BAKTERIECELLE: EGENSKAPER OG STRUKTUR (DELER) - BIOLOGI - 2026

Den bakteriecellen er den enkleste kjent organiseringen av en levende organisme. Bakterier er encellede organismer som ikke har en kjerne eller noen organell separert fra det cytosoliske innholdet gjennom en membran (alle bakterier er klassifisert innenfor det prokaryote domene).

Vitenskapelige studier har vist at til tross for at bakterieceller mangler organeller, har de en veldig kontrollert og presis organisering, regulering og indre dynamikk. De har alle nødvendige mekanismer for å overleve de fiendtlige og skiftende forholdene i miljøet der de bor.

Generelt diagram over en bakterie og dens deler (Kilde: Dette vektorbildet er fullstendig laget av Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Slik tilpasningsevne har betydd for forskere et viktig verktøy og en ideell biologisk modell for å studere de grunnleggende prinsippene for molekylærbiologi; Basiskunnskap om DNA-replikasjon, transkripsjon og translasjon ble først forstått i bakterieceller før eukaryote celler.

Alle bakterieceller er mikroskopiske, det vil si at de ikke kan observeres med det blotte øye uten å bruke et mikroskop, noe som representerer en stor fordel for studiet av disse mikroorganismer, siden de kan opprettholdes og studeres i et lite rom og med få ernæringsressurser. til millioner av levende celler.

For tiden er bakteriecellen et av de viktigste bioteknologiske verktøyene. Forskere manipulerer bakteriens ekstra kromosomale DNA for å syntetisk produsere nesten hvilket som helst protein av menneskelig interesse.

Generelle egenskaper ved bakteriecellen

Morfologisk kan bakterieceller være svært varierende, men uansett har de alle felles egenskaper. For eksempel:

- Hver bakteriecelle har en cellevegg som omgir den og er sammensatt av en kombinasjon av karbohydrater med peptider som kalles "peptidoglycan".

- Bakterieceller er encellede organismer, det vil si at hver celle er en komplett organisme som kan vokse, mate, reprodusere og dø.

- Det genetiske materialet til bakterier er "spredt" eller distribuert i en stor floke nedsenket i cellen cytosol, i et område kjent som nukleoidområdet.

- Mange bakterier har spesialiserte strukturer for bevegelse kalt "flagellum", som er i de ytterste regionene av kroppene deres.

- Det er vanlig å finne bakterieceller som danner kolonier eller opprettholder et symbiotisk forhold til andre organismer, og i tillegg er mange bakterier patogene for mennesker.

- De fleste bakterier er nesten 10 eller 15 ganger mindre enn størrelsen på noen dyrecelle (eukaryotisk), siden de ikke overskrider en enhet mikron i lengde.

- De finnes i alle eksisterende miljøer på biosfæren, siden det er disse mikroorganismene tilpasset praktisk talt enhver miljøtilstand.

Struktur av bakteriecellen (deler)

Mange forskere deler opp bakteriecellen i tre anatomiske regioner for å lette studiet. Disse tre regionene som er vanlige for enhver type bakteriecelle observert, og er:

- Den ytre regionen , som består av ekstracellulære strukturer (flagella, hår, cilia, blant andre)

- Celledekningsområdet , sammensatt av celleveggen og den cytoplasmatiske membranen

- Den indre regionen , dannet av cytosol og alle strukturene som er suspendert i den.

Avhengig av arten av bakterier som er studert i hver region, observeres noen strukturer og deler som er forskjellige fra det "typiske" for en bakteriecelle. Imidlertid er det vanligste for en hvilken som helst bakteriecelle forklart og klassifisert i henhold til hvert område de befinner seg i.

Ekstracellulær region

- Kapsel : det er en polymeroverflate som dekker hele celleveggen til bakterier. Den er bygd opp av slim og glykokalks, som igjen består av rikelig karbohydratmolekyler bundet til lipider og proteiner. Kapselen har en viktig beskyttelsesfunksjon for cellen.

- Film : det er en overflate, en væske eller en viskøs matrise der bakteriecellene er nedsenket. De er dannet av polysakkarider som ligner i sammensetningen som polysakkaridene i kapselen og utfører generelt funksjoner i beskyttelsen og i forskyvningen av celler.

- Fimbriae : de er en slags veldig mange filamentøse vedheng som finnes festet til celleveggen til bakterier. Disse tjener til mobilitet og vedheft av bakterieceller til enhver overflate. De består av et hydrofobt protein kalt pilin.

Fimbriae av E. coli-bakterier. Den har omtrent 200. Kilde: (Bilde: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Seksuell pili: noen fimbriae (få) er modifisert for å danne en slags "pipe", som brukes av bakterier for konjugering (overføring av genetisk materiale mellom forskjellige bakterier), som er en slags "seksuell reproduksjon" primitiv.

- Flagella : de er lengre filamenter enn fimbriae og består av proteiner; de har et "hale" utseende. De oppfyller kjørefunksjonen for bevegelse av celler og er forankret i cellemembranen. Fra en til hundrevis av flagella finnes i den samme bakteriecellen.

Vibrio vulnificus-bakterier med flagella. CDC / Janice Haney Carr / Public domain

Diagram over en bakteriell flagellum (Kilde: LadyofHats / Public domain, via Wikimedia Commons)

Dekningsregion

Celledekningen består generelt av en cytoplasmatisk membran og et peptidoglykansk lag som kalles "celleveggen." Konvolutten består av komplekser av lipider, karbohydrater og proteiner. Den kjemiske sammensetningen av peptidoglycan-konvolutten brukes som klassifisering for å skille mellom to typer bakterier.

Gram-positive bakterier og Gram-negative bakterier. Grampositive bakterier kjennetegnes ved å ha et tykt lag med peptidoglykan, uten en ytre membran som dekker den, mens gramnegative bakterier bare har et tynt lag med peptidoglykan med en ytre membran lagt på seg.

- Cytoplasmatisk membran : den har en lignende struktur som cellemembranen til eukaryote celler. Det er et fosfolipid dobbeltlag med tilhørende proteiner (integrert eller perifert). Imidlertid skiller den seg fra membranen til eukaryote celler ved at den ikke har endogent syntetiserte steroler.

Den cytoplasmatiske membranen til bakterieceller er en av de viktigste strukturene, siden den er der hvor cellefusjon, elektrontransport, proteinsekresjon, næringstransport og lipidbiosyntese forekommer, etc.

Indre region

- genom : i motsetning til eukaryote celler, er ikke bakterienes genom inneholdt i en membranøs kjerne. I stedet eksisterer det som en floke av DNA som pakkes i en mer eller mindre sirkulær form og assosieres med noen proteiner og RNA. Dette genomet er mye mindre enn det eukaryote genomet: det er omtrent 3 til 5 MB stort og danner et enkelt sirkulært topologikromosom.

- Plasmider eller ekstrakromosomale DNA-molekyler : de er små sirkulære DNA-molekyler som er i stand til å replikere uavhengig av cellulært genomisk DNA. Generelt byttes plasmid-DNA-molekyler under konjugering, siden informasjonen som er nødvendig for resistens mot antibiotika og / eller toksiner er kodet i disse.

Bakteriell DNA og plasmider. Original fil: Bruker: Spaully. Oversettelse: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribosomer : ribosomer deltar i oversettelsen av RNA som ble transkribert fra sekvensen til et gen som koder for et protein. Hver bakteriecelle har omtrent 1500 aktive ribosomer inne. Ribbosomsubenhetene til bakteriecellen er 70-, 30- og 50-tallet, mens eukaryote celler har 60- og 40-årene.

Det er vanlig at antibiotika angriper ribosomer fra bakterier, blokkerer oversettelse av proteiner og forårsaker cellelys eller død.

- Endosporer : bakterier har indre sporer som er i en sovende tilstand og brukes til å overleve når miljøforholdene er ekstreme. Endosporer kommer ut av sin sovende tilstand når forskjellige reseptorer på overflaten oppdager at forholdene er gunstige igjen; Dette skaper en ny, fullt funksjonell bakteriecelle.

Grønne endosporer inne i bakterieceller. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granuler eller inkluderingslegemer : disse fungerer som en slags reserve for karbohydrater, fosfatforbindelser og andre molekyler. Deres sammensetning varierer i henhold til arten av bakterier, og de er lett synlige i cytoplasmaet ved bruk av optiske mikroskoper.

referanser

1. Cabeen, MT, & Jacobs-Wagner, C. (2005). Bakteriell celleform. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). Struktur og sammensetning av mikrober.
3. Gitai, Z. (2005). Den nye bakteriecellebiologien: bevegelige deler og subcellulær arkitektur. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Bakteriecellehyllingen. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescott sine prinsipper for mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.