편모의 위치에 따라 박테리아가 나뉩니다. 운동 소기관 : 기능 및 구조, 원생 동물 운동의 특징
구조. 표면에 알려진 박테리아 종의 약 절반은 운동 기관인 물결 모양의 구부러진 편모를 가지고 있습니다. 편모의 질량은 박테리아의 건조 질량의 최대 2%입니다. 편모의 길이는 미생물의 몸 길이보다 길고 3-12 μm입니다. 편모의 두께는 0.02μm이고 극편모는 주변편모보다 두껍다.
편모는 구조상 미오신 유형의 수축성 단백질에 속하는 편모 단백질 (라틴 편모 - 편모)으로 구성됩니다. 편모는 1개의 균질한 단백질 필라멘트 또는 2-3개의 필라멘트가 단단히 접혀서 끈으로 되어 있습니다. 편모의 실은 시계 반대 방향으로 꼬인 단단한 나선입니다. 나선의 피치는 각 박테리아 종에 따라 다릅니다.
편모의 수, 크기 및 배열은 특정 종에 대해 일정한 특징이며 분류학에서 고려됩니다. 그러나 일부 박테리아는 편모를 형성할 수 있습니다. 다른 유형. 또한 편모의 존재는 환경 조건에 따라 달라집니다. 장기 배양 중 고체 배지에서는 박테리아가 편모를 잃을 수 있고 액체 배지에서는 다시 얻을 수 있습니다. 같은 종에서 편모의 수와 위치는 생활사 단계에 따라 결정될 수 있습니다. 따라서 이 기능의 분류학적 중요성을 과대평가해서는 안 됩니다.
편모의 수와 위치에 따른 박테리아 분류:
1. 아트리치 - 편모가 없습니다.
2. 모노트리쿠스- 세포의 한쪽 극에 위치한 편모 (비브리오 속)- 가장 이동성이 높은 세균인 편모의 단극성 단조체 배열.
3. 폴리트리쿠스 - 많은 편모:
– 로포트리쿠스- 세포의 한쪽 극에 편모 다발 (출생 슈도모나스, 부르크홀데리아) - 편모의 단극 다모 배열;
– 양서류- 세포의 각 극에는 편모 다발이 있습니다. (Spirillum 속)- 편모의 양극성 다모 배열;
– peritrichous- 편모는 세포의 전체 표면(fam. 장내세균과(출생 에스케리키아, 프로테우스), 가족. 간균과,가족 클로스티디아과), 편모의 수는 세균의 종류에 따라 세포당 6개에서 1000개까지 다양하다(Fig. 7).
그림 7.박테리아에서 편모의 위치에 대한 옵션:
1 - monotrich, 2 - lophotrich;
3 - 양서류; 4 - 페리 리치.
– 전자현미경으로 밝혀진 것은 편모는 세 부분으로 구성됩니다.나선형 필라멘트, 갈고리 및 기부 몸체(그림 8).
편모의 주요 부분은 길다 나선형 실 (피브릴) - 편모 단백질로 구성된 직경이 약 120 nm인 단단한 중공 실린더. 단백질 분자는 실의 길이를 따라 11열을 형성하고 나선형으로 배열됩니다. 실이 자라는 동안 세포 내부에서 합성된 단백질 분자는 실린더의 공동을 통과하여 끝에 나선에 부착됩니다. 편모의 끝에는 실린더의 입구를 닫고 단백질 분자가 환경으로 방출되는 것을 방지하는 단백질 캡(뚜껑)이 있습니다. 편모 필라멘트의 길이는 수 마이크로미터에 이를 수 있습니다. 일부 박테리아 종에서 편모는 외부에 덮개로 추가로 덮여 있습니다. CS의 표면에서 나선형 스레드는 두꺼운 곡선 구조인 후크를 통과합니다.
쌀. 여덟.편모의 구조 계획
2. 후크세포 표면 근처(두께 20~45 nm)는 플라젤린과 다른 단백질로 구성된 비교적 짧은 실린더로, 필라멘트를 기저체에 유연하게 연결하는 역할을 합니다.
3. 기초체편모의 기저부에 위치하고 회전을 보장합니다. 기초 몸체는 9-12개의 서로 다른 단백질을 포함하고 갈고리의 연속인 막대에 연결된 2개 또는 4개의 디스크(고리)로 구성됩니다. 이 링은 CPM 및 CS에 장착됩니다. 두 개의 내부 링(M 및 S)은 기저체의 필수 구성 요소입니다. M-링은 CPM에 국한되고 S-링은 그람 음성 박테리아의 주변 세포질 공간 또는 그람 양성 박테리아의 펩티도글리칸 주머니에 위치합니다. 2개의 외부 고리(D 및 L)는 그람 음성 박테리아에만 존재하고 각각 펩티도글리칸 층과 CL의 외막에 국한되어 있기 때문에 이동에 선택적입니다. 링 S, D, L은 움직이지 않고 CS에서 편모를 고정하는 역할을 합니다. 편모의 회전은 세포의 CPM에 내장된 M-링의 회전에 의해 결정됩니다. 따라서 편모 기저체의 구조적 특징은 CS의 구조에 의해 결정됩니다.
기능적으로 기초 몸체는 양성자에 의해 구동되는 전기 모터입니다. 기저 몸체의 M-링(회전하는 회전자)은 음전하를 갖는 막 단백질(모터 고정자)로 둘러싸여 있습니다. 박테리아 세포는 전기화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 효율적인 메커니즘을 가지고 있습니다. 따라서 박테리아는 편모 작동에 소비하는 전체 에너지의 약 0.1%를 소비합니다. 편모가 작동할 때, 막의 바깥쪽과 안쪽(바깥쪽에 더 많이 있음)의 양성자 농도 차이와 더 많은 음전하의 존재에 의해 제공되는 양성자 동력이 사용됩니다. 막의 안쪽에. 양성자 원동력은 양성자가 기저체를 통과하여 세포로 들어가도록 하는 반면, 로터의 특정 부분에 머무르면서 양전하를 주면 양성자가 세포 내부로 들어갑니다. 대전부는 로터와 고정자의 대전부 사이에 인력이 발생하는 방식으로 위치하며, M-링은 약 300rpm의 속도로 회전하기 시작합니다. 회전 메커니즘: 아미노산에서 COOH 그룹의 전하-재충전. 고리가 완전히 회전하려면 500-1000개의 양성자가 기저체를 통과해야 합니다. M링에 단단히 연결된 축과 후크를 통한 M링의 회전은 프로펠러 또는 선박의 프로펠러 역할을 하는 편모 필라멘트에 전달됩니다. 나사가 작동하는 한 박테리아는 헤엄치고 있으며 관성의 기여도는 극히 적습니다.
또한 수중 환경의 박테리아, 심지어 죽은 박테리아도 브라운 운동의 결과로 움직입니다. 박테리아 세포는 열 운동을 하는 주변 분자의 영향을 지속적으로 받습니다. 다른 방향의 타격은 박테리아를 좌우로 던집니다.
편모의 움직임 유형은 회전입니다. 두 가지 유형의 이동이 있습니다: 직선 및 텀블링(이동 방향의 주기적 무작위 변경). 편모가 40-60rpm의 주파수(평균 전기 모터의 속도에 가깝음)에서 시계 반대 방향(약 1초) 회전할 때 실이 단일 묶음으로 엮여 있습니다(그림 9a). 편모의 회전은 세포로 전달됩니다. 세포는 편모보다 훨씬 크기 때문에 편모 속도보다 3배 느린 속도로 반대 방향으로 직선으로 움직이기 시작합니다.
이것은 세포의 병진 운동을 보장하며, 그 속도는 액체 매질에서 다른 유형박테리아는 20–200 μm/s(분당 약 300–3000 신체 길이에 해당)이고 고체 배지 표면에서 더 느린 움직임입니다.
박테리아는 의도적으로 한 방향으로 3초 이상 헤엄칠 수 없으며 주변 분자의 영향으로 인해 임의의 방향으로 바뀝니다. 따라서 박테리아는 운동 방향의 자발적인 변화 - 편모 모터 전환 메커니즘을 개발했습니다. 시계 방향으로(약 0.1초) 회전하기 시작하면 박테리아가 멈추고 임의의 방향으로 뒤집힙니다("텀블" 수행). 이 경우 편모가 다른 방향으로 흩어집니다(그림 9b). 양서류에서는 움직일 때 편모 한 묶음이 뒤집혀 있습니다(바람에 우산이 뒤집힌 것처럼). 그런 다음 모터는 다시 반시계 방향 회전으로 전환되고 박테리아는 다시 직선으로, 그러나 다른 임의의 방향으로 헤엄칩니다.
편모는 또한 외부 자극에 반응하여 방향을 변경할 수 있습니다. 박테리아가 최적의 유인 물질 농도로 이동하면 편모가 세포를 배지를 통해 밀어내고 직선 운동이 길어지고 텀블링 빈도가 낮아 궁극적으로 원하는 방향으로 이동할 수 있습니다.
비활성(마비된) 편모의 존재 사례가 알려져 있습니다. 편모된 박테리아의 이동을 위해서는 CS의 무결성(온전함)이 필요합니다. CS의 peptidoglycan 층을 제거하는 라이소자임으로 세포를 처리하면 편모가 손상되지 않은 채로 남아 있지만 박테리아의 이동 능력이 상실됩니다.
박테리아의 택시.안녕히 계세요 환경변하지 않고 박테리아는 무작위로 헤엄칩니다. 그러나 환경이 완전히 균질한 경우는 거의 없습니다. 환경이 이질적이면 박테리아는 기본 행동 반응을 나타냅니다. 특정 외부 요인에 의해 결정된 방향으로 적극적으로 움직입니다. 이러한 유전적으로 결정된 박테리아의 의도적인 움직임을 택시라고 합니다. 요인에 따라 주화성(특수한 경우 공기주성), 광주성, 자기주성, 열주성 및 점성으로 구분됩니다.
주화성- 화학 물질의 공급원에 대해 특정 방향으로의 이동. 화학 물질불활성 및 유발 택시 - 화학 효과기의 두 그룹으로 나뉩니다. 화학 효과기 중에는 유인 물질(설탕, 아미노산, 비타민, 뉴클레오티드)과 같은 박테리아를 유인하는 물질과 이를 격퇴하는 물질(일부 아미노산, 알코올, 페놀, 무기 이온)이 있습니다. 호기성 유인 물질 및 혐기성 원핵 생물 구충제는 분자 산소입니다. 유인 물질은 종종 음식 기질로 대표되지만 신체에 필요한 모든 물질이 유인 물질로 작용하지는 않습니다. 또한 모든 유독 물질이 구충제 역할을 하는 것은 아니며 모든 구충제가 해로운 것은 아닙니다. 따라서 박테리아는 어떤 화합물에도 반응할 수 없고 다른 박테리아에 대해 특정하고 다른 화합물에만 반응할 수 있습니다.
박테리아 세포의 표면 구조에는 특정 화학 효과기에 특이적으로 연결되는 수용체인 특수 단백질 분자가 있지만 화학 효과기 분자는 변경되지 않지만 수용체 분자에서 구조적 변화가 발생합니다. 수용체는 세포의 전체 표면에 고르지 않게 위치하며 극 중 하나에 집중되어 있습니다. 수용체의 상태는 해당 효과기의 세포외 농도를 반영합니다.
Chemotaxis에는 적응 값이 있습니다. 예를 들어, 화학주성이 손상된 형태의 콜레라 비브리오는 독성이 덜합니다.
에어로택시- 분자 산소를 필요로 하는 박테리아는 커버슬립 아래에 떨어진 기포 주위에 축적됩니다.
광택시- 빛을 향하거나 멀어지는 움직임, 빛을 에너지원으로 사용하는 광영양성 박테리아의 특징.
자기 축성- 철 함유 광물의 결정을 포함하는 수생 박테리아가 지구 자기장의 선을 따라 헤엄치는 능력.
써모택시- 온도 변화 방향으로의 움직임, 큰 중요성일부 병원성 박테리아의 경우.
점성- 용액의 점도 변화에 반응하는 능력. 박테리아는 일반적으로 병원성 종에 매우 중요한 점도가 더 높은 배지를 선호합니다.
슬라이딩 박테리아.고체 또는 점성 기질 위에서 저속(2–11 µm/s)으로 미끄러지는 능력은 일부 원핵생물(예: 마이코플라스마)에서 발견되었습니다.
슬라이딩 움직임을 설명하는 몇 가지 가설이 있습니다. 에 따르면 제트 추진 가설그것은 SC의 수많은 점액 구멍을 통한 점액의 분비에 기인하며, 그 결과 세포는 점액 분비 방향과 반대 방향으로 기질에서 반발됩니다. 에 따르면 진행파 가설운동성 편모가 없는 형태의 활주 운동은 편모의 필라멘트와 유사한 정렬된 원섬유의 얇은 단백질 층의 CL의 외막과 펩티도글리칸 층 사이의 존재와 관련이 있습니다. 이러한 구조에 의해 "출발된" 피브릴의 회전 운동은 세포 표면에 "이동파"(CL의 미세한 돌출부 이동)의 출현으로 이어지며, 그 결과 세포가 기질에서 반발됩니다. 마지막으로, 일부 활공 박테리아에서 편모 형태의 기저체와 유사한 구조가 설명되었습니다.
편모의 기능:
1. 접착력 부여 - 첫 단계감염 과정.
2. 박테리아의 운동성을 제공합니다.
3. 항원 특이성을 결정합니다. 이것이 H-항원입니다.
편모의 검출:
1. 천연 제제의 위상차 현미경 검사법("분쇄된" 및 "매달린" 방울). 현미경적으로 이동성은 매일 배양되는 세포에서 결정됩니다. 이동성을 수동적 브라운 운동과 구별하기 위해 연구 배양액 한 방울에 5% 페놀 수용액을 한 방울 떨어뜨리고 이 경우 능동 운동을 멈춥니다.
2. 천연 제제의 암시야 현미경.
3. 염료 또는 금속으로 염색된 제제의 광학 현미경. 편모는 준비 과정에서 매우 쉽게 손상되기 때문에 이러한 방법은 일상적인 실습에서 거의 사용되지 않습니다.
편모는 한천 경사에서 성장한 세포를 사용하여 염색됩니다. 응축수 근처에 위치한 세포를 박테리아 루프로 선별하여 경사 한천에서 박테리아를 배양하는 온도와 동일한 온도의 멸균 증류수에 조심스럽게 옮기고 박테리아를 루프에서 흔들지 않고 조심스럽게 물에 담그십시오. 박테리아가 있는 튜브를 실온에서 30분 동안 방치합니다. 화학적으로 순수한(크롬 혼합물로 세척된) 유리가 사용되며 그 위에 현탁액 2-3방울이 적용됩니다. 서스펜션은 부드럽게 기울여 유리 표면에 퍼집니다. 공기 건조.
편모는 매우 얇기 때문에 특수 처리를 통해서만 감지할 수 있습니다. 처음에는 에칭의 도움으로 팽창과 크기의 증가가 달성되고 준비가 착색되어 광학 현미경으로 볼 수 있습니다.
더 자주 사용 Morozov에 따른 은도금 방법(그림 10):
- 제제를 빙초산 용액으로 1분간 고정하고 물로 씻는다.
- 1분 동안 탄닌 용액(태닝, 편모를 더 조밀하게 함)을 바르고 물로 씻습니다.
- 조제물을 질산은 함침 용액으로 1-2분간 가열하여 처리하고, 물로 세척하고, 건조시키고, 현미경으로 관찰한다.
현미경으로 보면 짙은 갈색 세포와 밝은 편모가 보입니다.
쌀. 십.은도금에 의한 편모 식별
쌀. 열하나.편모의 식별
전자현미경으로
그림 4. 중금속으로 증착된 제제의 전자 현미경 검사법(그림 11).
5. 간접 - 반액체 0.3% 한천에 파종했을 때 세균 증식의 성질에 따라. 온도 조절기에서 1-2일 동안 작물을 배양한 후 박테리아 성장의 특성이 나타납니다.
- 비운동성 박테리아(예: S.saprophyticus) 주사를 따라 성장이 있습니다 - "손톱", 배지는 투명합니다.
운동성 박테리아(예: 대장균) 한천 컬럼("헤링본") 및 배지의 확산 탁도 전체에 걸쳐 주입 측면에 성장이 있습니다.
모든 박테리아이동형과 고정형으로 나뉩니다. 박테리아의 운동 기관은 편모입니다. 그들은 미오신형 수축성 단백질과 구조적으로 관련된 단백질인 플라젤린으로 구성되어 있습니다.
편모 베이스디스크 시스템(안검체: 1개의 디스크 - 세포벽의 바깥쪽, 2개의 디스크 - 세포벽의 안쪽면, 3개의 디스크 - 세포질 막)으로 구성된 기초체이며, 세포질에 "매입" 막과 세포벽. 편모의 길이는 미생물 자체의 길이보다 깁니다.
편모의 수에 따라그리고 그들의 위치, 운동성 미생물은 다음과 같이 나뉩니다.
1. Monotrichous, 몸 끝에 하나의 편모가 있습니다(가장 유동적). 예를 들어, 비브리오 콜레라.
2. Lophotrichous, 세포 극 중 하나에 편모 다발이 있습니다. 예를 들어, Burkholderia (Pseudomonas) pseudomalei는 melioidosis의 원인 병원체입니다.
3. 양서성, 세포의 양쪽 극에 편모가 있다. 예를 들어, Spirillum volutans.
4. Peritrichous, 세포의 전체 둘레에 편모가 있습니다. 예를 들어, Escherichia coli, Salmonella typhi.
편모의 검출.편모는 매우 얇기 때문에 특수 처리를 통해서만 감지할 수 있습니다. 특히, 처음에는 매염제의 도움으로 팽창과 크기가 증가한 다음 준비가 착색되어 광학 현미경으로 볼 수 있습니다. 편모는 Morozov, Leffler에 따른 염색과 전자 현미경으로 검출할 수 있습니다. 편모는 또한 박테리아의 활성 운동성으로 감지할 수 있습니다.
미생물의 움직임은 살아있는 문화에서 "파쇄 된"및 "매달린"방울의 준비에서 관찰됩니다. 이러한 제제는 암시야 또는 위상차에서 건조 또는 침지 렌즈로 현미경으로 관찰됩니다. 또한, 운동성은 반액상 한천에서 박테리아의 성장 특성에 의해 결정될 수 있습니다.
박테리아에서 마신다.
필리(pili), 동의어: 융모, fimbria는 박테리아 세포의 표면을 덮는 단백질 성질의 가는 중공 필라멘트입니다. 편모와 달리 운동 기능을 수행하지 않습니다.
Pili는 세포 표면에서 뻗어 있으며 단백질로 구성됩니다. 필리나.
기능적 목적에 따라 2가지 유형으로 나뉩니다.
1) 첫 번째 유형의 선모는 대부분의 박테리아에 존재하므로 "일반 유형 융모"(보통 선모)라고 합니다. 그들은 숙주 유기체의 특정 세포에 박테리아의 부착 또는 부착을 유발합니다. 유착은 모든 감염 과정의 초기 단계입니다.
2) 두 번째 유형의 모모(동의어: 접합 또는 성모모)는 특수 플라스미드가 있는 기증자 박테리아에서만 사용할 수 있습니다. 그들의 수는 적습니다 - 셀당 1-4.
바닥 톱은 다음 기능을 수행합니다.
1. 박테리아의 접합 동안 한 세포에서 다른 세포로 유전 물질을 전달하는 데 참여하십시오.
2. 특정 박테리아 바이러스 - 박테리오파지를 흡착합니다.
박테리아 포자, 형성 조건, 위치, Aujeszky 염색의 메커니즘 및 단계.
논쟁- 그람 양성 유형의 세포벽 구조를 가진 독특한 형태의 휴지기 박테리아.
포자 형성- 이것은 번식 방법이 아니라 불리한 조건에서 외부 환경에서 종 (genophore)을 보존하는 방법입니다.
포자가 형성된다박테리아 존재에 불리한 조건 (건조, 영양 결핍 등). 박테리아 세포 내부에는 하나의 포자(내생포자)가 형성됩니다.
포자 형성 단계
1. 준비. 박테리아의 세포질에는 nucleoid를 포함하는 "sporogenous zone"이라고 불리는 유리수가 없는 압축된 영역이 형성됩니다.
2. 포자(포자)의 단계. sporogenous zone 주위에 이중 세포질 막의 외피가 형성됩니다.
3. 펩티도글리칸과 칼슘 염 및 지질 함량이 높은 외막으로 구성된 피질의 형성.
4. 성숙 단계. 외막의 바깥쪽에 포자 외피가 형성되고 그 후 세포의 영양 부분이 용해되어 포자가 방출됩니다.
미생물학의 발전은 최근 수십 년 동안 많은 발견을 가져왔습니다. 그리고 그 중 하나는 편모 박테리아의 움직임의 특성입니다. 이 고대 유기체의 엔진 설계는 매우 복잡한 것으로 판명되었으며 작업 원리에 따라 원생 동물의 가장 가까운 진핵 친척의 편모와 매우 다릅니다. 편모세균의 엔진은 창조론자와 진화론자 사이에서 가장 뜨거운 논쟁거리였습니다. 박테리아, 편모 모터 등에 관하여 - 이 기사.
일반생물학
우선, 그들이 어떤 종류의 유기체이며 우리 행성의 유기 세계 시스템에서 그들이 차지하는 위치를 기억합시다. 박테리아 영역은 수많은 단세포 원핵생물(핵이 형성되지 않은) 유기체를 결합합니다.
이 살아있는 세포는 거의 40억 년 전에 생명의 현장에 나타났고 행성의 첫 번째 정착민이었습니다. 매우 다른 모양(구균, 간상체, 비브리오, 스피로헤타)일 수 있지만 대부분은 편모 모양입니다.
박테리아는 어디에 살고 있습니까? 어디에나. 5 × 10 30 이상이 지구상에 살고 있습니다. 토양 1g에 약 4천만 개, 우리 몸에는 39조 개 정도가 살고 있습니다. 그들은 마리아나 해구의 바닥, 바다 바닥의 뜨거운 "검은 흡연자", 남극 대륙의 얼음에서 찾을 수 있으며 현재 손에 최대 1천만 개의 박테리아가 있습니다.
가치는 부정할 수 없다
미세한 크기(0.5-5 미크론)에도 불구하고 지구상의 총 바이오매스는 동식물의 바이오매스를 합친 것보다 큽니다. 물질 순환에서 그들의 역할은 대체 할 수 없으며 소비자 (유기 물질 파괴자)의 특성으로 인해 행성이 시체 산으로 덮일 수 없습니다.
글쎄, 병원체를 잊지 마십시오. 전염병, 천연두, 매독, 결핵 및 기타 많은 전염병의 원인 인자도 박테리아입니다.
박테리아는 인간의 경제 활동에 응용되었습니다. 식품산업( 유제품, 치즈, 절인 야채, 알코올 음료), "녹색" 경제(바이오연료 및 바이오가스)를 세포 공학 및 약물(백신, 혈청, 호르몬, 비타민) 생산 방법으로 연결합니다.
일반 형태
이미 언급했듯이 생명의 이러한 단세포 대표자는 핵이 없으며 유전 물질 (고리 형태의 DNA 분자)은 세포질 (핵체)의 특정 영역에 있습니다. 그들의 세포는 원형질막과 peptidoglycan murein에 의해 형성된 조밀한 캡슐을 가지고 있습니다. 세포 소기관 중 박테리아에는 미토콘드리아가 있으며 엽록체 및 다른 기능을 가진 다른 구조가 있을 수 있습니다.
대부분의 박테리아는 편모입니다. 세포 표면의 단단한 캡슐은 아메바처럼 세포 자체를 변화시켜 세포가 움직이는 것을 방지합니다. 그들의 편모는 다양한 길이와 직경 약 20nm의 조밀한 단백질 형성입니다. 일부 박테리아에는 편모가 1개(단균성)인 반면 다른 박테리아에는 2개(양쪽성)가 있습니다. 때때로 편모는 다발로 배열되거나(lophotrichous) 세포의 전체 표면을 덮습니다(peritrichous).
그들 중 많은 수가 단일 세포로 살지만 일부는 클러스터(쌍, 사슬, 필라멘트, 균사)를 형성합니다.
움직임 기능
편모된 박테리아는 다른 방식으로 이동할 수 있습니다. 일부는 앞으로만 이동하고 텀블링하여 방향을 바꿉니다. 일부는 경련할 수 있고 다른 일부는 슬라이딩하여 움직입니다.
박테리아의 편모는 세포의 "노" 기능을 수행할 뿐만 아니라 "탑승" 도구가 될 수도 있습니다.
최근까지 박테리아의 편모는 뱀의 꼬리처럼 흔드는 것으로 믿어졌습니다. 최근 연구에 따르면 박테리아의 편모는 훨씬 더 복잡합니다. 그것은 터빈처럼 작동합니다. 드라이브에 부착되어 한 방향으로 회전합니다. 액추에이터 또는 박테리아의 편모 모터는 근육처럼 작동하는 복잡한 분자 구조입니다. 수축 후에 근육이 이완되어야 하고 박테리아 모터가 지속적으로 작동한다는 차이점이 있습니다.
편모의 나노 메커니즘
운동의 생화학을 탐구하지 않고, 우리는 최대 240개의 단백질이 편모 드라이브의 생성에 관여한다는 점에 주목합니다. 이 단백질은 시스템에서 특정 기능을 가진 50개의 분자 구성 요소로 나뉩니다.
이 박테리아의 추진 시스템에는 움직이는 회전자와 이 움직임을 제공하는 고정자가 있습니다. 드라이브 샤프트, 부싱, 클러치, 브레이크 및 가속기가 있습니다.
이 소형 엔진은 박테리아가 단 1초 만에 자신의 크기의 35배를 이동할 수 있도록 합니다. 동시에 분당 60,000 회전을 만드는 편모 자체의 작업으로 신체는 세포가 소비하는 모든 에너지의 0.1 % 만 소비합니다.
박테리아가 "이동 중에" 모터 메커니즘의 모든 예비 부품을 교체하고 수리할 수 있다는 것도 놀랍습니다. 당신이 비행기에 있다고 상상해보십시오. 그리고 기술자들은 작동 중인 모터의 블레이드를 교체합니다.
편모세균 대 다윈
분당 최대 60,000회전의 속도로 작동할 수 있고 자가 시동되며 전기 모터와 유사한 장치를 가진 탄수화물(설탕)만 연료로 사용하는 엔진이 진화 과정에서 생겨날 수 있었을까요?
이것은 생물학 박사인 Michael Behe가 1988년에 스스로에게 던졌던 질문입니다. 그는 환원 불가능한 시스템의 개념을 생물학에 도입했습니다. 즉, 모든 부분이 동시에 작동을 보장하는 데 필요하고 적어도 한 부분을 제거하면 기능이 완전히 중단되는 시스템입니다.
다윈의 진화론적 관점에서 볼 때 신체의 모든 구조적 변화는 점진적으로 일어나며 자연선택에 의해 성공한 것만 선택된다.
M. Behe의 결론은 "Darwin's Black Box"(1996)라는 책에 설명되어 있습니다. 편모 박테리아의 엔진은 40개 이상의 부품으로 구성된 분할할 수 없는 시스템이며, 적어도 하나가 없으면 시스템의 완전한 기능 장애로 이어질 것입니다. 이 시스템은 자연 선택을 통해 발생할 수 없음을 의미합니다.
창조론자를 위한 밤
미국 베들레헴 리하이 대학교 생물학부 학장이자 과학자이자 생물학 교수인 M. Behe가 제시한 창조론은 즉시 교회 목회자들과 신의 이론 지지자들의 관심을 끌었습니다. 생명의 기원.
2005년 미국에서는 "합리적 설계" 이론 지지자들로부터 베히가 증인으로 소송을 제기한 소송도 있었는데, 이 과정에서 도버의 학교에서 창조론 연구의 도입을 고려한 "합리적 설계" 이론이 나왔다. 판다와 사람들에 대해." 그 과정이 없어져 그러한 과목의 가르침이 현행 헌법에 어긋나는 것으로 인정되었다.
그러나 창조론자들과 진화론자들 사이의 논쟁은 오늘날에도 계속되고 있습니다.
편모는 박테리아 세포의 표면 구조로 액체 매체에서 이동하는 역할을 합니다.
편모의 위치에 따라 박테리아는 다음과 같이 나뉩니다(그림 1).
Peritrichial
혼합
폴
아극
극 편모- 하나 이상의 편모가 세포의 한쪽(단극) 또는 양쪽(양극) 극에 위치하며 기부는 세포의 장축에 평행합니다.
아극성 편모(아극) - 하나 이상의 편모가 한쪽 끝 또는 두 끝에서 세포의 극으로 측면 표면이 전환되는 지점에 위치합니다. 베이스에는 셀의 장축과 직각이 있습니다.
측면 편모(측면) - 다발 형태의 하나 이상의 편모가 세포 반쪽 중 하나의 중간 지점에 있습니다.
Peritrichial 편모- 셀의 전체 표면에 하나씩 또는 묶음으로 위치하며 일반적으로 극에서 박탈됩니다.
혼합 편모- 2개 이상의 편모가 위치 다른 점세포.
편모의 수에 따라 다음이 있습니다.
Monotrichous - 하나의 편모
Polytrichs - 편모 다발
또한 구별됨:
로포트리쿠스- 편모의 독점 polytrichial 배열.
양서류- 편모의 양극성 다모 배열.
박테리아 편모와 기초체의 구조. 편모.
편모 자체는 아주 간단하게 배열되어 있습니다. 즉, 기초 몸체에 부착된 필라멘트입니다. 때때로 후크(hook)라고 하는 튜브의 구부러진 부분이 기저체와 필라멘트 사이에 삽입될 수 있습니다.
화학적 구성면에서 편모는 98% 편모 단백질(편모-편모)로 구성되며 16개의 아미노산을 포함하고 글루타민 및 아스파르트산이 우세하며 트립토판, 시스테인 및 시스틴은 소량의 방향족 아미노산이 없습니다. Flagellin은 항원 특이성을 부과하며 H-항원이라고 합니다. 박테리아 편모에는 ATPase 활성이 없습니다.
편모의 두께는 10-12 nm이고 길이는 3-15 μm입니다.
시계 반대 방향으로 꼬인 단단한 나선입니다. 편모의 회전도 40 ~ 60 rpm의 주파수로 반시계 방향으로 수행되어 세포가 반대 방향으로 회전하지만, 세포는 편모보다 훨씬 무겁고 회전은 12에서 14rpm으로 느립니다.
편모는 소단위체가 내부 채널을 통해 들어가는 말단부에서 자랍니다. 일부 종에서 편모는 세포벽의 연속이며 아마도 동일한 구조를 갖는 외피로 외부를 추가로 덮습니다.
기초체
기초 몸체는 4 부분으로 구성됩니다.
필라멘트 또는 후크와 로드 결합
막대에 연결된 두 개의 디스크. (M과 S)
단백질 복합체 그룹(고정자)
단백질 모자
내막과 외막이 있는 세균은 2개의 추가 디스크(P, L)와 기저체 근처의 외막에 있는 단백질 구조를 가지고 있어 운동에 중요한 역할을 하지 않습니다.
기저체 구조의 특이성은 세포벽의 구조에 의해 결정됩니다. 그 온전함은 편모의 움직임에 필요합니다. 리소자임으로 세포를 처리하면 세포벽에서 펩티도글리칸층이 제거되어 편모의 구조가 방해받지는 않았지만 움직임이 손실됩니다.
박테리아 편모는 박테리아 세포의 운동성을 결정합니다. 편모는 세포질막에서 기원한 가는 필라멘트이며 세포 자체보다 길다. 편모의 두께는 12~20nm이고 길이는 3~15μm입니다. 나선형 실, 갈고리 및 특수 디스크가 있는 막대가 포함된 기본 몸체(그람 양성용 디스크 1쌍 및 그람 음성 박테리아용 디스크 2쌍)의 세 부분으로 구성됩니다. 편모의 디스크는 세포막과 세포벽에 붙어 있습니다. 이것은 편모를 회전시키는 모터 막대가 있는 전기 모터의 효과를 만듭니다. 편모는 단백질로 구성됩니다 - 편모 (편모에서 편모); H항원이다. 편모 소단위는 감겨 있습니다. 다른 종의 박테리아에 있는 편모의 수는 Vibrio cholerae에서 1개(monotrich)에서 Escherichia coli, Proteus 등의 박테리아(peritrich) 주변을 따라 확장되는 10개 또는 수백 개의 편모에 이르기까지 다양합니다. Lofotrichs는 하나의 편모 다발을 가지고 있습니다 세포의 끝. 양서류는 세포의 반대쪽 끝에 하나의 편모 또는 편모 다발이 있습니다.
선모(섬모, 융모) - 편모보다 얇고 짧은(3-10 nm x 0.3-10 미크론) 필라멘트 형성. Pili는 세포 표면에서 연장되며 항원 활성을 갖는 Pilin 단백질로 구성됩니다. 유착, 즉 영향을 받은 세포에 박테리아를 부착시키는 선모와 영양, 물-소금 대사 및 성(F-필리) 또는 접합 선모를 담당하는 선모가 있습니다. 음료는 풍부합니다 - 케이지 당 수백. 그러나 성모는 일반적으로 세포당 1-3개입니다. 이들은 전염성 플라스미드(F-, R-, Col-플라스미드)를 포함하는 소위 "남성" 공여자 세포에 의해 형성됩니다. 성모의 독특한 특징은 성모에 집중적으로 흡착되는 특별한 "남성" 구형 박테리오파지와의 상호 작용입니다.
포자는 휴면 중인 퍼미큐트 박테리아의 독특한 형태입니다. 그람 양성 세포벽 구조를 가진 박테리아. 포자는 균의 존재에 불리한 조건(건조, 영양결핍 등)에서 형성된다. 균체 내부에 하나의 포자(내생포자)가 형성된다. 포자의 형성은 종의 보존에 기여하며 번식 방법이 아니다. , 균류에서처럼. Bacillus 속의 포자 형성 박테리아는 세포의 직경을 초과하지 않는 포자를 가지고 있습니다. Clostridium - 방추).포자는 내산성이므로 Aujeszky 방법 또는 Ziehl-Neelsen 방법에 따라 빨간색으로 염색되고 식물 세포는 파란색으로 염색됩니다.
분쟁의 모양은 타원형, 구형 일 수 있습니다. 셀의 위치는 터미널입니다. 스틱 끝 (파상풍의 원인 병원체), 서브 터미널 - 스틱 (보툴리누스 중독의 병원체, 가스 괴저) 및 중앙 (탄저균)의 끝 부분에 더 가깝습니다. 포자는 다층 껍질, 칼슘 디피콜리네이트, 낮은 수분 함량 및 느린 대사 과정의 존재로 인해 오랫동안 지속됩니다. 유리한 조건에서 포자는 활성화, 개시, 발아의 세 가지 연속 단계를 통해 발아합니다.
8. 박테리아의 주요 형태
구상 박테리아(구균)일반적으로 구형이지만 약간 타원형이거나 콩 모양일 수 있습니다. 구균은 단독으로 위치할 수 있습니다(미세 구균). 쌍으로 (쌍구균); 사슬 (연쇄상 구균) 또는 포도 다발 (포도상 구균), 패키지 (sarcinas) 형태. 연쇄상 구균은 다양한 염증 및 화농성 과정인 편도선염과 단독, 포도구균을 유발할 수 있습니다.
막대 모양의 박테리아가장 일반적인. 막대는 쌍(디플로박테리아) 또는 사슬(스트렙토박테리아)로 연결된 단일일 수 있습니다. 막대 모양의 박테리아에는 대장균, 살모넬라증의 병원체, 이질, 장티푸스, 결핵 등이 있습니다. 일부 막대 모양의 박테리아는 불리한 조건에서 형성되는 능력이 있습니다 분쟁.포자 형성 막대는 간균.스핀들 모양의 간균이라고 합니다. 클로스트리디아.
포자 형성은 복잡한 과정입니다. 포자는 정상적인 세균 세포와 크게 다릅니다. 그들은 조밀 한 껍질과 매우 적은 양의 물을 가지고 있으며 영양분이 필요하지 않으며 번식이 완전히 멈 춥니 다. 포자는 장기간 건조, 고온 및 저온을 견딜 수 있으며 수십 및 수백 년 동안 생존 가능한 상태일 수 있습니다(탄저병, 보툴리누스 중독, 파상풍 등의 포자). 유리한 환경에서 포자는 발아합니다. 즉, 일반적인 식물 번식 형태로 바뀝니다.
복잡한 박테리아여러 컬이있는 쉼표 - vibrios - spirilla, 얇은 꼬인 막대기 - spirochetes의 형태 일 수 있습니다. 비브리오는 콜레라의 원인균이고 매독의 원인균은 스피로헤타입니다.
9. 리케차와 클라미디아의 형태학적 특징
Rickettsia는 뚜렷한 다형성을 특징으로하는 작은 그람 음성 미생물입니다. 구균, 막대 모양 및 필라멘트 형태를 형성합니다 (그림 22). Rickettsia 크기는 0.5-3-4 미크론으로 다양하며 필라멘트 형태의 길이는 10-40 미크론에 이릅니다. 그들은 포자와 캡슐을 형성하지 않으며 Zdrodovsky에 따르면 빨간색으로 염색됩니다.
클라미디아는 구형, 난형 또는 막대 모양입니다. 그들의 크기는 0.2-1.5 미크론 내에서 변동합니다. 클라미디아의 형태와 크기는 세포 내 발달 주기의 단계에 따라 달라지며, 이는 작은 구형 기본 형성이 이분 분열을 통해 큰 초기 몸체로 변형되는 것을 특징으로 합니다. 분열하기 전에 클라미디아 입자는 박테리아 캡슐과 유사한 형태로 둘러싸여 있습니다. Chlamydia 얼룩 "* Romanovsky-Giemsa에 따르면 그람 음성이며 위상차 현미경으로 생체 내 제제에서 명확하게 볼 수 있습니다.
10. 마이코플라스마의 구조와 생물학.
Mycoplasmatales라는 하나의 목만 Mollicutes 클래스에 속합니다. 이 주문의 대표자 - 마이코 플라스마 -
그들은 세포벽이 없다는 점에서 박테리아와 다릅니다. 대신, 그들은 3층 지단백 세포질 막을 포함합니다. 마이코플라스마의 크기는 125-250 마이크론 내에서 변동합니다. 그들은 원형, 타원형 또는 사상체이며 그람 음성입니다.
마이코플라스마는 대부분의 박테리아와 마찬가지로 특히 사상 구조에서 작은 콕코이드 형성(소체, EB)이 형성된 후 이분법으로 번식합니다.
마이코플라스마는 신진 및 분할이 가능합니다. 최소 재생 단위는 ET(0.7-0.2 미크론)입니다. 세포막의 주성분은 콜레스테롤입니다. 마이코플라스마는 콜레스테롤을 형성할 수 없으며 도입으로 보충된 조직이나 영양 배지에서 콜레스테롤을 활용합니다. 그람 염색은 음성이지만 Romanovsky-Giemsa 염색이 최상의 결과를 제공합니다. 마이코플라스마는 재배 조건이 까다롭습니다. 천연 혈청, 콜레스테롤, 핵산, 탄수화물, 비타민 및 다양한 염이 영양 배지에 첨가되어야 합니다. 밀도가 높은 배지에서는 과립 중심이 돌출된 특징적인 작은 반투명 집락을 형성하여 "튀긴 계란"처럼 보입니다. 혈액이 있는 배지에서 일부 유형의 마이코플라스마는 베타 및 베타 용혈을 제공합니다. 반액체 배지에서 마이코플라즈마는 주입 라인을 따라 성장하여 분산되고 부서지기 쉬운 집락을 형성합니다. 액체 매체에서는 약간의 연무나 유백색이 나타납니다. 일부 균주는 가장 얇은 기름기 있는 필름을 형성할 수 있습니다. 인간의 경우 병원성 및 부생 종을 포함하여 Mycoplasma, Ureaplasma 및 Acholeplasma 속의 대표자가 분리됩니다.