Bakterijske stanice su jednostanični, prokariotski organizmi koji posjeduju jedinstvene karakteristike u usporedbi s eukariotskim stanicama. Njihova je struktura jednostavnija i nemaju unutarnje odjeljke omeđene membranama, poput jezgre. U ovom ćemo članku istražiti glavne karakteristike i strukturu bakterijskih stanica, uključujući njihove dijelove i funkcije. Zaronit ćemo u mikroskopski svijet bakterija i razumjeti kako ti sitni organizmi igraju temeljnu ulogu u raznolikim ekosustavima.
Bitne karakteristike bakterija: upoznajte glavne karakteristike ovih mikroorganizama.
Bakterije su jednostanični prokariotski mikroorganizmi, što znači da nemaju definiranu jezgru. Nalaze se u gotovo svakom okruženju na planetu, od tla do ljudskog tijela. Mali i jednostavno, bakterije imaju neke bitne karakteristike koje ih čine jedinstvenima.
Jedna od glavnih karakteristika bakterija je njihova sposobnost brzog razmnožavanja putem stanične diobe, što im omogućuje da se razmnože u velikom broju u kratkom vremenskom razdoblju. Nadalje, bakterije imaju staničnu stijenku koja im daje oblik i zaštitu.
Još jedna upečatljiva karakteristika bakterija je njihova metabolička raznolikost - njihova sposobnost korištenja različitih izvora energije za preživljavanje. Neke bakterije su aerobne, što znači da im je za preživljavanje potreban kisik, dok su druge anaerobne i preživljavaju u okruženjima lišenima kisika.
Struktura bakterijske stanice sastoji se od različitih dijelova, kao što su stanična stijenka, plazma membrana, citoplazma i genetski materijal (DNK). Bakterijske stanice mogu imati i dodatne strukture, kao što su flagele za kretanje i pilusi za prianjanje na površine.
Ove karakteristike čine bakterije bitnima za različite biološke i okolišne procese.
Razumijevanje funkcije flagela i pilusa u bakterijskim i eukariotskim stanicama.
Flagele i pilusi su važne strukture prisutne u bakterijskim i eukariotskim stanicama, koje obavljaju specifične funkcije u svakoj vrsti stanice.
U bakterijskim stanicama, bičevi Odgovorni su za kretanje organizma, omogućujući bakterijama kretanje kroz okolinu. Sastoje se od proteina zvanog flagelin i imaju oblik "konjskog repa", koji se brzo okreće i pokreće stanicu naprijed.
već ono Pili, također prisutni u bakterijskim stanicama, imaju funkciju adhezije i konjugacije. Omogućuju bakterijama da se pričvrste na površine i druge organizme, olakšavajući procese poput stvaranja biofilma i prijenosa genetskog materijala između stanica.
S druge strane, u eukariotskim stanicama, poput onih koje se nalaze u našem tijelu, flagele i cilije obavljaju funkcije slične onima bakterijskih flagela, odgovorne su za kretanje i kretanje tekućina po stanici. Flagele su dulje i pojedinačnije strukture, dok su cilije kraće i brojnije.
Koje bakterijske strukture sadrže genetski materijal?
Bakterijske stanice imaju genetski materijal u specifičnoj strukturi koja se naziva nukleoidNukleoid je nemembransko područje unutar stanice u kojem se nalazi bakterijska DNK. Ovaj genetski materijal sastoji se od jedne kružne molekule DNK koja sadrži sve informacije potrebne za preživljavanje i razmnožavanje bakterije.
Osim nukleoida, bakterije imaju i druge važne strukture, kao što su plazma membrana, koji okružuje stanicu i regulira ulazak i izlazak tvari, i stanična stijenka, što stanici pruža zaštitu i oblik. Neke bakterije također imaju kapsule, bičevi e Pili, koje obavljaju specifične funkcije, poput prianjanja na površine, kretanja i razmjene genetskog materijala između stanica.
Osim nukleoida, bakterije imaju i druge važne strukture koje obavljaju bitne funkcije za preživljavanje i razmnožavanje organizma.
Glavne karakteristike bakterijskog razmnožavanja: razumjeti kako se odvija proces bakterijskog razmnožavanja.
Bakterijska reprodukcija je temeljni proces za preživljavanje i proliferaciju bakterija. Postoje različiti oblici reprodukcije, a najčešći je nespolna reprodukcija binarnom fisijom. U tom procesu bakterijska stanica se dijeli na dvije identične stanice kćeri, što rezultira eksponencijalnim povećanjem bakterijske populacije.
Jedna od ključnih karakteristika bakterijske reprodukcije je njezina brzina. U idealnim uvjetima, neke bakterije mogu se razmnožavati svakih 20 minuta, što omogućuje jednoj bakterijskoj stanici da se umnoži u milijune u samo nekoliko sati.
Nadalje, bakterije imaju veliku sposobnost prilagodbe okolini, što im omogućuje preživljavanje u ekstremnim uvjetima i brzo razmnožavanje u raznim okruženjima. To doprinosi njihovoj velikoj raznolikosti i sveprisutnosti u prirodi.
Druga važna značajka bakterijske reprodukcije je mogućnost prijenosa genetskog materijala između različitih bakterija, što može rezultirati izmjenom gena i stvaranjem novih bakterijskih varijanti s različitim karakteristikama.
Bakterijska stanica: karakteristike i struktura (dijelovi)
A bakterijska stanica To je najjednostavnija poznata organizacija živog organizma. Bakterije su jednostanični organizmi kojima nedostaje jezgra ili organela odvojena od citosolnog sadržaja membranom (sve bakterije su klasificirane u prokariotsku domenu).
Znanstvene studije su pokazale da, iako bakterijske stanice nemaju organele, posjeduju visoko kontroliranu i preciznu unutarnju organizaciju, regulaciju i dinamiku. Posjeduju sve mehanizme potrebne za preživljavanje u teškim i promjenjivim uvjetima okoline.
Ova prilagodljivost pružila je znanstvenicima važan alat i idealan biološki model za proučavanje osnovnih principa molekularne biologije; osnovno razumijevanje replikacije, transkripcije i translacije DNK prvo je shvaćeno u bakterijskim stanicama, a ne u eukariotskim stanicama.
Sve bakterijske stanice su mikroskopske, što znači da se ne mogu promatrati golim okom bez upotrebe mikroskopa, što predstavlja veliku prednost za proučavanje ovih mikroorganizama, budući da se u malom prostoru i s malo hranjivih resursa mogu održavati i proučavati milijuni živih stanica.
Bakterijska stanica trenutno je jedan od najvažnijih biotehnoloških alata. Znanstvenici manipuliraju ekstrakromosomskom DNK bakterija kako bi sintetski proizveli gotovo svaki protein od interesa za ljude.
Opće karakteristike bakterijske stanice
Morfološki, bakterijske stanice mogu biti vrlo varijabilne, ali sve dijele zajedničke karakteristike. Na primjer:
– Svaka bakterijska stanica ima staničnu stijenku koja je okružuje i sastoji se od kombinacije ugljikohidrata i peptida nazvanih „peptidoglikan“.
– Bakterijske stanice su jednostanični organizmi, što znači da je svaka stanica cjelovit organizam koji može rasti, hraniti se, razmnožavati i umrijeti.
– Genetski materijal bakterije je „rasprostrt“ ili rastegnut u velikom spletu uronjenom u citosol stanice, u području poznatom kao nukleoidna regija.
– Mnoge bakterije imaju specijalizirane strukture za kretanje zvane „flagele“, koje se nalaze u najudaljenijim dijelovima njihovih tijela.
– Uobičajeno je pronaći bakterijske stanice koje formiraju kolonije ili održavaju simbiotski odnos s drugim organizmima, a osim toga, mnoge bakterije su patogene za ljude.
– Većina bakterija je gotovo 10 do 15 puta manja od veličine bilo koje životinjske stanice (eukariota), jer ne prelaze jedinicu mikrona.
– Nalaze se u svim okruženjima biosfere, budući da postoje mikroorganizmi prilagođeni praktički svim uvjetima okoliša.
Struktura bakterijske stanice (dijelovi)
Mnogi znanstvenici dijele bakterijsku stanicu na tri anatomske regije kako bi olakšali njezino proučavanje. Ove tri regije su uobičajene za bilo koju vrstu promatrane bakterijske stanice i to su:
– Regija vanjski , sastavljen od izvanstaničnih struktura (flagela, pilusa, cilija, između ostalog)
– Regija pokrivenost mobilnom mrežom , sastavljen od stanične stijenke i citoplazmatske membrane
– Regija interni , koji tvore citosol i sve strukture suspendirane u njemu.
Ovisno o bakterijskoj vrsti koja se proučava u svakoj regiji, uočavaju se neke strukture i dijelovi koji se razlikuju od onih "tipičnih" za bakterijsku stanicu. Međutim, najčešći dijelovi bilo koje bakterijske stanice objašnjeni su i klasificirani prema regiji u kojoj se nalaze.
Izvanstanična regija
- Kapsula : je polimerna površina koja prekriva cijelu bakterijsku staničnu stijenku. Sastoji se od sluzi i glikokaliksa, koji se pak sastoje od obilnih molekula ugljikohidrata vezanih za lipide i proteine. Kapsula ispunjava važnu zaštitnu funkciju za stanicu.
- Film : površinska, tekuća ili viskozna matrica u kojoj su bakterijske stanice uronjene. Formirane su od polisaharida sličnog sastava kao polisaharidi kapsule i općenito igraju ulogu u zaštiti i pomicanju stanica.
- Fimbrije To su brojni filamentozni dodaci pričvršćeni na bakterijsku staničnu stijenku. Ovi dodaci omogućuju bakterijskim stanicama kretanje i prianjanje na bilo koju površinu. Sastoje se od hidrofobnog proteina zvanog pilin.
- Seksualni pilovi: Neke fimbrije (nekoliko ih je) su modificirane tako da tvore vrstu „cijevi“ koju bakterije koriste za konjugaciju (prijenos genetskog materijala između različitih bakterija), što je vrsta primitivnog „spolnog razmnožavanja“.
- Flagella To su filamenti dulji od fimbrija i sastavljeni su od proteina; imaju izgled "repa". Obavljaju motoričku funkciju kretanja stanica i usidreni su za staničnu membranu. U jednoj bakterijskoj stanici može se naći od jedne do stotina flagela.
Regija pokrivenosti
Stanična ovojnica općenito se sastoji od citoplazmatske membrane i sloja peptidoglikana koji se naziva "stanična stijenka". Ovojnica se sastoji od kompleksa lipida, ugljikohidrata i proteina. Kemijski sastav peptidoglikanske ovojnice koristi se kao klasifikacija za razlikovanje dvije vrste bakterija.
Gram-pozitivne bakterije i gram-negativne bakterije. Gram-pozitivne bakterije karakterizira debeli sloj peptidoglikana bez vanjske membrane, dok gram-negativne bakterije imaju samo tanki sloj peptidoglikana s prekrivajućom vanjskom membranom.
- Citoplazmatska membrana Ima strukturu sličnu staničnoj membrani eukariotskih stanica. To je dvosloj fosfolipida s pripadajućim proteinima (integralnim ili perifernim). Međutim, razlikuje se od membrane eukariotskih stanica po tome što ne sadrži endogeno sintetizirane sterole.
Citoplazmatska membrana bakterijskih stanica jedna je od najvažnijih struktura jer se u njoj odvija stanična fuzija, transport elektrona, lučenje proteina, transport hranjivih tvari i biosinteza lipida itd.
Unutarnja regija
- Genom Za razliku od eukariotskih stanica, genom bakterijskih stanica nije sadržan unutar membranske jezgre. Umjesto toga, postoji kao splet DNK koji se zbija otprilike kružno i povezuje s nekim proteinima i RNK. Ovaj genom je mnogo manji od eukariotskog genoma: veličine je otprilike 3 do 5 MB i tvori jedan kružni kromosom.
- Plazmidi ili ekstrakromosomske molekule DNA To su male, kružno organizirane molekule DNA koje se mogu replicirati neovisno o staničnoj genomskoj DNA. Tipično, tijekom konjugacije, molekule plazmidne DNA se izmjenjuju, jer kodiraju informacije potrebne za otpornost na antibiotike i/ili toksine.
- Ribosomi Ribosomi sudjeluju u prevođenju RNA transkribirane iz genskog slijeda koji kodira protein. Svaka bakterijska stanica ima oko 1500 aktivnih ribosoma u sebi. Podjedinice ribosoma u bakterijskim stanicama su tipovi 70, 30 i 50, dok one u eukariotskim stanicama imaju podjedinice 60 i 40.
Antibiotici obično napadaju bakterijske ribosome, blokirajući translaciju proteina i uzrokujući lizu ili smrt stanica.
- Endospore Bakterije imaju unutarnje spore koje su u stanju mirovanja i koriste se za preživljavanje u ekstremnim uvjetima okoline. Endospore izlaze iz stanja mirovanja kada različiti receptori na njihovoj površini otkriju da su uvjeti ponovno povoljni; to rezultira novom, potpuno funkcionalnom bakterijskom stanicom.
- Granule ili inkluzijska tijela Oni funkcioniraju kao vrsta rezerve za ugljikohidrate, fosfatne spojeve i druge molekule. Njihov sastav varira ovisno o vrsti bakterije i lako se uočavaju u citoplazmi pomoću svjetlosnih mikroskopa.
Reference
- Cabeen, M.T.; Jacobs-Wagner, C. (2005). Oblik bakterijske stanice. Nature Reviews Microbiology , 3 (8), 601-610.
- Coleman, JP; Smith, CJ (2007). Struktura i sastav mikroba.
- Gitai, Z. (2005). Nova biologija bakterijskih stanica: pokretni dijelovi i subcelularna arhitektura. Ćelija , 120 (5), 577-586.
- Silhavy, T.J., Kahne, D. i Walker, S. (2010). Ovojnica bakterijske stanice. Perspektive biologije u Cold Spring Harboru , 2 (5), a000414.
- Willey, J. M., Sherwood, L. i Woolverton, C. J. (2009). Prescottova načela mikrobiologije. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.