Въведение, структура и функция на клетъчната мембрана - разпадането като инструмент за целево

За метаболит не се натрупват в околната среда при нормални условия в значителни количества, често изискват специални техники за радикални ефекти върху клетките. Същността на тези методи е "дезорганизация" на нормално функционираща клетъчни системи за изолиране на индивидуалните им сайтове. Един начин такова смущение е повреда в по-голяма или по-малка степен на микробни клетки с обикновено сушене на дълбоко разпадане на клетъчни структури.

Разпадане - този процес необратими щети анатомична цялост на клетките. От практическа гледна точка е необходимо и достатъчно за разкъсване на клетъчната стена, която може да бъде причинена от различни вредни фактори: физични, механични, химични, ензимни, биологични. В естествени условия, клетки и клетки разпадане системи, причинени от вътреклетъчната (вътрешно) и външни причини. Вътрешните причини включват фактори на генетичен характер. Различните външни влияния включват физически, физико-химични, биологични и химични фактори. Освен това, някои от тези фактори в достатъчен интензитет и продължителност може да бъде дезинтегрант. Причинено от действието на вътрешни фактори разпадане обикновено се определя като естествено.

Заедно с естествен разпадането е изкуствен (принудително) дезинтеграция. Последно целенасочено се използва от човек и често се използва в научната и индустриална дейност.

Следователно основната цел е да се извлече разпадане функционално активни структури и биополимери.

Сега е възможно да се идентифицират три области на практическо прилагане на методи за изкуствено разпадане на клетъчните системи:

1. разпадане на биомасата (животински, растителен, микробен) за производство на хранителни продукти, храни и промишлени цели.

2. Разпадане като метод за стерилизация и дезактивиране на живите системи.

3. разпадането като инструмент за целенасочено разрушаване на клетки и клетъчни структури.

1. Структурата на клетка

Бактериалната клетка (фиг. 1) се състои от клетъчната стена, цитоплазмената мембрана, цитоплазмен и апарат ядрената включвания наречен Нуклеоидът. Има и други структури: mesosoma, хроматофори, thylakoids, вакуола, включване на полизахариди, мастните капчици, капсулата (микрокапсули, слуз), камшичета и пиене. Някои бактерии могат да образуват спори.

Фиг. 1.Shema структура на бактериалната клетка

1 - клетъчната мембрана; 2 - цитоплазмата; 3 - цитоплазмената мембрана; 4 - ядрена вещество; 5 - рибозомата; 6 - мастни капчици; 7 - mesosoma; 8 - капсула; 9 - полизахаридни гранули; 10 - камшичета.

Клетъчната стена на Грам положителни бактерии съдържа малко количество от полизахариди, липиди, протеини. Основният компонент на клетъчната стена на тези бактерии е слоести пептидогликан (Мюрейн, mucopeptide), съставляващи 40--90% от масата на клетъчната стена. С пептидогликан клетъчната стена на грам-положителни бактериални тейхоева киселина е ковалентно свързан (от гръцката teichos. - стена) на.

Съставът на клетъчната стена на грам-отрицателни бактерии включват външен липопротеин мембрана, свързана с обекта чрез пептидогликановия слой. На ултратънки части бактериална външна мембрана има вълнообразна форма трислойна структура, подобна на вътрешната мембрана, наречена цитоплазмен. Основният компонент на тези мембрани е бимолекулярен (двойно) липиден слой. Вътрешният слой съдържа външните мембранни фосфолипиди, и във външния слой е липополизахарид (LPS). Матрични протеини на външната мембрана това проникват така че протеиновата молекула граничи хидрофилни пори, през които водата и малките хидрофилни молекули.

Когато нарушение синтеза на бактериалната клетъчна стена, клетки, формирани в него на модифицирани (често сферични) Форма: протопластите - бактерии, напълно лишени от клетъчната стена; сферопласти - с частично запазена бактерии клетъчна стена. Бактериите sfero- или тип протопласт, загуба на способността за синтеза на пептидогликан под влиянието на антибиотици или други фактори, и са способни да се размножават, наречени L-форми. Те са осмотично чувствителни, сферични, конусообразни клетки с различни размери, включително преминаване през бактериален филтър. Някои L-форма (нестабилна) при отстраняване на факторите, водещи до промени в бактериите може да бъде обърната, "назад" на първоначалния бактериалната клетка.

Между външната и цитоплазмената мембрана е периплазменото пространство или периплазмата съдържащ ензими (протеази, липази, фосфатази, нуклеази, бета laktomazy) и компоненти на транспортните системи.

Цитоплазмената мембрана чрез електронна микроскопия на ултратънки части на трислойна мембрана (2 тъмно дебелина на слоя от 2,5 пМ отделя светлина - междинно съединение). Според структурата е подобна на плазмалемата на животински клетки и се състои от двоен слой от фосфолипиди с вградена повърхност, както и неразделна протеини, както ще проникне през мембранната структура. Ако прекомерен растеж (в сравнение с растежа на клетъчната стена) цитоплазмената мембрана форми intussusceptum - инвагинация като твърди усукани мембранни структури, наречени mesosoma. По-малко сложен спираловидна структура, наречена интрацитоплазмени мембрани.

Цитоплазмена състои от разтворими протеини, рибонуклеинови киселини, и множество малки включвания гранули - рибозоми, отговорни за синтез (транслация) на протеини. Рибозоми бактерии имат размер от около 20. рибозомна РНК (иРНК) - консервативни елементи бактерии ( "молекулярен часовник" еволюция).

В цитоплазмата има различни включване в гранулирана форма гликогеновите полизахариди, бета-хидроксимаслена киселина и полифосфати (volutin). Те са резервни вещества за хранителни и енергийни нужди на бактериите. Volutin афинитет за основни багрила и лесно се открива чрез специални методи на оцветяване (например, Neisseria) като метахроматична гранули. Характерните подреждането на гранулите се открива в volutin дифтерия бацил като интензивно оцветените клетки полюси.

Нуклеоидът - еквивалент ядро ​​в бактерии. Той е разположен в централната зона на бактерии във формата на двойно-верижна ДНК, затворени в пръстен и плътно определени като серпентина. Ядрото бактерии, за разлика от еукариоти, има не ядрената мембрана, ядърце и основни протеини (хистони). Обикновено, в клетъчна хромозома бактериалната съдържа един предвидено в затворен пръстен е ДНК молекула.

Освен Нуклеоидът представени от една хромозома в бактериална клетка са екстрахромозомни наследственост фактори - плазмид, представляващи ДНК ковалентно затворен пръстен.

· На капсула, микрокапсула, тиня

Капсула - лигавицата дебелина структура по-голяма от 0.2 микрона, здраво свързани към клетъчната стена на бактерии и с ясно дефинирани външните граници. Capsule откроява петна от патологичен материал. В чисти култури на капсула бактерии се формира рядко. Той е открит, когато специални техники за оцветяване намазка (например, Burri-Хинс) създаване на отрицателно капсула непрозрачност вещества мастило създава тъмен фон около капсулата. Капсулата се състои от полизахариди (полизахарид), понякога на полипептиди, например, антракс Bacillus се състои от полимер D-глутаминова киселина. Капсула хидрофилен, предотвратява фагоцитоза на бактерии. Капсула антиген: антитяло срещу капсулата причинява неговото увеличение (quellung). Много бактерии произвеждат микрокапсули - лигавицата дебелина образуване на по-малко от 0.2 микрона, само открива чрез електронна микроскопия. От капсулата да бъдат разграничени слуз - слузести екзополизахариди, без ясни граници. Слузта е разтворим във вода. Бактериални екзополизахариди са включени в прилепване (адхезия към основата), наричан също гликокаликса.

Освен полизахарид синтез от бактерии, има и друг механизъм за тяхното формиране: екстрацелуларни ензими чрез действието на бактерии на дизахариди.

Бактериална камшичета мотилитет определи бактериална клетка. Камшичета са тънки нишки с произход от цитоплазмената мембрана, са по-големи по дължина от самата клетка. дебелина камшичета 12-20 нм и дължина 3-15 микрона. Те се състоят от три части: спираловидна резба, на базалната и кука, съдържащ прът със специални дискове (1 чифт дискове - в грам-положителни и две двойки дискове - в грам-отрицателни бактерии). Disk камшичета прикрепена към цитоплазмената мембрана и клетъчната стена. Това създава ефект на електродвигател с вал-мотора, въртящи камшиче. Камшичета се състои от протеин - флагелин (от камшиче - камшиче). Флагелин субединици са усукани в спирала.

Брой на камшичета в бактерии от различни видове варира от един (monotrih) на Vibrio холерният до десетки и стотици камшичета, простиращи се по протежение на периметъра на бактерии (peritrih) в E.coli, Proteus и др. Lofotrihi имат камшичета лъч в единия край на клетката. Amfitrihi имат едно камшиче или камшичета лъч в противоположните краища на клетката.

Пили (фибри, въси) - нишковидни образувания, по-тънки и по-къс (3-10nm х 0, 3-10mkm). от камшичета. Пили от клетъчната повърхност и са съставени от пилин протеин, притежаващ антигенна активност. Разграничаване питейна отговорен за адхезия, т.е. за бактериалната закрепването да инфектира клетка, както и питейна отговорен за хранене, пол и обмен сол (F-пиене), пиене или конюгиране. Отличителна черта е пол пили взаимодействие със специфични "мъжки" сферични фаги, които интензивно адсорбирани върху генитален pilyah.

Спорите - особена форма firmikutnyh пасивните бактерии, т.е. Грам-положителни бактерии клетъчен тип стена структура. Спорите се получават при неблагоприятни условия за наличието на бактерии (сушене, недостиг на хранителни вещества и други. В бактериалните клетки образувани спор (endospore). Формация спора допринася за запазване на формата и не по пътя на възпроизвеждане, като гъби. Спорообразуващи бактерии от Bacillus рода са спорове не надвишават . диаметър бактерии клетка, в която оспорва размера на диаметъра на клетките, наречен клостридии, като бактерии от рода Clostridium (лат Clostridium -. шпиндел). оспорва киселина резистентност, така че петното на Aujeszky метод или от Ziehl-Nielsen в червено и вегетативен клетка в синьо.

Апаратът и функцията на клетъчната мембрана

Бактериите са разделени в две групи естествени, поради различията в структурата на техните клетъчни стени. Някои бактерии, грам-оцветяване, се наричат ​​Грам-положителни, от друга страна, не петно ​​- Грам.

Грам-положителни бактерии като Staphylococcus, Bacillus и Lactobacillus mureinovuyu меша вградени в други компоненти, главно протеини и полизахариди, което прави клетъчната стена е относително дебел. В грам-отрицателни бактерии, такива като Salmonella, Е.коли и на Azotobacter, клетъчната стена е по-тънка и има по-сложна структура. Mureinovy ​​слой към външната страна на тези бактерии е покрита с тънък гладък слой на мембранни липиди и полизахариди защитават клетките от лизозим - антибактериална ензим съдържа в сълзи, слюнка и други биологични течности, както и в протеина от кокоши яйца. Лизозим разцепва полизахарид Мюрейн скелет, което води до prodyryavlivaniyu клетъчна стена и клетъчен лизис, т.е. неговото осмотично подуване и скъсване. клетъчните стени на микроорганизми се състоят от различни полимери. този универсален метод razruscheniya те не съществуват.

Грам-положителни микробен клетъчната стена се състои от гъста пептидогликановия слой и остатъци -atsetilglyukozamina N N - ацетилмураминовата киселини, свързани с пептидни мостове. В грам-отрицателни бактерии клетъчната стена е по-тънка и покритие на външния слой на липиди. Клетъчна стена на дрожди се състои от плътен слой и частично фосфорилиран при Mannat - глюкани. Нисши фунги са многослоен клетъчна стена, съставена от б и глюкани, гликопротеини, и хитин.

Основни функции на клетъчната стена, както следва.

* Стената на клетката предпазва бактерии от външни влияния, като им дава характерна форма, тя поддържа постоянна вътрешна среда и участва в разделянето.

* Чрез клетъчна стена на бактерии се осъществява транспорт на хранителните вещества и метаболити избор.

* На повърхността на клетъчната стена разположени рецептори за бактериофаги и бактериоцини различни химикали.

* На структурата и състава на елементите на клетъчна стена определя антигенни характеристики на бактерии (О- структура и Vi-AR).

* Стена клетка е в състояние да възприемат различни оцветители; Въз основа на тази багрилни свойства на бактерии.

* Доклад синтеза на клетъчната стена компоненти води до смъртта на бактериите или образуването на 1-форми.