Endospores Ciri, Struktur, Latihan, Fungsi

The Endospores Mereka adalah bentuk kelangsungan hidup bakteria tertentu, yang dibentuk oleh sel -sel tidur yang dehidrasi dan bersalut, yang menunjukkan ketahanan yang melampau terhadap tekanan fizikal dan kimia. Mereka dapat bertahan selama -lamanya tanpa ketiadaan nutrien. Mereka terbentuk di dalam bakteria.

Endospores adalah struktur hidup yang paling tahan yang diketahui. Mereka dapat bertahan dengan suhu tinggi, cahaya ultraviolet, radiasi gamma, desiccation, osmosis, agen kimia dan hidrolisis enzimatik.

Sumber: Kemudahan Mikroskop Elektron Dartmouth, Kolej Dartmouth [Domain Awam]

Apabila keadaan alam sekitar menentukannya, endospores bercambah menimbulkan bakteria aktif yang memberi makan dan membiak.

Endospores adalah jenis spora. Terdapat kulat, protozoa, alga dan tumbuhan yang menghasilkan jenis mereka sendiri. Endospores kekurangan fungsi pembiakan: setiap sel bakteria hanya menghasilkan satu. Dalam organisma lain, sebaliknya, mereka boleh mempunyai fungsi pembiakan.

[TOC]

Sejarah

Pada pertengahan pertengahan, pedagang kain Belanda dan pendahuluan mikrobiologi Antonie van Leeuwenhoek, menggunakan mikroskop yang bijak yang direka dan dihuraikan sendiri, adalah yang pertama untuk memerhatikan mikroorganisma hidup, termasuk protozoa, alga, yeasts, yeasts, yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts, yeasts and yeasts, yeasts dan yeasts, yeasts, yeasts and yeasts, the algas.

Pada tahun 1859, Akademi Sains Perancis menaja pertandingan di mana ahli kimia Perancis Louis Pasteur mengambil bahagian. Objektifnya adalah untuk memberi penjelasan melalui percubaan pada "generasi spontan", hipotesis milener yang mencadangkan bahawa kehidupan mungkin timbul dari "daya penting" atau "bahan yang boleh ditularkan" yang ada dalam subjek yang tidak hidup atau menguraikan.

Pasteur menunjukkan bahawa, seperti dalam kes wain, udara dan zarah pepejal adalah sumber mikrob yang tumbuh dalam sup penanaman yang sebelum ini disterilkan dengan haba. Tidak lama selepas itu, pada tahun 1877, ahli fizik Inggeris John Tyndall menyokong pemerhatian Pasteur, memberikan lunge terakhir kepada hipotesis generasi spontan.

Tyndall juga menyumbang bukti kewujudan bentuk bakteria yang sangat panas. Secara bebas, antara 1872 dan 1885, ahli botani Jerman Ferdinand Cohn, dianggap sebagai pengasas mikrobiologi moden, yang diterangkan secara terperinci endospores bakteria.

Panjang umur

Sebilangan besar organisasi hidup dalam persekitaran yang berubah -ubah dalam masa dan ruang. Strategi yang kerap untuk bertahan sementara keadaan persekitaran yang tidak sesuai untuk berkembang dan menghasilkan semula adalah untuk memasuki keadaan latensi yang boleh diterbalikkan, di mana individu berlindung dalam struktur perlindungan dan meminimumkan perbelanjaan tenaga mereka.

Peralihan antara status aktif dan laten adalah metabolik mahal. Pelaburan ini lebih besar apabila individu mesti membina struktur pelindung mereka sendiri, sama ada mereka terdiri daripada bahan eksogen, atau biosyntetized di dalamnya. Di samping itu, individu mesti dapat bertindak balas terhadap rangsangan alam sekitar yang menyebabkan peralihan.

Latihan menghasilkan takungan individu tidur yang dapat diaktifkan apabila keadaan yang baik muncul semula. Takungan ini membolehkan pemuliharaan populasi dan kepelbagaian genetik mereka. Ketika datang ke bakteria patogen yang menghasilkan endospora, latensi memudahkan penghantarannya dan menghalang kawalannya.

Endospores bakteria dapat dikekalkan selama bertahun -tahun. Telah dikatakan bahawa endospora yang dipelihara dalam substrat lama, seperti permafrost, sedimen akuatik, deposit garam bawah tanah atau amber dapat dikekalkan untuk beribu -ribu dan bahkan berjuta -juta tahun.

Pemerhatian

Melihat kedudukan dan ciri -ciri lain endospora sangat berguna untuk mengenal pasti spesies bakteria.

Endospores dapat dilihat oleh mikroskop optik. Dalam bakteria yang tertakluk kepada pewarnaan gram atau dengan metilena biru, ini dibezakan sebagai kawasan tidak berwarna dalam sel vegetatif bakteria. Ini kerana dinding endospores tahan terhadap penembusan oleh reagen pewarnaan biasa.

Boleh melayani anda: gardnerella vaginalis

Kaedah pewarnaan khusus untuk endospores telah dibangunkan, yang dikenali sebagai pewarnaan pembezaan Schaeffer-Fulton, yang menjadikannya jelas. Kaedah ini membolehkan untuk memvisualisasikan kedua -dua mereka dalam sel vegetatif bakteria dan yang berada di luar yang sama.

Kaedah Schaeffer-Fulton didasarkan pada kapasiti malachite hijau untuk mewarnai dinding endospores. Setelah menggunakan bahan ini, sel vegetatif digunakan untuk warna.

Hasilnya adalah pewarnaan pembezaan endospores dan sel vegetatif. Bekas memperoleh warna hijau dan warna merah jambu kedua.

Struktur

Di dalam sel vegetatif, atau sporangio, endospora boleh terletak terminal, bawah tanah, atau di pusat. Bentuk bakteria ini mempunyai empat lapisan: sumsum, dinding kuman, korteks dan penutup. Dalam sesetengah spesies terdapat lapisan membran luaran kelima yang dipanggil exosporium, terdiri daripada lipoprotein yang mengandungi karbohidrat.

Medulla atau pusat adalah protoplast endospora. Mengandungi kromosom, ribosom dan sistem tenaga generasi glikolitik. Ia mungkin tidak mempunyai sitokrom, walaupun dalam spesies aerobik.

Tenaga untuk percambahan disimpan dalam 3-phosphoglycerate (tidak ada ATP). Ia mempunyai kepekatan besar asid dipycoline (5-15% daripada berat kering endospora).

Dinding germinal spora mengelilingi membran meter. Ia mengandungi peptidoglycan biasa, yang semasa permata menjadi dinding sel sel vegetatif.

Korteks adalah lapisan tebal endospora. Mengelilingi dinding germinal. Ia mengandungi peptidoglycan yang tidak tipikal, dengan kurang silang silang daripada tipikal, yang menjadikannya sangat sensitif terhadap autolisis dengan kelancaran, yang diperlukan untuk percambahan.

Sampul terdiri daripada protein yang serupa dengan keratin yang mengandungi banyak ikatan disulfida intramolekul. Mengelilingi korteks. Ketidakmampuannya memberikan ketahanan terhadap serangan kimia.

Fisiologi

Asid dipicoline nampaknya mempunyai peranan dalam penyelenggaraan latensi, dalam penstabilan DNA, dan rintangan haba. Kehadiran larut protein kecil dalam asid ini menembusi DNA dan melindunginya dari haba, desiccation, cahaya ultraviolet dan agen kimia.

Sintesis peptidoglycan atipikal bermula apabila septum asimetrik yang membahagikan sel vegetatif. Dengan cara ini, peptidoglikan. Peptidoglycan melindungi ini dari ketidakseimbangan osmotik.

Korteks menghilangkan air dari protoplas, menjadikannya lebih tahan terhadap haba dan kerosakan radiasi.

Endospores mengandungi enzim pembaikan DNA, yang bertindak semasa pengaktifan sumsum dan percambahan berikutnya.

Sporulasi

Proses membentuk endospore dari sel bakteria vegetatif dipanggil sporulasi atau sporogenesis.

Endospores berlaku lebih kerap apabila nutrien kritikal tertentu langka. Mungkin ada juga pengeluaran endospores, yang mewakili insurans hayat terhadap kepupusan, ketika nutrien dan keadaan persekitaran lain berlimpah adalah baik.

Sporulasi terdiri daripada lima fasa:

1) Pembentukan septible (membran sumsum, dinding germinal spora). Sebahagian daripada sitoplasma (sumsum masa depan) dan kromosom yang direplikasi diasingkan.

2) Dinding germinal spora berkembang.

3) Korteks disintesis.

4) Sampul terbentuk.

5) Sel vegetatif merendahkan dan mati, dengan itu melepaskan endospore.

Percambahan

Proses yang mana endospora berubah menjadi sel vegetatif dipanggil percambahan. Ini dicetuskan oleh kerosakan enzimatik endospora.

Boleh melayani anda: lactis lactococcus

Percambahan terdiri daripada tiga fasa:

1) Pengaktifan. Ia berlaku apabila lelasan, agen kimia, atau haba merosakkan bumbung.

2) percambahan (atau permulaan). Ia bermula jika keadaan persekitaran adalah baik. Peptidoglycan terdegradasi, asid dipycholine dilepaskan dan sel terhidrasi.

3) pecah. Korteks merendahkan dan biosintesis dan pembahagian sel dimulakan semula.

Patologi

Bakteria patogen endospora adalah masalah kesihatan yang serius kerana ketahanan mereka terhadap pemanasan, pembekuan, dehidrasi dan radiasi, yang membunuh sel -sel vegetatif.

Sebagai contoh, sesetengah endospores dapat bertahan beberapa jam dalam air mendidih (100 ° C). Sebaliknya, sel vegetatif tidak menahan suhu melebihi 70 ° C.

Endospores tertentu -menghasilkan bakteria genre Clostridium dan Bacillus Mereka mengeluarkan toksin protein yang kuat yang menyebabkan botulisme, tetanus dan anthrax.

Menurut kes itu, rawatan termasuk pembersihan luka, pembersihan luka, antibiotik, atau terapi antitoxin. Antara langkah pencegahan adalah kebersihan, pensterilan dan vaksinasi.

Botulisme

Disebabkan oleh pencemaran dengan spora Clostridium botulinum. Gejala yang paling jelas adalah kelumpuhan otot, yang boleh diikuti oleh kematian. Kejadiannya rendah.

Terdapat tiga jenis botulisme. Bayi disebabkan oleh madu atau bahan tambahan lain, udara tercemar, yang telah ditambah kepada susu. Bagi bahagiannya, makanan dihasilkan oleh pengambilan makanan yang tercemar (seperti tin), mentah atau didakwa. Akhirnya, luka dihasilkan oleh sentuhan dengan bumi, yang merupakan habitat semula jadi C. Botulinum.

Tetanus

Ia disebabkan oleh Clostridium tetani. Gejalanya termasuk kontraksi otot yang sangat menyakitkan (dalam bahasa Yunani, perkataan "tetanos" bermaksud kontrak) dan begitu kuat sehingga mereka dapat menyebabkan kerosakan tulang. Ia sering membawa maut. Kejadiannya rendah.

Spora infektif C. Tetani Biasanya menembusi badan melalui luka, di mana mereka tambah. Semasa pertumbuhan, yang memerlukan luka tidak oksigen, sel vegetatif menghasilkan toksin tetanus.

Bakteria dan endosporesnya biasa di alam sekitar, termasuk tanah. Mereka telah dijumpai dalam najis manusia dan haiwan.

Anthrax

Ia disebabkan oleh Bacillus anthracis. Gejalanya sangat berbeza mengikut jangkitan sederhana dan tapak. Ia adalah penyakit yang serius dan sering membawa maut. Insidennya agak tinggi, menghasilkan wabak pada haiwan dan manusia. Pada abad ke -18, anthrax menghancurkan domba Eropah.

Mamalia Herbivora adalah tuan rumah semula jadi mereka. Manusia dijangkiti hubungan (umumnya pekerjaan) dengan haiwan, atau dengan manipulasi atau pengambilan produk haiwan.

Terdapat tiga jenis anthrax:

1) Kotan. Pintu masuk dihasilkan oleh luka. Ulser nekrotik dan hitam terbentuk pada kulit.

2) dengan penyedutan. Input semasa bernafas. Menghasilkan keradangan dan pendarahan dalaman dan membawa kepada koma.

3) Gastrointestinal. Kemasukan oleh Pengingesan. Ia menghasilkan ulser oropharyngeal, pendarahan perut yang serius dan cirit -birit.

Dalam kira -kira 95% kes, anthrax manusia adalah kulit. Dalam masa kurang dari 1% ia adalah jenis gastrointestinal.

Kawalan

Endospores boleh dimusnahkan oleh pensterilan autoklaf, di mana tekanan 15 psi dan suhu 115-125 ° C selama 7-70 minit digabungkan. Mereka juga boleh menghapuskan perubahan suhu dan tekanan berselang, sehingga terdapat percambahan spora diikuti oleh kematian bakteria vegetatif yang terhasil.

Asid Perracetic adalah salah satu agen kimia yang paling berkesan untuk memusnahkan endospores. Iodin, dalam warna (dibubarkan dalam alkohol) atau iodoforo (digabungkan dengan molekul organik) juga biasanya mematikan untuk endospores.

Boleh melayani anda: fimbrias

Kemusnahan endospora dalam instrumen pembedahan secara berkesan dicapai dengan memperkenalkannya ke dalam bekas di mana plasma diinduksi (gas bebas kaya dengan radikal bebas), yang mana agen kimia tertentu tertakluk kepada tekanan negatif dan medan elektromagnetik.

Kemusnahan endospores dalam objek besar, seperti tilam, dicapai dengan mendedahkannya selama beberapa jam untuk etilena oksida yang digabungkan dengan gas yang tidak mudah alih.

Industri pemprosesan makanan menggunakan klorin dioksida dalam larutan akueus untuk memusnahkan kawasan yang berpotensi tercemar dengan endospora anthrax.

Natrium nitrit ditambah kepada produk daging, dan antibiotik nisin ditambah kepada keju, elakkan pertumbuhan bakteria yang menghasilkan endospores.

Senjata biologi dan bioterorisme

Bacillus anthracis Ia mudah berkembang. Oleh itu, semasa dua Perang Dunia, ia dimasukkan sebagai senjata biologi di Arsenales Jerman, Great Britain, Amerika Syarikat, Jepun dan Kesatuan Soviet.

Pada tahun 1937, tentera Jepun menggunakan anthrax sebagai senjata biologi melawan orang awam Cina di Manchuria. Pada tahun 1979, di Sverdlovsk, Rusia, sekurang -kurangnya 64 orang meninggal dunia akibat penyedutan spora yang tidak disengajakan B. Anthracis asal tentera. Di Jepun dan Amerika Syarikat, Anthrax telah digunakan untuk tujuan pengganas.

Sebaliknya, kini cuba menggunakan endospores sebagai kenderaan untuk ubat terapeutik dan untuk antigen yang dibuat untuk tujuan imunisasi pencegahan.

Rujukan

1. Barton, l. L. Hubungan struktur dan fungsi dalam prokariot. Springer, New York.
2. Hitam, J. G. 2008. Mikrobiologi: Prinsip dan Penjelajahan. Hoboken, NJ.
3. Brooks, g. F., Bute, j. S., Carroll, k. C., Morse, s. Ke. 2007. Perubatan Mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
4. Cano, r. J., Borucki, m. K. 1995, Kebangkitan dan Pengenalpastian Spor Bakteria dalam Amber Dominican 25 hingga 40 juta-yare. Sains 268, 1060-1064.
5. Duc, l. H., Hong, h. Ke., Fairweather, n., Ricca, e., Memotong, s. M. 2003. Spora Bakteria sebagai Kenderaan Vaksin. Jangkitan dan imuniti, 71, 2810-2818.
6. Emmeluth, d. 2010. Botulisme. Infobase Publishing, New York.
7. Guilfoile, ms. 2008. Tetanus. Infobase Publishing, New York.
8. Johnson, s. S. et al. 2007. Bakteria kuno menunjukkan bukti pembaikan DNA. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat, 104, 14401-14405.
9. Kyriacou, d. M., Adamski, a., Khardori, n. 2006. Anthrax: Dari zaman dahulu dan gelap ke pelari depan dalam bioterorisme. Klinik Penyakit Berjangkit di Amerika Utara, 20, 227-251.
10. Nickle d. C., Baca, g. H., Hujan, m. W., Mulins, j. Yo., Mittler, j. Dan. 2002. DNA moden curius untuk bakteria "250 juta tahun". Jurnal Evolusi Molekul, 54, 134-137.
11. Prescott, l. M. 2002. Mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
12. Renberg, i., Nilsson, m. 1992. Bakteria tidak aktif di sedimen tasik sebagai petunjuk paleoekologi. Jurnal Paleolimnologi, 7, 127-135.
13. Ricca, e., S. M. Memotong. 2003. Aplikasi muncul spora bakteria dalam nanobioteknologi. Jurnal Nanobiotechnology, Jnanobiotechnology.com
14. Schmid, g., Kaufmann, a. 2002. Anthrax di Eropah: Epidemiologi, Ciri Klinikal, dan Peranan dalam Bioterorisme. Mikrobiologi dan Jangkitan Klinikal, 8, 479-488.
15. Shoemaker, w. R., Lennon, j. T. 2018. Evolusi dengan Bank Benih: Kekecewaan Genetik Penduduk Dorman Mikroba. Aplikasi evolusi, 11, 60-75.
16. Talaro, k. P., Talaro, a. 2002. Asas dalam Mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
17. Tortora, g. J., Funke, b. R., Kes, c. L. 2010. Mikrobiologi: Pengenalan. Benjamin Cummings, San Francisco.
18. Vreeland, r. H., Rosenzweig, w. D., Kuasa, d. W. 2000. Pengasingan bakteria halotolerant 250 juta tahun dari kristal garam utama. Alam 407, 897-900.