Typ 1 trank

Pili vom Typ 1 sind fest mit der Zelle verbunden, und um sie von ihr zu lösen, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, der größer ist als das Entfernen von Flagellen oder Sexualpili. Pili dieser Art sind auch resistent gegen chemische Einflüsse – sie werden in 6 M Harnstoff, 1 M NaOH konserviert und sind resistent gegen Natriumdodecylsulfat und Trypsin. Diese Pili werden nur beim Kochen in einer minderwertigen Lösung zerstört, was zu einer irreversiblen Denaturierung des Proteins führt. Das Protein, das das allgemeine Typ-1-Pili bildet, hat eine Molekularmasse von 17 kDa.

Pili vom Typ 1 befinden sich peritrichial, also entlang der gesamten Oberfläche des Bakteriums. Eine Zelle kann 50–400 Pili mit einer Länge von bis zu 1,5 Mikrometern haben. Der Durchmesser dieser Pili beträgt etwa 7 nm und die Löcher sind 2,0–2,5 nm groß.

Die Bildung allgemeiner Pili vom Typ 1 wird durch Gene bestimmt, die sich auf dem Chromosom befinden. Ihre Aktivität unterliegt Phasenschwankungen, das heißt, das Gen kann aktiv sein oder nicht. Typischerweise enthält eine Kultur sowohl Zellen, die viele gemeinsame Typ-1-Pili aufweisen, als auch solche, denen diese fehlen. Zellen, die sich in der einen oder anderen Phase befinden, können leicht entfernt werden. Die Proliferation von Zellen ohne Pili wird durch das Züchten der Kultur auf Agar gefördert, während Zellen mit Pili vom Züchten der Kultur in einem flüssigen Medium ohne Belüftung profitieren. Dabei bilden sie einen Film. Typ-1-Pili verleihen Bakterien Hydrophobie und verringern ihre elektrophoretische Mobilität. Sie verursachen eine Verklumpung der roten Blutkörperchen, da diese Bakterien an roten Blutkörperchen (sowie an anderen tierischen Zellen) sowie an Pflanzen- und Pilzzellen und an anorganischen Partikeln haften. In Gegenwart von Mannose sind die Hämagglutination und die bakterielle Bindung an tierische Zellen im Allgemeinen beeinträchtigt, da Typ-1-Pili an Oberflächenrezeptoren binden, die Mannose enthalten. In Gegenwart von Mannose werden die entsprechenden Pili-Bereiche durch deren Moleküle besetzt. Die Haftfähigkeit von Pili hängt auch von der Hydrophobie des Pilin-Proteins ab, das sie bildet. Entlang der gesamten Oberfläche befindliche Pili-Bereiche reagieren mit Mannoserezeptoren, während die Pili-Enden für hydrophobe Wechselwirkungen verantwortlich sind.

Typ 2 trank

Pili vom Typ 2 ähneln Pili vom Typ 1, verursachen jedoch keine Agglutination der roten Blutkörperchen und tragen nicht zur Bildung eines Films durch Bakterien in einem flüssigen Medium bei. Antigenisch ähneln sie Typ-1-Pili und stellen offenbar deren mutierte Form dar. Es wurden auch eine Reihe anderer Varianten von Sägen beschrieben, die den Typ-1-Sägen ähneln. Assoziationen häufiger Typ-1-Pili mit Pathogenität in Stämmen E coli kann nicht erkannt werden. Enteropathogene Stämme produzieren normalerweise andere Pili, die von Plasmidgenen kodiert werden. Es sind mehrere Arten solcher Pili bekannt, und es besteht ein Zusammenhang zwischen der Art der Pili und der Spezifität der Bakterien in Bezug auf bestimmte Tiere.

Andere Arten von Sägen

Die Pili, bekannt als K88- und K99-Antigene, sind dünner und labiler als Typ-1-Pili. Sie verursachen eine mannoseresistente Hämagglutination und fördern die Anheftung von Bakterien an Darmepithelzellen bei Tieren, nicht jedoch beim Menschen. Pili 987P bestimmt die Fähigkeit E coli haften am Epithel des Dünndarms neugeborener Schweine; morphologisch ähneln sie Pili vom Typ 1. Pili, bestimmt durch den genetischen Faktor CFA/1, verursachen eine Agglutination menschlicher Erythrozyten und kommen in humanpathogenen Stämmen vor. Das Molekulargewicht der Pilin-Proteine, die von Plasmidgenen kodiert werden, beträgt 14,5–26,2 kDa. In enteropathogenen E. coli-Stämmen sind Pili einer der Pathogenitätsfaktoren, die ihnen die Fähigkeit verleihen, sich an Darmepithelzellen anzuheften. Die Besiedlung des Epithels durch Bakterien fördert die wirksame Wechselwirkung des von ihnen abgesonderten Enterotoxins mit Epithelzellen. Dadurch wird der Wasserstoffwechsel des Gewebes gestört, was sich klinisch in Durchfall äußert. Dabei vermehren sich Bakterien im Dünndarm stark und werden dann in großer Zahl in die Umwelt abgegeben, was zu ihrer Ausbreitung beiträgt.

Sex getrunken

Sex getrunken E coli werden in Zellen von Spenderstämmen gebildet, die sich von isogenen Empfängerstämmen durch das Vorhandensein einer speziellen genetischen Determinante in den Zellen unterscheiden – eines Geschlechtsfaktors oder Übertragbarkeitsfaktors, der entweder ein autonomes Replikon (F-Faktor) ist oder Teil eines ist autonomes Replikon oder ist in das Bakterienchromosom integriert. Der Übertragbarkeitsfaktor findet sich in Plasmiden – mehreren Antibiotikaresistenzfaktoren (R-Faktoren), Kolizinogenitätsfaktoren und einer Reihe anderer Plasmide. Sexuelle Pili unterscheiden sich von allgemeinen Pili in ihrer Struktur und antigenen Spezifität; Pili, die durch verschiedene genetische Determinanten kodiert werden, unterscheiden sich ebenfalls.

Sexuelle F-Pili, bestimmt durch F-Faktoren, sind Proteinzylinder senkrecht zur Zelloberfläche, 8,5–9,5 nm dick und bis zu 1,1 µm lang. Durch Schütteln der Bakterienmasse lassen sie sich leicht von der Zelle trennen. F-Pili werden von einem Protein mit einem Molekulargewicht von 11,8 kDa gebildet. F-Pilin enthält kein Prolin, Cystein, Histidin oder Arginin. An das Pilin-Molekül sind zwei Phosphatgruppen und ein D-Glucose-Rest gebunden, die durch kovalente Bindungen mit dem Protein verbunden sind. Pilin enthält viele saure und hydrophobe Aminosäuren. Es wird an Ribosomen synthetisiert, die mit der Zytoplasmamembran verbunden sind, und kommt nicht im Zytoplasma vor. Der Pilin-Pool scheint sich in der Zytoplasmamembran anzusammeln. Seine Moleküle enthalten bei der Synthese eine zusätzliche Signalsequenz aus Aminosäuren, die beim Transport durch die Membran abgespalten wird. F-Pili dissoziieren leicht in Natriumdodecylsulfatlösungen und werden durch organische Lösungsmittel zerstört, was auf die Hydrophobie von Pilin zurückzuführen ist. Bakterien mit F-Pili erwerben ein neues Antigen und ihre Oberflächenladung ändert sich. Bakterien mit F-Häpfeln sind inaktiv und neigen zur Selbstagglutination, beispielsweise wenn der pH-Wert des Mediums sinkt. Dies ist auch auf den Reichtum von Pilin an sauren und hydrophoben Aminosäuren zurückzuführen. Der F-Faktor ist auch deshalb interessant, weil er manchmal (in etwa 1 von 100.000 Fällen) in das Haupt-DNA-Molekül der Wirtszelle integriert wird. Bei der Konjugation wird dann nicht nur der F-Faktor übertragen, sondern auch der Rest der DNA. Dieser Vorgang dauert etwa 90 Minuten, die Zellen können sich jedoch früher trennen, bevor die DNA vollständig ausgetauscht ist. Solche Stämme übertragen kontinuierlich ihre gesamte oder einen Großteil ihrer DNA auf andere Zellen. Diese Stämme werden als Hrf-Stämme (Hochfrequenz-Rekombination) bezeichnet, da die Spender-DNA dieser Stämme mit der Empfänger-DNA rekombiniert.

Die Bildung von F-Pili erfordert die Aktivität von mindestens 13 Genen. Die Anordnung der Pili-Röhren erfolgt auf der Zytoplasmamembran an den Kontaktstellen mit der Außenmembran. Die Pili-Röhre verläuft durch die Mureinschichten und die äußere Membran. Für den Aufbau und die Erhaltung der Pili wird Energie benötigt. Die Bildung von Pili wird durch Cyanid, Dinitrophenol und Natriumazid verhindert. Es ist möglich, dass während des Zusammenbaus eine Pilin-Phosphorylierung stattfindet. Typischerweise bilden Zellen mit deprimiertem F-Faktor 1-2 Pili und unter anaeroben Bedingungen und in einem reichen Medium bis zu 5 Pili. Der Grund für die Stimulierung der Haufenbildung unter anaeroben Bedingungen ist unbekannt. Aus Zellen mit gerissenen Pili wachsen schnell neue; in 30 Sekunden erreichen die Pili die Hälfte ihrer normalen Länge und sind in 4–5 Minuten vollständig geformt. Die gebildeten Pili verbleiben 4–5 Minuten auf der Zelloberfläche und werden dann verworfen. Dies spricht für den Standpunkt, dass es sich bei ihnen um aktive Formationen handelte. Durch den Col I-Faktor bestimmte Pili werden von einem anderen Pilin gebildet; für F-Pili spezifische Phagen werden nicht an ihnen adsorbiert, es gibt jedoch für sie spezifische Phagen. Die sogenannten männlichen Phagen adsorbieren an den Sex-Pili, RNA-haltige Phagen an deren Seitenflächen und filamentöse Phagen mit einzelsträngiger DNA an den Spitzen dieser Pili. Der filamentöse Phagen verhindert die Konjugation.

Bei der Konjugation verbindet sich das Ende des Sexualpili mit der Empfängerzelle und der Rezeptor ist das Protein der Außenmembran der Empfängerzelle. Dieser Kontakt ist zunächst nicht sehr stark und kann durch hydrodynamische Einflüsse leicht unterbrochen werden. In diesem Fall lösen sich die Paare bei mehreren Infektionen mit RNA-haltigen Phagen oder in Gegenwart von Zn 2+ -Ionen auf. Nach einigen Minuten wird der Kontakt stärker, die Zellen rücken näher zusammen und es bildet sich zwischen ihnen eine zytoplasmatische Brücke. Es gibt Hinweise darauf, dass der DNA-Transfer ohne die Bildung einer zytoplasmatischen Brücke, sondern direkt durch das Loch in der Säge erfolgen kann. Die Inaktivierung von Pili durch Antiserum und jegliche schädigende Wirkung auf sie führen zu einer Störung des Konjugationsprozesses, während eine Störung der Integrität der äußeren Membran oder Mureinschicht die Spendereigenschaften der Zelle mit Pili in gewissem Maße beeinträchtigt. Nach der Kontaktaufnahme mit der Empfängerzelle sendet der Wurmpilz ein Signal an die Spenderzelle und löst so den Beginn der konjugativen DNA-Synthese aus. Der Funktionsmechanismus von Sexualsägen ist noch nicht vollständig geklärt. Eine Reihe von Beobachtungen stützen ein Modell, das die aktive Funktion von Pili annimmt. Dieser Ansicht zufolge ziehen sich die Pili nach dem Kontakt mit einer Empfängerzelle oder einem Virus zusammen oder werden in die Zelle zurückgezogen. Dieses Modell wird sowohl durch indirekte als auch durch direkte Beobachtungen gestützt. In elektronenmikroskopischen Präparaten kann man beobachten, wie nach der Adsorption filamentöser männlicher Phagen an deren Spitzen die Pili verkürzt werden und dann die Phagenfilamente auf der Zelloberfläche erscheinen. Die Pili-Kontraktion wird durch KCN oder Arsenat verursacht. Nach der Einwirkung dieser Inhibitoren werden Pili weder auf der Zelloberfläche noch in der Umgebung nachgewiesen, es kann jedoch eine Adsorption männlicher Phagen und Antikörper, die für die Enden der Pili spezifisch sind, auf der Zelloberfläche beobachtet werden, d. h. ihre Spitzen bleiben offenbar bestehen ragen über die Zelloberfläche hinaus. Bei einer Phageninfektion löst sich anschließend die Proteinhülle des filamentösen Phagen in der Zytoplasmamembran des Bakteriums auf und seine DNA wird in das Zytoplasma freigesetzt. Bei der Infektion mit RNA-haltigen männlichen Phagen wird zunächst ein Komplex aus Phagen-RNA mit Pilin gebildet und das Phagenkapsid in das Medium freigesetzt.

Typischerweise steht die Pilin-Synthese unter der Kontrolle zytoplasmatischer Repressoren. In manchen Fällen lassen sich bestimmte Muster in der Regulation der Pili-Bildung beobachten. So bildet im Fall des Col-I-Faktors jede Zelle, die das Col-I-Plasmid während der Konjugation erhalten hat, Pili; ihre aktive Bildung erfolgt in Zellen von 4–8 aufeinanderfolgenden Generationen. Allerdings bilden dann nur wenige Zellen der Population Pili, da die Pilinsynthese bei den meisten Bakterien unterdrückt ist. Es wird angenommen, dass eine solche Unterdrückung eine adaptive Bedeutung hat, da Zellen ohne Pili nicht empfindlich gegenüber männlichen Bakteriophagen sind, die die gesamte Population zerstören könnten. Einzelne Zellen mit Pili sind zur Konjugation fähig. Kommen solche Zellen mit Populationen von Empfängerbakterien in Kontakt, kommt es zu einer lawinenartigen Ausbreitung des Plasmids, da die Bildung von Pili zunächst nicht unterdrückt wird.

Sex-Pili bilden sich normalerweise nur in aktiv wachsenden Zellen; Zellen aus einer Kultur in der stationären Wachstumsphase haben normalerweise keine Pili und sind schlechte Spender.

Wie bereits erwähnt, gibt es viele mehr oder weniger unterschiedliche Plasmide, die die Bildung von Sexualpili bestimmen können, die sich auch etwas unterscheiden. Rezeptoren auf der Oberfläche von Empfängerzellen haben unterschiedliche Affinitätsgrade für verschiedene Pili, was die Effizienz der Bakterienkonjugation stark beeinflussen kann.

Getrunken wie Sägen E coli, weitere Vertreter bilden Enterobacteriaceae. Sexuelle Pili haben Vibrio, Pasteurella, Aeromonas, Pseudomonas.

Auf der Zelloberfläche vieler Prokaryoten gibt es Strukturen, die bestimmen die Fähigkeit einer Zelle, sich in einer flüssigen Umgebung zu bewegen. Das - Flagellen . Ihre Anzahl, Größe und Lage sind in der Regel für eine bestimmte Art konstante Merkmale und werden daher in der Taxonomie der Prokaryoten berücksichtigt. Es häufen sich jedoch Hinweise darauf, dass die Anzahl und Lage der Flagellen bei derselben Art weitgehend durch die Kulturbedingungen und das Stadium bestimmt werden kann Lebenszyklus, und daher sollte die taxonomische Bedeutung dieses Merkmals nicht überschätzt werden.

Befinden sich die Flagellen an den Polen oder im Polbereich der Zelle, spricht man von solchen polarer oder subpolarer Standort, wenn entlang der Seitenfläche, reden sie darüber seitliche Lage.

Flagellen sind lange Triebe, die von einem (Monotrichs, Lophotrichs) oder beiden (Amphitrichs) Polen der Bakterienzelle ausgehen oder über deren gesamte Oberfläche verteilt sind (Peritrichs). Flagellen bestehen wie Fimbrien aus polymerisierte oder eng gefaltete Proteinuntereinheiten das gibt ihnen Zähigkeit Spiralform und serologische Unterschiede verursachen verschiedene Typen Bakterien.

Bei einigen Spirochäten, zum Beispiel Treponema pallidum und Borrelia burgdorferi, werden längs angeordnete Flagellen in einem axialen Filament gesammelt. Dank dieser spiralförmig um die Zelle verlaufenden Formation können sich Spirochäten aktiv durch Rotationsbewegungen fortbewegen. Einige Bakterien können sich ohne sichtbare motorische Strukturen entlang des Substrats bewegen.

Abhängig von der Anzahl der Flagellen und ihrer Lage auf der Zelloberfläche werden sie unterteilt in:

• monopolare Monotrichs (ein Flagellum, das an einem Pol der Zelle befestigt ist;
• monopolare Polytrichs (ein Flagellenbündel befindet sich an einem Pol der Zelle), bipolare Polytrichs (ein Flagellenbündel an jedem Pol;
• peritrichös (zahlreiche Flagellen, die sich über die gesamte Oberfläche der Zelle oder entlang ihrer Seitenfläche befinden.

Im letzteren Fall kann die Anzahl der Flagellen 1000 pro Zelle erreichen.

Die übliche Dicke des Flagellums beträgt 10-20 nm, die Länge 3 bis 15 µm. Bei manchen Bakterien kann die Länge des Flagellums um eine Größenordnung größer sein als der Durchmesser der Zelle. Polare Flagellen sind in der Regel dicker als peritriche Flagellen.

Das Flagellum ist relativ starr Spiral-, normalerweise gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Das Flagellum dreht sich ebenfalls mit einer Frequenz von 40 bis 60 U/s gegen den Uhrzeigersinn, wodurch sich die Zelle dreht, jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Da die Zelle viel massiver ist als das Flagellum, rotiert sie mit einer viel geringeren Geschwindigkeit – etwa 12–14 U/min. Die Rotationsbewegung des Flagellums wird auch in eine Translationsbewegung der Zelle umgewandelt, deren Geschwindigkeit in einem flüssigen Medium für verschiedene Bakterienarten zwischen 16 und 100 μm/s liegt.

Die Untersuchung der Struktur des Flagellums unter einem Elektronenmikroskop ergab, dass es aus drei Teilen besteht. Die Hauptmasse des Flagellums ist ein langer Spiralfaden (Fibrille), der an der Oberfläche der Zellwand in eine verdickte, gekrümmte Struktur übergeht - Haken. Der Faden wird mit einem Haken am Basalkörper befestigt, im CPM und in der Zellwand eingebettet. Die Proteinuntereinheiten sind spiralförmig angeordnet, in ihrem Inneren befindet sich ein Hohlkanal. Das Flagellum wächst vom distalen Ende, wo die Untereinheiten durch den inneren Kanal eindringen. Bei einigen Arten ist die Außenseite des Flagellums zusätzlich mit einer speziellen Hülle bedeckt. chemische Struktur oder eine Fortsetzung der Zellwand sein und wahrscheinlich aus demselben Material bestehen.

Zu den Oberflächenstrukturen einer Bakterienzelle gehören auch Fimbrien (Pili, Zilien, Zotten) – harte, gerade, hohle Filamente des Pilin-Proteins, lokalisiert auf dem CS. Fimbrien sind kürzer und dünner als Flagellen: Ihr Durchmesser beträgt 3–20 nm, die Länge 0,2–10,0 µm.

Fimbrien – optional Zellstruktur, da Bakterien ohne sie gut wachsen und sich vermehren. Im Gegensatz zu Flagellen erfüllen Fimbrien keine motorische Funktion und kommen in beweglicher und unbeweglicher Form vor. Entsprechend ihrem funktionellen Zweck werden Fimbrien in zwei Typen unterteilt. Der Begriff „Fimbrien“ wird häufiger für die gemeinsamen Pili und der Begriff „Pili“ für die Geschlechts-Pili verwendet.

Typ Fimbrien 1 (allgemein). kommt in den meisten Bakterien vor. Sie bedecken die gesamte Zelloberfläche und liegen peritrichial oder polar. Die Anzahl der Fimbrien ist groß – von mehreren Hundert bis zu mehreren Tausend pro Bakterienzelle. Die Synthese von Fimbrien wird durch das Bakterienchromosom gesteuert; der Verlust von Fimbrien führt zu deren Neusynthese.

Fimbrien bedecken die gesamte Zelle und bilden eine flauschige Oberfläche. Manchmal verschmelzen die Fimbrien zu Klumpen, was der Zelle ein unordentliches Aussehen verleiht; in anderen Fällen ist die Oberfläche der Zellen mit einer filzartigen Hülle bedeckt, die aus Plexus dünner Filamente besteht.

2 Sorten getrunken(Synonyme: konjugativ, sexuell, Sex-Pili) werden nur von männlichen Spenderzellen gebildet, die übertragbare Plasmide (F, R, Col) in begrenzten Mengen (1–4 pro Zelle) enthalten und terminale Schwellungen aufweisen.

Funktionen von Fimbrien.

Fimbrien beider Arten:

• Sie haben eine antigene Aktivität.
• Daran werden Bakteriophagen (spezifische Bakterienviren) adsorbiert.
• Klebefunktion: sorgt für die Anheftung von Bakterien an die Zellen der Schleimhäute des Wirtskörpers und an andere Substrate (Pflanzenzellen, Pilze, anorganische Partikel und organische Rückstände).
• Mechanischer Schutz der Bakterienzelle. Sie verleihen Bakterien die Eigenschaft der Hydrophobie und fördern den Zusammenschluss von Zellen zu Gruppen.
• Sie vergrößern die Absorptionsfläche von Bakterienzellen, sind an Ernährungsprozessen, dem Wasser-Salz-Stoffwechsel und am Transport von Metaboliten beteiligt.

Sex-Pili: F-Pili sorgen für Konjugation – die Übertragung eines Teils des genetischen Materials von der Spenderzelle auf die Empfängerzelle.

Getrunken

Auf der Oberfläche einer prokaryontischen Zelle befinden sich häufig fadenförmige Gebilde proteinartiger Natur, die Pili oder Fimbrien (von den lateinischen Wörtern „Haar“, „Faden“) genannt werden. Die Pili gramnegativer Bakterien wurden ausreichend detailliert untersucht, und auch die Existenz von Pili in grampositiven Organismen ist bekannt.

Sie sind für die Bindung einer Zelle an ein nicht lebendes Objekt und an eine andere Zelle verantwortlich, helfen bei der Aufnahme und Übertragung von DNA während der Konjugation und dienen als Akzeptoren für Bakteriophagen. Der Hauptzweck der Pili besteht darin, die spezifischen Bindungsstrukturen der Zelle zu unterstützen. Bindungsuntereinheiten (Adhäsine) sind oft als Nebenbestandteile an den Enden der Pili vorhanden, aber auch die Hauptstruktur der Pili kann als Adhäsin fungieren. Adhäsine wirken als Vermittler bei Bakterienkontakten, Kontakten mit nicht lebenden Objekten, Geweben und Zellen in anfälligen Organismen. Die Besiedlung von Wirtsgewebe durch pathogene Bakterien hängt im Allgemeinen von der stereochemischen Ähnlichkeit zwischen der Architektur des Adhäsins und dem entsprechenden Wirtszellrezeptor ab. Die durch adhäsive Pili vermittelten Beziehungen können die Bildung mikrobieller Biofilme unterstützen und sind oft ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Besiedlung des Wirts durch pathogene und saprotrophe Mikroorganismen. Ja, uropathogen E coli zur effektiven Besiedlung des Epithels Blase muss über Pili vom Typ 1 verfügen. Diese Pili heften sich an konservierte Mannose-haltige Rezeptoren auf Blasenepithelzellen und verhindern, dass Bakterien mit dem Urin ausgewaschen werden. P-Pili erfüllen die gleiche Funktion in den Nieren und verhindern die Entfernung von Zellen, die Pyelonephritis verursachen E coli aus den Nieren und Harnwegen. Darmpathogene bilden zahlreiche und vielfältige Klebepili, die den Bakterien bei der Besiedlung des Darms helfen. Zu dieser Gruppe gehören die Pili K88, K99, 987P, lange polare Fimbrien und Plasmid-Pili Salmonella enterica und aggregierende Fimbrien von entwederopathogenen Substanzen E coli. TC P-Pili sind für die Befestigung verantwortlich V. cholerae zum Epithel des Dünndarms. Dieselben Pili fungieren als Rezeptoren für den lysogenen Phagen, der für zwei Untereinheiten des Choleratoxins kodiert. Dieser Phage wird im Dünndarm mithilfe von TCP-Pili zwischen Vibrio cholerae-Zellen übertragen. Andere Pili helfen ebenfalls beim Erwerb von Virulenzfaktoren. Die DNA-Aufnahme erfolgt über Typ-4-Pili und der DNA-Transfer über konjugative Pili, die pathogenen Mikroorganismen dabei helfen, Gene zu erwerben, die es ihnen ermöglichen, ein breites Spektrum an Virulenzfaktoren zu synthetisieren und ihnen eine Resistenz gegen viele Antibiotika zu verleihen. Die Bildung von Biofilmen, die in vielen Fällen die Beteiligung von Pili-Typen 1, 4 oder „Curls“ erfordert, schützt auch vor pathogenen Bakterien Medikamente und kann die Besiedlung von Gewebe und medizinischen Implantaten fördern. Es gibt eine Reihe von Beispielen, bei denen die Anlagerung von Pili das Auftreten von Signalen in Wirtszellen verursachte. Anheftung von Gattungszellen Neisseriaüber Pili vom Typ 4A an Wirtsepithelzellrezeptoren verursacht die Freisetzung von gespeichertem intrazellulärem Ca 2+ , das als Signal bekannt ist, das die Reaktionen eukaryontischer Zellen reguliert. Die Bindung von P-Pili an Uroepithelzellen kann zur Freisetzung von Ceramiden führen, wichtigen sekundären Botenstoffen, die eine Reihe von Proteinkinasen und Phosphatasen aktivieren können, die an der Signaltransduktion beteiligt sind. Diese Signale führen letztendlich dazu, dass die Zellen Zytokine freisetzen. Pili können auch ein Signal in die Wirtszelle übermitteln. Es wurde gezeigt, dass die Bindung von P-Pili an Wirtszellrezeptoren die Aktivierung von Eisenmobilisierungsmechanismen bei uropathogenen Erkrankungen stimuliert E coli. Dies erhöht wahrscheinlich die Fähigkeit von Krankheitserregerzellen, Eisen zu gewinnen und in der eisenarmen Umgebung des Harnsystems zu überleben. Daher wird die Untersuchung der Funktionsweise von Pili nicht nur ein tieferes Verständnis der Mechanismen der Kolonisierung und Signalübertragung ermöglichen, sondern auch die Entwicklung neuer Generationen antimikrobieller Wirkstoffe zur Bekämpfung pathogener Mikroorganismen.

Die Architektur von Pili variiert von dünnen fadenförmigen bis hin zu dicken, starken stabförmigen Strukturen mit axialen Löchern. Dünne Pili mit einem Durchmesser von nicht mehr als 2–3 nm, wie K88 und K99, werden oft als Fibrillen klassifiziert. Noch dünnere Pili (E. coli und Haemophilus influenzae sind komplexe Strukturen, die aus einem dicken Stab bestehen, an dem eine dünne Fibrille befestigt ist. Die Lage der Pili kann unterschiedlich sein (entlang der gesamten Zelloberfläche oder nur am Ende). Pili sind häufig peritrichial entlang der Zelloberfläche lokalisiert, Pili vom Typ 4 können jedoch nur an einem Ende der Zelle lokalisiert sein. Eine Zelle kann Fimbrien haben verschiedene Typen. Die Länge der Pili liegt zwischen 0,1 und 20 μm und der Durchmesser zwischen 2 und 11 nm.

Pili bestehen aus einer oder mehreren Arten von Proteinuntereinheiten, den sogenannten Pilinen (Fimbrinen), die normalerweise in einem helikalen Muster angeordnet sind. Um Pili an der Zelloberfläche anzuordnen, müssen alle Piline durch die innere Membran, das Periplasma und die äußere Membran transportiert werden. Dieser Prozess erfordert bei allen Bakterien zwei spezialisierte Aufbauproteine ​​– das periplasmatische Chaperon und den Doorman der äußeren Membran. Das Chaperon-Türsteher-Ensemble ist an der Biogenese von mehr als 30 verschiedenen Strukturen beteiligt, darunter komplexe Pili, feine Fibrillen und nichtfibrillene Adhäsine.

Die Struktur von Bakterien wurde mithilfe der Elektronenmikroskopie ganzer Zellen und ihrer ultradünnen Schnitte sowie anderer Methoden gut untersucht. Die Bakterienzelle ist von einer Membran umgeben, die aus einer Zellwand und einer Zytoplasmamembran besteht. Unter der Hülle befindet sich Protoplasma, bestehend aus Zytoplasma mit Einschlüssen und einem Erbapparat – einem Analogon des Kerns, dem sogenannten Nukleoid (Abb. 2.2). Es gibt zusätzliche Strukturen: Kapsel, Mikrokapsel, Schleim, Flagellen, Pili. Bei manchen Bakterien ist das nicht der Fall Bevorzugte Umstände ist in der Lage, Sporen zu bilden.

Reis. 2.2. Struktur einer Bakterienzelle: 1 - Kapsel; 2 - Zellwand; 3 - Zytoplasmamembran; 4 - Mesosomen; 5 - Nukleoid; 6 – Plasmid; 7 - Ribosomen; 8 - Einschlüsse; 9 - Flagellum; 10 - Pili (Zotten)

Zellenwand- eine starke, elastische Struktur, die dem Bakterium eine bestimmte Form verleiht und zusammen mit der darunter liegenden Zytoplasmamembran den hohen osmotischen Druck in der Bakterienzelle eindämmt. Es ist am Prozess der Zellteilung und des Transports von Metaboliten beteiligt, verfügt über Rezeptoren für Bakteriophagen, Bakteriozine und verschiedene Substanzen. Die dickste Zellwand findet sich bei grampositiven Bakterien (Abb. 2.3). Wenn also die Dicke der Zellwand gramnegativer Bakterien etwa 15–20 nm beträgt, kann sie bei grampositiven Bakterien 50 nm oder mehr erreichen.

Die Basis der bakteriellen Zellwand ist Peptidoglycan. Peptidoglycan ist ein Polymer. Es wird durch parallele Polysaccharid-Glykanketten dargestellt, die aus sich wiederholenden N-Acetylglucosamin- und N-Acetylmuraminsäureresten bestehen, die durch eine glykosidische Bindung verbunden sind. Diese Bindung wird durch Lysozym, eine Acetylmuramidase, aufgebrochen.

Ein Tetrapeptid ist durch kovalente Bindungen an N-Acetylmuraminsäure gebunden. Das Tetrapeptid besteht aus L-Alanin, das an N-Acetylmuraminsäure gebunden ist; D-Glutamin, das in grampositiven Bakterien mit L-Lysin kombiniert ist, und in gram-tri-

Reis. 2.3. Schema der Architektur der Bakterienzellwand

nützliche Bakterien – mit Diaminopimelinsäure (DAP), einer Vorstufe von Lysin im Prozess der bakteriellen Biosynthese von Aminosäuren und einer einzigartigen Verbindung, die nur in Bakterien vorkommt; Die 4. Aminosäure ist D-Alanin (Abb. 2.4).

Die Zellwand grampositiver Bakterien enthält große Menge Polysaccharide, Lipide und Proteine. Der Hauptbestandteil der Zellwand dieser Bakterien ist mehrschichtiges Peptidoglycan (Murein, Mucopeptid), das 40–90 % der Zellwandmasse ausmacht. Tetrapeptide verschiedener Peptidoglycanschichten in grampositiven Bakterien sind durch Polypeptidketten aus 5 Glycinresten (Pentaglycin) miteinander verbunden, was dem Peptidoglycan eine starre geometrische Struktur verleiht (Abb. 2.4, b). Kovalent an das Peptidoglycan der Zellwand grampositiver Bakterien gebunden Teichonsäuren(aus dem Griechischen Techos- Wand), deren Moleküle Ketten aus 8-50 Glycerin- und Ribitolresten sind, die durch Phosphatbrücken verbunden sind. Die Form und Stärke der Bakterien wird durch die starre Faserstruktur des mehrschichtigen Peptidoglykans mit Peptidvernetzungen bestimmt.

Reis. 2.4. Struktur von Peptidoglycan: a – gramnegative Bakterien; b – grampositive Bakterien

Die Fähigkeit grampositiver Bakterien, Gentianaviolett in Kombination mit Jod zurückzuhalten, wenn sie mit Gram-Färbung (blauviolette Farbe von Bakterien) gefärbt werden, hängt mit der Eigenschaft von mehrschichtigem Peptidoglycan zusammen, mit dem Farbstoff zu interagieren. Darüber hinaus führt die anschließende Behandlung eines Bakterienabstrichs mit Alkohol zu einer Verengung der Poren im Peptidoglycan und dadurch zum Verbleib des Farbstoffs in der Zellwand.

Gramnegative Bakterien verlieren den Farbstoff nach Einwirkung von Alkohol, was auf eine geringere Menge an Peptidoglycan (5-10 % der Zellwandmasse) zurückzuführen ist; Sie verfärben sich durch Alkohol und werden bei Behandlung mit Fuchsin oder Safranin rot. Dies liegt an den Strukturmerkmalen der Zellwand. Peptidoglycan in der Zellwand gramnegativer Bakterien wird durch 1-2 Schichten dargestellt. Die Tetrapeptide der Schichten sind durch eine direkte Peptidbindung zwischen der Aminogruppe von DAP eines Tetrapeptids und der Carboxylgruppe von D-Alanin des Tetrapeptids einer anderen Schicht miteinander verbunden (Abb. 2.4, a). Außerhalb des Peptidoglycans befindet sich eine Schicht Lipoprotein,über DAP mit Peptidoglycan verbunden. gefolgt von äußere Membran Zellenwand.

Äußere Membran ist eine Mosaikstruktur aus Lipopolysacchariden (LPS), Phospholipiden und Proteinen. Seine innere Schicht besteht aus Phospholipiden und die äußere Schicht enthält LPS (Abb. 2.5). Somit ist das äußere Mem-

Reis. 2.5. Lipopolysaccharidstruktur

die Brane ist asymmetrisch. Die äußere Membran LPS besteht aus drei Fragmenten:

Lipid A hat eine konservative Struktur, die bei gramnegativen Bakterien nahezu identisch ist. Lipid A besteht aus phosphorylierten Glucosamin-Disaccharid-Einheiten, an die lange Ketten von Fettsäuren gebunden sind (siehe Abb. 2.5);

Kern oder Kern, Krustenteil (von lat. Kern- Kern), relativ konservative Oligosaccharidstruktur;

Eine hochvariable O-spezifische Polysaccharidkette, die durch Wiederholung identischer Oligosaccharidsequenzen gebildet wird.

LPS wird durch Lipid A in der Außenmembran verankert, was LPS-Toxizität verursacht und daher mit Endotoxin identifiziert wird. Die Zerstörung von Bakterien durch Antibiotika führt zur Freisetzung großer Mengen Endotoxin, was beim Patienten zu einem endotoxischen Schock führen kann. Der Kern oder Kernteil von LPS geht von Lipid A aus. Der beständigste Teil des LPS-Kerns ist Ketodesoxyoctonsäure. O-spezifische Polysaccharidkette, die vom Kern des LPS-Moleküls ausgeht,

Es besteht aus sich wiederholenden Oligosaccharid-Einheiten und bestimmt die Serogruppe, das Serovar (ein Bakterientyp, der mit Immunserum nachgewiesen wird) eines bestimmten Bakterienstamms. Somit ist das Konzept des LPS mit dem Konzept des O-Antigens verbunden, anhand dessen Bakterien unterschieden werden können. Genetische Veränderungen können zu Defekten, einer Verkürzung der bakteriellen LPS und infolgedessen zum Auftreten rauer Kolonien von R-Formen führen, die die O-Antigen-Spezifität verlieren.

Nicht alle gramnegativen Bakterien verfügen über eine vollständige O-spezifische Polysaccharidkette, die aus sich wiederholenden Oligosaccharideinheiten besteht. Insbesondere Bakterien der Gattung Neisseria haben ein kurzes Glykolipid namens Lipoigosaccharid (LOS). Sie ist vergleichbar mit der R-Form, die die O-Antigen-Spezifität verloren hat und in mutierten rauen Stämmen beobachtet wird E coli. Die Struktur von VOC ähnelt der Struktur des Glycosphingolipids der menschlichen Zytoplasmamembran, sodass VOC die Mikrobe nachahmt und es ihr ermöglicht, der Immunantwort des Wirts zu entgehen.

Die Matrixproteine ​​der äußeren Membran durchdringen diese so, dass Proteinmoleküle genannt werden porinami, Sie grenzen an hydrophile Poren, durch die Wasser und kleine hydrophile Moleküle mit einer relativen Masse von bis zu 700 D passieren.

Zwischen der äußeren und der Zytoplasmamembran liegt periplasmatischer Raum, oder Periplasma, das Enzyme (Proteasen, Lipasen, Phosphatasen, Nukleasen, β-Lactamasen) sowie Komponenten von Transportsystemen enthält.

Wenn die Synthese der Bakterienzellwand unter dem Einfluss von Lysozym, Penicillin, Schutzfaktoren des Körpers und anderen Verbindungen gestört wird, entstehen Zellen mit veränderter (oft kugelförmiger) Form: Protoplasten- Bakterien, denen die Zellwand völlig fehlt; Sphäroplasten- Bakterien mit teilweise erhaltener Zellwand. Nach Entfernung des Zellwandinhibitors können sich solche veränderten Bakterien umkehren, d. h. eine vollständige Zellwand erhalten und ihre ursprüngliche Form wiederherstellen.

Als Bakterien werden Bakterien vom Sphäroid- oder Protoplastentyp bezeichnet, die unter dem Einfluss von Antibiotika oder anderen Faktoren die Fähigkeit zur Synthese von Peptidoglycan verloren haben und sich vermehren können L-Formen(vom Namen des D. Lister Institute, wo sie zuerst

wurden untersucht). L-Formen können auch durch Mutationen entstehen. Es handelt sich um osmotisch empfindliche, kugelförmige, flaschenförmige Zellen unterschiedlicher Größe, auch solche, die Bakterienfilter passieren. Einige L-Formen (instabil) können sich umkehren und zur ursprünglichen Bakterienzelle zurückkehren, wenn der Faktor entfernt wird, der zu Veränderungen bei den Bakterien geführt hat. L-Formen können von vielen Erregern von Infektionskrankheiten produziert werden.

Zytoplasmatische Membran In der Elektronenmikroskopie ultradünner Schnitte handelt es sich um eine dreischichtige Membran (2 dunkle Schichten mit einer Dicke von jeweils 2,5 nm, getrennt durch eine helle Zwischenschicht). In seiner Struktur ähnelt es dem Plasmalemma tierischer Zellen und besteht aus einer Doppelschicht aus Lipiden, hauptsächlich Phospholipiden, mit eingebetteten Oberflächen- und integralen Proteinen, die die Struktur der Membran zu durchdringen scheinen. Einige von ihnen sind Permeasen, die am Stofftransport beteiligt sind. Im Gegensatz zu eukaryotischen Zellen fehlen der Zytoplasmamembran einer Bakterienzelle Sterole (mit Ausnahme von Mykoplasmen).

Die Zytoplasmamembran ist eine dynamische Struktur mit mobilen Komponenten und wird daher als mobile Flüssigkeitsstruktur betrachtet. Es umgibt den äußeren Teil des Zytoplasmas von Bakterien und ist an der Regulierung des osmotischen Drucks, des Stofftransports und des Energiestoffwechsels der Zelle beteiligt (durch Enzyme der Elektronentransportkette, Adenosintriphosphatase – ATPase usw.). Bei übermäßigem Wachstum (im Vergleich zum Wachstum der Zellwand) bildet die Zytoplasmamembran Einstülpungen – Einstülpungen in Form komplex verdrehter Membranstrukturen, sogenannte Mesosomen. Weniger komplex verdrehte Strukturen werden intrazytoplasmatische Membranen genannt. Die Rolle von Mesosomen und intrazytoplasmatischen Membranen ist nicht vollständig geklärt. Es wird sogar vermutet, dass es sich um ein Artefakt handelt, das nach der Vorbereitung (Fixierung) einer Probe für die Elektronenmikroskopie entsteht. Dennoch wird angenommen, dass Derivate der Zytoplasmamembran an der Zellteilung beteiligt sind, Energie für die Synthese der Zellwand bereitstellen und an der Sekretion von Substanzen, der Sporulation, d. h. beteiligt sind. in Prozessen mit hohem Energieverbrauch. Zytoplasma nimmt das Hauptvolumen der Bakterien ein

Zelle und besteht aus löslichen Proteinen, Ribonukleinsäuren, Einschlüssen und zahlreichen kleinen Körnchen – Ribosomen, die für die Synthese (Translation) von Proteinen verantwortlich sind.

Ribosomen Bakterien haben eine Größe von etwa 20 nm und einen Sedimentationskoeffizienten von 70S, im Gegensatz zu den für eukaryotische Zellen charakteristischen 80S-Ribosomen. Daher hemmen einige Antibiotika durch die Bindung an bakterielle Ribosomen die bakterielle Proteinsynthese, ohne die Proteinsynthese in eukaryontischen Zellen zu beeinträchtigen. Bakterielle Ribosomen können in zwei Untereinheiten dissoziieren: 50S und 30S. rRNA ist ein konserviertes Element von Bakterien („molekulare Uhr“ der Evolution). 16S-rRNA ist Teil der kleinen ribosomalen Untereinheit und 23S-rRNA ist Teil der großen ribosomalen Untereinheit. Die Untersuchung der 16S-rRNA ist die Grundlage der Gensystematik und ermöglicht die Beurteilung des Verwandtschaftsgrads von Organismen.

Das Zytoplasma enthält verschiedene Einschlüsse in Form von Glykogenkörnern, Polysacchariden, β-Hydroxybuttersäure und Polyphosphaten (Volutin). Sie sammeln sich an, wenn ein Überschuss vorhanden ist Nährstoffe in der Umwelt und dienen als Reservestoffe für den Ernährungs- und Energiebedarf.

Woljutin hat eine Affinität zu basischen Farbstoffen und lässt sich mit speziellen Färbemethoden (z. B. nach Neisser) in Form metachromatischer Körnchen leicht nachweisen. Mit Toluidinblau oder Methylenblau wird Volutin rotviolett und das Zytoplasma des Bakteriums blau gefärbt. Die charakteristische Anordnung der Volutinkörnchen zeigt sich beim Diphtheriebazillus in Form intensiv gefärbter Zellpole. Die metachromatische Färbung von Volutin ist mit einem hohen Gehalt an polymerisiertem anorganischem Polyphosphat verbunden. Unter dem Elektronenmikroskop sehen sie aus wie elektronendichte Körnchen mit einer Größe von 0,1–1 Mikrometern.

Nukleoid- entspricht dem Zellkern in Bakterien. Es befindet sich in der zentralen Zone der Bakterien in Form doppelsträngiger DNA, dicht gepackt wie eine Kugel. Das Nukleoid von Bakterien verfügt im Gegensatz zu Eukaryoten nicht über eine Kernhülle, keinen Nukleolus und keine grundlegenden Proteine ​​(Histone). Die meisten Bakterien enthalten ein Chromosom, dargestellt durch ein ringförmig geschlossenes DNA-Molekül. Einige Bakterien haben jedoch zwei ringförmige Chromosomen (V. cholerae) und lineare Chromosomen (siehe Abschnitt 5.1.1). Das Nukleoid wird im Lichtmikroskop nach Anfärbung mit DNA-spezifischen Farbstoffen sichtbar gemacht

Methoden: nach Feulgen oder nach Romanovsky-Giemsa. In Elektronenbeugungsmustern von ultradünnen Bakterienschnitten erscheint das Nukleoid als helle Zonen mit fibrillären, fadenförmigen DNA-Strukturen, die in bestimmten Bereichen an die Zytoplasmamembran oder das an der Chromosomenreplikation beteiligte Mesosome gebunden sind.

Zusätzlich zum Nukleoid enthält die Bakterienzelle extrachromosomale Vererbungsfaktoren – Plasmide (siehe Abschnitt 5.1.2), bei denen es sich um kovalent geschlossene DNA-Ringe handelt.

Kapsel, Mikrokapsel, Schleim.Kapsel - eine mehr als 0,2 Mikrometer dicke Schleimstruktur, die fest mit der Bakterienzellwand verbunden ist und klar definierte äußere Grenzen aufweist. Die Kapsel ist in Abdruckabstrichen aus pathologischem Material sichtbar. In reinen Bakterienkulturen kommt es seltener zur Kapselbildung. Der Nachweis erfolgt durch spezielle Methoden der Abstrichfärbung nach Burri-Gins, wodurch ein negativer Kontrast der Kapselsubstanzen entsteht: Tinte erzeugt einen dunklen Hintergrund um die Kapsel. Die Kapsel besteht aus Polysacchariden (Exopolysacchariden), manchmal auch aus Polypeptiden, zum Beispiel beim Milzbrandbazillus aus Polymeren der D-Glutaminsäure. Die Kapsel ist hydrophil und enthält eine große Menge Wasser. Es verhindert die Phagozytose von Bakterien. Die Kapsel ist antigen: Antikörper gegen die Kapsel verursachen deren Vergrößerung (Kapselschwellungsreaktion).

Es bilden sich viele Bakterien Mikrokapsel- Schleimbildung Dicke von weniger als 0,2 Mikrometern, nur elektronenmikroskopisch nachweisbar.

Es sollte von einer Kapsel unterschieden werden Schleim - schleimige Exopolysaccharide, die keine klaren äußeren Grenzen haben. Schleim ist wasserlöslich.

Mukoide Exopolysaccharide sind charakteristisch für mukoide Stämme von Pseudomonas aeruginosa, die häufig im Sputum von Patienten mit Mukoviszidose vorkommen. Bakterielle Exopolysaccharide sind an der Adhäsion (Anhaften an Substraten) beteiligt; Sie werden auch Glykokalyx genannt.

Kapsel und Schleim schützen Bakterien vor Schädigung und Austrocknung, da sie hydrophil sind, Wasser gut binden und die Wirkung der Schutzfaktoren des Makroorganismus und der Bakteriophagen verhindern.

Flagellen Bakterien bestimmen die Beweglichkeit der Bakterienzelle. Flagellen sind dünne Fäden, die angreifen

Sie stammen aus der Zytoplasmamembran und sind länger als die Zelle selbst. Die Dicke der Flagellen beträgt 12–20 nm, die Länge 3–15 µm. Sie bestehen aus drei Teilen: einem Spiralfaden, einem Haken und einem Grundkörper, der einen Stab mit speziellen Scheiben enthält (ein Paar Scheiben bei grampositiven Bakterien und zwei Paar bei gramnegativen Bakterien). Flagellen sind durch Scheiben an der Zytoplasmamembran und der Zellwand befestigt. Dadurch entsteht der Effekt eines Elektromotors mit einer Stange – einem Rotor –, der das Flagellum dreht. Als Energiequelle wird die Protonenpotentialdifferenz an der Zytoplasmamembran genutzt. Der Rotationsmechanismus wird durch Protonen-ATP-Synthetase bereitgestellt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Flagellums kann 100 U/s erreichen. Besitzt ein Bakterium mehrere Flagellen, beginnen diese synchron zu rotieren, verflechten sich zu einem einzigen Bündel und bilden eine Art Propeller.

Flagellen bestehen aus einem Protein namens Flagellin. (Geißel- Flagellum), das ein Antigen ist - das sogenannte H-Antigen. Flagellin-Untereinheiten sind spiralförmig verdreht.

Die Anzahl der Flagellen in verschiedenen Bakterienarten variiert von einer (Monotrichus) bei Vibrio cholerae bis zu Dutzenden und Hunderten, die sich entlang des Umfangs des Bakteriums (Peritrichus) bei Escherichia coli, Proteus usw. erstrecken. Lophotrichs haben an einem Ende ein Bündel von Flagellen der Zelle. Amphitrichy hat ein Flagellum oder ein Flagellenbündel an den gegenüberliegenden Enden der Zelle.

Flagellen werden mittels Elektronenmikroskopie von mit Schwermetallen besprühten Präparaten oder im Lichtmikroskop nach der Behandlung nachgewiesen spezielle Methoden, basierend auf Ätzen und Adsorption verschiedener Substanzen, was zu einer Zunahme der Geißeldicke führt (z. B. nach dem Versilbern).

Zotten oder Pili (Fimbrien)- fadenförmige Gebilde, dünner und kürzer (3-10 nm * 0,3-10 µm) als Flagellen. Die Pili erstrecken sich von der Zelloberfläche und bestehen aus dem Protein Pilin. Es sind mehrere Arten von Pili bekannt. Pili vom allgemeinen Typ sind für die Bindung an das Substrat, die Ernährung und den Wasser-Salz-Stoffwechsel verantwortlich. Sie sind zahlreich – mehrere Hundert pro Zelle. Sex-Pili (1–3 pro Zelle) stellen den Kontakt zwischen Zellen her und übertragen genetische Informationen zwischen ihnen durch Konjugation (siehe Kapitel 5). Von besonderem Interesse sind Pili vom Typ IV, bei denen die Enden hydrophob sind und sich dadurch kräuseln; diese Pili werden auch Locken genannt. Standort

Sie befinden sich an den Polen der Zelle. Diese Pili kommen in pathogenen Bakterien vor. Sie haben antigene Eigenschaften, bringen Bakterien mit der Wirtszelle in Kontakt und sind an der Biofilmbildung beteiligt (siehe Kapitel 3). Viele Pili sind Rezeptoren für Bakteriophagen.

Streitigkeiten - eine besondere Form ruhender Bakterien mit einer grampositiven Zellwandstruktur. Sporenbildende Bakterien der Gattung Bazillus, bei denen die Größe der Spore den Durchmesser der Zelle nicht überschreitet, nennt man Bazillen. Als sporenbildende Bakterien bezeichnet man Bakterien, bei denen die Größe der Spore den Durchmesser der Zelle übersteigt, weshalb sie die Form einer Spindel annehmen Clostridien, zum Beispiel Bakterien der Gattung Clostridium(von lat. Clostridium- Spindel). Die Sporen sind säurebeständig, daher werden sie nach der Aujeszky-Methode oder der Ziehl-Neelsen-Methode rot und die vegetative Zelle blau gefärbt.

Die Sporulation, also die Form und Lage der Sporen in einer Zelle (vegetativ), ist eine Spezieseigenschaft von Bakterien, die es ermöglicht, sie voneinander zu unterscheiden. Die Form der Sporen kann oval oder kugelförmig sein, die Lage in der Zelle ist terminal, d.h. am Ende des Stäbchens (beim Erreger von Tetanus), subterminal - näher am Ende des Stäbchens (beim Erreger von Botulismus, Gasbrand) und zentral (beim Milzbrandbazillus).

Der Prozess der Sporulation (Sporulation) durchläuft mehrere Phasen, in denen ein Teil des Zytoplasmas und des Chromosoms der bakteriellen vegetativen Zelle getrennt und von einer einwachsenden Zytoplasmamembran umgeben wird – es entsteht eine Prospore.

Der Prospore-Protoplast enthält ein Nukleoid, ein Proteinsynthesesystem und ein auf Glykolyse basierendes Energieerzeugungssystem. Auch bei Aerobiern fehlen Cytochrome. Enthält kein ATP, die Energie für die Keimung wird in Form von 3-Glycerinphosphat gespeichert.

Die Prospore ist von zwei Zytoplasmamembranen umgeben. Die Schicht, die die innere Membran der Spore umgibt, wird genannt Wand aus Sporen, Es besteht aus Peptidoglycan und ist die Hauptquelle der Zellwand während der Sporenkeimung.

Zwischen der Außenmembran und der Sporenwand bildet sich eine dicke Schicht aus Peptidoglycan, das viele Vernetzungen aufweist – Kortex.

Liegt außerhalb der äußeren Zytoplasmamembran Sporenhülle, bestehend aus keratinähnlichen Proteinen, co-

mehrere intramolekulare Disulfidbindungen halten. Diese Hülle bietet Widerstand gegen chemische Mittel. Die Sporen einiger Bakterien haben eine zusätzliche Hülle – Exosporium Lipoprotein-Natur. Auf diese Weise entsteht eine mehrschichtige, schlecht durchlässige Hülle.

Die Sporulation geht mit einem intensiven Verbrauch von Dipicolinsäure und Calciumionen durch die Prospore und dann durch die sich entwickelnde Sporenhülle einher. Die Spore erhält eine Hitzebeständigkeit, die mit dem Vorhandensein von Calciumdipicolinat in ihr verbunden ist.

Die Spore kann aufgrund des Vorhandenseins einer mehrschichtigen Hülle, Calciumdipicolinat, eines geringen Wassergehalts und träger Stoffwechselprozesse lange bestehen bleiben. Im Boden können beispielsweise die Erreger Milzbrand und Tetanus über Jahrzehnte überleben.

Unter günstigen Bedingungen keimen Sporen und durchlaufen drei aufeinanderfolgende Phasen: Aktivierung, Initiierung, Wachstum. In diesem Fall wird aus einer Spore ein Bakterium gebildet. Aktivierung ist Keimbereitschaft. Bei einer Temperatur von 60–80 °C wird die Spore zur Keimung aktiviert. Der Keimbeginn dauert mehrere Minuten. Das Auswuchsstadium ist durch schnelles Wachstum gekennzeichnet, begleitet von der Zerstörung der Schale und der Entstehung eines Sämlings.

Inhaltsverzeichnis zum Thema „Anatomie einer Bakterienzelle. Physiologie von Bakterien.“:
1. Anatomie einer Bakterienzelle. Oberflächenstrukturen von Bakterien. Bakterienkapsel. Organisation von Kapseln. Färbung von Bakterienkapseln. Zusammensetzung der Kapseln. Antigene Eigenschaften von Kapseln.
2. Bakterielle Flagellen. Standort der Flagellen. Peritrich. Monotrichs. Polytrichs. Lophotrichs. Amphitrichie. Das Phänomen des Schwarms. Diagnostik der bakteriellen Motilität.

4. Zellwand von Bakterien. Funktionen der Zellwand. Die Struktur der Bakterienzellwand. Peptidoglycan. Murein-Sack. Struktur von Peptidoglycan (Murein)
5. Gramnegative Bakterien. Zellwand gramnegativer Bakterien. Die Struktur der Zellwand gramnegativer Bakterien.
6. Grampositive Bakterien. Zellwand grampositiver Bakterien. Die Struktur der Zellwand grampositiver Bakterien. Bakterielle Autolysine. Sphäroplasten. Protoplasten.
7. Zytoplasmatische Membran (CPM) von Bakterien. Zusammensetzung der Zytoplasmamembran von Bakterien. Transportsysteme. Mesosomen. Periplasmatischer Raum.
8. Zytoplasma von Bakterien. Bakteriengenom. Bakterielle Ribosomen. Ersatzbakteriengranulat.
9. Physiologie von Bakterien. Ernährung von Bakterien. Art der Ernährung von Bakterien. Holozoen. Holophyten. Wasser. Die Bedeutung von Wasser für Bakterien.
10. Von der Bakterienzelle assimilierte Verbindungen. Wege, über die Substanzen in die Bakterienzelle gelangen. Passive Übertragung. Diffusion.

Außerdem Flagellen, Oberfläche viele Bakterien bedeckt mit zytoplasmatischen Vorsprüngen - Mikrovilli. Typischerweise handelt es sich dabei um Haare (von 10 bis zu mehreren Tausend) mit einer Dicke von 3–25 nm und einer Länge von bis zu 12 Mikrometern. Mikrovilli kommt sowohl in beweglichen als auch in unbeweglichen Bakterien vor. Diese Auswüchse tragen dazu bei, die Oberfläche der Bakterienzelle zu vergrößern, was ihr zusätzliche Vorteile bei der Nährstoffverwertung verschafft Umfeld. Es sind spezialisierte Mikrovilli bekannt - Fimbrien Und getrunken.

Fimbrien von Bakterien[von lat. Fimbrien, Fransen]. Viele gramnegative Bakterien haben lange, dünne Mikrovilli, die die Zellwand durchdringen. Die Proteine, aus denen sie bestehen, bilden einen helikalen Faden. Hauptsächlich Fimbrienfunktion- Anheftung von Bakterien an Substrate (z. B. an die Oberfläche von Schleimhäuten), was sie zu einem wichtigen Faktor bei der Kolonisierung und Pathogenität macht.

F-Pili-Bakterien[aus dem Englischen Fruchtbarkeit, Fruchtbarkeit, + lat. Pilus, Haar] oder „ Sextrinken", - starre zylindrische Formationen, die an der Konjugation von Bakterien beteiligt sind. Pili wurden erstmals in Escherichia coli K12 entdeckt, also in Stämmen, die enthalten F-Faktor(Siehe Thema „Plasmide“). Normalerweise ist die Zelle mit 1–2 Pili ausgestattet, die wie hohle Proteinröhren mit einer Länge von 0,5–10 µm aussehen; Am Ende haben sie oft eine kugelförmige Verdickung. Mehrheitlich F-Pillen bildet ein bestimmtes Protein - Pilin. Die Bildung von Pili wird durch Plasmide kodiert. Sie werden mithilfe spenderspezifischer Bakteriophagen identifiziert, die an Pili adsorbieren und Zellen lysieren.

Bakterienzellwand

Am meisten Bakterienzellwand besteht aus einer Zellwand und dem darunter liegenden CPM. Mit einiger Konvention kann die Zellmembran als lebende Haut von Bakterien bezeichnet werden, im Gegensatz zur toten Substanz der Kapsel. Zellmembran kann mit dem dünnen und elastischen, aber gleichzeitig haltbaren Reifen eines Fußballs verglichen werden. So wie eine gut aufgeblasene Fußballblase einem Ball Elastizität verleiht, verleiht der Innendruck (Turgor) des Zytoplasmas, der bei grampositiven Bakterien 30 atm erreichen kann, der Zellwand von Bakterien zusätzliche Elastizität. Manche Bakterien besitzen zusätzlich eine Außenmembran als äußere Schicht der Zellwand – Glykokalyx.

Glykokalyx[aus dem Griechischen gfykys, süß, + Kalyx, Schale] entsteht durch die Verflechtung von Polysaccharidfasern (Dextrane und Levane). Beim Anbau auf künstlichen Nährböden wird es nicht nachgewiesen. Die Hauptfunktion der Glykokalyx a ist die Haftung an verschiedenen Substraten. Dank der Glykokalyx kann sich Streptococcus mutatis beispielsweise fest am Zahnschmelz festsetzen.