Endosporeneigenschaften, Struktur, Training, Funktionen

Der Endosporen Sie handelt. Sie können in Abwesenheit von Nährstoffen auf unbestimmte Zeit dauern. Sie werden in Bakterien gebildet.

Endosporen sind die resistenten lebenden Strukturen, die bekannt sind. Sie können hohe Temperaturen, ultraviolettes Licht, Gammastrahlung, Austrocknung, Osmose, chemische Mittel und enzymatische Hydrolyse überleben lassen.

Quelle: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College [Public Domain]

Wenn die Umgebungsbedingungen dies bestimmen, keimen Endosporen, die zu aktiven Bakterien führen, die sich ernähren und multiplizieren.

Endosporen sind eine Art Spore. Es gibt Pilze, Protozoen, Algen und Pflanzen, die ihre eigenen Typen produzieren. Endosporen fehlt die reproduktive Funktion: Jede bakterielle Zelle produziert nur eine. In anderen Organismen können sie im Gegenteil reproduktive Funktion haben.

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Geschichte

Mitte SEVENTEENTH wurde der Kaufmann der niederländischen Stoffe und Vorläufer der Mikrokrobiologie Antonie van Leeuwenhoek unter Verwendung genialer Mikroskope, die von sich selbst entworfen und ausgearbeitet wurden.

1859 sponserte die Akademie der Wissenschaften von Frankreich einen Wettbewerb, an dem der französische Chemiker Louis Pasteur teilnahm. Das Ziel war es, Licht durch ein Experiment zur "spontanen Generation" zu werfen, eine tausendjährige Hypothese, die vorschlug, dass das Leben aus "Vitalkräften" oder "übertragbaren Substanzen" entstehen kann.

Pasteur zeigte, dass wie im Fall von Wein, Luft und festen Partikeln die Quelle von Mikroben sind, die in Kultivierungsbraten wachsen, die zuvor mit Wärme sterilisiert wurden. Kurz darauf bestätigte der englische Physiker John Tyndall im Jahr 1877 die Beobachtungen von Pasteur, was den endgültigen Ausfall der spontanen Generationshypothese gab.

Tyndall trug auch den Beweis für die Existenz extrem hitzebeständiger bakterieller Formen bei. Unabhängig von 1872 und 1885 galt der deutsche Botaniker Ferdinand Cohn, der als Gründer der modernen Mikrobiologie angesehen wurde, detailliert die bakteriellen Endosporen detailliert beschrieben.

Langlebigkeit

Die meisten Organisationen leben in Zeit und Raum in unterschiedlichen Umgebungen. Eine häufige Strategie, um vorübergehend unangemessene Umweltbedingungen zu überleben, um zu wachsen und sich zu reproduzieren.

Der Übergang zwischen aktivem und latenten Status ist metabolisch teuer. Diese Investition ist größer, wenn Einzelpersonen ihre eigenen Schutzstrukturen aufbauen müssen, unabhängig davon. Darüber hinaus müssen Einzelpersonen in der Lage sein, auf Umweltreize zu reagieren, die den Übergang verursachen.

Die Latenz erzeugt ein Reservoir schlafender Personen, das aktiviert werden kann, wenn günstige Bedingungen wieder auftauchen. Diese Stauseen ermöglichen die Erhaltung der Populationen und ihre genetische Vielfalt. Wenn es um pathogene Bakterien geht, die Endosporen produzieren, erleichtert die Latenz ihre Übertragung und behindert ihre Kontrolle.

Bakterielle Endosporen können viele Jahre lang lebensfähig gehalten werden. Es wurde behauptet, dass Endosporen in alten Substraten wie Permafrost, aquatische Sedimente, Untergrund- oder Bernsteinsalzablagerungen erhalten sind.

Überwachung

Das Betrachten der Position und andere Eigenschaften der Endosporen ist sehr nützlich für die Identifizierung von Bakterienarten.

Endosporen können durch ein optisches Mikroskop beobachtet werden. In Bakterien, die der Färbung von Gramm oder mit Methylenblau ausgesetzt sind, werden diese als farblose Regionen in der bakteriellen vegetativen Zelle unterschieden. Dies liegt daran.

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Es wurde eine spezifische Farbmethode für Endosporen entwickelt, die als Differentialfärbung von Schaeffer-Fulton bekannt ist, was sie deutlich sichtbar macht. Diese Methode ermöglicht es, sowohl diejenigen innerhalb der bakteriellen vegetativen Zelle als auch solche zu visualisieren.

Die Schaeffer-Fulton-Methode basiert auf der Kapazität des grünen Malachits, um die Endosporen-Wand zu färben. Nach dem Auftragen dieser Substanz werden vegetative Zellen verwendet, um zu färben.

Das Ergebnis ist eine unterschiedliche Färbung von Endosporen und vegetativen Zellen. Ersterer erwerben eine grüne Farbe und die zweite rosa Farbe.

Struktur

In der vegetativen Zelle oder Sporangio können die Endosporen terminal, unterirdisch oder zentral gelegen werden. Diese bakterielle Form hat vier Schichten: Mark, Keimwand, Kortex und Abdeckung. Bei einigen Arten gibt es eine fünfte äußere membranöse Schicht namens Exosporium, die aus Lipoprotein besteht, die Kohlenhydrate enthält.

Das Medulla oder das Zentrum ist der Protoplast der Endospora. Enthält Chromosom, Ribosomen und ein glykolytisches Energiesystem. Es kann auch bei aeroben Arten keine Zytokrome haben.

Die Energie zur Keimung wird im 3-Phosphoglycerat gespeichert (es gibt kein ATP). Es hat eine große Konzentration von Dipycolinsäure (5-15% des Trockengewichts der Endospora).

Die Keimwand der Spore umgibt die Messmembran. Es enthält typisches Peptidoglycan, das während der Glückselung zur Zellwand der vegetativen Zelle wird.

Der Kortex ist die dickste Schicht der Endospora. Umgeben die Keimwand. Es enthält atypische Peptidoglycan mit weniger Kreuzung als das typische, was es sehr empfindlich gegenüber der Autolyse durch Glätte macht, die für die Keimung erforderlich ist.

Die Abdeckung besteht aus einem Protein ähnlich wie Keratin, das zahlreiche intramolekulare Disulfidbindungen enthält. Umgibt den Kortex. Seine Undurchlässigkeit verleiht chemische Angriffe Widerstand.

Physiologie

Dipicolinsäure scheint eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der Latenz, bei der Stabilisierung der DNA und bei der Wärmeresistenz zu spielen. Das Vorhandensein von in dieser Säure löslichen kleinen Proteinlösungen sättigt DNA und schützt sie vor Wärme, Austrocknung, ultraviolettem Licht und chemischen Mitteln.

Die Synthese von atypischer Peptidoglycan beginnt, wenn ein asymmetrisches Septum, das die vegetative Zelle teilt. Auf diese Weise der Peptidoglican. Peptidoglycan schützt dies vor osmotischen Ungleichgewichten.

Der Kortex entfernt Wasser aus dem Protoplasten und macht es resistenter gegen Wärme- und Strahlungsschäden.

Endosporen enthalten DNA -Reparaturenzyme, die während der Markaktivierung und der anschließenden Keimung wirken.

Sporulation

Der Prozess der Bildung eines Endospore aus einer vegetativen Bakterienzelle wird als Sporulation oder Sporogenese bezeichnet.

Endosporen treten häufiger auf, wenn bestimmte kritische Nährstoffe knapp sind. Es kann auch eine Endosporenproduktion geben, die eine Lebensversicherung gegen das Aussterben darstellt, wenn Nährstoffe und andere Umweltbedingungen günstig sind.

Die Sporulation besteht aus fünf Phasen:

1) Septible Formation (Marrowmembran, Sporenkeime). Ein Teil des Zytoplasmas (zukünftiges Mark) und ein repliziertes Chromosom sind isoliert.

2) Die Keimwand der Spore entwickelt sich.

3) Der Kortex wird synthetisiert.

4) Die Abdeckung wird gebildet.

5) Die vegetative Zelle verschlechtert sich und stirbt und setzt so den Endospore frei.

Keimung

Der Prozess, durch den eine Endospora in eine vegetative Zelle verwandelt wird. Dies wird durch den enzymatischen Bruch der Endospora ausgelöst.

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Die Keimung besteht aus drei Phasen:

1) Aktivierung. Es tritt auf, wenn Abrieb, ein chemisches Mittel oder Wärme das Dach beschädigen.

2) Keimung (oder Initiierung). Es beginnt, wenn Umweltbedingungen günstig sind. Der Peptidoglycan ist abgebaut, die Dipycholinsäure wird freigesetzt und die Zelle hydratisiert.

3) pleite. Der Kortex verschlechtert sich und die Biosynthese und die Zellteilung Neustart.

Pathologie

Pathogene Bakterienendosporen sind ein schwerwiegendes Gesundheitsproblem aufgrund ihrer Resistenz gegen Heizung, Einfrieren, Dehydration und Strahlung, die vegetative Zellen abtöten.

Zum Beispiel können einige Endosporen mehrere Stunden in kochendem Wasser (100 ° C) überleben. Im Gegensatz dazu widerstehen vegetative Zellen nicht den Temperaturen über 70 ° C.

Bestimmte Endosporen -produzierende Bakterien der Genres Clostridium Und Bazillus Sie vertreiben starke Proteingiftstoffe, die Botulismus, Tetanus und Anthrax verursachen.

Nach dem Fall umfassen Behandlungen Magenwäsche, Wundreinigung, Antibiotika oder Antitoxintherapie. Zu den vorbeugenden Maßnahmen gehören Hygiene, Sterilisation und Impfung.

Botulismus

Wird durch Verschmutzung mit Sporen von verursacht Clostridium botulinum. Das offensichtlichste Symptom ist die Muskellähmung, auf die der Tod folgen kann. Seine Inzidenz ist niedrig.

Es gibt drei Arten von Botulismus. Säugling wird durch Honig oder andere Zusatzstoffe verursacht, luftkontaminiert, die zu Milch zugesetzt wurden. Das Essen für seinen Teil wird durch Aufnahme von kontaminierten Lebensmitteln (wie Dosen) hergestellt, roh oder falsch verpackt. Schließlich wird Wunden durch Kontakt mit der Erde erzeugt, die der natürliche Lebensraum von ist C. Botulinum.

Tetanus

Es wird ausgelöst von Clostridium tetani. Zu den Symptomen gehören sehr schmerzhafte Muskelkontraktionen (auf Griechisch, das Wort "Tetanos" bedeutet, sich zusammenzuschließen) und so stark, dass sie einen Knochenbruch verursachen können. Es ist oft tödlich. Seine Inzidenz ist niedrig.

Die infektiösen Sporen von C. Tetani Normalerweise durch die Körper durch eine Wunde eindringen, in der sie keimen. Während des Wachstums, was erfordert, dass die Wunde nicht gut sauerstoffhaltig ist, produzieren vegetative Zellen Tetanus -Toxin.

Die Bakterien und ihre Endosporen sind in der Umwelt häufig, einschließlich des Bodens. Sie wurden im Kot von Menschen und Tieren gefunden.

Milzbrand

Es wird ausgelöst von Bacillus anthracis. Die Symptome variieren stark je nach Medium und Infektionsstelle. Es ist eine schwerwiegende und oft tödliche Krankheit. Seine Inzidenz ist mäßig hoch und produziert Epidemien bei Tieren und Menschen. Im 18. Jahrhundert dezimierte der Anthrax die Schafe Europas.

Pflanzliche Säugetiere sind ihr natürlicher Gastgeber. Menschen werden mit Kontakt (im Allgemeinen beruflich) mit Tieren oder durch Manipulation oder Aufnahme tierischer Produkte infiziert.

Es gibt drei Arten von Anthrax:

1) Haut. Der Eingang wird durch Wunden erzeugt. Auf der Haut werden nekrotische und schwärzliche Geschwüre gebildet.

2) durch Inhalation. Eingabe während des Atmens. Erzeugt Entzündungen und innere Blutungen und führt zum Koma.

3) Magen -Darm. Eintritt durch Einnahme. Es produziert oropharyngeale Geschwüre, schwere Bauchblutungen und Durchfall.

In ungefähr 95% der Fälle ist menschlicher Anthrax kutane. In weniger als 1% handelt es sich um einen Magen -Darm -Typ.

Kontrolle

Endosporen können durch Autoklaven-Sterilisation zerstört werden, bei denen 7-70 Minuten Drücke von 15 psi und Temperaturen von 115-125 ° C kombiniert werden. Sie können auch abwechselnde Temperatur- und Druckänderungen beseitigen, sodass die Keimung von Sporen gefolgt wird, gefolgt vom Tod der resultierenden vegetativen Bakterien.

Perrazisesäure ist einer der effektivsten Chemiemittel, um Endosporen zu zerstören. Das Jod in Tinktur (in Alkohol gelöst) oder Iodoforo (kombiniert mit einem organischen Molekül) ist in der Regel auch für Endosporen tödlich.

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Die Zerstörung von Endosporen in chirurgischen Instrumenten wird effektiv erreicht, indem sie in einen Behälter eingeführt werden, in dem ein Plasma induziert wird (freies Gas reich an freien Radikalen).

Die Zerstörung von Endosporen in großen Objekten, wie z.

Nahrungsmittelverarbeitungsindustrien verwenden Chlordioxid in wässriger Lösung, um Bereiche zu fummeln, die möglicherweise mit Anthrax -Endosporen kontaminiert sind.

Natriumnitrit zu Fleischprodukten und Nisin -Antibiotika zum Käse zugesetzt, vermeiden Sie das Wachstum von Endosporen -produzierende Bakterien produzieren.

Biologische Waffen und Bioterrorismus

Bacillus anthracis Es ist leicht zu wachsen. Daher wurde es während der beiden Weltkriege als biologische Waffe in den Arsenales Deutschlands, Großbritanniens, den Vereinigten Staaten, Japan und der Sowjetunion aufgenommen.

1937 benutzte die japanische Armee Anthrax als biologische Waffe gegen chinesische Zivilisten in der Mandschurei. 1979 starben in Sverdlovsk, Russland, mindestens 64 Menschen an der versehentlichen Einatmung von Sporen eines Stammes von B. Anthracis militärischer Herkunft. In Japan und den Vereinigten Staaten wurde Anthrax für terroristische Zwecke verwendet.

Auf der anderen Seite versuchen Sie derzeit, Endosporen als Vehikel für therapeutische Medikamente und für Antigene für vorbeugende Immunisierungszwecke zu verwenden.

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