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과학자들에 따르면 박테리아의 나이는 35억년 이상입니다. 그들은 고도로 조직화된 유기체가 출현하기 오래 전에 지구에 존재했습니다. 생명의 기원인 박테리아 유기체는 형성된 핵과 핵막이 없는 것을 특징으로 하는 원핵생물 유형의 기본 구조를 받았습니다. 생물학적 특성 형성에 영향을 미치는 요인 중 하나는 박테리아 막(세포벽)입니다.
박테리아 벽은 몇 가지 기본 기능을 수행하도록 설계되었습니다.
- 박테리아의 골격이 되십시오.
- 특정 모양을 지정하십시오.
- 외부 환경과 소통하다;
- 환경 요인의 유해한 영향으로부터 보호합니다.
- 핵과 핵막이없는 박테리아 세포의 분열에 참여하십시오.
- 표면에 항원과 다양한 유형의 수용체를 보유합니다(전형적인 그람 음성 박테리아).
특정 유형의 박테리아에는 내구성이 뛰어나고 오랫동안 미생물의 온전함을 유지하는 역할을 하는 외부 캡슐이 있습니다. 이 경우 세균막은 세포질과 캡슐 사이의 중간 형태입니다. 일부 박테리아(예: 류코노스톡)는 하나의 캡슐에 여러 세포를 둘러싸는 특성이 있습니다. 이것을 주겔이라고 합니다.
캡슐의 화학적 조성은 다당류와 다량의 물이 존재하는 것이 특징입니다. 캡슐은 박테리아가 특정 물체에 부착되도록 할 수도 있습니다.
박테리아에 의한 흡수 정도는 물질이 껍질에 얼마나 쉽게 침투하는지에 따라 달라집니다. 생분해에 저항성이 있는 긴 사슬 부분을 가진 분자는 침투할 가능성이 더 높습니다.
껍질이란 무엇입니까?
박테리아 막은 지질다당류, 단백질, 지질단백질 및 테이코산으로 구성됩니다. 주성분은 무레인(펩티도글리칸)입니다.
세포벽의 두께는 다를 수 있으며 80nm에 이릅니다. 표면은 연속적이지 않으며 다양한 직경의 구멍이 있어 미생물이 영양분을 받고 생명 활동의 산물을 방출합니다.
외벽의 중요성은 상당한 무게로 입증됩니다. 무게는 전체 박테리아 건조 질량의 10~50%에 달합니다. 세포질이 튀어나와 박테리아의 외관을 변화시킬 수 있습니다.
껍질의 윗부분은 섬모로 덮여 있을 수도 있고 특정 단백질 물질인 편모로 구성된 편모를 가질 수도 있습니다. 세균막에 부착하기 위해 편모에는 평평한 디스크라는 특별한 구조가 있습니다. 편모가 1개 있는 세균은 단모균, 2개가 있는 세균은 양형균, 다발이 있는 세균은 로포트리쿠스, 다발이 많은 세균은 복낭균이라고 합니다. 편모가 없는 미생물을 무모증이라고 합니다.
세포막에는 세포 성장이 완료된 후 형성되기 시작하는 내부 부분이 있습니다. 겉감과 달리 훨씬 적은 양의 수분으로 구성되어 있어 탄력성과 강도가 더 뛰어납니다.
미생물 벽 합성 과정은 박테리아 내부에서 시작됩니다. 이를 위해 특정 순서(아세틸글루코사민과 아세틸무라믹산)로 번갈아 가며 강한 펩타이드 결합으로 서로 연결된 다당류 복합체 네트워크를 포함합니다. 벽의 조립은 껍질이 위치한 원형질막에서 외부적으로 수행됩니다.
박테리아에는 핵이 없기 때문에 핵막도 없습니다.
껍질은 얼룩이 없는 얇은 구조로 세포에 특별한 염색을 하지 않으면 볼 수조차 없습니다. 이를 위해 혈장분해와 어두운 시야가 사용됩니다.
그람염색
1884년에 세포의 상세한 구조를 연구하기 위해 크리스티앙 그램(Christian Gram)은 세포를 색칠하는 특별한 방법을 제안했으며, 이후 그의 이름을 따서 이 방법이 명명되었습니다. 그람 염색은 모든 미생물을 그람 양성균과 그람 음성균으로 나눕니다. 각 종은 고유한 생화학적, 생물학적 특성을 가지고 있습니다. 다양한 색상은 세포벽의 구조로 인해 발생합니다.
- 그람 양성박테리아는 다당류, 단백질 및 지질을 포함하는 거대한 껍질을 가지고 있습니다. 내구성이 뛰어나고 모공이 최소화되어 페인팅에 사용되는 페인트가 단단히 침투하여 실제로 씻겨 나가지 않습니다. 이러한 미생물은 청자색을 얻습니다.
- 그람 음성박테리아 세포에는 특정한 차이점이 있습니다. 벽 두께는 더 작지만 껍질에는 두 개의 층이 있습니다. 내부 층은 펩티도글리칸으로 구성되어 있으며 구조가 더 느슨하고 기공이 넓습니다. 그람 염색 페인트는 에탄올로 쉽게 씻겨 나옵니다. 세포가 변색됩니다. 미래에는 이 기술에 대비되는 빨간색 염료를 추가하여 박테리아를 빨간색이나 분홍색으로 물들이게 될 것입니다.
인간에게 무해한 그람 양성 미생물의 비율은 그람 음성 미생물의 비율을 훨씬 초과합니다. 현재까지 인간에게 질병을 일으키는 세 가지 그룹의 그람 음성 미생물이 분류되었습니다.
- 구균(연쇄구균 및 포도구균);
- 비포자 형성 형태(코리네박테리아 및 리스테리아);
- 포자 형성 형태(간균, 클로스트리디아).
주변 세포질 공간의 특성
박테리아 벽과 세포질막 사이에는 효소로 구성된 주변세포질 공간이 있습니다. 이 구성 요소는 필수 구조이며 박테리아 건조 질량의 10-12%를 구성합니다. 어떤 이유로 막이 파괴되면 세포는 죽습니다. 유전 정보는 세포질에 직접 위치하며 핵막에 의해 분리되지 않습니다.
미생물이 그람 양성이든 그람 음성이든 상관없이 이는 미생물의 삼투압 장벽이며, 유기 및 무기 분자를 세포 깊숙이 운반하는 역할을 합니다. 미생물의 성장에서 주변세포질의 특정 역할도 입증되었습니다.
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박테리아 유기체는 하나의 단일 세포로 표시됩니다. 박테리아의 형태는 다양합니다. 박테리아의 구조는 동물 및 식물 세포의 구조와 다릅니다.
세포에는 핵, 미토콘드리아 및 색소체가 부족합니다. 유전 정보 DNA의 운반체는 접힌 형태로 세포 중앙에 위치합니다. 실제 핵이 없는 미생물은 원핵생물로 분류됩니다. 모든 박테리아는 원핵생물이다.
지구상에는 백만 종 이상의 놀라운 유기체가 있는 것으로 추정됩니다. 현재까지 약 10,000종이 기재되어 있다.
박테리아 세포에는 벽, 세포질막, 내포물이 있는 세포질 및 뉴클레오티드가 있습니다. 추가 구조 중 일부 세포에는 편모, 털(표면의 접착 및 유지 메커니즘) 및 캡슐이 있습니다. 불리한 조건에서 일부 박테리아 세포는 포자를 형성할 수 있습니다. 박테리아의 평균 크기는 0.5-5 마이크론입니다.
박테리아의 외부 구조
쌀. 1. 박테리아 세포의 구조.
세포벽
- 박테리아 세포의 세포벽은 보호와 지지 역할을 합니다. 이는 미생물에게 고유한 형태를 부여합니다.
- 세포벽은 투과성이 있습니다. 영양소는 내부로 전달되고 대사산물은 이를 통과합니다.
- 일부 유형의 박테리아는 건조를 방지하는 캡슐과 유사한 특수 점액을 생성합니다.
- 일부 세포에는 이동을 돕는 편모(하나 이상) 또는 융모가 있습니다.
- 그람 염색 시 분홍색으로 나타나는 세균 세포( 그람 음성), 세포벽은 더 얇고 다층입니다. 영양분을 분해하는 데 도움이 되는 효소가 방출됩니다.
- 그람염색에서 보라색으로 나타나는 세균( 그람 양성), 세포벽이 두껍습니다. 세포 안으로 들어온 영양분은 주변세포질 공간(세포벽과 세포질막 사이의 공간)에서 가수분해 효소에 의해 분해됩니다.
- 세포벽 표면에는 수많은 수용체가 있습니다. 세포 킬러(파지, 콜리신 및 화합물)가 여기에 부착되어 있습니다.
- 일부 유형의 박테리아에 있는 벽 지질단백질은 독소라고 불리는 항원입니다.
- 항생제를 장기간 사용하거나 기타 여러 가지 이유로 인해 일부 세포는 막을 잃어도 재생산 능력은 유지됩니다. 그들은 둥근 모양 - L 자 모양을 가지며 오랫동안 인체에 지속될 수 있습니다 (구균 또는 결핵균). 불안정한 L자형은 원래의 형태로 돌아가는(복귀) 능력을 가지고 있습니다.
쌀. 2. 사진은 그람 음성균(왼쪽)과 그람 양성균(오른쪽)의 세균벽 구조를 나타낸 것이다.
캡슐
불리한 환경 조건에서 박테리아는 캡슐을 형성합니다. 마이크로캡슐은 벽에 단단히 접착됩니다. 전자현미경으로만 볼 수 있습니다. 매크로캡슐은 병원성 미생물(폐렴구균)에 의해 형성되는 경우가 많습니다. Klebsiella pneumoniae에서는 매크로캡슐이 항상 발견됩니다.
쌀. 3. 사진에는 폐렴구균이 있습니다. 화살표는 캡슐(초박 단면의 전자도)을 나타냅니다.
캡슐 같은 껍질
캡슐 같은 껍질은 세포벽과 느슨하게 연결된 형태입니다. 박테리아 효소 덕분에 캡슐 모양의 껍질은 외부 환경의 탄수화물(외다당류)로 덮여 있어 완전히 매끄러운 표면이라도 박테리아가 다른 표면에 부착될 수 있습니다.
예를 들어 연쇄구균은 인체에 들어가면 치아와 심장 판막에 달라붙을 수 있습니다.
캡슐의 기능은 다양합니다.
- 공격적인 환경 조건으로부터 보호,
- 인간 세포에 대한 접착(고착)을 보장하고,
- 항원성을 지닌 캡슐은 살아있는 유기체에 도입될 때 독성 효과를 나타냅니다.
쌀. 4. 연쇄구균은 치아 법랑질에 달라붙을 수 있으며 다른 미생물과 함께 우식을 유발할 수 있습니다.
쌀. 5. 사진은 류머티즘으로 인한 승모판 손상을 보여줍니다. 원인은 연쇄상 구균입니다.
편모
- 일부 박테리아 세포에는 이동을 돕는 편모(1개 이상) 또는 융모가 있습니다. 편모에는 수축성 단백질인 플라젤린이 들어 있습니다.
- 편모의 수는 다를 수 있습니다. 하나, 편모 다발, 세포의 다른 끝 또는 전체 표면에 걸친 편모.
- 운동(무작위 또는 회전)은 편모의 회전 운동의 결과로 수행됩니다.
- 편모의 항원 특성은 질병에 독성 영향을 미칩니다.
- 편모가 없는 박테리아는 점액으로 덮여 있으면 미끄러질 수 있습니다. 수생 박테리아는 질소로 채워진 40-60개의 액포를 포함합니다.
다이빙과 등반을 제공합니다. 토양에서 박테리아 세포는 토양 채널을 통해 이동합니다.
쌀. 6. 편모의 부착 및 작동 방식.
쌀. 7. 사진은 다양한 유형의 편모 미생물을 보여줍니다.
쌀. 8. 사진은 다양한 유형의 편모 미생물을 보여줍니다.
마셨다
- Pili (villi, fimbriae)는 박테리아 세포의 표면을 덮습니다. 융모는 단백질 성질을 지닌 나선형으로 꼬인 얇은 속이 빈 실입니다.
- 일반형 마신다숙주 세포에 접착(고착)을 제공합니다. 그 수는 수백에서 수천에 이릅니다. 첨부 순간부터 모든 .
- 성적 음주기증자로부터 수혜자에게 유전 물질의 전달을 촉진합니다. 그 수는 셀당 1에서 4까지입니다.
쌀. 9. 사진은 대장균 을 보여줍니다. 편모와 필리가 보입니다. 사진은 터널링현미경(STM)을 이용해 촬영됐다.
쌀. 10. 사진은 구균의 수많은 필리(fimbriae)를 보여줍니다.
쌀. 11. 사진은 선모가 있는 박테리아 세포를 보여줍니다.
세포질막
- 세포질막은 세포벽 아래에 위치하며 지질단백질(지질 최대 30%, 단백질 최대 70%)입니다.
- 다른 박테리아 세포는 다른 막 지질 구성을 가지고 있습니다.
- 막 단백질은 많은 기능을 수행합니다. 기능성 단백질다양한 성분 등의 합성이 세포질막에서 발생하는 효소입니다.
- 세포질막은 3개의 층으로 구성되어 있습니다. 인지질 이중층에는 글로불린이 침투되어 물질이 박테리아 세포로 전달됩니다. 기능이 중단되면 세포는 죽습니다.
- 세포질막은 포자 형성에 참여합니다.
쌀. 12. 사진은 얇은 세포벽(CW), 세포질막(CPM) 및 중앙의 뉴클레오티드(Neisseria catarrhalis 박테리아)를 명확하게 보여줍니다.
박테리아의 내부 구조
쌀. 13. 사진은 박테리아 세포의 구조를 보여줍니다. 박테리아 세포의 구조는 동물 및 식물 세포의 구조와 다릅니다. 세포에는 핵, 미토콘드리아 및 색소체가 없습니다.
세포질
세포질은 75%가 물로 구성되어 있으며, 나머지 25%는 미네랄 화합물, 단백질, RNA 및 DNA입니다. 세포질은 항상 조밀하고 움직이지 않습니다. 여기에는 효소, 일부 색소, 설탕, 아미노산, 영양분 공급, 리보솜, 메소솜, 과립 및 모든 종류의 기타 함유물이 포함되어 있습니다. 세포 중앙에는 유전 정보를 전달하는 물질, 즉 핵양이 집중되어 있습니다.
과립
과립은 에너지와 탄소의 원천인 화합물로 구성됩니다.
메소솜
메소솜은 세포 파생물입니다. 그들은 동심원 막, 소포, 관, 고리 등 다양한 모양을 가지고 있습니다. 메소솜은 핵양체와 연결되어 있습니다. 세포 분열과 포자 형성에 참여하는 것이 주요 목적입니다.
핵양체
핵양체는 핵과 유사합니다. 그것은 세포의 중앙에 위치하고 있습니다. 여기에는 접힌 형태로 유전 정보를 전달하는 DNA가 포함되어 있습니다. 풀린 DNA의 길이는 1mm에 이릅니다. 박테리아 세포의 핵 물질에는 막, 핵소체 또는 염색체 세트가 없으며 유사분열로 분열되지 않습니다. 분열하기 전에 뉴클레오티드는 두 배가됩니다. 분열하는 동안 뉴클레오티드의 수는 4개로 증가합니다.
쌀. 14. 사진은 박테리아 세포의 단면을 보여줍니다. 중앙 부분에 뉴클레오티드가 보입니다.
플라스미드
플라스미드는 이중 가닥 DNA 고리로 감겨진 자율 분자입니다. 그들의 질량은 뉴클레오티드의 질량보다 훨씬 적습니다. 유전 정보가 플라스미드의 DNA에 암호화되어 있다는 사실에도 불구하고 이는 박테리아 세포에 필수적이지 않고 필요하지도 않습니다.
쌀. 15. 사진은 박테리아 플라스미드를 보여줍니다. 사진은 전자현미경을 사용하여 촬영되었습니다.
리보솜
박테리아 세포의 리보솜은 아미노산으로부터 단백질을 합성하는 데 관여합니다. 박테리아 세포의 리보솜은 핵이 있는 세포의 리보솜처럼 소포체에 결합되어 있지 않습니다. 많은 항균제의 "표적"이 되는 것은 리보솜입니다.
포함사항
함유물은 핵 및 비핵 세포의 대사 산물입니다. 이는 글리코겐, 전분, 황, 폴리인산(발루틴) 등의 영양소 공급을 나타냅니다. 종종 내포물은 칠할 때 염료 색상과 다른 모양을 나타냅니다. 통화별로 진단할 수 있습니다.
박테리아의 모양
박테리아 세포의 모양과 크기는 식별(인식)에 매우 중요합니다. 가장 일반적인 모양은 구형, 막대 모양 및 나선형입니다.
표 1. 박테리아의 주요 형태.
구형 박테리아
구형 박테리아를 구균(그리스어 coccus - 곡물)이라고 합니다. 그것들은 하나씩, 둘씩(디플로구균), 패킷, 사슬, 포도 다발처럼 배열됩니다. 이 위치는 세포 분열 방법에 따라 다릅니다. 가장 해로운 미생물은 포도상 구균과 연쇄상 구균입니다.
쌀. 16. 사진에는 소구균이 있습니다. 박테리아는 둥글고 매끄러우며 색상은 흰색, 노란색, 빨간색입니다. 자연적으로 구균은 어디에나 존재합니다. 그들은 인체의 다른 구멍에 살고 있습니다.
쌀. 17. 사진은 쌍구균 박테리아(Streptococcus pneumoniae)를 보여줍니다.
쌀. 18. 사진은 Sarcina 박테리아를 보여줍니다. 구균 박테리아는 패킷으로 결합됩니다.
쌀. 19. 사진은 연쇄상 구균 박테리아 (그리스어 "streptos"-사슬)를 보여줍니다.
체인으로 배열됩니다. 그들은 여러 질병의 원인이 되는 물질입니다.
쌀. 20. 사진에서 박테리아는 "황금"포도상구균입니다. "포도 다발"처럼 배열됩니다. 클러스터는 황금색입니다. 그들은 여러 질병의 원인이 되는 물질입니다.
막대 모양의 박테리아
포자를 형성하는 막대 모양의 박테리아를 간균이라고 합니다. 그들은 원통형입니다. 이 그룹의 가장 두드러진 대표자는 바실러스(bacillus)이다. 간균에는 흑사병과 헤모필루스 인플루엔자균이 포함됩니다. 막대 모양 박테리아의 끝은 뾰족하거나, 둥글거나, 잘리거나, 벌어지거나, 갈라질 수 있습니다. 막대 자체의 모양은 규칙적이거나 불규칙할 수 있습니다. 한 번에 하나씩, 두 개씩 배열하거나 체인을 형성할 수 있습니다. 일부 간균은 둥근 모양을 갖고 있기 때문에 coccobacilli라고 불립니다. 그러나 그럼에도 불구하고 길이가 너비를 초과합니다.
Diplobacillus는 이중 막대입니다. 탄저균은 긴 실(사슬)을 형성합니다.
포자의 형성은 간균의 모양을 변화시킵니다. 간균의 중앙에는 부티르산 박테리아에 포자가 형성되어 스핀들 모양을 갖습니다. 파상풍 간균 - 간균의 끝 부분에 드럼 스틱 모양이 나타납니다.
쌀. 21. 사진은 막대 모양의 박테리아 세포를 보여줍니다. 여러 개의 편모가 보입니다. 사진은 전자현미경을 사용하여 촬영되었습니다. 부정적인.
쌀. 24. 부티르산균은 중앙에 포자가 형성되어 방추형 모양을 띤다. 파상풍 스틱-끝 부분에 드럼 스틱 모양이 나타납니다.
뒤틀린 박테리아
하나 이상의 나층에는 셀 굴곡이 없습니다. 몇몇(2개, 3개 또는 그 이상)은 캄필로박터입니다. Spirochetes는 "spira"-굴곡 및 "증오"-갈기라는 이름에 반영된 독특한 모양을 가지고 있습니다. Leptospira("leptos" - 좁고 "spera" - 이랑)는 촘촘하게 컬이 있는 긴 필라멘트입니다. 박테리아는 꼬인 나선형과 유사합니다.
쌀. 27. 사진 속 나선형 모양의 세균세포는 '쥐물림병'의 원인균이다.
쌀. 28. 사진에서 렙토스피라 박테리아는 많은 질병의 원인균입니다.
쌀. 29. 사진에서 렙토스피라 박테리아는 많은 질병의 원인균입니다.
클럽 모양
디프테리아와 리스테리아증의 원인균인 코리네박테리아는 곤봉 모양의 형태를 갖고 있다. 박테리아의 이러한 모양은 극에 있는 변색성 입자의 배열에 의해 제공됩니다.
쌀. 30. 사진은 코리네박테리아를 보여준다.
기사에서 박테리아에 대해 자세히 알아보십시오.
박테리아는 35억년 이상 동안 지구에 살았습니다. 이 기간 동안 그들은 많은 것을 배웠고 많은 것에 적응했습니다. 박테리아의 총 질량은 엄청납니다. 그 규모는 약 5000억 톤이다. 박테리아는 알려진 거의 모든 생화학적 과정을 마스터했습니다. 박테리아의 형태는 다양합니다. 박테리아의 구조는 수백만 년에 걸쳐 상당히 복잡해졌지만 오늘날에도 박테리아는 가장 단순한 구조의 단세포 유기체로 간주됩니다.
박테리아 세포의 구조
대부분의 박테리아의 세포질은 세포벽, 세포질막, 피막(점액)층 등의 막으로 둘러싸여 있습니다. 이러한 구조는 신진 대사에 참여합니다. 식품은 세포막을 통해 들어가고 대사 산물은 제거됩니다. 그들은 유해한 환경 요인의 작용으로부터 세포를 보호하고 세포의 표면 특성(표면 장력, 전하, 삼투 상태 등)을 크게 결정합니다. 살아있는 박테리아 세포의 이러한 구조는 지속적인 기능적 상호 작용을 하고 있습니다.
세포벽. 박테리아 세포는 세포벽에 의해 외부 환경과 분리됩니다. 두께는 10-20nm이고 질량은 세포 질량의 20-50%에 이릅니다. 이는 세포 모양의 불변성, 표면 전하, 해부학적 완전성, 파지 흡착 능력, 면역 반응 참여, 외부 환경과의 접촉 및 외부 유해 영향으로부터의 보호를 결정하는 복잡한 다기능 시스템입니다. 세포벽은 탄력성과 충분한 강도를 갖고 있으며 1~2MPa의 세포내 압력을 견딜 수 있습니다.
세포벽의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 펩티도글리칸(글리코펩티드, 뮤코펩티드, 뮤레인, 글리코사미노펩티드), 이는 원핵생물에서만 발견됩니다. 펩티도글리칸의 특정 헤테로폴리머는 β-1-4-글리코시드 결합, 디아미노피멜산(DAP), D-글루탐산, L- 및 D-알라닌 비율을 통해 상호 연결된 N-아세틸글루코사민과 N-아세틸무라민산의 교대 잔기로 구성됩니다. 1:1:1:1:2. 펩티도글리칸 하위 단위를 함께 묶는 글리코시드 결합과 펩타이드 결합은 분자 네트워크 또는 주머니 구조를 제공합니다. 원핵 세포벽의 무레인 네트워크에는 테이코산, 폴리펩티드, 지질다당류, 지질단백질 등도 포함됩니다. 세포벽은 강성을 갖고 있으며, 이것이 박테리아 벽의 모양을 결정합니다. 세포벽에는 대사산물이 운반되는 작은 구멍이 있습니다.
그람염색. 대부분의 박테리아는 화학적 구성에 따라 두 그룹으로 나뉩니다. 이 속성은 1884년 덴마크 물리학자 H. Gram에 의해 처음 발견되었습니다. 요점은 박테리아를 젠티안 바이올렛(크리스탈 바이올렛, 메틸 바이올렛 등)으로 염색할 때 일부 박테리아에서는 요오드가 함유된 페인트가 알코올로 처리될 때 세포에 유지되는 화합물을 형성한다는 것입니다. 이러한 박테리아는 청자색을 띠며 그람 양성(Gr +)이라고 합니다. 변색된 박테리아는 그람 음성균(Gr -)이며 대조 페인트(자홍색)로 염색됩니다. 그람 염색은 진단용이지만 세포벽이 있는 원핵생물에만 해당됩니다.
구조와 화학적 조성에서 그람 양성균은 그람 음성균과 크게 다릅니다. 그람 양성 박테리아의 경우 세포벽은 더 두껍고 균질하며 무정형이며 테이코산과 관련된 무레인을 많이 함유하고 있습니다. 그람 음성 박테리아의 경우 세포벽은 더 얇고 층이 있으며 무레인이 거의 없고(5~10%) 테이코산이 없습니다.
표 1.1 Gr+ 및 Gr- 박테리아의 화학적 조성
박테리아 세포의 일반적인 구조는 그림 2에 나와 있습니다. 박테리아 세포의 내부 조직은 복잡합니다. 각각의 체계적인 미생물 그룹은 고유한 구조적 특징을 가지고 있습니다.
세포벽.박테리아 세포는 치밀한 막으로 덮여 있습니다. 세포질막 외부에 위치한 이 표면층을 세포벽이라고 합니다(그림 2, 14). 벽은 보호 및 지지 기능을 수행하고 세포에 영구적이고 특징적인 모양(예: 막대 또는 구균 모양)을 부여하고 세포의 외부 골격을 나타냅니다. 이 조밀한 껍질은 박테리아를 식물 세포와 유사하게 만들어 부드러운 껍질을 가진 동물 세포와 구별됩니다. 박테리아 세포 내부의 삼투압은 외부 환경보다 몇 배, 때로는 수십 배 더 높습니다. 따라서 세포벽과 같은 조밀하고 견고한 구조로 세포를 보호하지 않으면 세포는 빠르게 파열될 것입니다.
세포벽의 두께는 0.01-0.04 마이크론입니다. 이는 박테리아 건조 질량의 10~50%를 차지합니다. 세포벽을 구성하는 물질의 양은 박테리아 성장 중에 변하며 일반적으로 나이가 들수록 증가합니다.
현재까지 연구된 거의 모든 박테리아의 견고한 구조의 기초인 벽의 주요 구조 구성 요소는 무레인(글리코펩타이드, 뮤코펩타이드)입니다. 이것은 질소를 운반하는 당(아미노당과 4-5개의 아미노산)을 포함하는 복잡한 구조의 유기 화합물입니다. 더욱이, 세포벽 아미노산은 자연에서는 거의 발견되지 않는 특이한 모양(D-입체이성질체)을 가지고 있습니다.
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세포벽의 구성 부분, 즉 그 구성 요소는 복잡하고 강력한 구조를 형성합니다(그림 3, 4 및 5).
1884년 Christian Gram이 처음 제안한 염색 방법을 사용하면 박테리아를 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 그람 양성그리고 그람 음성. 그람 양성 유기체는 크리스탈 바이올렛과 같은 일부 아닐린 염료와 결합할 수 있으며, 요오드로 처리한 후 알코올(또는 아세톤)로 요오드-염료 복합체를 유지합니다. 이 복합체가 에틸 알코올의 영향으로 파괴되는 동일한 박테리아(세포가 변색됨)는 그람 음성으로 분류됩니다.
그람 양성균과 그람 음성균의 세포벽의 화학적 구성은 다릅니다.
그람 양성 박테리아의 세포벽 구성에는 뮤코펩타이드 외에도 다당류(복합 고분자당), 테이코산(당, 알코올, 아미노산 및 인산으로 구성된 구성 및 구조의 복합 화합물)이 포함됩니다. ). 다당류와 테이코산은 벽 뼈대인 무레인과 연관되어 있습니다. 우리는 그람 양성 박테리아의 세포벽 구성 요소가 어떤 구조를 형성하는지 아직 알지 못합니다. 얇은 부분(층)의 전자 사진을 사용하여 벽에서 그람 양성 박테리아가 발견되지 않았습니다. 아마도 이 모든 물질들은 매우 밀접하게 상호 연결되어 있을 것입니다.
그람 음성 박테리아의 벽은 화학적 구성이 더 복잡하며 단백질 및 설탕과 관련된 지질(지방)을 복잡한 복합체(지단백질 및 지질다당류)로 포함합니다. 일반적으로 그람 양성 박테리아보다 그람 음성 박테리아의 세포벽에 뮤레인이 더 적습니다. 그람 음성균의 벽 구조도 더 복잡합니다. 전자현미경을 이용하여 이들 박테리아의 벽이 다층으로 되어 있음을 확인하였다(그림 6).
내부 층은 무레인으로 구성됩니다. 그 위에는 느슨하게 포장된 단백질 분자의 더 넓은 층이 있습니다. 이 층은 다시 지질다당류 층으로 덮여 있습니다. 최상층은 지단백질로 구성됩니다.
세포벽은 투과성이 있습니다. 이를 통해 영양분은 세포 내로 자유롭게 전달되고 대사 산물은 환경으로 배출됩니다. 고분자량의 큰 분자는 껍질을 통과하지 못합니다.
캡슐.많은 박테리아의 세포벽은 점액 물질 층인 캡슐로 둘러싸여 있습니다 (그림 7). 캡슐의 두께는 세포 자체의 직경보다 몇 배 더 클 수 있으며 때로는 너무 얇아서 전자 현미경, 즉 마이크로 캡슐을 통해서만 볼 수 있습니다.
캡슐은 세포의 필수적인 부분이 아니며 박테리아가 발견되는 조건에 따라 형성됩니다. 세포의 보호 덮개 역할을 하며 수분 대사에 참여하여 세포가 건조되는 것을 방지합니다.
캡슐의 화학적 구성은 대부분 다당류입니다. 때때로 그들은 당단백질(당과 단백질의 복합 복합체)과 폴리펩티드(Bacillus 속)로 구성되며, 드물게 섬유질(acetobacter 속)로 구성됩니다.
예를 들어, 일부 박테리아가 기질로 분비하는 점액 물질은 상한 우유와 맥주의 점액질 같은 농도를 유발합니다.
세포질.핵과 세포벽을 제외한 세포의 전체 내용물을 세포질이라고 합니다. 세포질(매트릭스)의 액체 구조 없는 상에는 리보솜, 막 시스템, 미토콘드리아, 색소체 및 기타 구조뿐만 아니라 예비 영양소도 포함되어 있습니다. 세포질은 매우 복잡하고 미세한 구조(층상, 과립형)를 가지고 있습니다. 전자 현미경을 사용하여 세포 구조에 대한 많은 흥미로운 세부 사항이 밝혀졌습니다.
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특별한 물리적, 화학적 성질을 갖는 세균 원형질체의 외부 지질원성층을 세포질막이라 한다(그림 2, 15).
세포질 내부에는 모든 중요한 구조와 세포 소기관이 있습니다.
세포질막은 매우 중요한 역할을 합니다. 이는 물질이 세포 안으로 들어가는 것과 대사산물이 외부로 방출되는 것을 조절합니다.
효소와 관련된 활성 생화학적 과정의 결과로 막을 통해 영양소가 세포로 들어갈 수 있습니다. 또한 일부 세포 구성 요소의 합성은 주로 세포벽과 캡슐의 구성 요소인 막에서 발생합니다. 마지막으로, 세포질막에는 가장 중요한 효소(생물학적 촉매)가 포함되어 있습니다. 막에 있는 효소의 질서 있는 배열은 효소의 활동을 조절하고 다른 효소에 의해 일부 효소가 파괴되는 것을 방지하는 것을 가능하게 합니다. 막과 관련된 것은 리보솜(단백질이 합성되는 구조 입자)입니다. 막은 지단백질로 구성됩니다. 그것은 충분히 강하며 껍질 없이 세포의 일시적인 존재를 보장할 수 있습니다. 세포질막은 세포 건조 질량의 최대 20%를 차지합니다.
박테리아의 얇은 부분에 대한 전자 사진에서 세포질막은 두 개의 어두운 층(단백질) 사이에 끼워진 밝은 층(지질)으로 구성된 약 75A 두께의 연속 가닥으로 나타납니다. 각 레이어의 너비는 20-30A입니다. 이러한 막을 기본이라고합니다 (표 30, 그림 8).
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원형질막과 세포벽 사이에는 데스모스(desmose) 형태의 연결이 있습니다. 세포질막은 종종 함입(세포 내로의 함입)을 일으킵니다. 이러한 함입은 세포질에 다음과 같은 특별한 막 구조를 형성합니다. 메소솜.일부 유형의 메소솜은 자체 막에 의해 세포질과 분리된 몸체입니다. 이 막낭 내부에는 수많은 소포와 세뇨관이 들어있습니다(그림 2). 이러한 구조는 박테리아에서 다양한 기능을 수행합니다. 이러한 구조 중 일부는 미토콘드리아와 유사합니다. 다른 것들은 소포체 또는 골지체의 기능을 수행합니다. 세포질막의 함입으로 인해 박테리아의 광합성 장치도 형성됩니다. 세포질이 함입된 후, 막은 계속 성장하여 스택을 형성합니다(표 30). 이는 식물 엽록체 과립과 유사하게 틸라코이드 스택이라고 합니다. 종종 박테리아 세포의 세포질 대부분을 채우는 이러한 막에는 광합성 과정을 수행하는 색소(박테리오엽록소, 카로티노이드)와 효소(시토크롬)가 국한되어 있습니다.
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박테리아의 세포질에는 직경 200A의 단백질 합성 입자인 리보솜이 포함되어 있습니다. 우리 안에는 천 개가 넘습니다. 리보솜은 RNA와 단백질로 구성됩니다. 박테리아에서는 많은 리보솜이 세포질에 자유롭게 위치하며 그 중 일부는 막과 연결될 수 있습니다.
리보솜세포 내 단백질 합성의 중심입니다. 동시에 그들은 종종 서로 연결되어 폴리리보솜 또는 폴리솜이라고 불리는 집합체를 형성합니다.
박테리아 세포의 세포질에는 종종 다양한 모양과 크기의 과립이 포함되어 있습니다. 그러나 이들의 존재는 미생물의 영구적인 징후로 간주될 수 없으며 일반적으로 환경의 물리적, 화학적 조건과 관련이 있습니다. 많은 세포질 함유물은 에너지와 탄소의 공급원 역할을 하는 화합물로 구성됩니다. 이러한 예비 물질은 신체에 충분한 영양분이 공급될 때 형성되고, 반대로 신체가 영양 측면에서 덜 유리한 조건에 있을 때 사용됩니다.
많은 박테리아에서 과립은 전분 또는 기타 다당류(글리코겐 및 과립구)로 구성됩니다. 일부 박테리아는 설탕이 풍부한 배지에서 자랄 때 세포 내부에 지방 방울을 갖게 됩니다. 또 다른 널리 퍼진 유형의 과립상 내포물은 볼루틴(메타크로마틴 과립)입니다. 이 과립은 폴리메타인산염(인산 잔류물을 함유한 예비 물질)으로 구성됩니다. 폴리메타인산염은 신체의 인산염 그룹과 에너지 공급원 역할을 합니다. 박테리아는 무황 배지와 같은 비정상적인 영양 조건에서 볼루틴을 축적할 가능성이 더 높습니다. 일부 유황 박테리아의 세포질에는 유황 방울이 있습니다.
다양한 구조적 구성 요소 외에도 세포질은 액체 부분, 즉 가용성 부분으로 구성됩니다. 여기에는 단백질, 다양한 효소, t-RNA, 일부 색소 및 저분자량 화합물(당, 아미노산)이 포함되어 있습니다.
세포질에 저분자량 화합물이 존재하기 때문에 세포 내용물의 삼투압과 외부 환경에 차이가 발생하며 이 압력은 미생물마다 다를 수 있습니다. 가장 높은 삼투압은 그람 양성 박테리아에서 관찰되며(그람 음성 박테리아에서는 30atm) 훨씬 낮습니다(4-8atm).
핵 장치.핵 물질인 DNA(디옥시리보핵산)는 세포의 중앙 부분에 위치합니다.
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박테리아에는 고등 유기체 (진핵 생물)와 같은 핵이 없지만 "핵 등가물"이라는 유사체가 있습니다. 핵양체(그림 2, 8 참조) 이는 핵 물질 조직의 진화적으로 더 원시적인 형태입니다. 실제 핵은 없지만 그 유사체를 갖고 있는 미생물은 원핵생물로 분류됩니다. 모든 박테리아는 원핵생물이다. 대부분의 박테리아 세포에서는 대부분의 DNA가 한 곳 또는 여러 곳에 집중되어 있습니다. 진핵 세포에서 DNA는 특정 구조, 즉 핵에 위치합니다. 핵은 껍질로 둘러싸여 있다. 막.
박테리아에서 DNA는 실제 핵과 달리 덜 촘촘하게 포장되어 있습니다. 핵양체에는 막, 핵소체 또는 염색체 세트가 없습니다. 박테리아 DNA는 주요 단백질인 히스톤과 연관되어 있지 않으며 원섬유 묶음 형태로 핵양체에 위치합니다.
편모.일부 박테리아는 표면에 부속 구조를 가지고 있습니다. 그 중 가장 널리 퍼진 것은 박테리아의 이동 기관인 편모입니다.
편모는 두 쌍의 디스크를 사용하여 세포질막 아래에 고정되어 있습니다. 박테리아에는 1개, 2개 또는 다수의 편모가 있을 수 있습니다. 위치는 다릅니다: 셀의 한쪽 끝, 두 개, 전체 표면 등(그림 9). 박테리아 편모의 직경은 0.01-0.03 미크론이며 길이는 세포 길이보다 몇 배 더 길 수 있습니다. 세균의 편모는 단백질(플라겔린)로 구성되어 있으며 꼬인 나선형 필라멘트입니다.
일부 박테리아 세포의 표면에는 얇은 융모가 있습니다. 선모.
식물의 생명: 6권. -M .: 깨달음. 편집장 A. L. Takhtadzhyan, 해당 회원 편집. 소련 과학 아카데미, 교수. A.A. 페도로프. 1974 .
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I 의학 의학은 건강을 강화하고 보존하며, 사람들의 생명을 연장하고, 인간의 질병을 예방하고 치료하는 것을 목표로 하는 과학적 지식과 실제 활동의 시스템입니다. 이러한 작업을 수행하기 위해 M.은 구조를 연구하고... ... 의학백과사전 대형의학백과사전
연구를 통해 생명체의 유전(유전 참조)과 변이(변이 참조)의 물질적 기초를 이해하는 것을 목표로 하는 유전학(유전학 참조) 및 분자 생물학(분자 생물학 참조)의 한 분야입니다. 위대한 소련 백과사전
박테리오파지라는 용어 영어로 된 용어 박테리오파지 동의어 파지, 박테리아 바이러스 약어 관련 용어 생물학적 나노 물체, DNA, 캡시드, 나노 약리학, 나노 물질 기반 벡터 정의 (박테리아 및 그리스어 ????... ... 나노기술 백과사전
초박형 단면의 전자 현미경 검사에서 세포질막은 3층 막입니다(두께 2.5nm의 어두운 층 2개가 밝은 중간층으로 분리되어 있음). 구조적으로는 동물 세포의 원형질막과 유사하며 마치 막의 구조를 관통하는 것처럼 표면이 내장되어 있고 단백질이 내장되어 있는 인지질의 이중층으로 구성되어 있습니다. (세포벽의 성장과 비교하여) 과도한 성장으로 인해 세포질 막은 함입을 형성합니다. 즉, 메소솜이라고 불리는 복잡한 꼬인 막 구조 형태의 함입입니다. 덜 복잡하게 꼬인 구조를 세포질내막이라고 합니다.
세포질
세포질은 가용성 단백질, 리보핵산, 함유물 및 수많은 작은 과립(단백질의 합성(번역)을 담당하는 리보솜)으로 구성됩니다. 박테리아 리보솜은 진핵세포의 80S 리보솜 특징과 달리 약 20 nm의 크기와 70S의 침강 계수를 가지고 있습니다. 리보솜 RNA(rRNA)는 박테리아의 보존된 요소(진화의 "분자 시계")입니다. 16S rRNA는 작은 리보솜 하위 단위의 일부이고 23S rRNA는 큰 리보솜 하위 단위의 일부입니다. 16S rRNA에 대한 연구는 유전자 체계학의 기초로서 유기체의 관련성 정도를 평가할 수 있습니다.
세포질에는 글리코겐 과립, 다당류, 베타-하이드록시부티르산 및 폴리인산염(볼루틴) 형태의 다양한 함유물이 포함되어 있습니다. 이는 박테리아의 영양과 에너지 요구를 위한 예비 물질입니다. 볼루틴은 염기성 염료에 대한 친화력이 있으며 이색성 과립 형태의 특수 염색법(예: Neisser)을 사용하여 쉽게 검출됩니다. 볼루틴 과립의 특징적인 배열은 디프테리아균에서 강하게 염색된 세포극의 형태로 나타납니다.
핵양체
핵양체는 박테리아의 핵과 동일합니다. 이는 이중 가닥 DNA 형태로 박테리아의 중심 영역에 위치하며 고리로 닫혀 있고 공처럼 촘촘하게 포장되어 있습니다. 진핵생물과 달리 박테리아의 핵에는 핵 외피, 핵소체 및 기본 단백질(히스톤)이 없습니다. 일반적으로 박테리아 세포에는 고리 모양으로 닫힌 DNA 분자로 표시되는 하나의 염색체가 포함되어 있습니다.
하나의 염색체로 표시되는 핵양체 외에도 박테리아 세포에는 공유 결합으로 닫힌 DNA 고리인 플라스미드인 염색체외 유전 인자가 포함되어 있습니다.
캡슐, 마이크로캡슐, 점액
캡슐은 두께가 0.2 마이크론 이상인 점액 구조로 박테리아 세포벽과 단단히 연결되어 있으며 외부 경계가 명확하게 정의되어 있습니다. 캡슐은 병리학적 물질의 각인 얼룩에서 볼 수 있습니다. 순수 박테리아 배양에서는 캡슐이 덜 자주 형성됩니다. 이는 캡슐 물질의 부정적인 대비를 생성하는 얼룩을 염색하는 특별한 방법(예: Burri-Gins에 따르면)으로 감지됩니다. 잉크는 캡슐 주위에 어두운 배경을 만듭니다. 캡슐은 다당류(외다당류), 때로는 폴리펩티드로 구성됩니다. 예를 들어 탄저균에서는 D-글루타민산의 중합체로 구성됩니다. 캡슐은 친수성이며 박테리아의 식균작용을 방지합니다. 캡슐은 항원성입니다. 즉, 캡슐에 대한 항체가 캡슐을 확대시킵니다(캡슐 부종 반응).
많은 박테리아는 전자현미경으로만 검출할 수 있는 두께 0.2 마이크론 미만의 점액 형성인 마이크로캡슐을 형성합니다. 명확한 경계가 없는 캡슐 점액성 엑소폴리사카라이드와 구별해야 합니다. 점액은 물에 용해됩니다.
세균성 엑소폴리사카라이드는 접착(기질에 달라붙음)에 관여하며 글리코칼릭스라고도 합니다. 합성 외에
박테리아에 의한 세포외다당류의 형성에는 또 다른 메커니즘이 있습니다. 즉, 이당류에 대한 박테리아의 세포외 효소의 작용을 통한 것입니다. 결과적으로 dextrans와 levans가 형성됩니다.
편모
세균 편모는 세균 세포의 운동성을 결정합니다. 편모는 세포질막에서 유래하는 얇은 필라멘트이며 세포 자체보다 길다. 편모의 두께는 12~20nm, 길이는 3~15μm이다. 이는 나선형 필라멘트, 후크 및 특수 디스크(그람 양성 박테리아의 경우 1쌍의 디스크, 그람 음성 박테리아의 경우 2쌍의 디스크)가 있는 막대가 포함된 기본 본체의 3개 부분으로 구성됩니다. 편모는 디스크에 의해 세포질막과 세포벽에 부착됩니다. 이는 편모를 회전시키는 모터 막대가 있는 전기 모터의 효과를 생성합니다. 편모는 단백질로 구성됩니다 - 편모 (편모 - 편모); H 항원이다. Flagellin 하위 단위는 나선형으로 꼬여 있습니다.
다양한 종의 박테리아에 있는 편모의 수는 콜레라 비브리오의 경우 1개(모노트리치)에서 대장균, 프로테우스 등의 경우 박테리아(페리트리치) 둘레를 따라 뻗어 있는 수십, 수백 개의 편모까지 다양합니다. 로포트리치는 하나에 편모 다발을 가지고 있습니다. 셀의 끝. 양서류는 세포의 반대쪽 끝에 하나의 편모 또는 편모 다발을 가지고 있습니다.
마셨다
털(fimbriae, villi)은 실 모양의 구조물로, 편모보다 얇고 짧습니다(3~10nm x 0.3~10μm). 필리는 세포 표면에서 연장되며 항원 활성을 갖는 단백질 필린으로 구성됩니다. 부착, 즉 영향을 받은 세포에 박테리아를 부착하는 역할을 담당하는 필리뿐만 아니라 영양, 물-소금 대사 및 성행위(F-필리) 또는 접합 필리를 담당하는 필리도 있습니다. Pili는 셀당 수백 개에 달합니다. 그러나 일반적으로 세포당 1~3개의 성털이 있습니다. 이는 전염성 플라스미드(F-, R-, Col-플라스미드)를 포함하는 소위 "남성" 기증 세포에 의해 형성됩니다. 섹스 필리의 독특한 특징은 섹스 필리에 집중적으로 흡착되는 특별한 "남성" 구형 박테리오파지와의 상호 작용입니다.
논쟁
포자는 휴면 중인 페르미쿠트 박테리아의 독특한 형태입니다. 박테리아
그람 양성 유형의 세포벽 구조를 가지고 있습니다. 포자는 박테리아의 존재에 불리한 조건(건조, 영양 결핍 등)에서 형성됩니다. 박테리아 세포 내부에 1개의 포자(내생포자)가 형성됩니다. 포자의 형성은 종의 보존에 기여하며 번식의 방법이 아닙니다. , 곰팡이와 마찬가지로 Bacillus 속의 포자 형성 박테리아는 세포 직경을 초과하지 않는 포자를 가지고 있습니다. 포자의 크기가 세포 직경을 초과하는 박테리아는 예를 들어 Clostridium 속의 박테리아라고합니다. 위도. Clostridium - 파란색.
포자의 모양은 타원형, 구형일 수 있습니다. 셀의 위치는 터미널입니다. 즉, 막대 끝 부분 (파상풍 원인 물질), 하위 말단 - 막대 끝 부분 (보툴리눔, 가스 괴저 원인 물질) 및 중앙 (탄저균)에 더 가깝습니다. 포자는 다층 껍질, 칼슘 디피콜리네이트, 낮은 수분 함량 및 느린 대사 과정으로 인해 오랫동안 지속됩니다. 유리한 조건에서 포자는 활성화, 개시, 발아의 세 가지 연속 단계를 거쳐 발아합니다.
