هيكل الكتروني مجهري لخلية بكتيرية نموذجية

هيكل الكتروني مجهري للخلية البكتيرية النموذجية!

هذه هي في الأساس أنظمة مغلف واحد تتكون من مواد نووية مركزية محاطة بالسيتوبلازم.

يتم تغليف كتلة البروتوبلاست بكاملها داخل غشاء بلازما فقط.

تظهر الخلايا البكتيرية بنية بدائية النواة النموذجية. وهي محاطة بثلاث طبقات ، التغطية الخارجية للوحل ، جدار الخلية الأوسط وأغشية البلازما الداخلية.

[أنا] طبقة الوحل ، كبسولة ، Glycocalyx:

هي طبقة هلامية موجودة على السطح الخارجي للجدار الخلوي ، وتتكون عادة من عديد سكاريد (مثل ديكستران ، دكسترين ، ليفان) وسلاسل بولي ببتيد من الأحماض الأمينية. عندما تكون مكونات هذه الطبقة هي السكريات الوحيدة التي تشكل طبقة لزجة ، فإنها توصف بأنها طبقة رقيقة. ولكن عندما تكون المواد النيتروجينية (أي الأحماض الأمينية) موجودة أيضًا مع عديد السكريات ، فإنها تسمى كبسولة.

يعتمد إنتاج / تكوين الكبسولة على العوامل البيئية والتغذوية. قد تحتوي السلالات المختلفة من نفس النوع على كبسولات من العديد من السكريات المختلفة السلالة. إن بنية مختلفة هي Glycocalyx ، وهي عبارة عن كتلة متشابكة من ألياف عديد السكاريد الرقيقة التي تمتد من السطح البكتيري. قد تلعب الكبسولة أو glycocalyx عدة أدوار رئيسية.

1. قد تحمي الكبسولة السميكة الخلية من الجفاف. ومع ذلك ، فإنه لا يمنع مرور المواد الغذائية القابلة للذوبان في الماء ومنتجات النفايات.

2. تحمي الكبسولة بعض مسببات الأمراض من إبتلاعها وتدميرها من خلال خلايا الدم البيضاء في الجسم ، مما يسهم في قدرة الكائن على التسبب في المرض.

3. على عكس الكبسولة ، فإن glycocalyx غير قادر على حماية خلية فردية من التلف. ومع ذلك ، يمكن أن يساعد الخلايا البكتيرية على التمسك ببعضها البعض ، وتشكيل تجمع بكتيري قد تجد خلايا الدم صعوبة في الإبتلاع عنه.

4. عديد السكاريد من الجليكوككسيكس هو المسئول عن السماح لبعض البكتيريا بالالتصاق بالأسطح.

الأغماد:

بعض الأنواع من البكتيريا ، وخاصة تلك الموجودة في المياه العذبة والبيئات البحرية ، تكون محاطة بغمد أو أنبوب. تتكون الأغماد من مركبات معدنية غير قابلة للذوبان ، مثل أكاسيد الحديد وأكسيد المنغنيز ، ترسبت حول الخلايا كمنتجات لنشاطها الأيضي. الغمد ليس جزءًا حيويًا من الخلية.

سيقان:

تتميز بعض الأنواع البكتيرية بتكوين ملحقة شبه صلبة تسمى ساقًا تمتد من الخلية. إنه يمكّن الخلية من الالتصاق بالأسطح الصلبة بمساعدة مادة لاصقة منتجة في النهاية البعيدة.

[II] جدار الخلية:

جدار الخلية البكتيرية هو الهيكل الذي يحيط مباشرة بغشاء الخلية. جدار الخلية عبارة عن هيكل معقد يتكون من عدة مواد. ترجع صلابة بنية جدار الخلية بشكل رئيسي إلى الببتيدوجليكان (المعروف أيضًا باسم murein أو muco-peptide) ، وهي مادة لا توجد إلا في بدائيات النواة.

تتكون هذه البوليمرات الكبيرة جدًا من ثلاثة أنواع من وحدات البناء:

1. N-accetyl glucosamine (NAG)

2. N-accetyl muramic و (NAM) و

3. الببتيد يتكون من أربعة أو خمسة أحماض أمينية ، وهي L-alanine و D-alanine و D-glutamic acid و lysine أو diaminopimelic acid.

تتناوب السكريات NAG و NAM لتشكيل سلاسل متوازية طويلة. تعلق على جزيئات NAM سلاسل جانبية قصيرة من أربعة أو خمسة أحماض أمينية. طبقة واحدة من الببتيدوجليكان عبارة عن شبكة من سلاسل السكر المتجاورة مرتبطة ببعضها البعض من خلال السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية ، مما يجعلها بنية متصالبة تغطي الخلية بأكملها.

قد يكون لبعض البكتيريا عدة طبقات من الببتيدوجليكان. مضادات البنسلين والسيفالوسبورين المضادات الحيوية تسبب الموت للخلايا البكتيرية عن طريق التدخل في تخليق الببتيدوجليكان. الببتيدوغليكان ، جنبا إلى جنب مع اثنين من مكونات جدار الخلية الأخرى ، وحامض diaminopimelic وحمض teichoic ، هي فريدة من نوعها ل prokaryotes. من المهم أن نلاحظ أن الأحماض الأمينية في الببتيد في peptidoglycans موجودة في تكوين D.

تظهر البكتيريا موجبة الجرام والبكتيريا سالبة الجرام اختلافات في تكوين جدارها الخلوي. خصائص التلطيخ لهذه البكتيريا تعتمد على تركيبها جدار الخلية. تعتمد مقاومة المضادات الحيوية لبعض السلالات أيضًا على تكوين جدار الخلية.

[III] الغشاء السيتوبلازمي:

يتبع جدار الخلية من قبل غشاء البلازما البروتين الشحمي أو الغشاء السيتوبلازمي. انها تسيطر على مرور المواد الكيميائية في الحل داخل وخارج الخلية. كما يوفر الجهاز الكيميائي الحيوي لتحريك أيونات المعادن والسكريات والأحماض الأمينية والإلكترونات وغيرها من المستقلبات عبر الغشاء. الغشاء السيتوبلازمي هو طبقة ثنائية فوسفورية بروتينية مشابهة لتلك الموجودة في الخلايا النباتية والحيوانية.

ومع ذلك ، فإن الاختلاف الرئيسي هو أنه لا توجد ستيرولات في بدائيات النوى. إن الإنزيمات التنفسية (السيتوكرومات ، إنزيمات دورة كريبس ، NADH ، إلخ) غير مرتبطة بشكل منفصل بالأغشية كما هي موجودة في الكائنات حقيقية النواة: السطح الداخلي للغشاء السيتوبلازمي نفسه يوفر مواقع لربط هذه الإنزيمات.

غشاء الخلية هو موقع العديد من الوظائف التي تشمل:

1. نقل الجزيئات داخل وخارج الخلية

2. إفراز الأنزيمات خارج الخلية ،

3. التنفس والبناء الضوئي ،

4. تنظيم الاستنساخ و

5. تركيب جدار الخلية.

[IV] السيتوبلازم والضمون السيتوبلازمي:

السيتوبلازم البكتيري هو خليط معقد من الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والمعادن والحامض النووي والماء. يقوم بتخزين المواد العضوية في شكل الجليكوجين ، والفولوتين والبولي بروتين هيدروكسي. بعض البكتيريا الضوئيّة وغير الضوئيّة تتراكم أيضًا الكبريت والحديد في السيتوبلازم.

الطحالب الخضراء المزرقة قادرة على الاستفادة من CO ₂ و H ₂ O ، مع الطاقة التي توفرها الشمس بسبب وجود صبغات ضوئية تسمى بشكل جماعي 'phycobilins' ، تتكون من phycocyanin (أزرق) و phycoerythrin (أحمر) . البكتيريا الضوئي مثل Rhodospirillum sp. و Chromatium sp. يدينون ببدائلهم الذاتية إلى نوع خاص من الكلوروفيل ، الكلوروفيل البكتيري.

بالإضافة إلى جزء السائل وجزيئات التخزين ، فإن السيتوبلازم البكتيري يحتوي أيضًا على منطقة لونية أو نووية وبعض الشوائب الأخرى. الخلية البكتيرية خالية من الميتوكوندريا ، الشبكية الإندوبلازمية ، الأجسام المركزية و Golgi.

1. المواد النووية:

تكمن خاصية النواة البكتيرية في غياب الغشاء النووي ، والنواة ، والكرومونيماتا ، والنسج النووي. وتسمى هذه النواة على أنها نوية أو جينوفور. تحت المجهر الإلكتروني ، يبدو أن النوية هي ليفيلين وتتألف من دنا مزدوج أو أحادي. ولديه ما يقرب من 5 أزواج × ⁶ أزواج قاعدة ووزن جزيئي يبلغ حوالي 3 x l0 ⁹ .

جزيء الحمض النووي هو ما يقرب من 1000 ميكرومتر ، وعادة ما تشكل حلقة مثل هيكل أو في بعض الأحيان لا تزال منتشرة في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلية. يحتوي نواة القولونية (Escherichia coli) على قلب مركزي من الحمض النووي الريبي (RNA) ، محاطًا بـ 12-82 جسيمًا رائعًا من الحمض النووي. يرتبط عدد قليل من جزيئات البروتين أيضًا بالحمض النووي.

الحمض النووي البكتيري خالي من الهستونات وبالتالي لا يمكن مقارنته بصبغيات الخلايا حقيقية النواة.

2. البلازميدات:

تحتوي الخلايا البكتيرية أيضًا على بعض المحددات الوراثية للكروموسومات الإضافية التي تكون إما مستقلة عن الكروموسومات البكتيرية أو مدمجة فيها. ابتكر ليدربيرج (1952) مصطلح البلازميدات لمثل هذه المحددات الوراثية خارج الكروموسومات. البلازميدات تحمل فقط الجينات غير الضرورية وليس لها دور في بقاء البكتيريا ونموها. ومن ثم يتم تعريفها أيضًا كعناصر ذاتية الاستغناء.

البلازميدات عبارة عن جزيئات د نائية دائرية مقفلة ، تتراوح في حجمها من 1 كيلوبايت (قاعدة كيلووباز 1000) إلى أكثر من 200 كيلوبايت. كثيرا ما تكون جينات البلازميد المحمولة في الإنزيمات للإنزيمات التي ، في ظل ظروف معينة ، تكون مفيدة للمضيف البكتيري.

من بين الأنماط الظاهرية التي تمنحها البلازميدات المختلفة:

ا. مقاومة المضادات الحيوية

ب. إنتاج المضادات الحيوية

ج. تدهور المركبات العضوية المعقدة

د. إنتاج من colicins

ه. إنتاج السموم المعوية.

F. إنتاج الإنزيمات المقيدة والتعديل

في ظل الظروف الطبيعية ، تنتقل العديد من البلازميدات إلى مضيفين جدد من خلال عملية مشابهة للاقتران. بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم تنفيذ تكرار الحمض النووي البلازميد من قبل نفس المجموعة من الانزيمات المستخدمة لتكرار الكروموسوم البكتيرية. بعض البلازميدات تحت "تحكم صارم" مما يعني أن تكرارها يقترن بتضخم المضيف بحيث يكون واحد فقط أو على الأقل بضع نسخ من البلازميد موجودًا في كل خلية بكتيرية.

من ناحية أخرى ، تحتوي البلازميدات تحت "التحكم المريح" على أرقام نسخ 10-200 والتي يمكن زيادتها إلى عدة آلاف في الخلية إذا تم إيقاف تخليق البروتين المضيف. في غياب تخليق البروتين ، يستمر تكرار البلازميد المهدئ بينما يتوقف تكرار الحمض النووي الكروموسومي والبلازميدات "الصارمة".

3. الريبوسومات:

تتناثر في السيتوبلازم العديد من ريبوسوم تتكون من الحمض النووي الريبي. هذه الجسيمات هي مواقع لتركيب البروتين وتوجد في مجموعات تسمى "polyribosomes" أو "polysomes" وتتكون من وحدات فرعية كبيرة وصغيرة. تتكون الريبوسومات البكتيرية من 70 نوع S تتكون من وحدتين فرعيتين.

إن ثابت الترسيب للوحدة الفرعية الأكبر هو 50 S و من الوحدة الأصغر هي 30 S. الأول يحتوي على جزيئين من RNA و 35 حمض أميني وجزيء واحد من RNA و 21 حمض أميني مختلف.

4. الميزوسومات:

هذه هي وحدات معقدة معقدة من الغشاء السيتوبلازمي. قد يكون هناك 2-4 mesosomes في خلية ويكون العدد عادة أعلى في البكتيريا التي تظهر نشاط تنفسي مرتفع ، مثل البكتيريا الآزوتية.

وكثيراً ما يتبين أنها تنشأ عند نقطة يبدأ فيها الغشاء بالابتكار قبل الانقسام الخلوي ، ويصبح مرتبطًا بالمنطقة "النووية". يعتقد أن الظواهر المتوسطة تعمل في تركيب جدار الخلية وتقسيم المواد النووية.

[V] Flagella:

السلالة البكتيرية هي زائدة طويلة تشبه الخيطية ، تشبه البروتوبلازما وتنشأ في غلاف الخلية وتمتد إلى ما وراء سطح الخلية. هيكل وتكوين علم البكتريا يختلف كليًا عن هيكل الأسواط حقيقية النواة. فبدلاً من الترتيب "9 + 2" الخاص بالتربيبات التي تحتوي على أنبوبة دقيقة ، هناك ببساطة خيوط مفردة من بروتين كروي يدعى "فلاغلين".

إنه تركيبة بروتينية عارية تفتقر إلى أنبوبة دقيقة. Flagella مسؤولة عن التنقل من الخلايا البكتيرية وتشارك في chemotaxis والعمل كجهاز إحساس من بكتيريا. يتراوح طول السوط من 10 إلى 20 م ويبلغ سمكه حوالي 0.2 ميكرون. السوط لديه ثلاثة أجزاء.

(أ) الجسم القاعدي أو الحبيبات القاعدية

(ب) هوك مثل الهيكل و

(ج) الشعيرة

ليس كل البكتيريا تمتلك سلالة كما في البكتيريا البهيجة (مثل الباستوريلا ، اكتوباكيللوس). الأسواط البكتيرية جامدة ولا تسرح للخلف وللأمام. بدلا من ذلك ، فإنها تدور كثيرا مثل propellar من القارب.

[VI] Pili (Singular-pilus):

المعروف أيضا باسم fimbriae (المفرد ، fimbria) ، يمكن أن ينظر إلى هذه فقط في صورة مجهرية الإلكترون. هم أكثر عددا من flagella. هذه الزوائد الخيطية الصغيرة المستقيمة الرفيعة لا ترتبط بحركة الكائن الحي. وهو يتألف من بروتين يدعى بيلن يرتب بشكل حلزوني حول قلب مركزي. وظائفها المعروفة تشمل:

1. نوع خاص من الصلصال يدعى F. pilus (الجنس pilus) بمثابة منفذ دخول المواد الجينية أثناء التزاوج البكتيري (تصريف)

2. يعمل كوسيلة للالتصاق على مختلف الأسطح ، أي المساهمة في إنشاء العدوى بالبكتيريا الملزمة على أسطح الخلايا للحيوانات والنباتات التي يمكنها الحصول على المواد الغذائية منها.

مسببة:

Mycoplasmas هي أصغر بدائيات النواة الهوائية المعروفة بدون جدار خلوي تم اكتشافه لأول مرة بواسطة باستور (1843) بينما كان يدرس العامل المسبب لالتهاب الجنبي في الأبقار. وقد تم تصنيفهم على أنهم PPLO (كائنات شبيهة بالكلية الجنبية). في عام 1898 ، نجحت نوكارد ورو في الحصول على ثقافات نقية من هذه الكائنات الدقيقة في وسائل الإعلام التي تحتوي على مصل الدم.

Mycoplasmas هي الملوثات المتكررة في زراعة الأنسجة الغنية بالمادة العضوية. كما تم العثور عليها في ينابيع المياه الساخنة. تحدث في التربة ومياه الصرف الصحي ، وركائز مختلفة وفي البشر والحيوانات والنباتات.

تم تسمية هذه الكائنات الدقيقة المتناهية الصغر باسم mysterides Asterococcus بواسطة Borrel et al. (1910). وضع نواك (1929) هذا الكائن الحي في جنس الميكوبلازما ، الذي ينتمي إلى الفئة Mollicutes من الترتيب Mycoplasmatales. يمكن زراعة الميكوبلازما على وسائط خالية من الخلايا.

هيكل الميكوبلازما:

إن عدم وجود جدار خلوي حقيقي يجعل هذه الكائنات عالية البلاستيك وقابلة للتشوه بسهولة ، وبالتالي فإن الميكوبلازما غير منتظمة ومتغيرة في الشكل. قد تكون الخلايا متكتلة ، حبيبية ، على شكل كمثرى ، تشبه الكتلة العنقودية ، تشبه الحلبة أو خيطية.

وتغطي هذه الكائنات مع وحدة الغشاء السيتوبلازمي بروتين ليبو ، 7.5-10 ميكرون سميكة. يحتوي السيتوبلازم على الريبوسومات والنواة - مثل البنية. على الرغم من أن المادة الوراثية تتكون من الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، إلا أنها أقل من نصف تلك التي تحدث عادة في بدائيات النواة الأخرى ، وربما تكون الحد الأدنى المطلوب للكائنات الخلوية. كمية الحمض النووي تصل إلى 4 في المائة والرنا حوالي 8 في المائة. ويتراوح محتوى G + C في الحمض النووي بين 23 و 40 في المائة.