bežné nájsť bakteriálne bunky tvoriace kolónie alebo udržiavajúce symbiotický vzťah s inými organizmami a okrem toho je veľa baktérií pre človeka patogénnych.

- Väčšina baktérií je takmer 10 alebo 15 krát menšia ako veľkosť akejkoľvek živočíšnej bunky (eukaryotická), pretože nepresahujú dĺžku jednotky mikrónov.

- nachádzajú sa vo všetkých existujúcich prostrediach v biosfére, pretože tieto mikroorganizmy sú prispôsobené prakticky všetkým podmienkam životného prostredia.

Štruktúra bakteriálnej bunky (časti)

Mnoho vedcov rozdeľuje bakteriálne bunky do troch anatomických oblastí, aby sa uľahčilo štúdium. Tieto tri oblasti, ktoré sú spoločné pre akýkoľvek pozorovaný typ bakteriálnej bunky, sú:

- Vonkajší región , ktorý sa skladá z extracelulárnych štruktúr (medzi inými bičíky, chĺpky, srstiny)

- oblasť pokrytia buniek , ktorá sa skladá z bunkovej steny a cytoplazmatickej membrány

- Vnútorná oblasť tvorená cytosolom a všetky štruktúry v nej suspendované.

V závislosti od druhu baktérie, ktorá sa študuje v každej oblasti, sa pozorujú niektoré štruktúry a časti odlišné od „typických“ bakteriálnych buniek. Najbežnejšie sa však pre každú bakteriálnu bunku vysvetľujú a klasifikujú podľa každej oblasti, v ktorej sa nachádzajú.

Extracelulárna oblasť

- Kapsula : je to polymérny povrch, ktorý pokrýva celú bunkovú stenu baktérií. Skladá sa z slizu a glykokalyxu, ktoré sú zase tvorené bohatými molekulami sacharidov naviazanými na lipidy a proteíny. Kapsula plní dôležitú ochrannú funkciu pre bunku.

- Film : je to povrch, kvapalina alebo viskózna matrica, do ktorej sú ponorené bakteriálne bunky. Tvoria sa z polysacharidov, ktoré majú podobné zloženie ako polysacharidy kapsuly a vo všeobecnosti plnia funkcie pri ochrane a vytesňovaní buniek.

- Fimbriae : sú druhom veľmi početných vláknitých doplnkov, ktoré sa nachádzajú v bunkovej stene baktérií. Slúžia na pohyblivosť a priľnavosť bakteriálnych buniek na akýkoľvek povrch. Sú tvorené hydrofóbnym proteínom nazývaným pilin.

Fimbriae baktérií E. coli. Má približne 200. Zdroj: (Obrázok: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Sexuálna pili: niektoré fimbrie (málo) sú upravené tak, aby vytvorili druh „fajky“, ktorú používajú baktérie na konjugáciu (prenos genetického materiálu medzi rôznymi baktériami), čo je druh „sexuálnej reprodukcie“. primitívne.

- Flagella : sú to dlhšie vlákna ako fimbrie a sú vyrobené z bielkovín; majú „chvostový“ vzhľad. Spĺňajú hnaciu funkciu pre pohyb buniek a sú ukotvené v bunkovej membráne. V jednej bakteriálnej bunke sa nachádza jedna až stovka bičíkov.

Baktérie Vibrio vulnificus s bičíkom. CDC / Janice Haney Carr / verejné vlastníctvo

Schéma bakteriálneho bičíka (Zdroj: LadyofHats / Public Domain, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Región pokrytia

Obal buniek sa všeobecne skladá z cytoplazmatickej membrány a peptidoglykánovej vrstvy, ktorá sa nazýva „bunková stena“. Obal je tvorený komplexmi lipidov, uhľohydrátov a proteínov. Chemické zloženie peptidoglykánového obalu sa používa ako klasifikácia na rozlíšenie medzi dvoma typmi baktérií.

Gram pozitívne baktérie a gramnegatívne baktérie. Grampozitívne baktérie sa vyznačujú tým, že majú silnú vrstvu peptidoglykánu bez vonkajšej membrány, ktorá ho pokrýva, zatiaľ čo gramnegatívne baktérie majú iba tenkú vrstvu peptidoglykánu s vonkajšou membránou.

- Cytoplazmatická membrána : má podobnú štruktúru ako bunková membrána eukaryotických buniek. Je to fosfolipidová dvojvrstva s pridruženými proteínmi (integrálnymi alebo periférnymi). Líši sa však od membrány eukaryotických buniek tým, že nemá endogénne syntetizované steroly.

Cytoplazmatická membrána bakteriálnych buniek je jednou z najdôležitejších štruktúr, pretože dochádza k fúzii buniek, transportu elektrónov, sekrécii proteínov, transportu živín a biosyntéze lipidov atď.

Vnútorný región

- Genóm : na rozdiel od eukaryotických buniek genóm bakteriálnych buniek nie je obsiahnutý v membránovom jadre. Namiesto toho existuje ako spleť DNA, ktorá je zhutnená do viac alebo menej kruhového tvaru a asociuje sa s niektorými proteínmi a RNA. Tento genóm je omnoho menší ako eukaryotický genóm: má veľkosť približne 3 až 5 MB a tvorí jediný kruhový topologický chromozóm.

- Plazmidy alebo molekuly extrachromozomálnej DNA : sú to malé molekuly cirkulárnej DNA, ktoré sa dokážu replikovať nezávisle od bunkovej genómovej DNA. Molekuly plazmidovej DNA sa spravidla vymieňajú počas konjugácie, pretože v nich sú kódované informácie potrebné na rezistenciu na antibiotiká a / alebo toxíny.

Bakteriálna DNA a plazmidy. Pôvodný súbor: Používateľ: Spaully. Preklad: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribozómy : ribozómy sa podieľajú na translácii RNA, ktorá bola transkribovaná zo sekvencie génu, ktorý kóduje proteín. Každá bakteriálna bunka má vo vnútri asi 1500 aktívnych ribozómov. Ribozómové podjednotky bakteriálnej bunky sú 70, 30 a 50 s, zatiaľ čo eukaryotické bunky majú 60 a 40 s.

Pre antibiotiká je bežné, že napadajú ribozómy baktérií, blokujú transláciu proteínov a spôsobujú bunkovú lýzu alebo smrť.

- Endospory : baktérie majú vnútorné spóry, ktoré sú v pokojnom stave a používajú sa na prežitie v extrémnych podmienkach prostredia. Endospory vychádzajú zo spiaceho stavu, keď rôzne receptory na povrchu zistia, že podmienky sú opäť priaznivé; Takto sa vytvorí nová, plne funkčná bakteriálna bunka.

Zelené endospory vnútri bakteriálnych buniek. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granuly alebo inklúzne orgány : tieto fungujú ako druh rezerv pre uhľohydráty, fosfátové zlúčeniny a iné molekuly. Ich zloženie sa líši podľa druhu baktérie a pomocou optických mikroskopov sú v cytoplazme ľahko viditeľné.

Referencie

1. Cabeen, MT, a Jacobs-Wagner, C. (2005). Tvar bakteriálnych buniek. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, a Smith, CJ (2007). Štruktúra a zloženie mikróbov.
3. Gitai, Z. (2005). Nová biológia bakteriálnych buniek: pohyblivé časti a subcelulárna architektúra. Cell, 120 (5), 577 - 586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Obal bakteriálnych buniek. Perspektívy Cold Spring Harbor v biológii, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L. a Woolverton, CJ (2009). Prescottove princípy mikrobiológie. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.