Bakteri Hücresi: Genelleştirilmiş Bakteri Hücresinin Farklı Parçaları (diyagramlarla açıklanmıştır) | Mikro Biyoloji
Genelleştirilmiş bir bakteri hücresinin farklı bölümleri, Şekil 2.3'te gösterilmiş ve aşağıdaki gibi tarif edilmiştir:
1. Flagella:
Bakteriyel flagella, hücre duvarı boyunca çıkıntı yapan ve bakteri hareketliliğinden sorumlu olan ince filamentli saç benzeri sarmal aparatlardır. Hareketli bakterilerin çoğu flagella'ya sahiptir.
Uzunluğu yaklaşık 10-15µ'dir. Bakteriyel flagella, yapı ve etki mekanizmasındaki ökaryotik flagelladan tamamen farklıdır. Ökaryotik hücrelerin flagellalarından veya cilia'larından çok daha incedirler. Ökaryotik flagelladan farklı olarak bakteriyel flagella üzerinde hiçbir hücre zarı yoktur.
Dahası, ökaryotik flagelladan farklı olarak bakteriyel flagella biraz katıdır ve ileri geri kırbaçlamaz, aksine hücrenin hareketi için bir teknenin pervanesi gibi dönerler. Bakteriyel flagella üç bölümden oluşur; (a) Bazal Gövde, (b) Kanca ve (c) Filament (Şekil 2.4).
(a) Bazal vücut:
Flagellumun baz kısmını oluşturur ve sitoplazmik membran ve hücre duvarına demirlenir. Flagellaya demirleme ve aynı zamanda bir motor işlevi görür, böylece flagellumun dönme hareketini sağlar.
Bir halka sisteminden geçen küçük bir merkez çubuktan oluşur. Hücre duvarının yalnız başına bir peptidoglikan tabakasından oluştuğu gram-pozitif bakteriler durumunda, bazal gövdede sadece bir çift halka vardır; M-halkası ve S-halkası, her ikisi de hücre zarına gömülüdür.
Bu halkaları çevreleyen mot proteinleri olarak adlandırılan bir grup proteindir. Bu mot proteinleri boyunca hücre zarı boyunca proton hareketi, sonuçta flagellumun pervane benzeri dönüşü için motor görevi gören bu iki halkanın dönüşü için gerekli olan proton hareket gücünü (enerji) üretir.
Fli proteinler olarak adlandırılan başka bir protein grubu, bu iki halka arasına sıkıştırılmıştır. Hücre içi sinyallere cevap olarak flagellumun dönüşünü tersine çevirerek motor anahtarı olarak işlev görürler.
Hücre duvarının, daha ince iç peptidoglikan katmanına ek olarak bir dış lipopolisakarit (LPS) katmanından oluştuğu gram negatif bakteriler durumunda, bazal gövdede bir çift halka daha vardır; L-halkası LPS katmanına gömülmüş L halkası ve ince peptidoglikan katmanındaki P halkasıdır.
(b) Kanca:
Kısa bir kanca, bazal gövdeyi flagellumun filamentine bağlar. Filamentten biraz daha kalındır. Bazal gövdenin motor hareketi filamana kanca yoluyla iletilir.
(c) Filament:
Flagellumun kancadan çıkan uzun tüy benzeri filamentli kısmıdır. Bakteri hücresinden birkaç kat daha uzundur. Moleküler ağırlığı yaklaşık 40.000 olan 'flagellin' olan tek tip bir proteinden üretilir. Flagellin molekülleri zincirleri oluşturur; bu tür üç zincir, flagellum oluşturmak için sicim arasında. Tabanda büyüyen bir kılın aksine, bir flagellum filamanı ucunda büyür.
Amino asitler, filamentin oyuk merkezinden geçer ve distal ucuna eklenir. Bu işleme kendiliğinden derleme adı verilir, çünkü filamentin son yapısı için bütün bilgiler protein alt birimlerinde bulunur. Filament biraz sert ve ileri geri kırbaçlamıyor, aksine hücrenin hareketi için bir teknenin pervanesi gibi dönüyor.
Spiroketlerde dış felaket yoktur. Bununla birlikte, hücrelerinin içinde, dış zarfın hemen altında bulunan flagella benzeri bir yapı yardımıyla hareket ederler. Bunlara periplazmik flagella, eksenel flagella, eksenel fibriller veya endoflagella denir.
Flagella, farklı bakterilerde farklı şekillerde düzenlenir. Flagella'nın bakteri hücreleri üzerindeki düzenlemesine, flagellation denir. Flagellation, aşağıdaki dört tiptedir (Şekil 2.5).
(a) Monotrichous flagellation (Mono: single; trichous: hair): Hücrenin bir ucunda tek bir flagellum bulunur.
(b) Lophotrichous flagellation (Lopho: tuft; trichous: hair): Bir tutam veya flagella kümesi hücrenin bir ucunda bulunur.
(c) Amphitrichous flagellation (Amphi: ikisi de; trichous: kıl): Flagella, hücrenin her iki ucunda, tek başına veya küme şeklinde bulunur.
(d) Peritrikojen fılalasyon (Peri: civarında; triko: saç): Flagella, hücre yüzeyi boyunca mevcuttur.
2. Fimbria:
Fimbria'lar, yapısal olarak flagella'ya benzeyen, ancak bakteri hareketliliğine dahil olmayan ince filamentli saç benzeri eklentilerdir (Şekil 2.3). Flagella'nın aksine, oldukça kısa ve çok sayıdadır, ancak flagella gibi protein moleküllerinden yapılırlar.
Fimbrialar, diğer organizmaların hücrelerine bağlanmalarına ve mukoza veya vücut sıvısı akışıyla yıkanmalarına engel olmalarına yardımcı olan birkaç bakteri türünde bulunur. Bu nedenle, özellikle patojen bakterilerin konakçı vücutta enfeksiyon oluşturmasına yardımcı olur. Ayrıca yüzeylerde zar veya biyofilm oluşmasına yardımcı olurlar.
3. Pili:
Pili, yapısal olarak flagella'ya benzeyen, ancak bakteri hareketliliğine dahil olmayan ince filamentli saç benzeri eklentilerdir (Şekil 2.6). Bunlar ayrıca yapısal olarak fimbrialara benzer, ancak genellikle daha uzundur ve bir bakteri hücresinin yüzeyinde sadece bir veya birkaç pili mevcuttur.
Moleküler ağırlığı yaklaşık 17.000 olan tek bir protein türü olan 'pilin' den yapılmıştır. Pilin molekülleri, merkezi bir içi boş göbeğe sahip tek bir sert filament oluşturmak üzere helisel olarak düzenlenir. Bazı bakterilerde, genetik materyal, konjugasyon sırasında pili'nin içi boş göbeğinden (başka bir bakteri ile çiftleşme) transfer edilir.
Böyle bir pili doğurganlık pili (F pili) veya seks pili olarak adlandırılır. Bazı patojenik bakterilerde pili, konakçı hücrelere bağlanma ve enfeksiyon oluşumunda fimbrialara benzer şekilde hareket eder. Pili aglütleştirici etkisi, et suyu kültürlerinin yüzeyinde görünen bakteri filmlerinin oluşumu ile sonuçlanır.
4. S-Katmanı:
S katmanı (yüzey katmanı), patojenik bakterilerin çoğunun yüzeyinde bulunan, altıgen, dörtgen veya trimerik gibi çeşitli simetrilerde kristal görünümlü iki boyutlu bir protein dizisinden oluşan bir katmandır (Şekil 2.7). .
Kristalin simetri, S-tabakasının proteinlerinin kompozisyonuna bağlıdır. Hücre duvarı yapısı (gram-pozitif bakterilerdeki peptidoglikan tabakası ve gram-negatif bakterilerdeki LPS tabakası) ile ilişkilidir.
Düşük moleküler ağırlıklı maddelerin geçişine izin veren ve yüksek moleküler ağırlıklı maddelerin hariç tutulduğu bir dış geçirgenlik engeli olarak işlev görür. Ayrıca, konakçı savunma mekanizmasına karşı patojenik bakterilere karşı koruma sağlar.
5. Kapsül (balçık tabakası veya glikokaliks):
Pek çok bakteri hücre duvarını çevreleyen, hücre dışında viskoz bir sümüksü veya yapışkan maddeye sahiptir (Şekil 2.8). Bakterilere kovalent olarak bağlı olmayan makromoleküllerden yapılmıştır.
Bu yüzey makromolekülleri esas olarak yüklü polisakaritlerdir (glikoproteinler veya glikolipitler) ve bu nedenle 'glikokaliks' (gliko: karbonhidratlar; kaliks: sapın dışına doğru uzanan yaprakları altındaki çiçeğin bir kısmı) olarak adlandırılırlar. Glikokaliks, hücre dışına uzanan, gevşek bir polimer elyaf ağı olarak hücre dışında kalan polisakarit içeren malzeme olarak tanımlanmaktadır.
Konak dokuların yüzeyindeki reseptörlere bağlanan bakteriler tarafından sentezlenir ve salgılanır. Glikokaliks sadece bazı bakteri hücrelerini çevreleyen bulunmaz; ayrıca bazı bitki ve hayvan hücrelerini çevreleyen bulunur.
Glikokaliks aşağıdaki gibi üç tip olabilir:
(a) Kapsül:
Birçok türdeki bakteri hücrelerini yakından çevreleyen yoğun, iyi tanımlanmış bir viskoz katmandan oluşan bir polimer kaplamadır. Viskoz tabaka, özel bir boyama tekniği kullanılarak ışık mikroskobu ile görüntülenebilir.
Glikokaliks polimer elyafı, Hint mürekkebi gibi parçacıkları hariç tutan sıkı bir matriste düzenlenir. Kapsüllü bakteri kapsüllenmiş bakteri, kapsülü olmayan bakteri ise kapsüllenmemiş bakteri olarak adlandırılır.
(b) Mikrokapsül:
Işık mikroskobu ile görselleştirilemeyecek kadar ince olan bakteri hücrelerini çevreleyen yapışkan bir tabakadır.
(c) Balçık:
Herhangi bir tek hücreye görünüşte bağlı olmayan dağınık bir polimer elyaf kütlesidir. Viskoz tabaka o kadar kalındır ki birçok hücre balçık matrisine gömülüdür. Katman kolayca deforme olur ve partikülleri dışlamaz. Işık mikroskobu ile görselleştirmek zordur.
Kapsül ve balçık işlevi aşağıda verilmiştir:
1. Su moleküllerini bağlayarak hücrelerin kurumasını önler.
2. Bakteriyofajların (bakterilere saldıran virüsler) bakteri hücrelerine yapışmasını önler.
3. Fagositler (beyaz kan hücreleri veya WBC) tarafından tanınmasını ve daha sonra imha etmesini önleyerek virülans (hastalık üretme kabiliyeti) sağlar.
4. Patojenik bakterilerin, enfekte edilecek konak dokuların yüzeyindeki reseptörlere bağlanmalarına yardımcı olur.
5. Farklı bakteri hücreleri arasında aderans sağlar.
6. Kılıflar:
Kılıflar, 'trikomlar' oluşturan bakteri hücrelerinin zincirlerini içine alan uzun içi boş boru yapılardır (Şekil 2.9). Kılıflı bakteriler, kirli sular, kandırma filtreleri ve atık su arıtma tesislerinde aktif çamur sindirim cihazları gibi organik madde bakımından zengin tatlı su habitatlarında yaygındır. Trikomun 'alevlenmiş swarmer hücreleri' olarak adlandırılan hücrelerin bazıları boş kılıfın arkasında bırakarak kılıftan dışarı çıktığında kılıflar kolayca görselleştirilebilir.
7. Artıları-on:
Artıları, hypha, sap veya tomurcuk gibi ekleri oluşturan bakteri hücrelerinin sitoplazmik uzantılarıdır. Olgun hücrelere göre çapları daha küçüktür, sitoplazma içerirler ve hücre duvarı ile bağlanırlar. Prostatlara sahip olan bakterilere protez bakteriler denir.
Diğer bakterilerdeki hücre bölünmesinden farklı olarak, prostekatlarda, hücre bölünmesi tamamlandıktan sonra kimliğini koruyan ana hücre ile yeni bir kız hücre oluşumu içeren ikili bölünme yoluyla gerçekleşen ikili bölünme yoluyla gerçekleşir.
"Hyphae", hücre çeperi, hücre zarı, ribozom ve bazen de DNA içeren ana hücrenin doğrudan hücresel uzantısı ile oluşan hücresel eklentilerdir. Bakteri hücresinin küçük bir büyümesinin tek bir noktada uzatılmasıyla oluşur.
Tek bir noktada bu büyümeye, yüzey boyunca bakteri üremesinin gerçekleştiği tüm diğer bakterilerde gerçekleşen 'içsel büyümenin' aksine, 'kutupsal büyüme' denir. Hifanın sonunda, genişleyen ve bir flagellum üreten bir tomurcuk oluşur.
Ana hücrede bulunan DNA kopyalanır ve dairesel DNA'nın bir kopyası, hipanın uzunluğunu tomurcuk içerisine kaydırır. Daha sonra, hala gelişmekte olan tomurcuğu hipha ve ana hücreden ayıran bir çapraz septum oluşur.
Şimdi, tomurcuk ana hücreden kopar ve kızak hücresi olarak yüzer. Daha sonra kızı hücresi flagellumunu kaybeder ve yavaş yavaş hipha ve tomurcuk oluşumuna hazır bir ana hücre haline gelir.
'Stalks', belirli substratlara yapışma için bazı suda yaşayan bakteriler tarafından kullanılan hücresel eklentilerdir. Sapın sonunda, sapın alt tabakaya tutturulduğu 'holdfast' adı verilen bir yapı vardır. Bağlanma sağlamanın yanı sıra, sap aynı zamanda besin emiliminde ve atıkların uzaklaştırılmasında yardımcı olan bakteri hücresinin yüzey alanını da arttırır.
Bazı bakterilerde, birkaç kişinin sapı 'rozet' oluşturmak için bağlı kalır. Saplı bakterilerde hücre bölünmesi, hücrenin sap yönüne ters yönde uzaması ve ardından bölünmesi ile oluşur. Sapın karşısındaki kutupta tek bir flagellum oluşur.
Bu şekilde oluşturulan flagellenmiş kızı hücresine 'swarmer' denir. Flagellenmemiş ana hücreden ayrılır, etrafında döner ve flagellated direğin içinde yeni bir sap oluşturan yeni bir yüzeye bağlanır. Flagellum daha sonra kaybolur.
'Tomurcuklar', doğrudan ana hücrelerden kızak hücreleri olarak gelişen, hifanın oluşumuna müdahale etmeden doğrudan gelişen hücre ekleridir.
8. Hücre Duvarı:
Hücre duvarı, bakteri hücrelerinin hücre zarını hemen saran sert yapıdır. Bakteri hücrelerinin hücre zarı, diğer tüm hayvan ve bitki hücrelerininkine benzer bir fosfolipit iki tabakalıdır (Şekil 2.11).
Hayvan hücrelerinde hücre duvarı yoksa, bitki hücrelerinde ve bakteri hücrelerinde hücre zarını saran hücre duvarı vardır. Bununla birlikte, esas olarak selülozdan oluşan bitki hücrelerinin hücre duvarından farklı olarak, bakteri hücrelerinin hücre duvarı esas olarak peptidoglikan katmanlarından oluşur (Şekil 2.10).
Daha önce, peptidoglikan ayrıca murein veya mukopeptid olarak da adlandırıldı. Peptidoglikan esas olarak amino asitlerden ve şekerlerden oluşur (peptido: amino asit zinciri; glikan: şeker). N-asetilglukozamin (NAGA) ve N-asetilmuramik asit (NAMA) olmak üzere iki şeker, uzun paralel şeker zincirleri oluşturmak üzere birbirlerine dönüşümlü olarak glikosidik bağlar (β-1-4 bağlantısı) vasıtasıyla bağlanır.
NAMA moleküllerine bağlı peptit bağları ile birbirine bağlanmış dört veya beş amino asidin kısa yan zincirleridir. Genellikle amino asitler alanin, glutamik asit ve lisin veya diaminopimelik asittir (DAP). Bu kısa peptitler, bir ağ veya katman oluşturmak için bitişik şeker zincirleri arasında çapraz bağlantılar oluşturur.
Şeker zincirlerindeki glikosidik bağlar çok kuvvetli olsa da, bunlar tek başına her yöne sağlamlık sağlayamaz. Yüksek sertlik, yalnızca bu zincirler çapraz bağlanan kısa peptidlerdeki peptit bağları ile çapraz bağlandığı zaman elde edilir.
Hücre duvarının bileşimi tüm bakteriler için aynı değildir; aksine, bileşiminde, aşağıda verilen bakterilerin hangi gruplara ayrıldığına bağlı olarak dikkate değer farklılıklar vardır:
A. Gram Boyama dayanarak:
Hücre duvarı bileşimindeki farklılıklara dayanarak, onu geliştiren Dr. Christian Gram'ın adını alan 'gram boyama' adı verilen özel bir boyama tekniği, bakterileri iki gruba ayırır:
(1) Gram pozitif Bakteriler:
Bir bakteriyi kristal viyole ile boyadıktan sonra, hücre duvarı, bir renk giderici madde (etanol veya aseton) ile yıkanarak renklendirmeye direnç gösterirse, gram-pozitif bir bakteridir. Örnekler: Bacillus, Staphylococcus.
(2) Gram negatif Bakteriler:
Bir bakteriyi kristal viyole ile boyadıktan sonra, hücre çeperi bir gevşetici madde (etanol veya aseton) ile yıkayarak renklendirilmeye izin verirse, gram-negatif bir bakteridir. Örnekler: Escherichia, Salmonella, Vibrio.
Bakterilerin gram pozitif ve gram negatif gruplara ayrılması, bilinmeyen bakterilerin tanımlanması için doğru yönde ilerlemek için en önemli ipucunu sağlar.
Gram-Pozitif Hücre Duvarı:
Gram-pozitif hücre duvarı çok basittir. Esas olarak hücre duvarının yaklaşık% 90'ını oluşturan kalın bir peptidoglikan katmanından yapılır. Bu kalın tabaka gram-pozitif bakterileri ozmotik lizise karşı dirençli kılar.
Duvar ayrıca gram-pozitif hücre duvarının ana yüzey antijenleri olan teikoik asit, lipoteikoik asit ve M proteinini içerebilir. Teikoik asit negatif yüklüdür ve bakterilerin hücre yüzeyinin negatif yüklenmesinden kısmen sorumludur. Ayrıca iyonların hücre duvarı içinden geçişine yardımcı olur.
Lipoteikoik asit, membran lipidlerine bağlı teikoik asittir. M proteini, bazı bakterilerin WBC tarafından tutulmalarını önleyerek hastalıklara neden olmalarına yardımcı olur. Antibiyotikler, penisilin (mantar, Penicillium notatum tarafından üretilir) ve sefalosporin, peptidoglikan sentezini önleyerek gram-pozitif bakterileri öldürür. Lizozim (gözyaşı, tükürük, yumurta albümini ve balığın balçıklarında bulunan bir enzim), NAGA ve NAMA arasındaki glikosidik bağı (β-1-4 bağlantısını) kırarak gram pozitif bakterileri öldürür.
Gram Negatif Hücre Duvarı:
Gram-negatif hücre duvarı, gram-pozitif hücre duvarından çok karmaşık ve daha kırılgandır. Hücre duvarının sadece% 10'unu oluşturan ince bir peptidoglikan tabakası vardır. Potansiyel olarak bazı toksik kimyasalların bakteri hücresine nüfuz etmesine direnen, lipopolisakkarit (LPS) tabakası adı verilen kalın bir koruyucu kaplama ile çevrilidir.
LPS katmanı 1) bir lipoprotein katmanı ve 2) bir dış zardan oluşur. Lipoprotein tabakasının bir yüzeyi doğrudan peptidoglikan tabakasına tutturulur ve diğer yüzey dış zar içine uzanır.
Peptidoglikan katmanı ve dış membran arasında bir çapa olarak işlev görür. Dış zar, hücre zarına benzer şekilde 'birim zar' yapısına sahip olan protein gömülü bir fosfolipit çift tabakasıdır. Dış zarın iç yaprağı, tek başına bir fosfolipit molekülü tabakasıdır.
Bununla birlikte, birim zarın aksine, dış yapraktaki bazı fosfolipid moleküllerinin yerini LPS molekülleri alır. Her LPS molekülü, saç benzeri bir polisakarite kovalent olarak bağlanmış 'lipid A' olarak adlandırılan bir lipit bölümünden yapılır.
Konağın vücudunda gram-negatif patojenik bakteriler öldürüldüğünde, gram-negatif bakterilerin iç bileşeni olan lipit A serbest bırakılarak toksik reaksiyonlar ve hastalık semptomları ortaya çıkar. Bu nedenle, lipit A 'endotoksin' olarak da adlandırılır (endo: internal).
Buna karşılık 'ekotoksin', bakteri hücrelerinin içinde sentezlenen ve dışa salınan toksik maddedir ve bu, konakçı vücudunun içine girerse veya girerse hastalığa neden olur. Bir gliserole bağlı üç yağ asidinden yapılan trigliseritler gibi diğer normal lipitlerin aksine, lipit A, iki NAGA fosfattan oluşan bir disakarite bağlanmış yağ asitlerinden yapılır.
A lipidindeki yağ asitleri yaygın olarak kaproik, laurik, miristik, palmitik ve stearik asitlerdir. Disakaritin diğer ucundaki lipit A'ya bağlanan polisakarit iki kısımdan oluşur; 1) iç çekirdek polisakarit ve 2) dış O-polisakarit.
Dış membran ayrıca, üç özdeş alt birim içeren 'porinler' adlı proteinleri de içerir. Her alt birim, içinden malzemelerin geçebileceği merkezi bir gözenekle silindiriktir. Dolayısıyla, porinler dış zarı nispeten geçirgen kılar.
Porinler iki tiptedir; 1) herhangi bir türden küçük maddelerin geçmesi için su dolu kanallar oluşturan spesifik olmayan porinler ve 2) belirli maddelerin geçmesi için spesifik bağlanma bölgelerine sahip belirli porinler.
Bazı malzemeler (çözeltiler, şırıngalar, iğneler vb.), Isı sterilizasyonu yoluyla patojenik mikroplardan arındırılmış olmalarına rağmen, onları öldürerek üretilen gram-negatif bakterilerin hücre duvarının kalıntı kalıntılarını hala muhafaza etmektedir. Konakçı vücuda sokulursa, bu hücre duvarı kalıntısı hastalık semptomlarını indükleyebilir. Hastalık semptomlarını indükleyebilen bu kırık hücre duvarı kalıntısına “pirojen” denir.
B. Asit-hızlı Boyama dayanarak:
Hücre duvarının bileşimindeki farklılıklara dayanarak, 'asit-hızlı boyama' adı verilen başka bir özel boyama tekniği, bakterileri iki gruba ayırır:
(1) Asit-hızlı Bakteriler:
Lekelenmesi oldukça zor olan, ancak bir kez lekelendiği zaman, lekeleri gidermek için eşit derecede zordur, asit giderici ajan olarak kuvvetli asit-alkol kullanımıyla bile, asit-hızlı bir bakteridir (asit seven bakteriler).
Örnekler: Mycobacterium spp. [M tüberküloz (TB bakterileri), M. lepra (leprosy bakterileri), M. smegmatis (smegma'nın doğal bakterileri), M. marinum (deniz balıklarının TB bakterileri)]. Lipit malzemelerden yapılmış kalın balmumu hücre duvarına sahiptirler.
(2) Aside dayanıklı olmayan bakteri:
Boyanması kolay olan ve ayrıca renklendirici madde olarak asit-alkol ile renklendirilmesi kolay olan bir bakteri, asit içermeyen bir bakteridir (asidi sevmeyen bakteriler). Örnekler: Mycobacterium spp. Bu bakterilerde hücre duvarı kalın balmumu değildir.
Bakterilerin asit ve asit içermeyen gruplara ayrılması, Mycobacterium spp. Nin tanımlanması için en önemli ipucunu sağlar.
Duvar eksikliği varyantları:
Bazı bakteriler doğal olarak hücre duvarı olmadan ortaya çıkar. En küçük bakteri olan mikoplazmada hücre duvarı yoktur. Hücre zarındaki sterollerin varlığı ve ökaryotik konakların ozmotik olarak elverişli ortamında parazitik bir mevcudiyeti benimseyerek osmotik lizizden korunur.
Benzer şekilde, bazı denizel bakterilerde ozmotik parçalanmanın deniz suyunun yüksek tuz konsantrasyonu ile önlendiği hücre duvarı yoktur. Gram-pozitif bakterilerin çoğu, hücre duvarını (peptidoglikan) lizozim varlığında kaybeder.
Bununla birlikte, irin doldurulmuş yaralar gibi izotonik bir ortamda mevcutsa, hücreleri hayatta kalır. Sadece hücre zarı ile kaplanan protoplazmadan oluşan bu duvar eksikliği bulunan bakterilere 'protoplast' veya 'L formları' (Londra'daki Lister Enstitüsü için L) denir.
Lizozim çıkarıldıktan sonra, hücre duvarlarını sentezleyerek büyümeye devam edebilirler. Protoplast, hücre duvarı parçalarını tutarsa, hücre hücre duvarı olmadığı yerde dışarı çıkacak şekilde amoeboid şekil alırsa, 'spheroplast' olarak adlandırılır.
Spheroplast ayrıca, gram-negatif hücre duvarının peptidoglikanının lizozim ile işlenerek uzaklaştırılmasıyla oluşur. Burada, protoplazma, hücre zarı ve LPS tabakası olmak üzere iki tabaka ile çevrelenmiştir.
Hücre Duvarının İşlevleri:
(a) Koruma formu Lysis:
Çoğu bakteri hipotonik ortamlarda kaldıklarından bakteri hücrelerini ozmotik lizislerden korur. Bunun nedeni ise; bakteri hücrelerinin içindeki çözünmüş çözeltilerin konsantrasyonu, ortamdakilerden oldukça fazladır. Bu, bir otomobil lastiği içindeki basınçla karşılaştırılabilecek olan hücrelerin içinde kayda değer bir turgor basıncı geliştirir. Hücre duvarı bu basınca dayanmaya yardımcı olur.
(b) Şekil ve Sertlik:
Bakteri hücrelerine şekil ve sağlamlık kazandırır.
9. Periplazmik Uzay:
Hücre duvarı ve hücre zarı arasındaki ince boşluktur (Şekil 2.10 ve 2.11). Periplazma adı verilen plazma ile doldurulur. Periplazm, üçü önemli olan birkaç protein içerir.
Bunlar, 1) bakteri gıda moleküllerinin başlangıçtaki bozulmasına yardımcı olan hidrolitik enzimler, 2) bakteri kemotaksisinin tepkimesinde rol oynayan substratların taşınması işlemini başlatan bağlayıcı proteinler ve 3) kemreseptörlerdir. Kemotaksis, bir kimyasal maddeye doğru veya ona uzak bir hareket anlamına gelir.
10. Hücre Zarı:
Protoplazmayı tamamen saran hücre duvarının altındaki ince bir zardır. Ayrıca 'sitoplazmik membran' veya 'plazma membranı' olarak adlandırılır. Protein gömülü bir fosfolipit çift tabakasıdır (Şekil 2.11).
İki tabakaya iki tür protein katıştırılmıştır. Bir tip protein, iki tabakada kuvvetli bir şekilde tutulur ve 'integral proteinler' olarak adlandırılır. Diğer protein tipleri çift tabakanın yüzeyine gevşek bir şekilde tutturulur ve 'periferik proteinler' olarak adlandırılır.
Membranın bileşenleri statik değildir; aksine dinamiktirler ve daima bir 'akışkan' gibi hareket halindedirler. Proteinler zara 'mozaik' bir görünüm kazandırır.
Bu yüzden; Birim membran genellikle "sıvı-mozaik modeli" ile ifade edilir. Fosfolipitler çift tabakası, her biri bir fosfolipit molekülü tabakasından oluşan karşılıklı iki kaplama tabakasından oluşur. Her fosfolipit molekülünün bir başı ve bundan çıkan bir çift kuyruk vardır.
Kafa şarj edilir ve sulu ortama doğru kaldığı hidrofiliktir (su seven). Kuyruklar yüksüzdür ve hidrofobiktir (su nefreti), bunlar zarın içinde sulu ortamdan uzak olarak saklanır. Böyle bir membran 'birim membran' olarak adlandırılır.
Güçlendirici madde olarak tüm ökaryotların birim zarında bulunan steroller, hemen hemen bütün bakterilerin birim zarlarında yoktur. Bununla birlikte, “humanoidler” olarak adlandırılan sterollere benzer moleküller, ökaryotlarda sterollerin rolüne benzer bir rol oynayan birkaç bakteride bulunur. Önemli insansılardan biri 30 karbon atomu olan 'diplopten' dir.
Hücre Zarı İşlevleri:
(a) Geçirgenlik Bariyeri:
Hücrenin içi (sitoplazma) sulu bir tuz çözeltisi, şeker, amino asit, vitamin, koenzimler ve çok çeşitli başka çözünür malzemelerden oluşur. Hücre zarının hidrofobik doğası onu ve sıkı bir bariyer yapar.
Bazı küçük hidrofobik moleküller difüzyonla membrandan geçebilse de, hidrofilik ve yüklü moleküller (suda çözünür moleküllerin çoğu) kolayca içinden geçemez. Bu moleküller kendine özgü taşıma sistemleri ile taşınır.
Hidrojen iyonu (H + ) kadar küçük bir madde bile hücre zarı boyunca yayılmaz. Membrana nüfuz eden tek molekül, fosfolipid molekülleri arasından geçecek kadar küçük ve yüksüz olan sudur.
Dolayısıyla hücre zarı, hücrenin içini çevresinden ayıran ve sitoplazma bileşenlerinin hücre içine veya dışına pasif sızıntısını önleyen kritik bir engeldir. Membran kırılırsa, hücrenin bütünlüğü tahrip olur, iç içerikler çevreye sızar ve hücre ölür.
(b) Seçici Bariyer:
Hücre zarı aynı zamanda oldukça seçici bir bariyerdir. Hücre zarında ve hücre zarında bulunan 'zar taşıma sistemleri' olarak adlandırılan spesifik proteinler, aktif ve pasif taşıma yoluyla belirli maddelerin bunun içinde taşınmasına izin verir ve kolaylaştırır.
Yapısal olarak, zar taşıma sistemleri, taşınacak maddenin hücre içine veya dışına taşındığı bir kanal oluşturmak üzere zardan ileri ve geri dolanan 12 alfa sarmalından yapılmış proteinlerdir.
Bu proteinler, taşınacak belirli maddelere bağlanabilir ve bunları gerektiği şekilde membran boyunca hücre içinde veya dışına taşıyabilir. Bu, bir bakteri hücresinin, hücre içindeki belirli maddeleri konsantre etmesini ve hücre içerisinden dışarıya belirli maddeleri çıkarmasını sağlar.
1) Bir tür molekülü zar boyunca sadece bir yöne taşıyan 1) Uniporterler, 2) Bir tür molekülü taşıyan ve her zaman onunla birlikte başka bir tür molekül taşıyan Akordeonerler aynı yön ve 3) Bir tür molekülü taşıyan ve her zaman başka tür bir molekülü ters yönde taşıyan antiporterler.
Maddelerin taşınması, üç şekilde gerçekleşebilir, örneğin: 1) Proton hareket kuvveti enerjisi ile membran üzerinden taşınmanın yapıldığı basit taşıma, 2) Taşınan maddenin geçiş sırasında kimyasal olarak değiştirildiği, grup translokasyonu. membran boyunca ve 3) ABC nakli (ATP bağlayıcı kaset), içerisinde periplazmada bulunan bir periplazmik bağlayıcı proteinin, maddeye spesifik olarak bağlandığı, zar boyunca uzanan zar içeren bir protein ve zarın üzerinde bir sitoplazmik taşıyan Sitoplazmada bulunan ATP hidrolize edici protein, taşıma olayı için enerji sağlar.
(c) Hücre Dışı Hidrolizi:
Hücre zarı, hücre içerisine zardan geçebilen büyük gıda parçacıklarının hücre dışı parçalara ayrılması için birçok enzimi dışarıya salgılar.
(d) Solunum:
Bakterilerin mitokondri yok. Bu nedenle, gıda malzemelerinden enerji almak için hücresel solunum, solunum zincirinin enzimlerini içeren hücre zarında yapılır. Hücredeki enerji tasarrufu için bir cihazdır.
Membran, yüzeyinde protonların (H + ) hidroksil iyonlarından (OH-) ayrılmasının meydana geldiği, enerjisel olarak 'yüklü' bir formda bulunabilir. Bu şarj ayrılması, şarj edilmiş bir bataryada mevcut olan potansiyel enerjiye benzer bir metabolik enerji şeklidir.
'Proton itici güç' (PMF) olarak adlandırılan, zarın enerjilendirilmiş hali, bazı taşıma, hareketlilik ve hücrenin enerji para biriminin ATP'sinin biyosentezi de dahil olmak üzere hücrede birçok enerji gerektiren fonksiyonun kullanılmasından sorumludur. .
(e) Fotosentez:
Fototrofik bakteriler, hücre zarının hayal gücü ile oluşturulan 'kromatoforlar' adı verilen özel organeller tarafından fotosentez yaparlar. Bu organeller fotosentez için enzimler ve pigmentler içerir.
(f) Besin Maddelerinin Emilimi:
Çevresindeki besinler doğrudan hücre zarı yoluyla bakteri hücrelerine emilir. 'Mezozomlar, hücre zarının sitoplazmaya zariften yayılmasıdır, bu da verimli bir emme için yüzey alanını arttırır.
(g) Üreme:
Bakteriler ikili bölünme ile ürerler. Her hücre iki kız hücreye bölünür. İşlemde hücre zarı, bölünen kız hücrelerin arasında yeni hücre duvarını oluşturur.
11. Sitoplazma:
Hücre zarındaki bölmeyi dolduran viskoz sıvı benzeri maddeye sitoplazma denir (Şekil 2.10 ve 2.11). Sudan, enzimlerden ve küçük moleküllerden oluşan bir sıvıdır. Akışkan içinde asılı olan, 'nükleoid' adı verilen kromozomal malzemenin, ribozom granüllerinin ve enerji depolayan sitoplazmik kapanımların göreceli olarak şeffaf bir bölgesidir.
12. Nükleoid:
Bakterilerin kromozomunu oluşturan toplanmış DNA kütlesidir (Şekil 2.12). Bakteriler prokaryot olduklarından, DNA'ları ökaryotlarda olduğu gibi zara bağlı bir çekirdek içinde tutulmaz.
Bununla birlikte, hücre boyunca dağılmaz, bunun yerine bakteri hücresinde ayrı bir yapı olarak birikme eğilimindedir ve 'nükleoid' olarak adlandırılır (Şekil 2.12). Ribozomlar, nükleoid bölgesinde bulunmaz, çünkü nükleoid DNA, partikülat maddeyi hariç tutan jel benzeri bir formda bulunur.
Bazı bakteriler lineer kromozomal DNA'ya sahip olsa da çoğu bakteri, tek bir dairesel çift sarmallı DNA'dan oluşan tek bir kromozom içerir. Genellikle kromozomal DNA, bükülmüş ve nükleotidi küçük uzayda barındıracak şekilde "süper sarılmış DNA" ya katlanmıştır.
Süper-sarmal DNA, serbest dairesel DNA'dan daha küçüktür. Bakteriler kromozomlarında her bir genin sadece bir kopyasını içerir ve bu nedenle genetik olarak 'haploid'dir. Buna karşılık, ökaryotlar kromozomlarında her genin iki kopyasını içerir ve bu nedenle genetik olarak diploiddir.
Gen, konak organizmanın belirli bir karakterinden sorumlu olan bir DNA'nın herhangi bir bölümü olarak tanımlanabilir. Bir organizmanın her karakteri, DNA'nın belirli bir bölümünden oluşan belirli bir gen tarafından belirlenir.
Bakterilerin kromozomal DNA'sı, bakterilerin temel hayatta kalması için gerekli olan temel 'ev tutma genlerini' içerir. Bu DNA hücre bölünmesi sırasında iki kız hücre arasında dağılır.
Kromozomal genlerin yanı sıra, kromozomun dışında mevcut olan kromozomal olmayan genler de vardır. Örneğin, plazmitler, bakterilere özel özellikler kazandıran spesifik genler içerir. Bir hücrede bulunan tüm genlerin toplamı 'genom' olarak adlandırılır.
13. Plazmidler:
Bunlar, bazı bakterilerin sitoplazmasında bulunan birkaç kromozomal olmayan DNA'dır (Şekil 2.12). Her plazmid, kromozomdan bağımsız olarak çoğalabilen küçük bir çift sarmallı DNA parçasından oluşur. Pek çok plazmit oldukça küçüktür, ancak bazıları oldukça büyüktür.
Bununla birlikte, hiçbir plazmid, kromozom kadar büyük değildir. Plazmitler, bakteri üremesi veya hayatta kalma için gerekli genlere sahip değildir. Antibiyotiklere direnç, toksin üretimi veya enfeksiyonun eklenmesi ve kurulması için gerekli yüzey eklentilerinin üretilmesinden sorumlu genleri olabilir.
Bu nedenle, plazmidler, bakterilerin bazik hayatta kalması için gerekli olan temel ev tutma genlerini içeren kromozomal DNA'dan farklı olarak bakterilere özel özellikler kazandıran genleri içerir.
Konak kromozomal DNA'sına entegre olabilen bazı plazmitlere 'epizomlar' denir. Plazmidler, konakçı bakteri hücresinden 'kürleme' adı verilen işlemle de elimine edilebilir. Bazı plazmitler gen manipülasyonunda ve genetik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
14. Ribozomlar:
Bunlar sitoplazmada bulunan ve protein sentezinin gerçekleştiği granüler cisimlerdir (Şekil 2.3). O kadar çokturlar ki varlıkları sitoplazmaya karanlık bir görünüm kazandırır. Her bakteri ribozomunun büyüklüğü, 50S ve 30S büyüklüğünde iki alt birimden oluşan 70 S'dir (70 Svedberg). Buna karşılık, her ökaryotik ribozomun boyutu, 60S ve 40S boyutunda iki alt birimden oluşan 80 S'dir.
15. Gaz Vacuoles:
Gaz boşlukları, sitoplazmada bulunan, iğ şeklindeki gazla doldurulmuş yapılardır (Şekil 2.3 ve 2.13). Her iki uçta oyuk bir konik başlık ile kapatılmış oyuk silindirik borulardır. Bir hücrede sayıları birkaç yüzlerce arasında değişebilir.
Uzunlukları ve genişlikleri farklı bakterilerde değişiklik gösterir, ancak verilen herhangi bir bakterinin vakuolleri sabit büyüklükte veya daha azdır. Onlar içi boş, ama katı. Suya ve çözünen maddelere karşı geçirimsizdir, ancak çoğu gazda geçirgendir. Bu nedenle, içlerindeki gazın bileşimi, organizmanın askıya alındığı gazla aynıdır.
Vakumlarda yaklaşık 1 atm gaz bulunur. basınç. Bu nedenle, vakuolün üzerine uygulanan basınca dışarıdan direnç göstermesi için gazlı vakuol zarının rijitliği esastır. Bundan dolayı, sıvı, oldukça hareketli bir membran oluşturacak şekilde lipidlerden ziyade sert bir membran oluşturabilen proteinlerden oluşur.
Membran yapan iki çeşit protein vardır. Bunlar 1) GvpA ve 2) GvpC'dir (Gaz vakuol proteini A ve C). GvpA, küçük ve oldukça hidrofobik olan başlıca gaz vakuolleri proteinidir (Şekil 2.13). Kabuk proteinidir ve gaz vakuollerinin toplam proteininin% 97'sini oluşturur.
Gaz boşlukları, su geçirmez bir yüzey oluşturan paralel 'kaburga' olarak hizalanmış birkaç GvpA protein molekülünden yapılır. GvpA proteinleri (3 yapraklık olarak katlanır ve dolayısıyla genel vakum yapısına önemli derecede sertlik verir. GvpC daha büyük bir proteindir, ancak çok daha küçük bir miktarda bulunur.
Birkaç GvpA nervürünü bir kelepçe gibi birbirine bağlayarak çapraz bağlayıcı görevi görerek gaz boşluklarının kabuğunu güçlendirir. Farklı organizmalarda uzun ve ince ila kısa ve yağ arasında değişebilen son hal şekli, GvpA ve GvpC proteinlerinin sağlam vakumlar oluşturmak üzere nasıl düzenlendiğinin bir fonksiyonudur.
Gaz boşlukları gazlarla doldurulduklarından, yoğunlukları hücreninkinin yaklaşık% 5 ila 20'si kadardır. Böylece, bozulmamış gaz boşlukları bakteri hücrelerinin yoğunluğunu azaltır, böylece kendilerine yüzdürme sağlar.
Yüzen suda yaşayan bakterilerin çoğu, yüzdürme sağlayan ve su yüzeyinde veya su sütununun herhangi bir yerinde yüzmelerine yardımcı olan gaz boşluklarına sahiptir. Gaz boşlukları ayrıca, çevresel faktörlere yanıt olarak hücrelerin su kolonunda yukarı ve aşağı yüzmelerini sağlayan bir hareketlilik aracı olarak da işlev görür.
Örneğin, sudaki fototrofik organizmalar, su sütunundaki konumlarını, fotosentez için ışık yoğunluğunun en iyi olduğu bölgelere hızlı bir şekilde ayarlamalarına yardımcı olan gaz boşluklarından yararlanır. Gaz vakum membranı yüksek hidrostatik basınca dayanamaz ve çökebilir ve yüzdürme kaybına neden olabilir. Bir kez çöktüğünde, gaz boşlukları tekrar şişirilemez.
16. kapsama alınan terimler:
Sitoplazmada asılan yaşam dışı rezerv materyallerine 'kapanım' denir (Şekil 2.3). Kapamaların çoğu, onları çevreleyen sitoplazmadan ayıran lipitlerden oluşan ince, birim dışı bir zar ile bağlanır.
İşlevleri, enerjinin veya yapısal yapı taşlarının depolanmasıdır. Farklı bakteriler farklı türlerde inklüzyonlar içerir.
Bakterilerde bulunan yaygın inklüzyonların bazıları aşağıda açıklanmaktadır:
(a) Poli-β-hidroksibütirik Asit (PHB) Granülleri:
Bunlar poli- oluşan granüllerdir. Lipit benzeri bir madde olan β-hidroksibutirik asit (PHB). Β-hidroksibutirik asidin monomerleri, poli-polimeri oluşturmak üzere ester bağlantılarıyla zincir halinde birbirine bağlanır. β-hidroksibutirik asit. Polimerler granüller halinde toplanır.
(b) Poli-β-hidroksialkananoat (PHA) Granülleri:
Bakteriyel sitoplazmada bulunan tüm karbon / enerji depolama polimer sınıflarını tanımlamak için kullanılan ortak bir terimdir. En yaygın PHA granülleri PHB granülleridir. Bir polimerdeki monomerlerin uzunluğu, birçok bakteride C4'ten kısa sürede (PHB granüllerinde) C18'e kadar (diğer granüllerde) değişebilir.
(c) Volutin Granüller:
Bunlar polifosfatlardan oluşan granüllerdir. Bazik boya, toluidin mavisi, polifosfat granülleri ile birleştiğinde kırmızımsı menekşe olur. Bu renk değişimi fenomenine 'metachromasy' denir. Bu nedenle volutin granüllere ayrıca 'metakromatik granüller' de denir.
(d) Glikojen Granülleri:
Bunlar glikoz alt birimlerinden yapılan nişasta benzeri polimerlerdir. Glikojen granülleri genellikle PHB granüllerinden daha küçüktür. Bunlar bakteri hücrelerinde karbon ve enerji depolarıdır.
(e) Kükürt Granülleri:
Bunlar sitoplazmada birikimi ile üretilen elemental kükürt granülleridir. Elemental kükürt, hidrojen sülfit ve tiyosülfat gibi azaltılmış kükürt bileşiklerinin oksidasyonundan gelir. Granüller, azaltılmış kükürt kaynağı mevcut olduğu sürece kalır. Kaynak kaybolduğunda, bakteri hücreleri tarafından kullanıldığında, granüller de yavaşça kaybolur.
(f) Manyetozomlar:
Magnetosomlar, Fe3O4 demir mineral manyetitinin granülleridir. Bir bakteri hücresine kalıcı bir manyetik dipol verir ve manyetik alanlara cevap vermesini sağlar. Her magnetosomu çevreleyen fosfolipitler, proteinler ve glikoproteinler içeren bir zar.
Membran proteinleri, gelişmekte olan manyetozomlarda Fe3 + 'ün (çelatlama ajanları ile çözülebilen formda hücreye getirilmesi) Fe3 + 4 olarak çökeltilmesinde rol oynamaktadır. Manyetozomların morfolojisi, bazı bakterilerde karelerden dikdörtgensel ve başak şeklinde değişen türe özgü görünmektedir.
Manyetozomlar öncelikle suda yaşayan bakterilerde bulunur. Manyetozom üreten bakteriler jeomanyetik alan boyunca yönlendirilir ve göç eder. Bu fenomen 'manyetotaksis' olarak adlandırılır. Manyetotaksis gösteren bakterilere 'manyetotaktik bakteri' denir.
Manyetotaktik bakterilerin kemotaktik veya fototaktik bakteri duyusal sistemlerini kullandığına dair kanıt yoktur. Bunun yerine, bir bakteri hücresinde manyetozomların hizalanması basitçe ona manyetik özellikler kazandırır, bu da hücreyi kendi ortamında belirli bir yöne yönlendirir. Dolayısıyla, bu organizmaları tanımlamak için daha iyi bir terim 'manyetik bakteriler'.
17. Endospor:
Isı, soğuk, radyasyon, yaşlanma, toksik kimyasallar ve besin eksikliği gibi ciddi olumsuz koşullara dayanabilen, gram pozitif çubuk şeklindeki bakterilerin hücresi içinde oluşan farklılaşmış bir hücredir.
Çoğunlukla, aşağıdaki üç cins çubuk şeklindeki bakteri, olumsuz koşullarda endosporlar üretebilir:
I. Aerobik çubuk şeklindeki bakteriler
1. Bacillus spp.
II. Anaerobik çubuk şeklindeki bakteriler
2. Clostridium spp.
3. Desulfotomaculum spp.
Endosporun Yapısı:
Endosporun yapısı, birçok tabakanın bulunduğu vejetatif hücreninkinden çok daha karmaşıktır. Dışarıdan içeriye doğru tabakalar aşağıda verilmiştir (Şekil 2.14).
(a) eksoporyumundan:
Proteinlerden yapılmış ince, narin bir örtü olan en dış katmandır.
(b) Spor ceket:
Spor spesifik protein katmanlarından yapılır. Lizozim gibi büyük toksik molekülleri dışlayan, birçok toksik moleküle dirençli olan ve aynı zamanda sporun çimlenmesinde rol oynayan enzimler içerebilen bir elek gibi davranır.
(c) Korteks:
Gevşek bir şekilde çapraz bağlı peptidoglikandan yapılmıştır.
(d) Çekirdek:
Spor protoplastını çevreleyen hücre çeperi (çekirdek çeperi) içeren normal bakteri hücresi yapılarını içerir. Spor protoplastı hücre zarı, sitoplazma, nükleoid, ribozomlar, inklüzyonlar ve benzerlerinden oluşur.
Bu nedenle, spor, esas olarak çekirdek duvarın dışında bulunan yapı türlerinde vejetatif hücreden yapısal olarak farklıdır.
Endospor Çekirdeğinin Özellikleri:
Olgun bir endosporun çekirdeği, oluştuğu vejetatif hücreden büyük ölçüde farklıdır.
Endospor çekirdeğinin özellikleri aşağıdaki gibidir:
(a) Endosporların karakteristik özelliği olan, fakat vejetatif hücrelerde bulunmayan bir kimyasal madde dipikolinik asittir (DPA). Çekirdekte bulunur.
(b) Sporlar, çoğu dipikolinik asit ile birleştirilen kalsiyum iyonlarında da yüksektir. Çekirdeğin kalsiyum-dipikolinik asit kompleksi, endosporun kuru ağırlığının yaklaşık% 10'unu temsil eder.
(c) Bol miktarda kalsiyum-dipikolinik asit (Ca-DPA) içeriğine sahip olmasının yanı sıra, çekirdek kısmen dehidrate durumdadır. Olgun bir endosporun çekirdeği, vejetatif hücrenin su içeriğinin sadece% 10-30'unu içerir ve bu nedenle, çekirdek sitoplazmanın kıvamı bir jeldir.
Çekirdeğin dehidrasyonu, endosporun ısı direncini büyük ölçüde arttırmasının yanı sıra, hidrojen peroksit (H202) gibi kimyasallara karşı direnç sağlar ve çekirdekte bulunan enzimlerin etkisiz kalmasına neden olur.
(d) Sporun düşük su içeriğine ek olarak, çekirdek sitoplazmanın pH'ı, bitkisel hücreninkinden yaklaşık bir birim daha düşüktür.
(e) Çekirdek, 'küçük aside çözünür spor proteinleri' (SASP'ler) olarak adlandırılan yüksek düzeyde çekirdeğe özgü proteinler içerir. Bunlar spekülasyon sürecinde sentezlenir ve iki işlevi vardır. İlk olarak, çekirdekteki DNA'ya sıkıca bağlanırlar ve UV radyasyonundan, kurumadan ve kuru sıcaklıktan kaynaklanan olası zararlardan korurlar. İkincisi, çimlenme sürecinde yeni vejetatif hücrenin gelişmesi için karbon ve enerji kaynağı olarak işlev görürler.
Spor Döngüsü:
Olumsuz koşullarda, hücre içeriğinin dehidrasyonu ve daralması ile vejetatif bir hücre içinde bir spor üretilir (Şekil 2.14). Bakteriler hücresinde oluşan bu spor, 'endospor' olarak adlandırılır. Olumsuz koşullar kötüleşirse, hücre, şimdi 'spor' adı verilen bağımsız bir uykuda hücre haline gelen endosporu serbest bırakır.
Bitkisel bir hücrenin bir spor ürettiği süreç, 'sporogenez' veya 'sporülasyon' olarak adlandırılır. Spor, olumsuz koşullar devam edene kadar etkin olmayan uykuda kalır. Uygun koşulların geri dönmesi üzerine, spor bitkisel şekle geri döner ve tekrar aktif hale gelir.
Spor yırtılmasını ve sporu örten tabakalar, metabolik olarak aktif bir vejetatif hücreye yol açar. Bir sporun vejetatif bir hücreye dönüştüğü sürece 'çimlenme' denir.
Olumsuz koşullar altında vejetatif formdan spora dönüşme ve uygun şartlar altında vejetatif forma dönüşme süreci "spor döngüsü" olarak adlandırılır.
Spor döngüsünün iki yarısı aşağıda verilmiştir:
A. Sporülasyon:
Sporülasyon, hücresel farklılaşmada çok karmaşık olaylar dizisini içerir (Şekil 2.14). Hücrede genetik olarak yönlendirilen birçok değişiklik, nemli, metabolik olarak aktif bir hücreden kuru, metabolik olarak aktif olmayan fakat aşırı dirençli bir spora dönüşmenin temelini oluşturur.
Sporüle edici hücrelerde meydana gelen yapısal değişiklikler birkaç aşamaya ayrılabilir. Tüm sporülasyon işlemi yaklaşık birkaç saat sürer. Genetik çalışmalar, tipik bir sporülasyon işlemine 200 kadar genin dahil olduğunu göstermiştir.
Sporülasyon sırasında, vejetatif hücrelerin işleyişiyle ilgili bazı proteinlerin sentezi durur ve spesifik spor proteinlerinin sentezi başlar. Bu proteinler 'küçük asitte çözünür spor proteinleri' (SASP'ler) olarak adlandırılır.
Bu, olumsuz çevresel duruma yanıt olarak spo, ssp (SASP'leri kodlayan) ve diğer birçok gen dahil olmak üzere çeşitli spor-spesifik genlerin aktivasyonu ile gerçekleştirilir. Bu genler tarafından kodlanan proteinler, vejetatif bir hücreyi bir spora dönüştüren bir dizi olayı katalize eder.
Spor, henüz açık bir şekilde açıklanmayan birkaç mekanizma ile ısı direncini kazanır. Bununla birlikte, spor korteks ve spor kaplama gibi geçirimsiz katmanların sporu herhangi bir fiziksel hasara karşı koruduğu açıktır.
Bir sporun ısı direncini etkileyen en büyük faktör, içindeki suyun miktarı ve durumudur. Sporülasyon sırasında protoplazma, Ca2 +, küçük asitte çözünür spor proteinlerinin (SASP'ler) biriktirilmesi ve jel benzeri bir yapının oluşumuna yol açan dipikolinik asit sentezi sonucunda minimum bir hacme düşürülür.
Bu aşamada, protoplast çekirdeğinin çevresinde kalın bir korteks oluşur. Korteksin kasılması, bitkisel bir hücrenin sadece% 10-30'unun su içeriği ile büzülmüş, kurutulmuş bir protoplastla sonuçlanır. Protoplastın su içeriği ve SASP'lerin konsantrasyonu, sporun ısı direncini belirler.
Sporun düşük konsantrasyonda SASP'leri ve yüksek su içeriği varsa, düşük ısı direnci gösterir. Yüksek konsantrasyonda SASP'ler ve düşük su içeriğine sahipse, yüksek ısı direnci gösterir. Su, spor içine serbestçe girip çıkar. Bu nedenle, spor kabuğunun sızdırmazlığı değil, spor protoplastındaki jel benzeri malzeme, suyu dışlayan maddedir.
B. Çimlenme:
Bir endospor uzun yıllar uykuda kalabilir, ancak nispeten hızlı bir şekilde bitkisel bir hücreye dönüşebilir. Bu süreç üç adımdan oluşuyor; aktivasyon, çimlenme ve büyüme. 'Aktivasyon', sporun aktifleştirilmesini ve çimlenmeye hazır hale getirilmesini içerir.
'Çimlenme', sporun mikroskopik kırılma kabiliyetinin kaybını ve ısıya ve kimyasallara karşı direnç kaybını içerir. Spor kalsiyum-dipikolinik asit ve korteks bileşenlerini kaybeder. Dahası, SASP'ler bozulmuştur.
'Büyüme', yeni DNA, RNA ve proteinlerin sentezinin yanı sıra su alımı nedeniyle gözle görülür şişliği içerir. Hücre kırık spor ceketinden ortaya çıkar ve sonunda bölünmeye başlar. Hücre daha sonra çevresel koşullar uygun olana kadar vejetatif büyümede kalır.
Bakterisiz hale getirmek için bir materyali sterilize ederken, içinde bulunan bakteriler bazı yöntemlerle öldürülür. Bununla birlikte, malzeme spor oluşturucular içeriyorsa, sterilize edilmesi zorlaşır. Materyal içindeki spor sayısı arttıkça, sterilize etmek için gereken stres de artar.
Agar plakaları veya meyillerinde büyüyen spor oluşturan bakterilerin kolonileri için, bakteri yaşı arttıkça, yaşlanma, besin eksikliği ve metabolitlerin birikmesi nedeniyle sporlar oluştururlar.
