Cell ng bakterya
Ang mga prokaryotic cell ay ang pinaka primitive, napakasimpleng structured na organismo na nagpapanatili ng mga katangian ng malalim na sinaunang panahon. Kabilang sa mga prokaryotic (o prenuclear) na organismo ang bacteria at blue-green algae (cyanobacteria). Batay sa pagkakapareho ng istraktura at matalim na pagkakaiba mula sa iba pang mga cell, sila ay pinaghihiwalay sa independiyenteng kaharian ng durog na cell.
Tingnan natin ang istraktura ng isang prokaryotic cell gamit ang bacteria bilang isang halimbawa.
Ang genetic apparatus ay kinakatawan ng DNA ng isang solong circular chromosome, ay matatagpuan sa cytoplasm at hindi nalilimitahan mula dito ng isang lamad. Ang analogue na ito ng nucleus ay tinatawag na nucleoid. Ang DNA ay hindi bumubuo ng mga complex na may mga protina at samakatuwid ang lahat ng mga gene na bahagi ng chromosome ay "gumana", i.e. ang impormasyon ay patuloy na binabasa mula sa kanila.
Ang isang prokaryotic cell ay napapalibutan ng isang lamad na naghihiwalay sa cytoplasm mula sa cell wall, na nabuo mula sa isang kumplikado, mataas na polymeric substance. Mayroong ilang mga organel sa cytoplasm, ngunit maraming maliliit na ribosom ang naroroon (ang mga selulang bakterya ay naglalaman ng mula 5,000 hanggang 50,000 ribosom).
Ang cytoplasm ay natatakpan ng mga lamad na bumubuo sa endoplasmic reticulum; naglalaman ito ng mga ribosom na nagsasagawa ng synthesis ng protina.
Ang panloob na bahagi ng dingding ng cell ay kinakatawan ng lamad ng plasma, ang mga protrusions na kung saan sa cytoplasm ay bumubuo ng mga mesosome, na kasangkot sa pagtatayo ng mga pader ng cell, pagpaparami, at ang site ng attachment ng DNA. Ang paghinga sa bakterya ay nangyayari sa mga mesosome, at sa asul-berdeng algae sa mga cytoplasmic membrane.
Maraming bakterya ang nagdeposito ng mga reserbang sangkap sa loob ng cell: polysaccharides, fats, polyphosphates. Ang mga reserbang sangkap, kapag kasama sa metabolismo, ay maaaring pahabain ang buhay ng isang cell sa kawalan ng mga panlabas na mapagkukunan ng enerhiya.
Istraktura ng isang prokaryotic cell
(1-cell wall, 2-outer cytoplasmic membrane, 3-chromosome (circular DNA molecule), 4-ribosome, 5-mesosome, 6-invagination ng panlabas na cytoplasmic membrane, 7-vacuoles, 8-flagella, 9-stacks ng lamad, kung saan nangyayari ang photosynthesis)
Bilang isang patakaran, ang bakterya ay nagpaparami sa pamamagitan ng paghahati sa dalawa. Matapos ang pagpapahaba ng cell, ang isang transverse partition ay unti-unting nabuo, na inilalagay sa direksyon mula sa labas hanggang sa loob, pagkatapos ay ang mga cell ng anak na babae ay magkakaiba o mananatiling konektado sa mga katangian na grupo - mga chain, packet, atbp. Ang bacterium E. coli ay nagdodoble ng bilang nito tuwing 20 minuto.
Ang bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng spore. Nagsisimula ito sa detatsment ng bahagi ng cytoplasm mula sa mother cell. Ang hiwalay na bahagi ay naglalaman ng isang genome at napapalibutan ng cytoplasmic membrane. Pagkatapos ay isang cell wall, kadalasang multilayered, ay lumalaki sa paligid ng spore. Sa bakterya, ang sekswal na proseso ay nangyayari sa anyo ng isang pagpapalitan ng genetic na impormasyon sa pagitan ng dalawang selula. Ang sekswal na proseso ay nagdaragdag sa namamana na pagkakaiba-iba ng mga microorganism.
Ang hugis ng mga prokaryotic na selula ay hindi gaanong magkakaibang. Ang mga bilog na selula ay tinatawag na cocci. Parehong archaea at eubacteria ay maaaring magkaroon ng ganitong anyo. Ang Streptococci ay cocci na pinahaba sa isang kadena. Ang staphylococci ay "mga kumpol" ng cocci, ang diplococci ay cocci na pinagsama sa dalawang selula, ang mga tetrad ay apat, at ang sarcina ay walo. Ang bacilli ay tinatawag na bacilli. Dalawang rod - diplobacillus, pinahaba sa isang kadena - streptobacilli. Kasama sa iba pang mga species ang coryneform bacteria (na may extension na parang club sa mga dulo), spirilla (mahabang kulot na mga cell), vibrios (maiikling kurbadong mga cell) at spirochetes (kulot na naiiba sa spirilla).
Ang hugis ng isang bacterial cell ay isa sa pinakamahalagang sistematikong katangian.
Mayroong 4 na pangunahing anyo ng cell:
1) Ang Cocci ay bacteria na may spherical na hugis. Ang spherical bacteria pagkatapos ng paghahati ay maaaring mabuo:
a) diplococci - dalawang selula sa isang kapsula. Mga kinatawan: pneumococcus - ang causative agent ng pneumonia;
b) streptococci - nabuo ng cocci sa anyo ng isang kadena. Mga kinatawan: mga pathogens ng namamagang lalamunan at iskarlata na lagnat;
c) staphylococci - kahawig ng isang bungkos ng ubas. Mga kinatawan: ang iba't ibang strain ng staphylococci ay nagdudulot ng furunculosis, pneumonia, pagkalason sa pagkain at ilang iba pang sakit.
2) Ang Bacilli ay tuwid, hugis baras na bakterya:
a) ang mga non-spore-forming rods ay tinatawag na bacteria. Mga kinatawan: karaniwang mga symbionts ng bituka, mga pathogen ng typhoid fever, nodule bacteria;
b) ang mga spore-forming rod ay tinatawag na bacilli. Mga kinatawan: marami sa lupa, halimbawa, nitrogen-fixing bacteria, ang causative agent ng anthrax, ang causative agent ng tuberculosis - Koch's bacillus.
3) Spirilla, spirochetes- hugis spiral.
A) Ang spirilla ay mga spiral rod na may isang flagellum. Mga kinatawan: ordinaryong mga naninirahan sa oral cavity.
b) spirochetes - ang hugis ng mga cell ay napaka kumplikado, ngunit may mga pagkakaiba sa paraan ng paggalaw. Mga kinatawan: ordinaryong mga naninirahan sa oral cavity, ang causative agent ng syphilis.
4) Ang mga Vibrios ay mga maiikling baras, palaging nakakurba sa hugis ng kuwit. Mga kinatawan: ahente ng sanhi ng kolera.
Ang mga prokaryote ay lumitaw sa Earth mga 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas at marahil ang mga unang cellular life form, na nagbunga ng mga modernong prokaryote at eukaryote.
Ang mga prokaryotic cell ay ang unang nabubuhay na organismo na lumitaw sa Earth; mayroon silang pinakasimpleng istraktura. Sa ngayon, ang mga prokaryote (prenuclear) ay kinabibilangan ng bakterya at archaea; lahat sila ay mga unicellular na organismo (bihirang bumubuo ng mga kolonya). Ang cyanobacteria (aka blue-green algae) ay inuri bilang bacteria sa phylum rank.
Ang mga prokaryote ay isang non-taxonomic na pangkat ng mga organismo na pinag-iisa ang bakterya at archaea dahil sa kanilang kakulangan ng nucleus. Ang bacteria at archaea ay inuri sa iba't ibang superkingdoms (mga domain), naiiba sila sa isa't isa sa maraming proseso ng biochemical at pinaniniwalaang may iba't ibang mga ebolusyonaryong landas. Bukod sa kanila, ang ikatlong superkingdom ay ang eukaryotes.
Ang mga prokaryotic na selula ay mas maliit kaysa sa mga eukaryotic na selula.
Wala silang nucleus, totoong membrane organelles, o cell center. Ang isang bilang ng mga grupo ng mga bakterya ay may mga invaginations ng cytoplasmic membrane, na gumaganap ng iba't ibang mga function dahil sa lokalisasyon ng ilang mga enzyme sa kanila. Ang cyanobacteria ay may mga photosynthetic membrane (vesicles, thylakoids, chromatophores) na nabuo mula sa cell membrane. Maaari silang manatiling nakikipag-ugnayan sa kanya, o maaari silang ihiwalay.
Ang genetic material ng prokaryotes ay matatagpuan sa cytoplasm. Ang pangunahing dami nito ay puro sa nucleoid - isang pabilog na molekula ng DNA, sa isang lugar na nakakabit sa cytoplasmic membrane. Hindi ito nauugnay sa mga protina ng histone tulad ng sa mga eukaryotes. Sa mga prokaryotic cell, ang pagpapatupad ng genetic na impormasyon ay kinokontrol nang iba. Bilang karagdagan sa nucleoid, mayroon ding mga plasmid (maliit na pabilog na molekula ng DNA). Halos lahat ng DNA ay na-transcribe (habang sa mga eukaryote ay karaniwang wala pang kalahati).
Ang mga prokaryote ay halos palaging haploid. Ang mga bagong cell ay nabuo sa pamamagitan ng binary fission, bago ito dumoble ang nucleoid. Ang mga prokaryote ay walang mga proseso ng mitosis at meiosis.
Ang kanilang mga ribosom ay mas maliit kaysa sa mga eukaryote.
Ang cytoplasm ng prokaryotes ay halos hindi gumagalaw. Ang paggalaw ng amoeboid ay hindi pangkaraniwan.
Ang mga sangkap ay pumapasok sa prokaryotic cell sa pamamagitan ng osmosis.
Mayroong mga autotroph at heterotroph. Ang autotrophic na paraan ng nutrisyon ay isinasagawa hindi lamang sa pamamagitan ng photosynthesis, kundi pati na rin sa pamamagitan ng chemosynthesis (ang enerhiya ay hindi nagmumula sa sikat ng araw, ngunit mula sa mga kemikal na reaksyon ng oksihenasyon ng iba't ibang mga sangkap).
Ayon sa symbiotic hypothesis, sa proseso ng ebolusyon, nag-evolve ang mitochondria at plastids mula sa ilang grupo ng mga prokaryotic na selula na sumalakay sa isa pang selula.
Ang mga bacterial cell ay may iba't ibang mga hugis (hugis ng baras, bilog, convoluted, atbp.). Mayroon silang masalimuot na lamad ng cell (binubuo ng isang cell wall, kapsula, mucous sheath), flagella at villi.
Figure 1 - Larawan ng isang prokaryotic cell
Figure 4 - Istraktura ng flagellum ng gram-negative bacteria.
1 - thread; 2 - kawit; 3 - basal na katawan; 4 - pamalo; 5 - L-ring; 6 - P-ring; 7 - S-ring; 8 - M-ring; 9 - CPM; 10 - periplasmic space; 11 - peptidoglycan layer; 12 - panlabas na lamad
Ang istraktura ng mga selula ng mas mababang prokaryote ay mas simple (Larawan 1). Bukod dito, ang iba't ibang istraktura ng nuclear apparatus ay hindi lamang ang tampok na nagpapakilala sa isang eukaryotic cell mula sa isang prokaryotic.
Ang isa sa mga pangunahing bahagi ng istruktura ng isang prokaryotic cell ay lamad ng cell (Larawan 2, 3). Ang cell membrane ng bakterya ay kinabibilangan ng mga kumplikadong molekular na complex na binubuo ng mga protina, polysaccharides at mga sangkap na tulad ng taba. Ang pagiging matibay, ito ay nagsisilbing isang uri ng balangkas ng cell, na nagbibigay ito ng isang tiyak na hugis. Ang cell lamad ng prokaryotes ay bumubuo ng isang uri ng hadlang sa pagpasa ng mga solute mula sa kapaligiran papunta sa cell. Ang mga cell ng cyanobacteria ay natatakpan ng isang nababanat na pectin shell. Sa ilang mga uri ng bakterya, ang isang layer ng mucus ay nabubuo sa ibabaw ng cell, na bumubuo ng isang uri ng kaso - kapsula .
Ang mga istrukturang pang-ibabaw ng mga selula ng maraming bakterya ay kinabibilangan ng flagella - mga organo ng paggalaw na mahaba, napakanipis na mga filament, spiral, kulot o hubog (Larawan 4).
Figure 3 - Cell wall ng gram-negative bacteria (A) at ang istraktura ng lipopolysaccharide molecule (B).
A. Cell wall ng gram-negative bacteria 1 - cytoplasmic membrane; 2 - peptidoglycan layer; 3 - periplasmic space; 4 - mga molekula ng protina; 5 - phospholipid; 6 - lipopolysaccharide.
B. Ang istraktura ng lipopolysaccharide molecule 1 - lipid A; 2 - panloob na polysaccharide core; 3 - panlabas na polysaccharide core; 4 - O-antigen
Ang haba ng flagella ay maaaring maraming beses na mas malaki kaysa sa haba ng katawan ng bacterium. Ang bilang at lokasyon ng flagella ay isang katangian ng mga species. Ang ilang uri ng bakterya ay may isang flagellum ( monorichs ), sa iba ang flagella ay matatagpuan sa mga bundle sa isa o magkabilang dulo ng cell ( mga lophotrick ), ang iba ay may isang flagellum sa magkabilang dulo ng cell ( mga amphitrich ), sa ikaapat na sakop nila ang buong ibabaw ng cell ( peritricous ).
Ang cytoplasmic membrane ay malapit na katabi ng shell. Mayroon itong selective permeability - pinahihintulutan nito ang ilang mga sangkap na pumasok sa cell at alisin ang ilang mga sangkap mula dito. Salamat sa kakayahang ito, ang lamad ay gumaganap ng papel ng isang organelle na nagko-concentrate ng mga sustansya sa loob ng cell at pinapadali ang pag-alis ng mga basura sa labas. Sa loob ng cell ay palaging may tumaas na osmotic pressure kumpara sa kapaligiran. Tinitiyak ng cytoplasmic membrane ang pagiging permanente nito. Bilang karagdagan, ito ay ang site ng lokalisasyon ng isang bilang ng mga sistema ng enzyme, sa partikular na redox enzymes na nauugnay sa paggawa ng enerhiya (sa mga eukaryotes sila ay matatagpuan sa mitochondria). Hindi tulad ng mga eukaryotic cell, ang isang prokaryotic cell ay hindi nahahati sa mga compartment. Ang mga prokaryotic cell ay walang Golgi complex o mitochondria, at walang direksyong paggalaw ng cytoplasm sa kanila. Ang mga phenomena ng pinocytosis at phagocytosis ay hindi katangian ng prokaryotes. Sa mga organel, ang mga ribosom lamang ang katulad ng mga ribosom ng mga eukaryote.
Maraming bacterial cell ang may mga espesyal na istruktura ng lamad - mesosome nabuo bilang isang resulta ng pagbawi ng cytoplasmic membrane sa cell. Hindi pa ganap na nilinaw ang kanilang tungkulin. Mayroong mga pagpapalagay tungkol sa pakikilahok ng mga mesosome sa pinakamahalagang proseso ng intracellular ng cell division, synthesis ng mga sangkap ng cell membrane, at sa metabolismo ng enerhiya.
Ang lahat ng buhay na organismo ay maaaring mauri sa isa sa dalawang grupo (prokaryotes o eukaryotes) depende sa pangunahing istraktura ng kanilang mga selula. Ang mga prokaryote ay mga buhay na organismo na binubuo ng mga cell na walang cell nucleus at membrane organelles. Ang mga eukaryote ay mga buhay na organismo na naglalaman ng nucleus at membrane organelles.
Ang cell ay isang pangunahing bahagi ng ating modernong kahulugan ng buhay at mga buhay na bagay. Ang mga cell ay nakikita bilang pangunahing mga bloke ng pagbuo ng buhay at ginagamit sa pagtukoy kung ano ang ibig sabihin ng pagiging "buhay".
Tingnan natin ang isang kahulugan ng buhay: "Ang mga buhay na bagay ay mga kemikal na organisasyon na binubuo ng mga selula at may kakayahang magparami" (Keaton, 1986). Ang kahulugan na ito ay batay sa dalawang teorya - ang teorya ng cell at ang teorya ng biogenesis. ay unang iminungkahi noong huling bahagi ng 1830s ng mga siyentipikong Aleman na sina Matthias Jakob Schleiden at Theodor Schwann. Nagtalo sila na ang lahat ng nabubuhay na bagay ay gawa sa mga selula. Ang teorya ng biogenesis, na iminungkahi ni Rudolf Virchow noong 1858, ay nagsasaad na ang lahat ng mga buhay na selula ay nagmumula sa mga umiiral na (nabubuhay) na mga selula at hindi maaaring kusang bumangon mula sa walang buhay na bagay.
Ang mga bahagi ng mga selula ay nakapaloob sa isang lamad, na nagsisilbing hadlang sa pagitan ng labas ng mundo at ng mga panloob na bahagi ng selula. Ang cell membrane ay isang pumipili na hadlang, ibig sabihin, pinapayagan nitong dumaan ang ilang mga kemikal upang mapanatili ang balanse na kinakailangan para sa paggana ng cell.
Kinokontrol ng cell membrane ang paggalaw ng mga kemikal mula sa cell patungo sa cell sa mga sumusunod na paraan:
- pagsasabog (ang pagkahilig ng mga molekula ng isang sangkap na mabawasan ang konsentrasyon, iyon ay, ang paggalaw ng mga molekula mula sa isang lugar na mas mataas na konsentrasyon patungo sa isang lugar na mas mababa hanggang sa ang konsentrasyon ay magkapantay);
- osmosis (ang paggalaw ng mga solvent molecule sa pamamagitan ng isang bahagyang natatagusan na lamad upang mapantayan ang konsentrasyon ng isang solute na hindi makagalaw sa lamad);
- pumipili ng transportasyon (gamit ang mga channel ng lamad at mga bomba).
Ang mga prokaryote ay mga organismo na binubuo ng mga selula na walang cell nucleus o anumang mga organel na nakagapos sa lamad. Nangangahulugan ito na ang genetic na materyal na DNA sa mga prokaryote ay hindi nakatali sa nucleus. Bilang karagdagan, ang DNA ng mga prokaryote ay hindi gaanong nakabalangkas kaysa sa mga eukaryote. Sa prokaryotes, ang DNA ay single-circuit. Ang Eukaryotic DNA ay isinaayos sa mga chromosome. Karamihan sa mga prokaryote ay binubuo lamang ng isang cell (unicellular), ngunit may iilan na multicellular. Hinahati ng mga siyentipiko ang mga prokaryote sa dalawang grupo: at.
Ang isang tipikal na prokaryotic cell ay kinabibilangan ng:
- plasma (cell) lamad;
- cytoplasm;
- ribosom;
- flagella at pili;
- nucleoid;
- plasmids;
Eukaryotes
Ang mga eukaryote ay mga buhay na organismo na ang mga selula ay naglalaman ng nucleus at membrane organelles. Sa eukaryotes, ang genetic material ay matatagpuan sa nucleus, at ang DNA ay nakaayos sa mga chromosome. Ang mga eukaryotic na organismo ay maaaring unicellular o multicellular. ay mga eukaryote. Kasama rin sa mga eukaryote ang mga halaman, fungi at protozoa.
Ang isang tipikal na eukaryotic cell ay kinabibilangan ng:
- nucleolus;
Ang istraktura ng isang prokaryotic cell ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 1.3.
kanin. 1.3. Istraktura ng isang prokaryotic cell
A- pang-ibabaw na cellular na istruktura at extracellular formations: 1 – pader ng cell; 2 – kapsula; 3 – mucous discharge; 4 – kaso; 5 – flagella; 6 – villi; B – mga istruktura ng cytoplasmic cell: 7 – CPM; 8 – nucleoid; 9 – ribosom; 10 – cytoplasm; 11 – chromatophores; 12 – chlorosome; 13 – lamellar thylakoids; 14 – phycobilisome; 15 – tubular thylakoids; 16 – mesosoma; 17 – aerosomes (gas vacuoles); 18 – mga istraktura ng lamellar; SA – ekstrang sangkap: 19 – polysaccharide granules; 20 – poly-b-hydroxybutyric acid granules; 21 – polyphosphate granules; 22 – cyanophycin granules; 23 – carboxysomes (polyhedral na katawan); 24 – mga pagsasama ng asupre; 25 – patak ng taba; 26 – mga butil ng hydrocarbon
Ang mga istrukturang matatagpuan sa labas ng cytoplasmic membrane (CPM) ay tinatawag na surface. Kabilang dito ang cell wall, mucous substance, flagella at villi. Ang cell wall kasama ang mucous substance ay tinatawag lamad ng cell, at ang CPM kasama ang cytoplasm ay bumubuo ng isang protoplast.
Flagella ay mga organo ng paggalaw. Ang isang cell ay maaaring magkaroon ng 1 hanggang 1000 flagella, na matatagpuan alinman sa mga pole o pantay sa buong ibabaw. Ang kapal ng flagellum ay 10-20 nm, haba 3-15 µm. Sa tulong ng flagella, gumagalaw ang bakterya sa bilis na 20-60 µm/s sa direksyon kung saan mas mahusay ang mga kondisyon ng paglago: mas mataas na konsentrasyon ng substrate, oxygen, mas mahusay na pag-iilaw. Sa kawalan ng flagella, ang mga cell na mas maliit sa 4 µm ay gumagalaw sa may tubig na kapaligiran dahil sa Brownian motion. Ang mga filamentous bacteria ay nakakagalaw sa pamamagitan ng pag-slide (bilis ng 2-11 μm/s), na itinutulak mula sa solid o malapot na substrate gamit ang mga microscopic protuberances ng cell wall.
Villi– manipis na tuwid na mga filament na may haba na 0.3-4 microns at diameter na 5-10 nm. Hindi lahat ng bacteria ay mayroon nito. Hindi sila nakikibahagi sa paggalaw ng cell. Ang bilang ng mga villi ay maaaring mula 10 hanggang ilang libo. Ipinapalagay na ang villi ay kasangkot sa transportasyon ng mga metabolite at ang attachment ng bakterya sa solid substrates. Bilang karagdagan, ang ilang bakterya (halimbawa E. coli strain K12) ay may sex pili na tinatawag na F-pili. Mayroong 1-2 sa kanila bawat cell. Ang F-pili ay mukhang hollow na mga tubo ng protina, 0.5 hanggang 10 µm ang haba, kung saan maaaring ilipat ang DNA mula sa isang donor cell patungo sa isang cell ng tatanggap.
Mucous substance sumasaklaw sa cell wall ng halos lahat ng prokaryotes. Pangunahin itong binubuo ng polysaccharides, pati na rin ang mga protina, lipid at iba pang polimer. Depende sa istraktura at lakas ng koneksyon sa cell wall, ang mauhog na sangkap ay nahahati sa 3 uri: layer ng putik(may amorphous na istraktura at madaling nahihiwalay sa cell wall), kapsula(may amorphous na istraktura, ngunit mahirap ihiwalay mula sa cell wall), kaso(may maayos na maayos na istraktura). Ang kapal ng layer ng mucous substance ay nag-iiba mula sa mga fraction ng microns hanggang sampu-sampung microns. Salamat sa mauhog na substansiya, ang mga selula ay nakakabit sa malalaking kolonya at nakakabit sa mga solidong ibabaw. Bilang karagdagan, pinoprotektahan ng mucus ang cell mula sa mekanikal na pinsala, pagkatuyo, pagtagos ng mga bacteriophage at ilang mga nakakalason na sangkap, at maaari ring magsilbi bilang isang mapagkukunan ng mga reserbang nutrients.
Cell wall nagbibigay ng mekanikal na lakas sa cell at binibigyan ito ng isang tiyak na hugis. Maaari itong makatiis ng presyon hanggang sa 30-100 atm (3-10 MPa). Ang kapal ng pader ay 10-100 microns, ang masa ay mula 5 hanggang 50% ng dry matter ng cell. Ang cell wall ay binubuo ng pitong grupo ng mga sangkap: peptidoglycan, teichoic acids, polysaccharides, proteins, lipids, lipopolysaccharides, lipoproteins. Ang Peptidoglycan ay matatagpuan lamang sa mga dingding ng mga prokaryote (wala ito sa mga eukaryote). Sa mga tuntunin ng mga bahagi, istraktura at mekanismo ng biosynthesis, ang mga cell wall ng bakterya ay sa panimula ay naiiba sa mga hayop at halaman. Samakatuwid, ang mga gamot na partikular na nakakaapekto sa mga pader ng bakterya at ang proseso ng kanilang synthesis ay hindi nakakapinsala sa mas mataas na mga organismo.
Depende sa istraktura ng cell wall, ang bakterya ay nahahati sa 2 grupo: gramo-positibo At gramo-negatibo. Ang dibisyon ay batay sa kakayahang makita ang paglamlam ng Gram (H. Gram ay isang Danish na siyentipiko na nagmungkahi ng paraan ng paglamlam na ito noong 1884). Ang pamamaraan ng paglamlam ng Gram ay ang mga sumusunod. Ang mga nakapirming cell ay ginagamot ng crystal violet basic dye at pagkatapos ay may iodine solution. Ang yodo ay bumubuo ng isang kumplikadong tambalan na may kristal na violet, hindi matutunaw sa tubig at mahinang natutunaw sa alkohol. Kapag ang mga cell ay pagkatapos ay ginagamot sa alkohol, ang cell differentiation ay nangyayari: sa gram-positive species ang complex na ito ay pinananatili ng cell at sila ay nananatiling may kulay (asul), sa gram-negative na species ang colored complex ay nahuhugasan sa labas ng mga cell at sila ay nagiging kupas. . Ang mga cell wall ng gram-positive at gram-negative na bacteria ay naiiba nang husto sa parehong kemikal na komposisyon at ultrastructure (tingnan ang Fig. 1.4).
kanin. 1.4. Cell wall ng gram-positive (A) at gram-negative (B) bacteria
1 - cytoplasmic lamad; 2 - peptidoglycan; 3 - periplasmic space; 4 - panlabas na lamad: 5 - cytoplasm, sa gitna kung saan matatagpuan ang DNA
Cytoplasmic lamad(CPM) ay isang obligadong elemento ng istruktura ng cell, paglabag sa integridad nito na nagiging sanhi ng pagkamatay nito. Ang CPM ay isang napakalambot, plastik, halos likidong pormasyon, na binubuo ng mga protina (50-75%), lipid (15-45%) at carbohydrates (0-20%). Ang kapal nito ay 5-7.5 nm, at ang mass fraction sa cell ay 8-15% ng dry matter. Ang CPM ay nagsisilbing osmotic barrier at tinitiyak ang piling pagpasok at paglabas ng iba't ibang molekula at ion sa cell, at nakikilahok din sa pagbabago ng cellular energy at biosynthetic na proseso.
Cytoplasm ay isang koloidal na solusyon ng carbohydrates, amino acids, mineral at iba pang mga sangkap sa tubig. Naglalaman ito ng iba't ibang mga elemento ng istruktura: ang genetic apparatus (nucleoid), ribosome, lamad (hindi lahat ng prokaryotic cells ay may intracytoplasmic membranes) at iba't ibang mga inklusyon.
Nucleoid- isang molekula ng DNA sa hugis ng isang saradong singsing na napilipit sa isang nakaayos na bola. Ang nucleoid ay hindi nahihiwalay sa cytoplasm ng isang lamad at halos hindi nakikita sa ilalim ng isang light microscope. Ang molekula ng DNA (bacterial chromosome) kapag nabuksan ay may haba na humigit-kumulang 1 mm, i.e. 1000 beses ang laki ng cell.
Maraming bakterya, kasama ang DNA chromosome, ay naglalaman din ng extrachromosomal DNA, na kinakatawan din ng mga double helice, na isinara sa isang singsing at nakapulupot sa isang bola. Ang ganitong mga molekula ng extrachromosomal DNA na may kakayahang mag-autonomous na pagtitiklop ay tinatawag plasmids.
Mga ribosom Ang mga prokaryote ay mga particle na 15-20 nm ang laki, na binubuo ng r-RNA (ribosomal RNA) at protina sa isang ratio na 2:1. Ang synthesis ng protina ay isinasagawa sa mga ribosom na may partisipasyon ng messenger RNA (i-RNA) at transfer RNA (t-RNA). Ang mga ribosome na nakagapos tulad ng mga kuwintas sa isang mRNA chain ay tinatawag na polyribosomes o polysomes. Depende sa aktibidad ng synthesis ng protina, ang isang bacterial cell ay maaaring maglaman ng 5 hanggang 50 libong ribosom.
Mga pagsasama sa intraplasmic ay kinakatawan ng mga butil ng reserbang sangkap (polysaccharides, lipids, polypeptides, polyphosphates, sulfur deposits) at gas vacuoles na nagbibigay ng buoyancy ng aquatic microorganisms.
Ang pagpasok ng mga sustansya sa prokaryotic cell at ang paglabas ng mga produkto mula dito ay nangyayari sa buong ibabaw ng cell. Ang mauhog na layer ay napakaluwag at hindi isang balakid sa pagtagos ng mga sangkap. Ngunit ang pagsasabog sa layer na ito ay mas mabagal kaysa sa tubig (mga 5 beses). Ang maliliit na molekula at ion ay madaling tumagos sa pader ng selula. Ang malalaking molekula na may molekular na timbang na higit sa 600 D (D - dalton, 1 D = 1.66 10 -27 kg) ay paunang pinaghiwa-hiwalay ng mga extracellular enzymes sa mababang molekular na timbang na mga compound.
Ang cytoplasmic membrane ay gumaganap ng isang aktibong papel sa proseso ng mga nutrients na pumapasok sa cell. Mayroong apat na mekanismo para sa paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng CPM: passive diffusion, facilitated diffusion, aktibong transportasyon, paglipat (translocation) ng mga grupo.
Passive (simple) diffusion– independiyenteng pagpasa ng mga sangkap sa pamamagitan ng CPM dahil sa pagkakaiba sa mga konsentrasyon sa magkabilang panig ng lamad. Ang pangunahing sangkap na pumapasok at umalis sa cell sa pamamagitan ng mekanismong ito ay tubig. Marahil, ang mga low-molecular na gas (oxygen, hydrogen, nitrogen), pati na rin ang mga lason, inhibitor at iba pang mga sangkap na dayuhan sa cell, ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng simpleng diffusion.
Pinadali ang pagsasabog– ang pagpasa ng mga sangkap sa pamamagitan ng CPM kasama ang isang gradient ng konsentrasyon sa tulong ng mga protina ng carrier (permeases), na reversible na nagbubuklod sa transported substance. Karaniwan, ang mekanismong ito ay minsan ginagamit para sa pagpasok at paglabas ng mababang molekular na timbang na mga organikong sangkap mula sa cell, ngunit mas madalas ito ay isinaaktibo lamang kapag ang mga proseso ng intracellular ay nagambala.
Aktibong transportasyon- isang proseso na katulad ng pinadali na pagsasabog, ngunit ito ay isinasagawa sa paggasta ng cellular energy at pinapayagan ang paglipat ng mga sangkap laban sa isang gradient ng konsentrasyon. Ang mekanismong ito ay ang pangunahing paraan ng pagpasok ng mga molekula at ion sa prokaryotic cell.
Pagsasalin ng mga pangkat- isang proseso na katulad ng aktibong transportasyon, ngunit sinamahan ng kemikal na pagbabago ng molekula sa panahon ng paglipat sa pamamagitan ng CPM. Halimbawa, ang mga asukal (glucose, fructose, atbp.) ay sumasailalim sa phosphorylation (ang pagdaragdag ng pospeyt upang bumuo ng isang phosphate ester).