Budowa bakterii c.d.

Błony cytoplazmatyczne

Białka integralne znajdują się w podwójnej warstwie lipidowej. Białka perferyczne są położone na powierzchni błony.

Białka błonowe:

• Wewnętrzna np. ATP-aza

• Zewnętrzne

• Środkowe (peryferyczne i transmembranowe)

Białka:

• Struktury

• Enzymatyczne

• Kanałowe (permeazy, translokazy)

• Generujące ruch: lateralny, typu flip-flop

Przepuszczalność, selektywność sztucznej błony fosfolipidowej

niepolarne cząsteczki hydrofobowe (przechodzą)	azot, tlen, alkohol benzylowy, metan, tlenek azotu (I), wodór
małe cząsteczki bez ładunku (przechodzą)	woda, mocznik, glicerol, tlenek węgla (IV)
duże cząsteczki polarne bez ładunku	glukoza, sacharoza
jony	sodu, potasu, magnezu, wapnia, wodorowęglanowe, chlorkowe, wodorofosforanowe (V)
duże cząsteczki polarne z ładunkiem	glukozo-6-fosforan 2-, glukoza

Mechanizmy transportu

• Prosta dyfuzja – zgodnie z gradientem stężeń, nie zmienia się struktura chemiczna substancji.

• Dyfuzja ułatwiona – kanał białkowy specyficzny dla danego związku, bez użycia energii, zgodnie z gradientem stężeń, nie powoduje zmiany struktury chemicznej substancji transportowanej.

• Transport aktywny – z użyciem energii, transportowany związek nie zmienia struktury chemicznej.

• Translokacja grupowa – związek transportowany zmienia swoją strukturę (zostaje ufosforylowany, resztą fosforanową z fosfoenolopirogronianu), transportowane związki: glukoza, fruktoza, mannoza, N-acetyloglukozamina, galaktiol, mannitol, sorbitol, ksylitol.

Translokacja grupowa system PTS – fosfotransferazowy, zależny od PEP

Mechanizm specyficzny dla transportu glukozy. Jeśli w podłożu znajduje się glukoza, żaden inny cukier nie jest transportowany.

Glukoza	Galactiol
Mannoza	Mannitol
Fruktoza	Sorbitol
N-acetyloglukozamina	Xylitol

PEP – fosfoenolopirogronian

EI, HPr - białka transportowe w cytozolu

EII (specyficzny, 3 funkcjonalne komponenty)

EIIA i EIIB – cytozolowe

EIIC – kanał transmembranowy

Gdy stężenie glukozy jest wysokie, rośnie też stężenie defosfo-EIIA. Następuje inhibicja cyklazy adenylowej i spadek stężenia cAMP.

Transport aktywny

Energia: Δp (główne źródło energii), ATP, PEP

Δp – potencjał protonowy utrzymywany dzięki stałemu wypompowywaniu na zewnątrz jonów: H⁺ lub Na⁺. Może to być połączone z jednoczesnym transportem innego związku, jonu czy kwasu (symport, antysport).

Transport pierwotny – nieodwracalny, jeden element, jednokierunkowy

Energia: przenoszenie elektronów, pompy jonowe zależne od ATP (ATP-azy), lub dekarboksylacji (charakterystyczne dla procaryota), np. szczawiooctanu, czy metylomalonyloCo-A.

Transport żelaza – siderofory

Transport indukowany specyficzny dla żelaza.

Pseudomona putida, P. aeruginosa – indukcja sideroforów, gdy w podłożu są jony Fe³⁺.

Siderofor fenolowy – 6 grup OH – związek chelatujący

Struktury błonowe u bakterii (nie organella)

Lamelle: Nitrococcus, Nitrobacter, Nitrosomonas.

Chromatofory – struktury zawierające barwniki fotosyntetyczne; Chromatium okenii.

Rurki: Thiocapsa pfennigii

Stosy: Ectothiorodaspiria mobilis

Mezosom – element strukturalny bakterii, powstaje podczas dzielenia się komórek bakteryjnych w wyniku tworzenia się septum (nie bierze udziału przemianach energii!).

Ciałka inkluzyjne; granule, znajdujące się w cytoplazmie

• Polihydroksymaślan – materiał zapasowy w warunkach głodowych

• Cyjanoficyna – cyjanobakterie (Asp, Arg – rezerwy azotu)

• Glikogen bakteryjny

• Magnetosomy

Polihydroksymaślan najłatwiej zaobserwować u Bacillus cereus.

Polifosforany – granule metachromatyczne – zmeiniające kolor; Pseudomonas aeroginosa.

Cyjanoficyna – pęcherzyki białkowe, dodatkowe białka na zewnątrz; Nostoc coreum.

Karboksysomy – białka zatzymujące CO₂ u bakterii zależnych od CO_2­ (obligatoryje autotrofy); Thiobacillus.

Pozostałe struktury w cytoplazmie

Cytoplazma u bakterii jest miejscem, w którym zachodzą procesy metaboliczne, replikacja DNA i biosynteza białek.

Struktuy:

• Rybosomy

  • Białko 40%, rRNA 60%

  • Wolne – niezwiązane z innymi strukturami – charakterystyczne dla bakterii

  • Przyłączone do błon tylko w trakcie biosyntezy białek (polisomy)

  • Podjednostki – 30S, 50S

• Rejon jądrowy DNA

  • Bezpośrednio zawieszone w cytoplazmie

  • Chromosom bakteryjny – pojedynczy, kolisty nukleoid.

  • Podwójna helisa, superhelisa – wiele pętli (nawet do 43).

  • Przyłączony do błony cytoplazmatycznej

  • 80% DNA, 10% RNA, 10% białek

  • Dodatkowe DNA – episomy (w postaci liniowej lub zamkniętej, nie ma możliwości do autoreplikacji), plazmidy (podobni jak episomy, jednak ze zdolnością do autoreplikacji); charakterystyczne dla bakterii.

Spory i inne formy spoczynkowe

Endospory

• Formowane wewnątrz komórki wegetatywnej.

• Najtrwalsze formy przetrwalne.

• Zawierają tylko ok. 15% wody.

• Charakterystyczne dla: Clostridium, Bacillus, Sporolactobacillus, Sporosarcina, Desulfotomaculum

• Thermoacrinomyces – formują mycelia o cechach endospory.

Położenie endospor (cecha gatunkowa, pozwalająca charakteryzować bakterie): terminalne, centralne, subterminalne.

Sporogeneza

Inwaginacja – tworzenie septum.

Zawsze tworzenie sporów poprzedza replikacja DNA.

Protoplast akumuluje Ca²⁺ i kwas dipikolinowy. Daje to odporność na temperaturę.

Kiełkowanie sporów może być zainicjowany przez: obecność aminokwasów (L-ala), impuls temperaturowy (ok. 65⁰C), warunki utleniające, adenozyna, zmiana pH.

Inne formy przetrwalne

• Większa zawartość wody, a więc większa wrażliwość na temperaturę i wysychanie, niż endospory.

• Cysty – zmieniona postać wegetatywna; bakterie glebowe Azotobacter; bakterie śluzowe: Myxobacteria, Methylocystis.

• Egzospory – pączkowanie; Methylosinus, Trichosporium.

• Miksospory – przemiana całych komórek; dużo mniejsze od pozostałych form wegetatywnych; bakterie śluzowe: Myxococcus, Spoocytophaga.

• Konidia – pseudogrzybnia, końcowe mikroorganizmy, promieniowce: Aetinomycetales – jako forma rozmnażania.