Según la ubicación de los flagelos, las bacterias se dividen en. Organelos de movimiento: funciones y estructura, características del movimiento de los protozoos.
Estructura. Aproximadamente la mitad de las especies conocidas de bacterias en la superficie tienen órganos de movimiento: flagelos curvos en forma de onda. La masa de flagelos es hasta el 2% de la masa seca de la bacteria. La longitud del flagelo es mayor que la longitud del cuerpo del microorganismo y es de 3 a 12 μm; el grosor del flagelo es de 0,02 μm, y los flagelos polares son más gruesos que los peritricos.
Los flagelos están compuestos de proteína flagelina (latín flagelo - flagelo), que en su estructura pertenece a las proteínas contráctiles del tipo miosina. El flagelo contiene un filamento de proteína homogéneo o 2 o 3 filamentos estrechamente doblados en una trenza. El hilo del flagelo es una espiral rígida torcida en sentido antihorario; el paso de la hélice es específico para cada especie bacteriana.
El número, tamaño y disposición de los flagelos son características que son constantes para una especie en particular y se tienen en cuenta en la taxonomía. Sin embargo, algunas bacterias pueden formar flagelos. diferentes tipos. Además, la presencia de flagelos depende de las condiciones ambientales: en medios sólidos durante el cultivo a largo plazo, las bacterias pueden perder flagelos y en medios líquidos pueden adquirirse nuevamente. El número y la ubicación de los flagelos en una misma especie pueden determinarse por la etapa del ciclo de vida. Por lo tanto, la importancia taxonómica de esta característica no debe sobreestimarse.
Clasificación de las bacterias según el número y ubicación de los flagelos:
1. Átrichi - Los flagelos están ausentes.
2. Monotricus- un flagelo situado en uno de los polos de la célula (género Vibrio)- disposición monopolar monotrichous de flagelos, las bacterias más móviles.
3. Polytrichus - muchos flagelos:
– lofotricoso-haz de flagelos en un polo de la celula (nacimiento Pseudomonas, Burkholderia) - disposición politricosa monopolar de flagelos;
– anfítrico- en cada polo de la celula hay un haz de flagelos (género Spirillum)- disposición politricosa bipolar de flagelos;
– peritrico- Los flagelos están dispuestos sin ningún orden en particular sobre toda la superficie de la célula (fam. enterobacterias(nacimiento Escherichia, Proteo), fam. baciláceas, familia Clostidiaceae), el número de flagelos varía de 6 a 1000 por célula, dependiendo del tipo de bacteria (Fig. 7).
Figura 7. Opciones para la ubicación de flagelos en bacterias:
1 - monotrico, 2 - lofotrico;
3 - anfítrico; 4 - peritrico.
– La microscopía electrónica revela que flagelo consta de tres partes: filamento espiral, gancho y cuerpo basal (Fig. 8).
La parte principal del flagelo es larga. hilo espiral (fibrilla) - un cilindro hueco rígido con un diámetro de aproximadamente 120 nm, que consiste en proteína flagelina. Las moléculas de proteína forman 11 filas a lo largo del hilo y están dispuestas en espiral. Durante el crecimiento del hilo, las moléculas de proteína sintetizadas dentro de la célula pasan a través de la cavidad del cilindro y se unen a una espiral en su extremo. Al final del flagelo hay una tapa de proteína (tapa) que cierra la abertura del cilindro y evita la liberación de moléculas de proteína al medio ambiente. La longitud del filamento del flagelo puede alcanzar varios micrómetros. En algunas especies de bacterias, el flagelo está cubierto adicionalmente con una vaina en el exterior. En la superficie del CS, el hilo en espiral pasa a una estructura curva engrosada: un gancho.
Arroz. ocho. Esquema de la estructura del flagelo.
2. Gancho(20 a 45 nm de grosor) cerca de la superficie celular hay un cilindro relativamente corto, compuesto por una proteína diferente de la flagelina, y sirve para proporcionar una conexión flexible del filamento con el cuerpo basal.
3. Cuerpo basal situado en la base del flagelo y asegura su rotación. El cuerpo basal contiene de 9 a 12 proteínas diferentes y consta de dos o cuatro discos (anillos) ensartados en una varilla, que es una continuación del gancho. Estos anillos están montados en el CPM y CS. Los dos anillos interiores (M y S) son componentes obligatorios del cuerpo basal. El anillo M se localiza en el CPM, el anillo S se encuentra en el espacio periplásmico de las bacterias Gram-negativas o en el saco de peptidoglicano de las bacterias Gram-positivas. Los dos anillos externos (D y L) son opcionales para el movimiento, ya que están presentes solo en bacterias Gram negativas y se localizan, respectivamente, en la capa de peptidoglicano y en la membrana externa del CL. Los anillos S, D y L están inmóviles y sirven para fijar el flagelo en el CS. La rotación del flagelo está determinada por la rotación del anillo M integrado en el CPM de la célula. Así, las características estructurales del cuerpo basal del flagelo están determinadas por la estructura del CS.
Funcionalmente, el cuerpo basal es un motor eléctrico alimentado por protones. El anillo M del cuerpo basal (rotor giratorio) está rodeado por proteínas de membrana con cargas negativas (estator motor). La célula bacteriana tiene un mecanismo eficiente para convertir la energía electroquímica en energía mecánica. Por tanto, la bacteria gasta alrededor del 0,1% de toda la energía que gasta en el funcionamiento del flagelo. Cuando el flagelo opera, se utiliza una fuerza motriz de protones, que es proporcionada por la diferencia en las concentraciones de protones en los lados externo e interno de la membrana (hay más de ellos en el lado externo) y la presencia de una carga más negativa en el lado interno de la membrana. La fuerza motriz del protón obliga a los protones a pasar a través del cuerpo basal hacia la celda, mientras permanecen en ciertas partes del rotor, dándoles una carga positiva, luego los protones van al interior de la celda. Las secciones cargadas están ubicadas de tal manera que surge una fuerza de atracción entre las secciones cargadas del rotor y el estator, el anillo M comienza a girar a una velocidad de aproximadamente 300 rpm. Mecanismo de rotación: carga-recarga del grupo COOH de los aminoácidos. Para una revolución completa del anillo, deben pasar entre 500 y 1000 protones a través del cuerpo basal. La rotación del anillo M a través del eje conectado rígidamente a él y el gancho se transmite al filamento del flagelo, que funciona como una hélice o la hélice de un barco. La bacteria nada mientras el tornillo está funcionando, la contribución de la inercia es extremadamente pequeña.
Además, las bacterias, incluso las muertas, en el medio acuático se mueven como resultado del movimiento browniano. La célula bacteriana está sujeta constantemente a los impactos de las moléculas circundantes, que están en movimiento térmico. Golpes desde diferentes direcciones lanzan la bacteria de un lado a otro.
El tipo de movimiento de los flagelos es rotacional. Hay dos tipos de movimiento: rectilíneo y de volteo (cambios aleatorios periódicos en la dirección del movimiento). Cuando los flagelos giran en sentido contrario a las agujas del reloj (alrededor de 1 segundo), a una frecuencia de 40 a 60 rpm (cerca de la velocidad de un motor eléctrico promedio), sus hilos se tejen en un solo paquete (Fig. 9a). La rotación de los flagelos se transmite a la célula. Dado que la célula es mucho más masiva que el flagelo, comienza a moverse en línea recta en la dirección opuesta, a una velocidad 3 veces menor que la velocidad del flagelo.
Esto asegura el movimiento de traslación de la celda, cuya velocidad en un medio líquido para diferentes tipos bacterias es de 20 a 200 μm/s (esto corresponde a alrededor de 300 a 3000 longitudes corporales por minuto) y un movimiento más lento en la superficie de los medios sólidos.
La bacteria puede nadar a propósito en una dirección durante no más de 3 s, luego los impactos de las moléculas circundantes la giran en una dirección aleatoria. Por lo tanto, las bacterias han desarrollado un mecanismo para un cambio espontáneo en la dirección del movimiento: cambiar el motor flagelar. Cuando comienza a girar en el sentido de las agujas del reloj (alrededor de 0,1 s), la bacteria se detiene y se voltea (realiza una "caída") en una dirección aleatoria. En este caso, los flagelos se dispersan en diferentes direcciones (Fig. 9b). En anfítricos, cuando se mueve, un manojo de flagelos se da la vuelta (como un paraguas al revés por el viento). Luego, el motor vuelve a cambiar a rotación en sentido contrario a las agujas del reloj, y la bacteria vuelve a nadar en línea recta, pero en una dirección aleatoria diferente.
Los flagelos también pueden cambiar de dirección en respuesta a un estímulo externo. Si la bacteria se mueve hacia la concentración óptima de atrayente, los flagelos empujan a la célula a través del medio, su movimiento rectilíneo se alarga y la frecuencia de volteo es menor, lo que finalmente le permite moverse en la dirección deseada.
Se conocen casos de existencia de flagelos inactivos (paralizados). Para el movimiento de bacterias flageladas, es necesaria la integridad (intacto) del CS. El tratamiento de las células con lisozima, que conduce a la eliminación de la capa de peptidoglicano del CS, provoca la pérdida de la capacidad de movimiento de la bacteria, aunque los flagelos permanecen intactos.
Taxis de bacterias. Adiós ambiente permanece sin cambios, las bacterias nadan aleatoriamente. Sin embargo, el entorno rara vez es completamente homogéneo. Si el ambiente es heterogéneo, las bacterias exhiben reacciones conductuales elementales: se mueven activamente en la dirección determinada por ciertos factores externos. Tales movimientos intencionales determinados genéticamente de bacterias se llaman taxis. Según el factor se distinguen la quimiotaxis (un caso especial es la aerotaxis), la fototaxis, la magnetotaxis, la termotaxis y la viscositaxis.
quimiotaxis- movimiento en cierta dirección en relación con la fuente del producto químico. Sustancias químicas dividido en dos grupos: taxis inertes y causantes - quimioefectores. Entre los quimioefectores hay sustancias que atraen a las bacterias: atrayentes (azúcares, aminoácidos, vitaminas, nucleótidos) y sustancias que las repelen: repelentes (algunos aminoácidos, alcoholes, fenoles, iones inorgánicos). El atrayente para los procariotas aeróbicos y repelente para los anaeróbicos es el oxígeno molecular. Los atrayentes suelen estar representados por sustratos alimentarios, aunque no todas las sustancias necesarias para el cuerpo actúan como atrayentes. Además, no todas las sustancias venenosas sirven como repelentes y no todos los repelentes son dañinos. Por lo tanto, las bacterias no pueden reaccionar a ningún compuesto, sino solo a ciertos y diferentes para diferentes bacterias.
En las estructuras superficiales de una célula bacteriana, hay moléculas de proteínas especiales: receptores que se conectan específicamente a un determinado quimioefector, mientras que la molécula quimioefectora no cambia, pero se producen cambios conformacionales en la molécula receptora. Los receptores están ubicados de manera desigual en toda la superficie de la célula y se concentran en uno de los polos. El estado del receptor refleja la concentración extracelular del efector correspondiente.
La quimiotaxis tiene un valor adaptativo. Por ejemplo, las formas de cólera vibrio con alteración de la quimiotaxis son menos virulentas.
aerotaxis- Las bacterias que necesitan oxígeno molecular se acumulan alrededor de las burbujas de aire que han caído bajo un cubreobjetos.
Fototaxis- movimiento de acercamiento o alejamiento de la luz, característico de las bacterias fototróficas que utilizan la luz como fuente de energía.
magnetotaxis- la capacidad de las bacterias acuáticas que contienen cristales de minerales que contienen hierro para nadar a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre.
termotaxis- movimiento en la dirección del cambio de temperatura, que tiene gran importancia para algunas bacterias patógenas.
Viscositaxis- la capacidad de responder a cambios en la viscosidad de la solución. Las bacterias suelen tender a un medio con una mayor viscosidad, lo que es de gran importancia para las especies patógenas.
Bacterias deslizantes. La capacidad de deslizarse a baja velocidad (2–11 µm/s) sobre un sustrato sólido o viscoso se ha encontrado en algunos procariotas, por ejemplo, los micoplasmas.
Hay varias hipótesis que explican el movimiento deslizante. De acuerdo a hipótesis de propulsión a chorro se debe a la secreción de moco a través de numerosos poros de moco en el SC, como resultado de lo cual la célula es repelida del sustrato en dirección opuesta a la dirección de secreción de moco. De acuerdo a la hipótesis de la onda viajera El movimiento de deslizamiento en formas libres de flagelados móviles se asocia con la presencia entre la capa de peptidoglicano y la membrana externa del CL de una capa delgada de proteína de fibrillas ordenadas, similar a los filamentos de los flagelos. El movimiento de rotación de las fibrillas, "lanzadas" por estas estructuras, conduce a la aparición de una "onda viajera" (protuberancias microscópicas en movimiento del CL) en la superficie celular, como resultado de lo cual la célula es repelida del sustrato. Finalmente, se han descrito estructuras que se asemejan a los cuerpos basales de las formas flageladas en algunas bacterias deslizantes.
Funciones de los flagelos:
1. Proporcionar adherencia - etapa inicial proceso infeccioso.
2. Proporcionar motilidad de bacterias.
3. Determinar la especificidad antigénica, este es el antígeno H.
Detección de flagelos:
1. Microscopía de contraste de fase de preparaciones nativas (gotas "trituradas" y "colgantes"). Microscópicamente, se determina la movilidad en las células del cultivo diario. Para distinguir la movilidad del movimiento browniano pasivo, se agrega una gota de una solución acuosa de fenol al 5% a una gota del cultivo estudiado; en este caso, el movimiento activo se detiene.
2. Microscopía de campo oscuro de preparaciones nativas.
3. Microscopía óptica de preparaciones teñidas con colorantes o metales. Dado que los flagelos se dañan muy fácilmente durante la preparación de la preparación, estos métodos rara vez se utilizan en la práctica diaria.
Los flagelos se tiñen utilizando células cultivadas en agar inclinado. Las células ubicadas cerca del agua de condensación se seleccionan con un asa bacteriana y se transfieren cuidadosamente a agua destilada estéril a la misma temperatura que la temperatura de incubación de las bacterias en agar inclinado, y las bacterias no se sacuden del asa, sino que se sumergen cuidadosamente en agua. El tubo con bacterias se deja a temperatura ambiente durante 30 minutos. Se utiliza vidrio químicamente puro (lavado en una mezcla de cromo), sobre el cual se aplican 2-3 gotas de suspensión. La suspensión se extiende sobre la superficie del vidrio inclinándola suavemente. Seque al aire la droga.
Los flagelos son muy delgados, por lo que solo pueden detectarse con un procesamiento especial. Inicialmente, con la ayuda del grabado, se logra la hinchazón y el aumento de su tamaño, y luego se colorea la preparación, por lo que se vuelven visibles bajo el microscopio óptico.
Usado más a menudo método de plateado según Morozov (Fig. 10):
- la preparación se fija con una solución de ácido acético glacial durante 1 minuto, se lava con agua;
- aplicar una solución de tanino (bronceado, densificando los flagelos) durante 1 minuto, lavado con agua;
- la preparación se trata calentando con una solución de impregnación de nitrato de plata durante 1-2 minutos, se lava con agua, se seca y se examina al microscopio.
Microscópicamente, son visibles células de color marrón oscuro y flagelos más claros.
Arroz. diez. Identificación de flagelos por plateado.
Arroz. once. Identificación de flagelos
por microscopía electrónica
Fig. 4. Microscopía electrónica de preparaciones depositadas con metales pesados (Fig. 11).
5. Indirectamente: según la naturaleza del crecimiento bacteriano cuando se siembra en agar semilíquido al 0,3%. Después de la incubación de cultivos en un termostato durante 1 o 2 días, se observa la naturaleza del crecimiento bacteriano:
- en bacterias no móviles (ej. S. saprophyticus) hay crecimiento a lo largo de la inyección - un "clavo", y el medio es transparente;
en bacterias móviles (ej. E. coli) hay crecimiento al lado de la inyección, en toda la columna de agar - "espiga", y turbidez difusa del medio.
Todas las bacterias se divide en móvil e inmóvil. Los órganos de movimiento en las bacterias son los flagelos. Están formados por flagelina, una proteína estructuralmente relacionada con las proteínas contráctiles de tipo miosina.
Base de flagelo es un cuerpo basal, que consiste en un sistema de discos (blefaroplasto: 1 disco - el lado externo de la pared celular, 2 discos - el lado interno de la pared celular, 3 discos - la membrana citoplasmática), "incrustado" en el citoplasma membrana y pared celular. La longitud del flagelo es mayor que la longitud del cuerpo del propio microbio.
Según el número de flagelos y su ubicación, los microorganismos móviles se dividen en:
1. Monotrichous, que tiene un flagelo al final del cuerpo (el más móvil). Por ejemplo, Vibrio cholerae.
2. Lophotrichous, que tiene un haz de flagelos en uno de los polos de la celda. Por ejemplo, Burkholderia (Pseudomonas) pseudomalei es el agente causal de la melioidosis.
3. Amphitrichous, que tiene un flagelo en ambos polos de la celda. Por ejemplo, Spirillum volutans.
4. Peritrichous, que tiene flagelos alrededor de todo el perímetro de la celda. Por ejemplo, Escherichia coli, Salmonella typhi.
Detección de flagelos. Los flagelos son muy delgados, por lo que solo pueden detectarse con un procesamiento especial. En particular, al principio, con la ayuda de un mordiente, se logra la hinchazón y el aumento de su tamaño, y luego se colorea la preparación, por lo que se vuelven visibles bajo microscopía óptica. Los flagelos se pueden detectar mediante tinción según Morozov, Leffler, así como mediante microscopía electrónica. Los flagelos también se pueden detectar por la motilidad activa de las bacterias.
El movimiento de microbios se observa en preparaciones de gotas "trituradas" y "colgantes" de cultivos vivos. Estas preparaciones son microscópicas con una lente seca o de inmersión en un campo oscuro o en contraste de fase. Además, la motilidad puede determinarse por la naturaleza del crecimiento de bacterias en agar semilíquido.
Bebió de bacterias.
Los pili (pili), sinónimos: vellosidades, fimbria, son delgados filamentos huecos de naturaleza proteica que recubren la superficie de las células bacterianas. A diferencia de los flagelos, no realizan una función motora.
Los pili se extienden desde la superficie celular y están compuestos de proteínas. pilina.
Según su propósito funcional, se dividen en 2 tipos.
1) Los pili del primer tipo están presentes en la mayoría de las bacterias, por lo que se denominan "vellosidades de tipo general" (pili común). Provocan la unión o adhesión de bacterias a ciertas células del organismo huésped. La adhesión es la etapa inicial de cualquier proceso infeccioso.
2) Los pili del segundo tipo (sinónimos: conjugativo o sexual - pili sexual) están disponibles solo en bacterias donantes que tienen un plásmido especial. Su número es pequeño: 1-4 por celda.
Las cortadoras de piso realizan las siguientes funciones:
1. Participar en la transferencia de material genético de una célula a otra durante la conjugación de bacterias.
2. Adsorben virus bacterianos específicos - bacteriófagos
Esporas bacterianas, condiciones de formación, ubicación, mecanismo y etapas de la tinción de Aujeszky.
controversia- una forma peculiar de bacterias en reposo con un tipo de estructura de pared celular grampositiva.
esporulación- esta es una forma de preservar una especie (genoforo) en el ambiente externo bajo condiciones adversas, y no un método de reproducción.
Se forman esporas en condiciones desfavorables para la existencia de bacterias (desecación, carencia de nutrientes, etc.). Dentro de la célula bacteriana, se forma una espora (endospora).
Etapas de la esporulación
1. Preparatoria. En el citoplasma de las bacterias se forma una zona compactada que no tiene agua libre, denominada "zona esporógena", que contiene el nucleoide.
2. Etapa de presporas (prospores). Alrededor de la zona esporógena se forma una vaina de doble membrana citoplasmática.
3. Formación de una corteza constituida por peptidoglicano y una membrana externa con alto contenido en sales de calcio y lípidos.
4. Etapa de maduración. Se forma una envoltura de esporas en el lado exterior de la membrana externa, después de lo cual se lisa la parte vegetativa de la célula, liberando la espora.
El desarrollo de la microbiología ha traído muchos descubrimientos en las últimas décadas. Y uno de ellos son las peculiaridades del movimiento de bacterias flageladas. El diseño de los motores de estos antiguos organismos resultó ser muy complejo y, según el principio de su trabajo, es muy diferente de los flagelos de nuestros parientes eucariotas más cercanos de los protozoos. El motor de la bacteria flagelada ha sido la controversia más candente entre creacionistas y evolucionistas. Acerca de las bacterias, sus motores flagelares y mucho más: este artículo.
biología general
Para empezar, recordemos qué tipo de organismos son y qué lugar ocupan en el sistema del mundo orgánico de nuestro planeta. El dominio Bacteria une una gran cantidad de organismos procarióticos unicelulares (sin núcleo formado).
Estas células vivas aparecieron en el escenario de la vida hace casi 4 mil millones de años y fueron los primeros pobladores del planeta. Pueden tener formas muy diferentes (cocos, bacilos, vibriones, espiroquetas), pero la mayoría son flagelados.
¿Dónde viven las bacterias? En todas partes. Más de 5 × 10 30 viven en el planeta. Hay alrededor de 40 millones de ellos en 1 gramo de suelo, hasta 39 billones viven en nuestro cuerpo. Se pueden encontrar en el fondo de la Fosa de las Marianas, en "fumadores negros" calientes en el fondo de los océanos, en el hielo de la Antártida, y actualmente tienes hasta 10 millones de bacterias en tus manos.
El valor es innegable
A pesar de su tamaño microscópico (0,5-5 micras), su biomasa total en la Tierra es mayor que la biomasa de animales y plantas juntas. Su papel en la circulación de sustancias es insustituible, y sus propiedades de consumidores (destructores de materia orgánica) no permiten que el planeta se cubra con montañas de cadáveres.
Bueno, no se olvide de los patógenos: los agentes causantes de la peste, la viruela, la sífilis, la tuberculosis y muchas otras enfermedades infecciosas también son bacterias.
Las bacterias han encontrado aplicación en la actividad económica humana. A partir de la industria alimentaria ( productos lácteos, quesos, verduras en escabeche, bebidas alcohólicas), la economía "verde" (biocombustibles y biogás) hasta los métodos de ingeniería celular y la producción de fármacos (vacunas, sueros, hormonas, vitaminas).
Morfología general
Como ya se mencionó, estos representantes unicelulares de la vida no tienen núcleo, su material hereditario (moléculas de ADN en forma de anillo) se encuentra en un área determinada del citoplasma (nucleoide). Su célula tiene una membrana plasmática y una cápsula densa formada por peptidoglicano mureína. De los orgánulos celulares, las bacterias tienen mitocondrias, pueden existir cloroplastos y otras estructuras con diferentes funciones.
La mayoría de las bacterias son flagelos. La cápsula apretada en la superficie de la célula evita que se muevan cambiando la célula misma, como lo hace la ameba. Sus flagelos son formaciones proteicas densas de varias longitudes y de unos 20 nm de diámetro. Algunas bacterias tienen un solo flagelo (monotrichous), mientras que otras tienen dos (amphitrichous). A veces, los flagelos están dispuestos en haces (lofotricosos) o cubren toda la superficie de la célula (peritricos).
Muchos de ellos viven como células individuales, pero algunos forman grupos (pares, cadenas, filamentos, hifas).
Funciones de movimiento
Las bacterias flageladas pueden moverse de diferentes maneras. Algunos solo se mueven hacia adelante y cambian de dirección dando tumbos. Algunos son capaces de contraerse, otros se mueven deslizándose.
Los flagelos de las bacterias realizan las funciones no solo de un "remo" celular, sino que también pueden ser una herramienta de "embarque".
Hasta hace poco, se creía que el flagelo de una bacteria se mueve como la cola de una serpiente. Estudios recientes han demostrado que el flagelo de las bacterias es mucho más complicado. Funciona como una turbina. Unido a la unidad, gira en una dirección. El actuador, o motor flagelar de las bacterias, es una estructura molecular compleja que funciona como un músculo. Con la diferencia que el músculo debe relajarse después de la contracción, y el motor bacteriano trabaja constantemente.
El nanomecanismo del flagelo
Sin profundizar en la bioquímica del movimiento, señalamos que en la creación del impulso flagelo intervienen hasta 240 proteínas, que se dividen en 50 componentes moleculares con una función específica en el sistema.
En este sistema de propulsión de bacterias hay un rotor que se mueve y un estator que proporciona este movimiento. Hay un eje de transmisión, buje, embrague, frenos y aceleradores.
Este motor en miniatura permite que las bacterias viajen 35 veces su propio tamaño en solo 1 segundo. Al mismo tiempo, el trabajo del propio flagelo, que realiza 60 mil revoluciones por minuto, el cuerpo gasta solo el 0,1% de toda la energía que consume la célula.
También sorprende que la bacteria pueda reemplazar y reparar todos los repuestos de su mecanismo motor “sobre la marcha”. Solo imagina que estás en un avión. Y los técnicos cambian las aspas de un motor en marcha.
Bacteria flagelada vs. Darwin
Un motor capaz de operar a velocidades de hasta 60.000 revoluciones por minuto, de arranque automático y usando solo carbohidratos (azúcar) como combustible, con un dispositivo similar a un motor eléctrico, ¿podría haber surgido tal dispositivo en el proceso de evolución?
Esta es la pregunta que Michael Behe, doctor en biología, se planteó en 1988. Introdujo en biología el concepto de un sistema irreductible, un sistema en el que todas sus partes son simultáneamente necesarias para garantizar su funcionamiento, y la eliminación de al menos una parte conduce a una interrupción completa de su funcionamiento.
Desde el punto de vista de la evolución de Darwin, todos los cambios estructurales en el cuerpo ocurren gradualmente y solo los exitosos son seleccionados por selección natural.
Conclusiones de M. Behe, recogidas en el libro "Darwin's Black Box" (1996): el motor de una bacteria flagelar es un sistema indivisible de más de 40 partes, y la ausencia de al menos una conducirá a una disfunción completa del sistema, lo que significa que este sistema no podría haber ocurrido a través de la selección natural.
Bálsamo para creacionistas
La teoría de la creación tal como la presentó el científico y profesor de biología, decano de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Lehigh de Belén (EE.UU.) M. Behe atrajo de inmediato la atención de ministros de la iglesia y partidarios de la teoría de lo divino. origen de la vida.
En 2005, en Estados Unidos, hubo incluso una demanda donde Behe fue testigo de los partidarios de la teoría del “diseño razonable”, que consideraban la introducción del estudio del creacionismo en las escuelas de Dover en el curso “ Sobre pandas y personas". El proceso se perdió, la enseñanza de tal materia fue reconocida como contraria a la constitución vigente.
Pero el debate entre creacionistas y evolucionistas continúa hoy.
El flagelo es la estructura superficial de una célula bacteriana, que les sirve para el movimiento en medios líquidos.
Según la ubicación de los flagelos, las bacterias se dividen en (Fig. 1):
peritricial
mezclado
Polo
Subpolar
Flagelos polares- uno o más flagelos están ubicados en uno (monopolar) o ambos (bipolar) polos de la célula y la base es paralela al eje longitudinal de la célula.
Flagelos subpolares(subpolar) - uno o más flagelos están ubicados en el punto de transición de la superficie lateral al polo de la célula en uno o dos de sus extremos. En la base hay un ángulo recto con el eje mayor de la celda.
flagelos laterales(lateral): uno o más flagelos en forma de haz están ubicados en el punto medio de una de las mitades de la celda.
Flagelos peritriciales- ubicados en toda la superficie de la celda uno por uno o en paquetes, los polos generalmente están privados de ellos.
Flagelos mixtos- dos o más flagelos se encuentran en diferentes puntos células.
Dependiendo del número de flagelos, hay:
Monotrichous - un flagelo
Polytrichs - manojo de flagelos
También se distingue:
lofotricoso- Disposición monoply polytrichial de flagelos.
anfitriones- Disposición politriquial bipolar de flagelos.
La estructura del flagelo bacteriano y el cuerpo basal. Flagelo.
El flagelo en sí está dispuesto de manera bastante simple: un filamento que está unido al cuerpo basal. A veces se puede insertar una sección curva del tubo, el llamado gancho, entre el cuerpo basal y el filamento, es más grueso que el filamento y participa en la unión flexible del filamento al cuerpo basal.
En cuanto a la composición química, el flagelo consiste en un 98% de proteína flagelina (flagelo - flagelo), contiene 16 aminoácidos, predominan la glutamina y los ácidos aspárticos, el triptófano, la cisteína y la cistina están ausentes en una pequeña cantidad de aminoácidos aromáticos. La flagelina impone especificidad antigénica, se llama antígeno H. Los flagelos bacterianos no tienen actividad ATPasa.
El grosor del flagelo es de 10 a 12 nm, la longitud es de 3 a 15 µm.
Es una espiral rígida, torcida en sentido antihorario. La rotación del flagelo también se realiza en sentido antihorario con una frecuencia de 40 rpm a 60 rpm, lo que hace que la célula gire en sentido contrario, pero como la celula es mucho mas pesada que el flagelo, entonces su rotacion es mas lenta de 12 a 14 rpm.
El flagelo crece desde el extremo distal, donde las subunidades ingresan a través del canal interno. En algunas especies, el flagelo está cubierto adicionalmente por fuera con una vaina, que es una continuación de la pared celular y probablemente tiene la misma estructura.
Cuerpo basal
El cuerpo basal consta de 4 partes:
Acoplamiento de varilla con filamento o gancho
Dos discos ensartados en una varilla. (M y S)
Grupo de complejos proteicos (estatores)
tapa de proteína
Las bacterias que tienen una membrana interna y externa tienen 2 discos adicionales (P y L) y estructuras proteicas que se encuentran en la membrana externa cerca del cuerpo basal, por lo que no juegan un papel importante en el movimiento.
La peculiaridad de la estructura del cuerpo basal está determinada por la estructura de la pared celular: su integridad es necesaria para el movimiento de los flagelos. El tratamiento de las células con lisozima conduce a la eliminación de la capa de peptidoglucano de la pared celular, lo que conduce a la pérdida de movimiento, aunque no se alteró la estructura del flagelo.
Los flagelos bacterianos determinan la motilidad de la célula bacteriana. Los flagelos son filamentos delgados que se originan en la membrana citoplasmática y son más largos que la propia célula. Los flagelos tienen un grosor de 12 a 20 nm y una longitud de 3 a 15 µm. Constan de 3 partes: un hilo espiral, un gancho y un cuerpo basal que contiene una varilla con discos especiales (1 par de discos para bacterias grampositivas y 2 pares de discos para bacterias gramnegativas). Los discos de los flagelos están unidos a la membrana citoplasmática y la pared celular. Esto crea el efecto de un motor eléctrico con una varilla de motor que hace girar el flagelo. Los flagelos consisten en una proteína - flagelina (de flagelo - flagelo); es un antígeno H. Las subunidades de flagelina están enrolladas. El número de flagelos en bacterias de diferentes especies varía desde uno (monotrico) en Vibrio cholerae hasta diez o cientos de flagelos que se extienden a lo largo del perímetro de la bacteria (peritrico) en Escherichia coli, Proteus, etc. Los lofotricos tienen un haz de flagelos en uno final de la celda. Los anfítricos tienen un flagelo o un haz de flagelos en los extremos opuestos de la celda.
Pili (fimbrias, vellosidades): formaciones filamentosas, más delgadas y más cortas (3-10 nm x 0,3-10 micras) que los flagelos. Los pili se extienden desde la superficie celular y consisten en la proteína pilina, que tiene actividad antigénica. Hay pili responsables de la adhesión, es decir, de adherir bacterias a la célula afectada, así como pili responsables de la nutrición, el metabolismo del agua y la sal y sexual (F-pili), o pili de conjugación. Las bebidas son abundantes, varios cientos por jaula. Sin embargo, los pili sexuales suelen ser de 1 a 3 por célula: están formados por las llamadas células donantes "masculinas" que contienen plásmidos transmisibles (F-, R-, Col-plásmidos). Una característica distintiva de los pili sexuales es la interacción con bacteriófagos esféricos "masculinos" especiales, que se adsorben intensamente en los pili sexuales.
Las esporas son una forma peculiar de bacterias firmicute latentes, es decir, bacterias con estructura de pared celular grampositiva. Las esporas se forman en condiciones desfavorables para la existencia de bacterias (desecación, deficiencia de nutrientes, etc.). Una espora (endospora) se forma dentro de la célula bacteriana. La formación de esporas contribuye a la conservación de la especie y no es un método de reproducción. , como en los hongos.Las bacterias formadoras de esporas del género Bacillus tienen esporas que no superan el diámetro de la célula.Las bacterias cuyo tamaño de espora supera el diámetro de la célula se denominan clostridios, por ejemplo, bacterias del género Clostridium (lat. Clostridium - huso). Las esporas son resistentes a los ácidos, por lo tanto, se tiñen de rojo según el método de Aujeszky o según el método de Ziehl-Neelsen, y la célula vegetativa de azul.
La forma de la disputa puede ser ovalada, esférica; la ubicación en la celda es terminal, es decir al final del palo (en el agente causante del tétanos), subterminal: más cerca del final del palo (en patógenos del botulismo, gangrena gaseosa) y central (en bacilos de ántrax). La espora persiste durante mucho tiempo debido a la presencia de una cubierta de varias capas, dipicolinato de calcio, bajo contenido de agua y procesos metabólicos lentos. En condiciones favorables, las esporas germinan a través de tres etapas sucesivas: activación, iniciación y germinación.
8. Las principales formas de bacterias
Bacterias globulares (cocos) son generalmente esféricos, pero pueden ser ligeramente ovalados o en forma de frijol. Los cocos se pueden localizar individualmente (micrococos); en parejas (diplococos); en forma de cadenas (estreptococos) o racimos de uva (estafilococos), de paquete (sarcinas). Los estreptococos pueden causar amigdalitis y erisipela, estafilococos, varios procesos inflamatorios y purulentos.
bacterias en forma de varilla los más comunes. Los bastones pueden ser simples, conectados en pares (diplobacterias) o en cadenas (estreptobacterias). Las bacterias en forma de bastón incluyen Escherichia coli, patógenos de salmonelosis, disentería, fiebre tifoidea, tuberculosis, etc. Algunas bacterias en forma de bastón tienen la capacidad de formarse en condiciones adversas. disputas Los bacilos formadores de esporas se llaman bacilos Los bacilos en forma de huso se llaman clostridios
La esporulación es un proceso complejo. Las esporas difieren significativamente de una célula bacteriana normal. Tienen un caparazón denso y una cantidad muy pequeña de agua, no requieren nutrientes y la reproducción se detiene por completo. Las esporas son capaces de soportar el secado, las altas y bajas temperaturas durante mucho tiempo y pueden estar en estado viable durante decenas y cientos de años (esporas de ántrax, botulismo, tétanos, etc.). Una vez en un ambiente favorable, las esporas germinan, es decir, se convierten en la forma habitual de propagación vegetativa.
bacterias enrevesadas puede ser en forma de coma - vibrios, con varios rizos - espirilla, en forma de un palo delgado y retorcido - espiroquetas. Los vibriones son el agente causante del cólera y el agente causante de la sífilis es la espiroqueta.
9. Características de la morfología de rickettsia y clamidia.
Las rickettsias son pequeños microorganismos gramnegativos caracterizados por un polimorfismo pronunciado: forman cocos, formas filamentosas y en forma de bastón (Fig. 22). Los tamaños de Rickettsia varían de 0,5 a 3-4 micrones, la longitud de las formas filamentosas alcanza los 10-40 micrones. No forman esporas ni cápsulas, se tiñen de rojo según Zdrodovsky.
Las clamidias son esféricas, ovoides o en forma de bastón. Sus tamaños fluctúan dentro de 0.2-1.5 micrones. La morfología y el tamaño de las clamidias dependen de la etapa de su ciclo de desarrollo intracelular, que se caracteriza por la transformación de una pequeña formación elemental esférica en un gran cuerpo inicial con división binaria. Antes de dividirse, las partículas de clamidia se envuelven en una formación que se asemeja a una cápsula bacteriana. Tinción de clamidia "* según Romanovsky-Giemsa, gramnegativa, claramente visible en preparaciones intravitales con microscopía de contraste de fase.
10. Estructura y biología de los micoplasmas.
Solo un orden, Mycoplasmatales, pertenece a la clase Mollicutes. Representantes de este orden - micoplasmas -
Se diferencian de las bacterias en que carecen de pared celular. En su lugar, contienen una membrana citoplásmica de lipoproteínas de tres capas. Las dimensiones de los micoplasmas se conmueven dentro de los límites de 125-250 micrones. Son redondos, ovalados o filamentosos, Gram-negativos.
Los micoplasmas se reproducen por fisión binaria, como la mayoría de las bacterias, especialmente tras la formación de pequeñas formaciones cocoides (cuerpos elementales, EB) en estructuras filamentosas.
Los micoplasmas son capaces de gemación y segmentación. La unidad mínima de reproducción es ET (0,7-0,2 micras). El principal componente de la membrana celular es el colesterol. Los micoplasmas no son capaces de formar colesterol y lo utilizan a partir de tejidos o medios nutritivos complementados con su introducción. La tinción de Gram es negativa, pero la tinción de Romanovsky-Giemsa da los mejores resultados. Los micoplasmas exigen condiciones de cultivo exigentes: se debe agregar suero nativo, colesterol, ácidos nucleicos, carbohidratos, vitaminas y diversas sales a los medios nutritivos. En medios densos, forman pequeñas colonias translúcidas características con un centro granular elevado, lo que les da la apariencia de "huevos fritos". En medios con sangre, algunos tipos de micoplasmas dan a- y beta-hemólisis. En medios semilíquidos, los micoplasmas crecen a lo largo de la línea de inyección, formando colonias dispersas y desmenuzables. En medios líquidos, producen una ligera turbidez u opalescencia; algunas cepas pueden formar la película grasosa más delgada. En humanos, se aíslan representantes de los géneros Mycoplasma, Ureaplasma y Acholeplasma, incluidas especies patógenas y saprofitas.