BAKTERI HÜCRESI: ÖZELLIKLERI VE YAPISI (PARÇALAR) - BIYOLOJI - 2024

Bakteriyel hücre canlı bir organizmanın en basit bilinen bir organizasyondur. Bakteriler, bir zar yoluyla sitosolik içerikten ayrılmış bir çekirdeğe veya herhangi bir organele sahip olmayan tek hücreli organizmalardır (tüm bakteriler Prokaryotik alan içinde sınıflandırılır).

Bilimsel çalışmalar, bakteri hücrelerinin organelden yoksun olmasına rağmen, çok kontrollü ve hassas bir organizasyon, düzenleme ve iç dinamiklere sahip olduklarını göstermiştir. Yaşadıkları çevrenin düşmanca ve değişen koşullarında hayatta kalmak için gerekli tüm mekanizmalara sahiptirler.

Bir bakteri ve parçalarının genel diyagramı (Kaynak: Bu vektör görüntüsü tamamen Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) tarafından Wikimedia Commons aracılığıyla yapılmıştır)

Bu tür bir uyarlanabilirlik, bilim adamları için moleküler biyolojinin temel ilkelerini incelemek için önemli bir araç ve ideal bir biyolojik model anlamına gelmektedir; DNA replikasyonu, transkripsiyonu ve translasyonu hakkında temel bilgiler ilk olarak bakteri hücrelerinde ökaryotik hücrelerden önce anlaşıldı.

Tüm bakteri hücreleri mikroskobiktir, yani mikroskop kullanılmadan çıplak gözle görülemezler, bu da bu mikroorganizmaların incelenmesi için büyük bir avantajdır, çünkü küçük bir alanda ve az besin kaynağı ile bakılabilir ve incelenebilir. milyonlarca canlı hücreye.

Şu anda bakteri hücresi en önemli biyoteknolojik araçlardan biridir. Bilim adamları, bakterilerin ekstra kromozomal DNA'sını, insanların ilgisini çeken hemen hemen her proteini sentetik olarak üretmek için kullanırlar.

Bakteri hücresinin genel özellikleri

Morfolojik olarak bakteri hücreleri oldukça değişken olabilir, ancak öyle olsa bile hepsi ortak özellikleri paylaşır. Örneğin:

- Her bakteri hücresinin kendisini çevreleyen bir hücre duvarı vardır ve "peptidoglikan" adı verilen peptidlerle karbonhidratların birleşiminden oluşur.

- Bakteriyel hücreler tek hücreli organizmalardır, yani her hücre büyüyebilen, beslenebilen, çoğalabilen ve ölebilen tam bir organizmadır.

- Bakterilerin genetik materyali, nükleoid bölge olarak bilinen bir bölgede hücre sitozolüne batırılmış büyük bir karmaşa içinde "dağılır" veya şişirilir.

- Pek çok bakteri, vücutlarının en dış bölgelerinde bulunan "kamçı" adı verilen hareket için özel yapılara sahiptir.

- Koloniler oluşturan veya diğer organizmalarla simbiyotik bir ilişki sürdüren bakteri hücrelerinin bulunması yaygındır ve ayrıca birçok bakteri insanlar için patojeniktir.

- Çoğu bakteri, uzunluğu bir mikron birimini geçmediği için, herhangi bir hayvan hücresinin (ökaryotik) boyutundan neredeyse 10 veya 15 kat daha küçüktür.

- Biyosferdeki tüm mevcut ortamlarda bulunurlar, çünkü bu mikroorganizmalar pratik olarak her türlü çevresel koşula uyarlanmıştır.

Bakteri hücresinin yapısı (kısımları)

Pek çok bilim adamı, çalışmayı kolaylaştırmak için bakteri hücresini üç anatomik bölgeye ayırır. Gözlemlenen herhangi bir bakteri hücresi türü için ortak olan bu üç bölge şunlardır:

- Hücre dışı yapılardan oluşan dış bölge (diğerleri arasında flagella, kıllar, kirpikler)

- Hücre duvarı ve sitoplazmik membrandan oluşan hücre kapsama bölgesi

- Sitozol ve içinde asılı kalan tüm yapıların oluşturduğu iç bölge .

Her bölgede incelenen bakteri türlerine bağlı olarak, bir bakteri hücresinin "tipik" ten farklı bazı yapılar ve parçalar gözlenir. Bununla birlikte, herhangi bir bakteri hücresi için en yaygın olanı, bulundukları her bölgeye göre açıklanır ve sınıflandırılır.

Hücre dışı bölge

- Kapsül : Bakterinin tüm hücre duvarını kaplayan polimer bir yüzeydir. Yağ ve proteinlere bağlı bol miktarda karbonhidrat moleküllerinden oluşan balçık ve glikokaliksten oluşur. Kapsül, hücre için önemli bir koruyucu işlevi yerine getirir.

- Film : Bakteriyel hücrelerin içine daldırıldığı yüzey, sıvı veya yapışkan bir matristir. Bileşim olarak kapsülün polisakkaritlerine benzer polisakkaritlerden oluşurlar ve genellikle hücrelerin korunması ve yer değiştirmesindeki işlevleri yerine getirirler.

- Fimbriae : Bakterilerin hücre duvarına yapışık bulunan çok sayıda filamentli uzantıdır . Bunlar, bakteri hücrelerinin herhangi bir yüzeye hareketliliği ve yapışmasına hizmet eder. Pilin adı verilen hidrofobik bir proteinden oluşurlar.

E. coli bakterisinin Fimbriae'si. Yaklaşık 200 tane var. Kaynak: (Resim: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Cinsel pili: Bazı fimbrialar (az sayıda), bakteriler tarafından bir tür "cinsel üreme" olan konjugasyon (farklı bakteriler arasında genetik materyal transferi) için kullanılan bir tür "boru" oluşturacak şekilde değiştirilir. ilkel.

- Flagella : Fimbriadan daha uzun filamentlerdir ve proteinlerden oluşurlar; "kuyruk" görünümündedirler. Hücrelerin hareketi için itici işlevi yerine getirirler ve hücre zarına tutturulurlar. Aynı bakteri hücresinde birden yüzlerce flagella bulunabilir.

Flagellalı Vibrio vulnificus bakterisi. CDC / Janice Haney Carr / Kamu malı

Bakteriyel bir kamçı diyagramı (Kaynak: LadyofHats / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Kapsama bölgesi

Hücre örtüsü genellikle bir sitoplazmik membrandan ve "hücre duvarı" olarak adlandırılan bir peptidoglikan tabakasından oluşur. Zarf, lipit, karbonhidrat ve protein komplekslerinden oluşur. Peptidoglikan zarfın kimyasal bileşimi, iki bakteri türünü ayırt etmek için bir sınıflandırma olarak kullanılır.

Gram pozitif bakteriler ve Gram negatif bakteriler. Gram pozitif bakteriler, üzerini örten bir dış zar olmaksızın kalın bir peptidoglikan tabakasına sahip olmakla karakterize edilirken, gram negatif bakteriler, üzerine üst üste binen bir dış zar ile yalnızca ince bir peptidoglikan tabakasına sahiptir.

- Sitoplazmik zar : Ökaryotik hücrelerin hücre zarına benzer bir yapıya sahiptir. İlişkili proteinlerle (integral veya çevresel) bir fosfolipid çift tabakasıdır. Bununla birlikte, endojen olarak sentezlenmiş sterollere sahip olmamasıyla ökaryotik hücrelerin zarından farklıdır.

Bakteriyel hücrelerin sitoplazmik zarı, hücre füzyonu, elektron taşınması, protein salgılanması, besin taşınması ve lipid biyosentezinin meydana geldiği yer olduğu için en önemli yapılardan biridir.

İç bölge

- Genom : Ökaryotik hücrelerin aksine, bakteri hücrelerinin genomu membranöz bir çekirdekte bulunmaz. Bunun yerine, az çok dairesel bir şekilde sıkıştırılmış ve bazı proteinler ve RNA ile birleşen bir DNA karışıklığı olarak var olur. Bu genom, ökaryotik genomdan çok daha küçüktür: yaklaşık 3 ila 5 MB boyutundadır ve tek bir dairesel topoloji kromozomu oluşturur.

- Plazmidler veya ekstrakromozomal DNA molekülleri : Hücresel genomik DNA'dan bağımsız olarak çoğalabilen, dairesel bir şekilde organize edilmiş küçük DNA molekülleridir. Genel olarak, konjugasyon sırasında plazmid DNA molekülleri değiştirilir, çünkü antibiyotiklere ve / veya toksinlere direnç için gerekli bilgiler bunlarda kodlanır.

Bakteriyel DNA ve plazmitler. Orijinal dosya: Kullanıcı: Spaully. Tercüme: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribozomlar : ribozomlar, bir proteini kodlayan bir genin dizisinden kopyalanan RNA'nın çevirisine katılır. Her bakteri hücresinin içinde yaklaşık 1500 aktif ribozom bulunur. Bakteri hücresinin ribozom alt birimleri 70'ler, 30'lar ve 50'lerdeyken, ökaryotik hücreler 60'lar ve 40'lar alt birimlerine sahiptir.

Antibiyotiklerin bakterilerin ribozomlarına saldırması, proteinlerin translasyonunu engellemesi ve hücre lizizine veya ölümüne neden olması yaygındır.

- Endosporlar : Bakteriler, hareketsiz durumda olan ve çevresel koşullar aşırı olduğunda hayatta kalmak için kullanılan iç sporlara sahiptir. Endosporlar, yüzeydeki farklı reseptörler koşulların tekrar uygun olduğunu tespit ettiğinde uyku durumundan çıkar; Bu, yeni, tamamen işlevsel bir bakteri hücresi oluşturur.

Bakteri hücrelerinin içindeki yeşil endosporlar. CNX OpenStax / CC TARAFINDAN (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granüller veya inklüzyon cisimcikleri : Bunlar karbonhidratlar, fosfat bileşikleri ve diğer moleküller için bir tür rezerv görevi görür. Bileşimleri bakteri türlerine göre değişir ve optik mikroskoplar kullanılarak sitoplazmada kolayca görülebilirler.

Referanslar

1. Cabeen, MT ve Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakteriyel hücre şekli. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP ve Smith, CJ (2007). Mikropların Yapısı ve Bileşimi.
3. Gitai, Z. (2005). Yeni bakteri hücre biyolojisi: hareketli parçalar ve alt hücre mimarisi. Celi, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D. ve Walker, S. (2010). Bakteriyel hücre zarfı. Biyolojide Cold Spring Harbor perspektifleri, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L. ve Woolverton, CJ (2009). Prescott'un mikrobiyoloji ilkeleri. Boston (MA): McGraw-Hill Yüksek Öğrenimi.