Ορισμός ενδοσπόρων, μηχανισμών, διεργασιών, δομών και τύπων

Ορισμός του Endospore

Αυτά τα ενδοσπόρια είναι ανθεκτικές δομές που παράγονται από βακτήρια και στη συνέχεια επιβιώνουν υπό δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες ή συνθήκες. Αυτά τα ενδοσπόρια περιέχουν DNA καθώς και ένα μικρό κυτταρόπλασμα, το οποίο περιβάλλεται από ένα προστατευτικό εξωτερικό κάλυμμα.

Τα ενδοσπόρια βλαστάνουν για την παραγωγή νέων οργανισμών όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες γίνονται ευνοϊκές. Επομένως, αυτό το ενδοσπόριο θεωρείται ένας τύπος αναπαραγωγικού κυττάρου. Τα βακτηριακά γένη, Bacillus, Clostridium και Paenibacillus παράγουν ενδοσπόρια. Αυτά τα ενδοσπόρια μπορούν ή μπορούν να επιβιώσουν σε σκληρές συνθήκες όπως αφυδάτωση, υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, χημικές ουσίες και υπεριώδη ακτινοβολία.

Το κυτταρικό τοίχωμα αυτού του ενδοσπόρου αποτελείται από διποκολινικό οξύ, το οποίο δίνει τις ανθεκτικές στη θερμότητα ιδιότητες του ενδοσπόρου. Η υγρή θερμική επεξεργασία στους 121 ° C για 15 λεπτά μπορεί ή μπορεί να καταστρέψει βακτηριακά ενδοσπόρια.

Αυτό το ενδοσπόριο είναι μια εναλλακτική μορφή ζωής που παράγεται από τον Bacillus, το Clostridium, καθώς και ορισμένους Τα γενετικά βακτήρια περιλαμβάνουν Sporosarcina, Sporolactobacillus, Desulfotomaculum, Oscillospira και Thermoactinomyces. Αυτός ο Bacillus είναι υποχρεωτικός αερόβιος που ζει στο έδαφος μόνο ενώ το Clostridium είναι υποχρεωτικό είδος. Αυτό το αναερόβιο απαντάται συχνά ως φυσιολογική χλωρίδα του εντερικού σωλήνα σε ένα ζώο. Αυτά τα ενδοσπόρια στη συνέχεια σχηματίζονται από ένα βακτήριο, υπό συνθήκες ή περιβαλλοντικές συνθήκες που δεν είναι ευεργετική, όπως η έλλειψη θρεπτικών ουσιών και νερού, πολύ ζεστές ή πολύ κρύες θερμοκρασίες και επίσης δηλητήριο. Αυτό το ενδοσπόριο είναι ένα σώμα με πυκνά τοιχώματα και είναι επίσης πολύ ανθεκτικό (ανθεκτικό).

Το ενδοσπόριο περιέχει γενετικό υλικό, λίγο κυτταρόπλασμα και ριβοσώματα. Το παχύ τοίχωμα του ενδοσπόρου αποτελείται από πρωτεΐνες και στη συνέχεια καθιστά το ενδοσπόριο ανθεκτικό σε ακτινοβολία φωτός, ξηρασία, υψηλές θερμοκρασίες και χημικές ουσίες. Εάν οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ευνοϊκές, αυτά τα ενδοσπόρια θα αναπτυχθούν σε νέα βακτηριακά κύτταρα. Αυτά τα ενδοσπόρια είναι πιο ανθεκτικά σε συνθήκες ή περιβαλλοντικές συνθήκες που στην πραγματικότητα είναι λιγότερο ευνοϊκές από τα φυτικά κύτταρα βακτηρίων. Η διαδικασία σχηματισμού σπορίων είναι γνωστή ως σποριοποίηση. Εάν βελτιωθούν οι περιβαλλοντικές συνθήκες, τα ενδοσπόρια θα χωριστούν και πάλι σε φυτικά κύτταρα, που ονομάζεται διαδικασία βλάστησης.

Η λειτουργία του ενδοσπόρου για τα βακτήρια είναι ως δομή επιβίωσης (αδρανής δομή). Αυτές οι δομές που επιτρέπουν στα βακτήρια να επιβιώσουν υπό δυσμενείς συνθήκες είναι ακραία περιβάλλοντα (ξηρασία, πολύ χαμηλές ή πολύ υψηλές θερμοκρασίες) ή έλλειψη θρέψη.

---

Χαρακτηριστικά Endospore

Τα περισσότερα από τα βακτήρια που μπορούν ή μπορούν να δημιουργήσουν ενδοσπόρια είναι θετικά κατά gram βακτήρια. Αυτά τα θετικά κατά gram βακτήρια είναι μια ομάδα ευβακτηρίων των οποίων τα κυτταρικά τοιχώματα απορροφούν ιώδες χρώμα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χρώσης κατά γραμμάρια και έχουν ή έχουν αρκετά παχύ πεπτιδογλυκάνη. Τα βακτήρια που μπορούν ή μπορούν να σχηματίσουν ενδοσπόρια, για παράδειγμα, είναι Bacillus mycoides.

Αυτά τα ενδοσπόρια έχουν ή έχουν αδιαπέραστες ιδιότητες, τότε μπορούν να επιβιώσουν καλύτερα έναντι των βακτηρίων περιοχές ξηρασίας, χαμηλής θερμοκρασίας, υψηλής θερμοκρασίας, απολυμαντικού, καθώς και δυσμενούς περιβάλλοντος άλλα. Όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες βελτιωθούν, αυτά τα ενδοσπόρια θα βλαστήσουν σε νέα φυτικά κύτταρα.

---

Τύποι ενδοσπόρων

Υπάρχουν 3 τύποι ενδοσπόρων σε βακτήρια με βάση την τοποθεσία τους. Το παρακάτω είναι ένα διάγραμμα, περιγραφή και παραδείγματα βακτηρίων που παράγουν σπόρια κάθε τύπου.

1. Τερματικό ενδοσπόριο: Ενδοσπόριο που βρίσκεται στο ένα άκρο του βακτηριακού φυτικού κυττάρου. Παραδείγματα είναι: Clostridium tertium
2. Υποσυνθετικό ενδοσπόριο: Ενδοσπόριο που τοποθετείται στην άκρη του κυττάρου. Ωστόσο, περισσότερο προς το κέντρο του κελιού. Ένα παράδειγμα είναι: Clostridium perfringens
3. Κεντρικό ενδοσπόριο: Ενδοσπόριο που βρίσκεται στο κέντρο του φυτικού κυττάρου. Παραδείγματα είναι: Clostridium bifermentans

---

Δομή και συστατικά του ενδοσπόρου

Σε σύγκριση με μη ενδοσπόρια κύτταρα (φυτικά κύτταρα) που φαίνεται να έχουν ή έχουν ένα μόνο στρώμα κυτταρικού τοιχώματος, αυτό το ενδοσπόριο έχει περισσότερα συστατικά που χτίζουν δομή ενδοσπόριο. Η δομή του ενδοσπόρου περιλαμβάνει:

1. Exosporium: το εξωτερικό τοίχωμα του ενδοσπόρου που αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα πρωτεΐνης
2. Mantle: Διάφορα στρώματα εξειδικευμένων πρωτεϊνών που αποτελούν τον μανδύα του ενδοσπόρου
3. Cortex: Στρώμα που αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη
4. Πυρήνας: Το μέρος που αποτελείται από το κυτταρόπλασμα, το πυρηνικό τοίχωμα, τα ριβοσώματα, τα κυκλικά χρωμοσώματα, την κυτταροπλασματική μεμβράνη και άλλα ζωτικά οργανίδια

Το πυρήνα του ενδοσπόρου έχει ή έχει μια μορφή σαν γέλη επειδή περιέχει πολύ λίγο νερό. Αυτό μπορεί ή μπορεί να αυξήσει την αντίσταση των μορίων εντός του ενδοσπόρου από υψηλές θερμοκρασίες (έως 150 ° C) και επιβλαβείς χημικές ουσίες όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου.

---

Ενδοσπόριο που συνθέτει χημικά

Διπικολινικό οξύ

Μία από τις μοναδικές ενώσεις που βρίσκονται στα ενδοσπόρια είναι το διπικολινικό οξύ. Το διπικολινικό οξύ είναι μια οργανική ένωση που βρίσκεται συνήθως στα βακτηριακά ενδοσπόρια (περίπου 5 έως 15% ξηρό βάρος των ενδοσπορίων). Το διπικολινικό οξύ στη συνέχεια σχηματίζει ένα σύμπλοκο με ιόντα ασβεστίου. Αυτό το σύμπλοκο διπολικινικού οξέος και ασβεστίου εκτιμάται ότι αποτελεί ή μπορεί να αποτελεί το 10% του ξηρού βάρους του ενδοσπόρου.

Η λειτουργία του διπολικινικού οξέος-ασβεστίου είναι να δεσμεύει και να συλλέγει νερό για τις ανάγκες του βακτηριακού ενδοσπόρου.
Μια άλλη λειτουργία του διπολικινικού οξέος είναι η ολίσθηση μεταξύ των βάσεων που αποτελούν το DNA και επίσης υποστηρίζει το DNA για να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες.

---

Μικρές πρωτεΐνες διαλυτές σε οξύ (SASPs)

Ο πυρήνας του βακτηριακού ενδοσπόρου περιέχει πολλές πρωτεΐνες που ονομάζονται μικρές διαλυτές σε οξύ πρωτεΐνες σπορίων (SASP) Οι μικρές διαλυτές σε οξύ πρωτεΐνες σπορίων, συντμημένες ως SASPs, είναι πρωτεΐνες που παράγονται μόνο όταν τα κύτταρα υφίστανται σπορίωση.

Η λειτουργία αυτών των SASPs είναι να προστατεύει τα μόρια DNA από βλάβες που προκαλούνται από ακτινοβολία, ξηρασία και υψηλές θερμοκρασίες. Τα SASPs αναγκάζουν τη δομή του μορίου DNA (B-DNA) να γίνει πιο συμπαγής (A-DNA) έτσι ώστε να μην υφίσταται μεταλλάξεις όταν εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία και επίσης δεν μετουσιώνεται όταν εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες.

---

Διαδικασία σχηματισμού Endospore

Η διαδικασία σχηματισμού ενδοσπόρων ονομάζεται σπορίωση. Αυτή η σπορίωση ξεκινά συνήθως όταν το κύτταρο εισέρχεται στη στάσιμη φάση. Αυτά τα κύτταρα αλλάζουν είτε μορφολογικά είτε φυσιολογικά, ειδικά στην προετοιμασία τους για το σχηματισμό ενδοσπόρων. Ορισμένοι τύποι ή τύποι βακτηριδίων είναι επίσης ικανοί για αυτολύση φυτικών κυττάρων, ενώ για ορισμένους Άλλοι τύποι βακτηρίων δεν είναι σε θέση να το κάνουν αυτό, έτσι τα ενδοσπόρια παραμένουν στο κύτταρο βλαστικός. Ο σχηματισμός βακτηριακών σπορίων φυσικά δεν είναι γνωστός. Ωστόσο, μπορούμε ή μπορούμε να προκαλέσουμε βακτήρια να σχηματίσουν σπόρια. Η θέρμανση σε θερμοκρασία 60-65 ° C για 10 λεπτά ή ακόμα περισσότερο μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό σπόρων. Ένας άλλος παράγοντας ικανός να προκαλέσει το σχηματισμό βακτηριακών σπόρων είναι η παροχή μειωτικών παραγόντων, κατεργασίας χαμηλού ρΗ, χαμηλής θερμοκρασίας και άλλων χημικών παραγόντων.

---

Μηχανισμός σπορίωσης

• Στο πρώτο στάδιο τα βακτήρια σχηματίζουν αξονικά νήματα.
• Ο σχηματισμός του αξονικού νήματος δεν κράτησε πολύ.
• Ο σχηματισμός ενός ασύμμετρου διαφράγματος, θα παράγει βλαστικά κύτταρα καθώς και υποψήφια κύτταρα προ-σπορίων. Κάθε κύτταρο θα λάβει DNA κόρης.
• Μετά από αυτό συμβαίνει φαγοκυττάρωση των προ-σπορίων κυττάρων από το μητρικό κύτταρο, έτσι ώστε τα προ-σπόρια κύτταρα να γίνουν σχηματισμοί που ονομάζονται πρωτοπλάστες.
• Το τρίτο στάδιο είναι η ανάπτυξη του πρωτοπλάστη που ονομάζεται ανάπτυξη πρώιμων σπορίων (forespore). Στην πρώιμη ανάπτυξη των σπορίων, η πεπτιδογλυκάνη δεν έχει ακόμη σχηματιστεί, έτσι το αρχικό σχήμα των σπορίων είναι ακανόνιστο (άμορφο).
• Σχηματισμός του φλοιού (πεπτιδογλυκάνη). Αυτά τα πρώιμα σπόρια συνθέτουν την πεπτιδογλυκάνη, έτσι αυτά τα πρώιμα σπόρια έχουν ένα συγκεκριμένο σχήμα.
• Ο σχηματισμός της πεπτιδογλυκάνης από τον αρχικό σπόρο είναι επίσης γνωστός ως σχηματισμός φλοιού.
• Σχηματισμός του περιτυλίγματος (παλτό). Το Spore-early συνθέτει στρώματα φακέλων σπορίων. Ο φάκελος των σπορίων συντίθεται είτε συνεχώς είτε κατά διαστήματα, έτσι ώστε να μοιάζει με πάχυνση του φλοιού. Το φλοιώδες υλικό και το περιτύλιγμα σπορίων είναι διαφορετικά.
• Ωρίμανση σπορίων. Τα βακτηριακά σπόρια συνθέτουν διποχολικό οξύ και πραγματοποιούν επίσης πρόσληψη ασβεστίου. Αυτά τα δύο συστατικά περιλαμβάνουν χαρακτηριστικά αντοχής και επίσης αδράνεια ενδοσπόρων.
• Το τελικό στάδιο είναι η απελευθέρωση των σπορίων. Πραγματοποιείται λύση βλαστικών κυττάρων, έτσι ώστε τα ώριμα σπόρια να βγαίνουν. Καμία μεταβολική δραστηριότητα ή δραστηριότητα δεν συμβαίνει έως ότου τα σπόρια είναι έτοιμα να βλαστήσουν. Η διαδικασία σπορίωσης διαρκεί συνήθως περίπου 15 ώρες.

---

Μέθοδος βαφής Endospore με κρύσταλλα μαλαχίτη

Γενικά, τα ενδοσπόρια σε αυτά τα βακτηριακά κύτταρα αναγνωρίζονται με διαφορική χρώση. Η μέθοδος Schaeffer-Fulton είναι ένας τύπος διαφορικής ζωγραφικής. Με αυτήν τη μέθοδο, τα φυτικά κύτταρα και τα ενδοσπόρια θα επιλέξουν διαφορετικά χρώματα μέχρι να παρατηρηθούν εύκολα.

Η μέθοδος Schaeffer-Fulton περιλαμβάνει την πράσινη βαφή μαλαχίτη ως την κύρια χρωστική ουσία, ενώ ως κόκκινη ή αντίθετη κηλίδα, χρησιμοποιείται κόκκινη σαφραίνη. Η πράσινη βαφή μαλαχίτη θα αναγκαστεί να εισχωρήσει στον τοίχο του ενδοσπόρου με σταδιακή θέρμανση.

Η φύση αυτής της βαφής που διαλύεται εύκολα σε νερό και συνδέεται ασθενώς με το κυτταρικό τοίχωμα και τα ενδοσπόρια θα διευκολύνει τη διαδικασία αποστράγγισης. Ωστόσο, λόγω της αδιάβροχης φύσης των ενδοσπόρων, το πράσινο του μαλαχίτη που παγιδεύεται μέσα στον τοίχο του ενδοσπόρου δεν μπορεί να ξεπλυθεί και να παραμείνει πράσινο. Μόνο τότε τα ενδοσπόρια και τα φυτικά κύτταρα μπορούν να διακριθούν από τη βαφή σαφρανίνης που θα χρωματίσει μόνο το κυτταρικό τοίχωμα επειδή σε αυτή τη διαδικασία, δεν υπάρχει θέρμανση.

Η απεικόνιση της διαδικασίας ζωγραφικής των ενδοσπόρων με τη μέθοδο Green Malachite έχει ως εξής:

Έτσι, μια εξήγηση για τον ορισμό των ενδοσπόρων, των μηχανισμών, των διαδικασιών, των δομών, των τύπων και των χαρακτηριστικών, ελπίζουμε ότι αυτό που περιγράφεται μπορεί να είναι χρήσιμο για εσάς. σας ευχαριστώ