세균성 세포의 특성

콘텐츠

• 세포 기본
• 박테리아 세포 입문서
• 박테리아 세포벽
• 플라 겔라, 필리 및 내생 포자
• 세균 번식

세포는 생명의 기본 단위이며, 신진 대사, 생식 능력 및 화학적 균형 유지 수단을 포함하여 생물과 관련된 모든 주요 특성을 유지하는 생물의 가장 작은 별개의 요소입니다. 세포는 원핵 생물, 박테리아 및 단세포 유기체의 찌그러짐을 지칭하는 용어 또는 진핵 생물, 식물, 곰팡이 및 동물을 말합니다.

박테리아 및 다른 원핵 세포는 진핵 세포에 비해 거의 모든 방식으로 훨씬 단순합니다. 모든 세포에는 최소한 DNA 형태의 원형질막, 세포질 및 유전 물질이 포함됩니다. 진핵 세포는 이러한 필수 요소를 넘어서는 다양한 요소를 특징으로하지만이 세 가지가 박테리아 세포의 거의 전체를 차지합니다. 그러나, 박테리아 세포는 진핵 세포가 아니라, 특히 세포벽이 아닌 몇 가지 특징을 포함한다.

세포 기본

효모는 단세포이지만 단일 진핵 생물은 수조 개의 세포를 가질 수 있습니다. 반면에 박테리아 세포는 하나의 세포 만 가지고 있습니다. 진핵 세포에는 핵, 미토콘드리아 (동물), 엽록체 (식물은 미토콘드리아에 대한 답변), 골지체, 소포체 및 리소좀과 같은 다양한 막-결합 세포 소기관이 포함되지만, 세균 세포에는 소기관이 없다. 진핵 생물 및 원핵 생물 둘다는 단백질 합성을 담당하는 작은 구조 인 리보솜을 포함하지만, 진핵 생물에서는 이들이 다수가 선형의 리본 형 소포체를 따라 군집되어 있기 때문에 진핵 생물에서 전형적으로 더 쉽게 시각화된다.

더 큰 진화 시대 (약 35 억 년, 원핵 생물의 경우 약 15 억)와 단순성 때문에 박테리아 세포와 박테리아 자체를 "원초적"으로 간주하기가 쉽다. 그러나 여러 가지 이유로 오해의 소지가 있습니다. 하나는 종 생존의 단순한 관점에서 더 복잡한 것이 반드시 더 강력한 것을 의미하지는 않는다는 것입니다. 모든 가능성에서, 그룹으로서의 박테리아는 지구상의 조건이 충분히 변하면 인간과 다른 "보다 높은"유기체보다 오래 지속될 것입니다. 두 번째 이유는 박테리아 세포가 단순하지만 진핵 생물이 가지지 않은 다양한 강력한 생존 메커니즘을 진화 시켰기 때문입니다.

박테리아 세포 입문서

박테리아 세포는 막 대형 (bacilli), 원형 (cocci) 및 나선형 (spirilli)의 세 가지 기본 형태로 제공됩니다. 이러한 형태 적 박테리아 세포 특성은 공지 된 박테리아에 의해 발생하는 감염성 질환을 진단하는데 유용 할 수있다. 예를 들어 "strep throat"는 연쇄상 구균이름에서 알 수 있듯이 둥글고 포도상 구균. 탄저병은 큰 바실러스에 의해 발생하고 라임 병은 스피 로케트에 의해 발생하며, 스피 로케트는 나선형입니다. 개별 세포의 다양한 형태에 추가하여, 박테리아 세포는 클러스터에서 발견되는 경향이 있으며, 그 구조는 해당 종에 따라 다양하다. 일부 막대와 구균은 장쇄에서 자라는 반면, 특정 다른 구균은 개별 세포의 모양을 다소 연상시키는 클러스터에서 발견됩니다.

대부분의 박테리아 세포는 바이러스와 달리 다른 유기체와 독립적으로 살 수 있으며 대사 또는 생식 요구를 위해 다른 생물에 의존하지 않습니다. 그러나 예외는 존재합니다. 일부 종 리케차 과 클라미디아 분명히 세포 내에서 살아 남기 위해 생물 세포에 서식하는 것 외에는 선택의 여지가 없습니다.

박테리아 세포핵의 부족은 원핵 세포가 진핵 세포와 원래 구별되는 이유인데,이 차이는 비교적 낮은 배율의 현미경 하에서도 명백하기 때문이다. 박테리아 DNA는 진핵 생물의 것과 같은 핵막으로 둘러싸여 있지는 않지만 밀접하게 밀집되는 경향이 있으며, 결과적인 거친 형성을 핵 종이라고합니다. 진핵 세포보다 박테리아 세포에서 전체적으로 DNA가 상당히 적습니다. 끝에서 끝까지 뻗으면, 전형적인 진핵 생물 유전자 물질 또는 염색질의 단일 카피는 약 1 밀리미터로 늘어나는 반면, 박테리아의 카피 틴은 약 1 내지 2 마이크로 미터, 즉 500 내지 1,000 배의 차이에이를 것이다. 진핵 생물의 유전 물질에는 DNA 자체와 히스톤이라고하는 단백질이 모두 포함되는 반면, 원핵 생물 DNA에는 폴리아민 (질소 화합물)과 이와 관련된 마그네슘 이온이 있습니다.

박테리아 세포벽

아마도 박테리아 세포와 다른 세포 사이의 가장 명백한 구조적 차이는 박테리아가 세포벽을 가지고 있다는 사실입니다. 이 벽은 펩티도 글리 칸 분자는 세포막 바로 바깥에 있으며 모든 유형의 세포가 특징입니다. 펩티도 글리 칸은 다당류 당 및 단백질 성분의 조합으로 이루어지고; 그들의 주요 임무는 박테리아에 보호 및 강성을 추가하고, 세포막에서 유래하여 세포벽을 통해 외부 환경으로 연장되는 필리 및 편모와 같은 구조에 대한 고정 점을 제공하는 것입니다.

과거 세기에 미생물 학자였으며 대부분 인간 세포에 해를 끼치 지 않고 박테리아 세포에 위험한 약물을 만들고 싶었고 이러한 유기체 세포 구조의 각 구조에 대한 지식을 가지고 있다면, 이것을 설계하여 갈 수 있습니다. 또는 다른 세포 성분을 절약하면서 세포벽에 독성이있는 물질을 찾는 것. 실제로 이것은 많은 항생제가 정확하게 작동하는 방식입니다. 그들은 박테리아 세포벽을 표적으로 삼고 파괴하여 박테리아를 죽입니다. 페니실린1940 년대 초반에 항생제의 첫 번째 부류로 등장한이 박테리아는 전부는 아니지만 일부 박테리아의 세포벽을 구성하는 펩티도 글리 칸의 합성을 억제함으로써 작용합니다. 이들은 감수성 박테리아에서 가교라고하는 과정을 촉매하는 효소를 비활성화함으로써이를 수행합니다. 수년에 걸쳐 항생제 투여는 "침습"페니실린을 표적으로하는 베타-락타 마제 (beta-lactamases)라는 물질을 생성하는 박테리아를 선택했습니다. 따라서 오래 지속되고 끝이없는 "무기 경쟁"은 항생제와 질병을 일으키는 작은 표적 사이에 여전히 유효합니다.

플라 겔라, 필리 및 내생 포자

일부 박테리아에는 박테리아가 물리적 세계를 탐색하는 데 도움이되는 외부 구조가 있습니다. 예를 들어 편모 (단수 : 편모)는 올챙이와 유사한 박테리아를 보유한 박테리아에 대한 운동 수단을 제공하는 채찍 같은 부속물입니다. 때로는 박테리아 세포의 한쪽 끝에서 발견됩니다. 어떤 박테리아는 양쪽 끝에 그것들을 가지고 있습니다. 편모는 프로펠러와 매우 흡사하여 박테리아가 영양분을 "추적"하거나 독성 화학 물질에서 "탈출"하거나 빛을 향해 움직일 수 있습니다 (일부 박테리아, 시아 노 박테리아, 식물과 같은 에너지에 대해서는 광합성에 의존하므로 빛에 정기적으로 노출시켜야합니다.

필리 (단수 : pilus)는 박테리아 세포 표면에서 바깥쪽으로 연장되는 모발 모양의 돌기이기 때문에 편모와 구조적으로 유사합니다. 그러나 그들의 기능은 다릅니다. pili는 운동을 돕지 않고 박테리아가 암석, 내장 및 치아의 법랑질을 포함한 다양한 구성의 다른 세포와 표면에 부착되도록 도와줍니다. 다시 말해, 이들은 따개비의 특징적인 껍질이이 유기체가 암석에 달라 붙는 방식으로 박테리아에 "고착성"을 제공합니다. 필리가 없으면, 많은 병원성 (즉, 질병을 일으키는) 박테리아는 숙주 조직에 부착 될 수 없기 때문에 전염성이 없다. 특수 유형의 필리가 공정에 사용됩니다. 동사 변화두 개의 박테리아가 DNA의 일부를 교환합니다.

특정 박테리아의 다소 악마적인 구조는 내생 포자입니다. 새균 과 클로 스트 리듐 종은 세포 내에서 생성되는 정상적인 박테리아 세포의 높은 내열성, 탈수 및 비활성 버전 인 이러한 포자를 생성 할 수있다. 그들은 자신의 완전한 게놈과 모든 대사 효소를 포함합니다. 내생 포자의 주요 특징은 복잡한 보호 포자 코팅입니다. 질병 보툴리누스 중독은 클로스 트리 디움 보툴리눔 내생 포자는 내 독소라고하는 치명적인 물질을 분비합니다.

세균 번식

박테리아는 이분법이라고 불리는 과정에 의해 생성되는데, 이는 단순히 반으로 쪼개지고 모세포와 유 전적으로 동일한 한 쌍의 세포를 만드는 것을 의미합니다. 이 무성 생식의 형태는 진핵 생물의 번식과는 대조적이며, 이는 자손을 만들기 위해 같은 양의 유전 물질을 제공하는 두 개의 부모 유기체가 관련되어 있다는 점에서 성적입니다. 표면의 성적 번식이 번거로워 보일 수 있지만 결국 세포가 반으로 쪼개 질 수있는 이유는 무엇입니까? – 이것은 유전 적 다양성에 대한 절대적인 보증이며, 이러한 다양성은 종의 생존에 필수적입니다.

생각해보십시오 : 모든 인간이 유 전적으로 동일하거나 가까이에있을 때, 특히 볼 수없는 효소와 단백질의 수준에서 중요한 대사 기능을하는 경우, 단일 유형의 생물학적 대가로 잠재적으로 모든 인류를 제거 할 수있을 것입니다 . 당신은 인간이 특정 것들에 대한 유전 적 감수성이 다르다는 것을 알고 있습니다. 주요 (일부 사람들은 땅콩과 벌독을 포함한 알레르기 항원에 대한 작은 노출에 노출되어 죽을 수 있음)에서 비교적 사소한 것 (일부 사람들은 설탕 락타아제를 소화 할 수 없으므로 위장 시스템에 심각한 지장을주지 않으면 서 유제품을 섭취 할 수 없습니다). 많은 유전 적 다양성을 즐기는 종은 멸종으로부터 크게 보호됩니다.이 다양성은 유리한 자연 선택 압력이 작용할 수있는 원료를 제공하기 때문입니다. 주어진 종의 개체군 중 10 %가 아직 경험하지 못한 특정 바이러스에 면역성이있는 경우 이는 단순한 문제입니다. 반면에 바이러스가이 개체군에서 나타날 경우 10 %가이 종에서 생존 한 유기체의 100 %를 나타 내기까지 오래 걸리지 않을 수 있습니다.

결과적으로 박테리아는 유전 적 다양성을 보장하는 여러 가지 방법을 발전시켜 왔습니다. 이들은 포함합니다 변형, 활용 과 형질 도입. 모든 박테리아 세포가 이러한 모든 과정을 이용할 수있는 것은 아니지만, 그 사이에서 모든 박테리아 종이 다른 방식보다 훨씬 더 많이 생존 할 수 있습니다.

변형은 환경에서 DNA를 흡수하는 과정이며 자연과 인공 형태로 나뉩니다. 자연 변형에서, 죽은 박테리아로부터의 DNA는 세포막을 통해 내재화되고, 스 캐빈 저 스타일이며, 생존 박테리아의 DNA에 통합된다. 인공 변형에서 과학자들은 DNA를 숙주 박테리아에 의도적으로 도입합니다. 대장균 (이 종은 쉽게 조작되는 작고 간단한 게놈을 가지고 있기 때문에) 이러한 유기체를 연구하거나 원하는 박테리아 생성물을 생성합니다. 종종, 도입 된 DNA는 플라스미드 박테리아 DNA의 자연 발생 고리.

컨쥬 게이션은 하나의 박테리아가 필립스 또는 필리를 사용하여 DNA를 직접 접촉을 통해 두 번째 박테리아에 "주입"하는 과정입니다. 전달 된 DNA는 인공 형질 전환에서와 같이 플라스미드이거나 다른 단편 일 수있다. 새로 도입 된 DNA는 항생제 내성을 허용하는 단백질을 코딩하는 필수 유전자를 포함 할 수있다.

마지막으로, 형질 도입은 박테리오파지라고하는 침입 바이러스의 존재에 의존합니다. 바이러스는 유전자를 가지고 있지만 복제 할 수있는 기계가 없기 때문에 살아있는 세포에 의존합니다. 이 박테리오파지는 자신의 유전 물질을 그들이 침입 한 박테리아의 DNA에 넣고 박테리아가 더 많은 파지를 만들도록 지시합니다. 그 게놈에는 원래의 박테리아 DNA와 박테리오파지 DNA가 혼합되어 있습니다. 이들 새로운 박테리오파지는 세포를 떠날 때, 다른 박테리아를 침입하여 이전 숙주로부터 획득 한 DNA를 새로운 박테리아 세포로 전염시킬 수있다.