biobiobio


 

Budowa bakterii

Odkrycie bakterii przypisuje się holenderskiemu przyrodnikowi Antoniemu van Leeuwenhoekowi. Obecnie ich badaniem, w tym budową bakterii, zajmuje się osobna dziedzina nauki, czyli bakteriologia, stanowiąca odrębną gałąź mikrobiologii.

Słowo „bakteria” zostało wprowadzone dopiero w 1838 roku i pochodzi od greckiego „baktērion”, czyli "pałeczka". Nazwa ta nie jest prawidłowa, gdyż wyróżnić można trzy podstawowe typy form zewnętrznych bakterii:
• kulistą lub inaczej owoidalną (ziarniak – coccus);
• cylindryczną (pałeczka – bacterium, laseczka bacillus);
• spiralnie skręconą (przecinkowiec – vibrio, śrubowiec – spirillum).
Niekiedy po podziale nie oddzielają się one od siebie lecz zostają połączone i przybierają formę łańcuszków (paciorkowiecStreptococcus), nieregularnych skupień (gronkowiecStaphylococcus), dwoinek (Diplococcus) lub pakietów (pakietowiec - Sarcina).
Oszacowano, że wielkość pojedynczej komórki bakteryjnej waha się od 0,2 do 80 μm.



Rys. 1. Kształty bakterii



Charakterystyczny kształt bakterii utrzymywany jest dzięki sztywnej ścianie komórkowej. Jej struktura wpływa również na właściwości fizjologiczne otoczonej komórki.


W 1884 roku duński lekarz Hans Christian Gram odkrył różnicującą metodę barwienia, która stała się odtąd podstawą podziału bakterii na dwa typy:

Gram dodatnie (G+) – budująca ich ściany mureina (peptydoglikan, mukopeptyd) tworzy wielowarstwową błonę. Można ją usunąć działając odpowiednim enzymem – lizozymem. Pozbawiona ściany komórkowej bakteria nazywana jest protoplastem. Przyjmuje ona kształt kulisty i jest wrażliwa na wartość osmotyczną środowiska zewnętrznego.
Gram ujemne (G-) – odporne na działanie lizozymu. Ich mureina jest jednowarstwowa i otoczona dodatkową błoną zewnętrzną zbudowaną z białek, fosfolipidów i lipopolisacharydu (LPS) składającego się z części rdzeniowej (lipidu A) oraz wielocukrowego łańcucha (antygenu O) nadającego bakteriom swoistość antygenową. Lipopolisacharyd warunkuje właściwości chorobotwórcze bakterii oraz wpływa na ich wrażliwość na antybiotyki i środki chemiczne. Występujące w błonie zewnętrznej poryny tworzą kanały przez które transportowane są substancje wydalane i pobierane przez komórkę.



Rys. 2. Budowa ściany komórkowej bakterii gram dodatnich (G+) i gram ujemnych (G-)



Utrwalone nad płomieniem palnika komórki traktuje przez 60 sekund zasadowym barwnikiem – fioletem krystalicznym. Po tym zabiegu zarówno bakterie G- jak i G+ zabarwiają się na fioletowo. Barwnik zmywa się wodą, a następnie przez 30 sekund preparat poddaje się działaniu płynu Lugola, aby zawarty w nim jod połączył się z fioletem krystalicznym. Całość przemywa się przez 15 sekund etanolem. Powstały kompleks zatrzymywany jest jedynie w grubej ścianie bakterii gram-dodatnich. W przypadku bakterii gram-ujemnych alkohol wypłukuje barwnik. Na koniec preparat przepłukuje się wodą destylowaną i dodatkowo zabarwia przez 30 sekund fuksyną zasadową. Nadaje ona różową barwę bakteriom G -. G + uzyskują fioletowe zabarwienie.

Pod ścianą komórkowa znajduje się błona cytoplazmatyczna, zbudowana z ułożonych mozaikowo białek i fosfolipidów. Pełni ona funkcje ochronne i transportowe. Jej skład lipidowy różni się od błon otaczających komórki eukariotyczne – brak w niej cholesterolu, a cholina występuje jedynie w śladowych ilościach. Rzadko spotykane są również nienasycone kwasy tłuszczowe. Aktywne białka stanowią 60-70% masy błony. W jej wnętrzu rozmieszczone są również enzymy i przenośniki elektronów biorące udział w procesie oddychania. U bakterii oddychających tlenowo tworzą się charakterystyczne uwypuklenia błony zwane mezosomami i służące do pozyskiwania energii.

Przestrzeń pomiędzy błoną, a ścianą komórkowa nosi nazwę peryplazmy.

Niektóre bakterie posiadają dodatkowo otoczkę śluzową zbudowaną z wielocukrów (glikokaliks) o bardzo różnorodnym składzie. Ułatwia ona przetrwanie suszy oraz chroni przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi. Dzięki tym przystosowaniom bakterie opanowały wszystkie dostępne środowiska: glebę, wodę, powietrze. Współczesna teoria endosymbiozy zakłada, że również eukariotyczne organelle takie jak mitochondria, czy chloroplasty pochodzą od bakteryjnych przodków, którzy przystosowali się do życia wewnątrz innych komórek. Pogląd ten potwierdza fakt, że we wnętrzu bakterii nie można wyodrębnić żadnych otoczonych błoną struktur.

Bakterie należą zatem do organizmów prokariotycznych, tzn. nie posiadających jądra komórkowego. Ich informacja genetyczna zapisana jest na wielokrotnie zwiniętej i umieszczonej w cytoplazmie nici DNA. Struktura ta zwana nukleoidem lub inaczej genoforem przybiera postać kolistą o wielkości 100-200 nm i jest pozbawiona jąderka. W ciągu całego cyklu rozwojowego znajduje się ona w stanie hydratacji, tzn. że jest stale aktywna. Prawie całe zawarte w niej DNA stanowią geny kodujące białka i na ogół występujące w pojedynczych kopiach. Materiał genetyczny jest ubogi w cytozynę. Występuje w nim jednak niespotykana u innych organizmów 6-metyloaminopuryna. Brak również białek zasadowych (histonów i protaminy). Struktury podobne do nukleosomów tworzone są przez małocząsteczkowe, zasadowe białka.
U niektórych gatunków występują autonomiczne koliste fragmenty DNA, czyli tzw. plazmidy. Nie są one niezbędnymi składnikami komórki, zawierają jednak matryce dodatkowych cech i mogą być przekazywane z bakterii na bakterię (np. cecha odporności na antybiotyki).

Wnętrze komórki wypełnia bardzo gęsta cytoplazma. Zawiera ona wtręty (inkluzje) materiałów zapasowych: lipidów, wielocukrów i białek. Znajdują się w niej również liczne rybosomy (ok. 10000 na komórkę), które występują w postaci oddzielnych podjednostek (30S i 50S), łączących się ze sobą jedynie podczas syntezy białek.

Bakterie fotosyntetyzujace posiadają ponadto kuliste, wypełnione barwnikiem struktury o budowie warstwowej - chromatofory, a chemosyntetyzujące – bogaty w enzymy system błon wewnątrzplazmatycznych. Oba te twory służą bakteriom autotroficznym do produkcji związków organicznych z wykorzystaniem energii świetlnej lub chemicznej.



Rys. 3. Budowa komórki bakteryjnej



Na powierzchni komórki znajdują się rzęski (flagellae) - organy ruchu o grubości od 10 do 50 nm. Mają one mniej skomplikowaną budowę niż te same twory w komórkach eukariotycznych. Zbudowane są z białka – flageliny, która przyjmuje postać globulek ułożonych w jedenaście lekko skręconych rzędów tworzących puste włókno. Ciałko podstawowe rzęski nie jest autonomiczną strukturą cytoplazmatyczną.

Fimbrie i pilusy, czyli białkowe wyrostki cytoplazmatyczne o rurkowatej budowie i długości do 10μm. Najprawdopodobniej służą one do rozpoznawania się bakterii oraz pełnią rolę podczas przylegania i procesów płciowych.

W warunkach niekorzystnych dla życia wiele gatunków wykształca różnego rodzaju przetrwalniki:
endospory – występują u laseczek (Clostridium, Bacillus), a ich wytworzenie jest procesem wieloetapowym i skomplikowanym. Rozpoczyna się on podwojeniem nukleoidu, który następnie wraz z niewielką ilością cytoplazmy zostaje otoczony grubą ścianą odporną na wiele czynników fizycznych (np. temperatura, promieniowanie UV) i chemicznych (np. środki dezynfekujące). Wrażliwość na wysoką temperaturę warunkowana jest również obecnością kwasu dipikolonowego.
konidia - tworzą się na skutek fragmentacji nitki u promieniowców (Actinomycetales), są mało wrażliwe na suszę, jednak mniej ciepłooporne niż endospory;
mikrocysty – charakterystyczne dla bakterii śluzowych (Myxobacteriales), kuliste lub pałeczkowate twory połączone śluzem.

Podczas gdy bakteria obumiera, przetrwalniki przetrzymują trudny okres i po ustaniu zagrażających bodźców (np. zakończeniu sterylizacji) rozwija się z nich normalna komórka bakteryjna. Taki stan życia utajonego nazywamy anabiozą.


Tab. 1. Skład chemiczny bakterii (objętość – 10 -12 ml, masa – 2-3x10-13 g)




Autor: Anna Kurcek


Literatura:
• Paweł Tuliński „RZĘSKA BAKTERYJNA – LOKOMOCJA I DIAGNOSTYKA”; Zakład Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki; Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii; Uniwersytet Jagielloński; 2011;
• Władysław J.H. Kunicki – Goldfinger „Życie bakterii”; Wydawnictwo Naukowe PWN; Warszawa 1994;
• Hans G. Schlegel „Mikrobiologia ogólna” Wydawnictwo Naukowe PWN; Warszawa 1996;
• Waldemar Lewiński, Jolanta Walkiewicz „Biologia 1 – podręcznik dla klasy pierwszej liceum ogólnokształcącego”; Wydawnictwo „OPERON” 1998;

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Menu podręczne

Kto jest online

87 anonymous users oraz 0 registered users online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły.

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2013 e-biotechnologia.pl
stat4u