- Allgemeine Eigenschaften der Bakterienzelle
- Struktur der Bakterienzelle (Teile)
- Extrazelluläre Region
- Abdeckungsbereich
- Innere Region
- Verweise
Die Bakterienzelle ist die einfachste bekannte Organisation eines lebenden Organismus. Bakterien sind einzellige Organismen, die keinen Kern oder keine Organelle haben, die durch eine Membran vom zytosolischen Gehalt getrennt sind (alle Bakterien sind in die prokaryotische Domäne eingeteilt).
Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Bakterienzellen trotz fehlender Organellen eine sehr kontrollierte und präzise Organisation, Regulation und interne Dynamik aufweisen. Sie verfügen über alle notwendigen Mechanismen, um die feindlichen und sich ändernden Bedingungen der Umwelt, in der sie leben, zu überleben.
Allgemeines Diagramm eines Bakteriums und seiner Teile (Quelle: Dieses Vektorbild wurde vollständig von Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons erstellt.)
Diese Anpassungsfähigkeit hat für Wissenschaftler ein wichtiges Werkzeug und ein ideales biologisches Modell zur Untersuchung der Grundprinzipien der Molekularbiologie bedeutet. Grundkenntnisse über DNA-Replikation, -Transkription und -Translation wurden zuerst in Bakterienzellen vor eukaryotischen Zellen verstanden.
Alle Bakterienzellen sind mikroskopisch klein, dh sie können nicht mit bloßem Auge ohne Verwendung eines Mikroskops beobachtet werden, was einen großen Vorteil für die Untersuchung dieser Mikroorganismen darstellt, da sie auf kleinem Raum und mit wenigen Nährstoffen erhalten und untersucht werden können. zu Millionen lebender Zellen.
Derzeit ist die Bakterienzelle eines der wichtigsten biotechnologischen Instrumente. Wissenschaftler manipulieren die extrachromosomale DNA von Bakterien, um nahezu jedes Protein von menschlichem Interesse synthetisch zu produzieren.
Allgemeine Eigenschaften der Bakterienzelle
Morphologisch gesehen können Bakterienzellen sehr variabel sein, aber dennoch haben sie alle gemeinsame Eigenschaften. Beispielsweise:
- Jede Bakterienzelle hat eine Zellwand, die sie umgibt und aus einer Kombination von Kohlenhydraten mit Peptiden besteht, die als "Peptidoglycan" bezeichnet werden.
- Bakterienzellen sind einzellige Organismen, dh jede Zelle ist ein vollständiger Organismus, der wachsen, sich ernähren, vermehren und sterben kann.
- Das genetische Material von Bakterien wird in einem großen Gewirr, das in das Zellzytosol eingetaucht ist, in einer als Nukleoidregion bekannten Region "gestreut" oder aufgeweitet.
- Viele Bakterien haben spezielle Fortbewegungsstrukturen namens "Flagellum", die sich in den äußersten Regionen ihres Körpers befinden.
- Es ist üblich, Bakterienzellen zu finden, die Kolonien bilden oder eine symbiotische Beziehung zu anderen Organismen aufrechterhalten, und außerdem sind viele Bakterien für den Menschen pathogen.
- Die meisten Bakterien sind fast 10- oder 15-mal kleiner als die Größe einer tierischen Zelle (eukaryotisch), da sie eine Einheit von Mikrometern nicht überschreiten.
- Sie kommen in allen vorhandenen Umgebungen der Biosphäre vor, da diese Mikroorganismen an praktisch alle Umweltbedingungen angepasst sind.
Struktur der Bakterienzelle (Teile)
Viele Wissenschaftler unterteilen die Bakterienzelle in drei anatomische Regionen, um das Studium zu erleichtern. Diese drei Regionen, die für jede Art von beobachteten Bakterienzellen gemeinsam sind, sind:
- Die äußere Region , bestehend aus extrazellulären Strukturen (Flagellen, Haare, Zilien ua)
- Die Zellbedeckungsregion , bestehend aus der Zellwand und der zytoplasmatischen Membran
- Die innere Region , die vom Cytosol und allen darin suspendierten Strukturen gebildet wird.
Abhängig von der Bakterienart, die in jeder Region untersucht wird, werden einige Strukturen und Teile beobachtet, die sich vom "typischen" einer Bakterienzelle unterscheiden. Die für Bakterienzellen am häufigsten vorkommenden werden jedoch nach jeder Region, in der sie gefunden werden, erklärt und klassifiziert.
Extrazelluläre Region
- Kapsel : Es handelt sich um eine Polymeroberfläche, die die gesamte Zellwand von Bakterien bedeckt. Es besteht aus Schleim und Glycocalyx, die wiederum aus reichlich vorhandenen Kohlenhydratmolekülen bestehen, die an Lipide und Proteine gebunden sind. Die Kapsel erfüllt eine wichtige Schutzfunktion für die Zelle.
- Film : Es ist eine Oberfläche, eine Flüssigkeit oder eine viskose Matrix, in die die Bakterienzellen eingetaucht sind. Sie bestehen aus Polysacchariden, deren Zusammensetzung den Polysacchariden der Kapsel ähnlich ist, und erfüllen im Allgemeinen Funktionen beim Schutz und bei der Verdrängung von Zellen.
- Fimbrien : Es handelt sich um eine Art sehr zahlreicher filamentöser Anhänge, die an der Zellwand von Bakterien haften . Diese dienen zur Mobilität und Anhaftung von Bakterienzellen an jeder Oberfläche. Sie bestehen aus einem hydrophoben Protein namens Pilin.
Fimbrien von E. coli-Bakterien. Es hat ungefähr 200. Quelle: (Bild: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)
- Sexuelle Pili: Einige Fimbrien (wenige) werden modifiziert, um eine Art "Pfeife" zu bilden, die von Bakterien zur Konjugation (Übertragung von genetischem Material zwischen verschiedenen Bakterien) verwendet wird, was eine Art "sexuelle Reproduktion" darstellt. Primitive.
- Flagellen : Sie sind längere Filamente als die Fimbrien und bestehen aus Proteinen; Sie haben ein "Schwanz" Aussehen. Sie erfüllen die treibende Funktion für die Bewegung von Zellen und sind an der Zellmembran verankert. In derselben Bakterienzelle befinden sich ein bis Hunderte von Flagellen.
Vibrio vulnificus Bakterien mit Flagellen. CDC / Janice Haney Carr / Public Domain
Diagramm eines bakteriellen Flagellums (Quelle: LadyofHats / Public Domain, über Wikimedia Commons)
Abdeckungsbereich
Die Zellabdeckung besteht im Allgemeinen aus einer cytoplasmatischen Membran und einer Peptidoglycanschicht, die als "Zellwand" bezeichnet wird. Die Hülle besteht aus Komplexen von Lipiden, Kohlenhydraten und Proteinen. Die chemische Zusammensetzung der Peptidoglycan-Hülle wird als Klassifizierung zur Unterscheidung zwischen zwei Arten von Bakterien verwendet.
Grampositive Bakterien und gramnegative Bakterien. Grampositive Bakterien zeichnen sich durch eine dicke Schicht Peptidoglycan ohne eine äußere Membran aus, die sie bedeckt, während gramnegative Bakterien nur eine dünne Schicht Peptidoglycan mit einer darüber liegenden äußeren Membran aufweisen.
- Zytoplasmatische Membran : Sie hat eine ähnliche Struktur wie die Zellmembran eukaryotischer Zellen. Es ist eine Phospholipid-Doppelschicht mit assoziierten Proteinen (integriert oder peripher). Es unterscheidet sich jedoch von der Membran eukaryotischer Zellen darin, dass es keine endogen synthetisierten Sterole besitzt.
Die zytoplasmatische Membran von Bakterienzellen ist eine der wichtigsten Strukturen, da dort Zellfusion, Elektronentransport, Proteinsekretion, Nährstofftransport und Lipidbiosynthese usw. stattfinden.
Innere Region
- Genom : Im Gegensatz zu eukaryotischen Zellen ist das Genom von Bakterienzellen nicht in einem Membrankern enthalten. Stattdessen existiert es als ein Gewirr von DNA, das in einer mehr oder weniger kreisförmigen Form verdichtet ist und mit einigen Proteinen und RNA assoziiert. Dieses Genom ist viel kleiner als das eukaryotische Genom: Es ist ungefähr 3 bis 5 MB groß und bildet ein einzelnes Chromosom mit zirkulärer Topologie.
- Plasmide oder extrachromosomale DNA-Moleküle : Es handelt sich um kleine zirkuläre DNA-Moleküle, die sich unabhängig von zellulärer genomischer DNA replizieren können. Im Allgemeinen werden Plasmid-DNA-Moleküle während der Konjugation ausgetauscht, da die für die Resistenz gegen Antibiotika und / oder Toxine erforderlichen Informationen in diesen kodiert sind.
Bakterien-DNA und Plasmide. Originaldatei: Benutzer: Spaully. Übersetzung: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)
- Ribosomen : Ribosomen sind an der Translation von RNA beteiligt, die aus der Sequenz eines Gens transkribiert wurde, das für ein Protein kodiert. Jede Bakterienzelle enthält etwa 1500 aktive Ribosomen. Die Ribosomenuntereinheiten der Bakterienzelle sind 70er, 30er und 50er Jahre, während eukaryotische Zellen 60er und 40er Jahre Untereinheiten haben.
Es ist üblich, dass Antibiotika die Ribosomen von Bakterien angreifen, die Translation von Proteinen blockieren und Zelllyse oder Tod verursachen.
- Endosporen : Bakterien haben innere Sporen, die sich in einem Ruhezustand befinden und bei extremen Umweltbedingungen zum Überleben verwendet werden. Endosporen verlassen ihren Ruhezustand, wenn verschiedene Rezeptoren auf der Oberfläche feststellen, dass die Bedingungen wieder günstig sind. Dadurch entsteht eine neue, voll funktionsfähige Bakterienzelle.
Grüne Endosporen in Bakterienzellen. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)
- Granulate oder Einschlusskörper : Diese fungieren als eine Art Reserve für Kohlenhydrate, Phosphatverbindungen und andere Moleküle. Ihre Zusammensetzung variiert je nach Bakterienart und ist mit optischen Mikroskopen im Zytoplasma gut sichtbar.
Verweise
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