The endospory Jsou to formy přežití určitých bakterií, které se skládají z dehydratovaných buněk spánku pokrytých ochrannými vrstvami, které vykazují extrémní odolnost vůči fyzickému a chemickému stresu. Jsou schopny trvat neurčitě bez nedostatku živin. Tvoří se uvnitř bakterií.
Endospory jsou nejodolnější známé živé struktury. Mohou přežít vysoké teploty, ultrafialové světlo, gama záření, vysychání, osmózu, chemické látky a enzymatickou hydrolýzu.
Když to určují podmínky prostředí, klíčí endospory, čímž vznikají aktivní bakterie, které se živí a množí.
Endospory jsou druhem spor. Existují houby, prvoky, řasy a rostliny, které produkují své vlastní druhy. Endosporům chybí reprodukční funkce: každá bakteriální buňka produkuje pouze jednu. V jiných organismech mohou naopak mít reprodukční funkci.
Rejstřík článků
V polovině 17. století holandský obchodník s oděvy a předchůdce mikrobiologie Antonie van Leeuwenhoek pomocí důmyslných mikroskopů, které sám navrhl a vyrobil, jako první pozoroval živé mikroorganismy, včetně prvoků, řas, kvasinek, hub a bakterií..
V roce 1859 sponzorovala Francouzská akademie věd soutěž, které se zúčastnil francouzský chemik Louis Pasteur. Cílem bylo osvětlit experiment na „spontánní generaci“, starověké hypotéze, která navrhovala, že život může vzniknout z „životních sil“ nebo „přenosných látek“ přítomných v neživé nebo rozkládající se hmotě..
Pasteur ukázal, že stejně jako v případě vína jsou vzduch a pevné částice zdrojem mikrobů, které rostou v kultivačních půdách dříve sterilizovaných teplem. Krátce nato, v roce 1877, anglický fyzik John Tyndall potvrdil Pasteurova pozorování, čímž dal poslední ránu hypotéze spontánního generování..
Tyndall také poskytl důkazy o extrémně tepelně odolných formách bakterií. Německý botanik Ferdinand Cohn, považovaný za zakladatele moderní mikrobiologie, v letech 1872 až 1885 podrobně popsal bakteriální endospory podrobně..
Většina organismů žije v prostředí, které se mění v čase a prostoru. Častou strategií, jak přežít podmínky prostředí dočasně nevhodné pro růst a reprodukci, je vstup do stavu reverzibilní klidu, během kterého se jednotlivci uchýlí do ochranných struktur a minimalizují svůj energetický výdej..
Přechod mezi aktivním a latentním stavem je metabolicky nákladný. Tato investice je větší, když jednotlivci musí budovat své vlastní ochranné struktury, ať už se skládají z exogenních materiálů, nebo se v nich biosyntetizují. Jednotlivci navíc musí být schopni reagovat na podněty prostředí, které přechod způsobují..
Dormance vytváří rezervu spících jedinců, kterou lze aktivovat, když se znovu objeví příznivé podmínky. Tyto nádrže umožňují zachování populací a jejich genetické rozmanitosti. Pokud jde o patogenní bakterie produkující endospory, latence usnadňuje jejich přenos a ztěžuje jejich kontrolu..
Bakteriální endospory mohou zůstat životaschopné po mnoho let. Tvrdí se, že endospory zachované ve starodávných substrátech, jako je permafrost, vodní sedimenty, podzemní ložiska solí nebo jantar, mohou zůstat životaschopné po tisíce až miliony let..
Vizualizace polohy a dalších charakteristik endospór je velmi užitečná pro identifikaci druhů bakterií..
Endospores lze vidět pomocí světelného mikroskopu. U bakterií vystavených barvení gramem nebo methylenovou modří se tyto rozlišují jako bezbarvé oblasti ve vegetativní bakteriální buňce. Je to proto, že stěny endospory jsou odolné proti průniku běžnými barvicími činidly..
Byla vyvinuta specifická metoda barvení pro endospory, známá jako Schaeffer-Fultonovo diferenciální barvení, díky níž jsou jasně viditelné. Tato metoda umožňuje vizualizovat jak ty, které jsou uvnitř bakteriální vegetativní buňky, tak ty, které jsou mimo ni.
Schaeffer-Fultonova metoda je založena na schopnosti malachitové zeleně obarvit stěnu endospór. Po aplikaci této látky se safranin používá k barvení vegetativních buněk.
Výsledkem je rozdílné barvení endospór a vegetativních buněk. První z nich získává zelenou barvu a druhá růžovou barvu..
Ve vegetativní buňce nebo sporangiu mohou být endospory umístěny terminálně, subterminálně nebo centrálně. Tato bakteriální forma má čtyři vrstvy: dřeň, zárodečná stěna, kůra a obal. U některých druhů existuje pátá vnější membránová vrstva zvaná exosporium, složená z lipoproteinu, který obsahuje sacharidy.
Medulla nebo centrum je protoplast endospory. Obsahuje chromozom, ribozomy a glykolytický systém generující energii. Nemusí mít cytochromy, a to ani u aerobních druhů.
Energie pro klíčení je uložena v 3-fosfoglycerátu (neexistuje ATP). Má vysokou koncentraci kyseliny dipikolinové (5-15% suché hmotnosti endospory).
Zárodková stěna spory obklopuje dřeňovou membránu. Obsahuje typický peptidoglykan, který se během geminace stává buněčnou stěnou vegetativní buňky.
Kůra je nejsilnější vrstvou endospory. Obklopuje zárodečnou zeď. Obsahuje atypický peptidoglykan, s méně síťovými vazbami, než je obvyklé, díky čemuž je velmi citlivý na autolýzu lysozymy, nezbytnou pro klíčení.
Povlak je složen z proteinu podobného keratinu, který obsahuje řadu intramolekulárních disulfidových vazeb. Obklopuje kůru. Jeho nepropustnost poskytuje odolnost proti chemickým útokům.
Zdá se, že kyselina dipikolinová hraje roli při udržování latence, stabilizaci DNA a tepelné odolnosti. Přítomnost malých rozpustných proteinů v této kyselině saturuje DNA a chrání ji před teplem, vysoušením, ultrafialovým světlem a chemickými látkami..
Syntéza atypického peptidoglykanu začíná, když se vytvoří asymetrická přepážka, která rozděluje vegetativní buňku. Tímto způsobem rozdělí peptidoglykan kmenovou buňku, ve které se prespore vyvine, na dva oddíly. Peptidoglykan jej chrání před osmotickou nerovnováhou.
Kůra osmoticky odstraňuje vodu z protoplastu, čímž je odolnější vůči poškození teplem a zářením..
Endospory obsahují DNA opravné enzymy, které působí při aktivaci kostní dřeně a jejím následném klíčení.
Proces tvorby endospory z vegetativní bakteriální buňky se nazývá sporulace nebo sporogeneze..
Endospory se vyskytují častěji, když jsou některé kritické živiny nedostatečné. Může také docházet k produkci endospór, které představují životní pojištění proti vyhynutí, když jsou bohaté živiny a jiné příznivé podmínky prostředí..
Sporulace se skládá z pěti fází:
1) Tvorba přepážky (dřeňové membrány, zárodečné stěny spory). Část cytoplazmy (budoucí dřeň) a replikovaný chromozom jsou izolovány.
2) Vyvíjí se zárodečná stěna spór.
3) Mozková kůra je syntetizována.
4) Kryt je vytvořen.
5) Vegetativní buňka degraduje a umírá, čímž uvolňuje endosporu.
Proces, kterým se endospora transformuje na vegetativní buňku, se nazývá klíčení. To je vyvoláno enzymatickým rozpadem endospórového obalu, který umožňuje hydrataci kostní dřeně a opětovné zahájení metabolické aktivity..
Klíčení se skládá ze tří fází:
1) Aktivace. Dochází k poškození krytu otěrem, chemickými látkami nebo teplem.
2) Klíčení (nebo zasvěcení). Začíná to, pokud jsou příznivé podmínky prostředí. Peptidoglykan se odbourává, uvolňuje se kyselina dipikolinová a buňka se hydratuje.
3) Vypuknutí. Kůra je degradována a biosyntéza a buněčné dělení jsou restartovány.
Endospory patogenních bakterií jsou vážným zdravotním problémem kvůli jejich odolnosti vůči zahřívání, mrazu, dehydrataci a záření, které ničí vegetativní buňky..
Například některé endospory mohou přežít několik hodin ve vroucí vodě (100 ° C). Naproti tomu vegetativní buňky neodolávají teplotám nad 70 ° C.
Určité bakterie rodů produkující endospory Clostridium Y Bacil vylučovat silné proteinové toxiny, které způsobují botulismus, tetanus a antrax.
V závislosti na konkrétním případě zahrnuje léčba výplach žaludku, čištění ran, antibiotika nebo antitoxinovou terapii. Preventivní opatření zahrnují hygienu, sterilizaci a očkování.
Je to způsobeno kontaminací spórami Clostridium botulinum. Jeho nejzřetelnějším příznakem je svalová paralýza, po které může následovat smrt. Jeho výskyt je nízký.
Existují tři typy botulismu. Kojenec je způsoben příjmem medu nebo jiných přísad kontaminovaných vzduchem, které byly přidány do mléka. Potraviny se vyrábějí požitím kontaminovaných potravin (jako jsou konzervy), syrových nebo špatně uvařených. Nakonec je zranění způsobeno kontaktem se zemí, která je jeho přirozeným prostředím C. botulinum.
Je to způsobeno Clostridium tetani. Mezi jeho příznaky patří svalové kontrakce, které jsou velmi bolestivé (v řečtině znamená slovo „tetanus“) a tak silné, že mohou způsobit zlomeniny kostí. Často je to fatální. Jeho výskyt je nízký.
Infekční spory C. tetani obvykle vstupují do těla prostřednictvím rány, ve které klíčí. Během růstu, který vyžaduje, aby rána nebyla dobře okysličená, produkují vegetativní buňky toxin tetanu.
Bakterie a jejich endospory jsou běžné v životním prostředí, včetně půdy. Byly nalezeny ve výkalech lidí a zvířat.
Je to způsobeno Bacillus anthracis. Jeho příznaky se velmi liší v závislosti na prostředí a místě infekce. Jde o závažné a často smrtelné onemocnění. Jeho výskyt je mírně vysoký, což vede k epidemii u zvířat a lidí. V 18. století antrax zdecimoval evropské ovce.
Bylinožraví savci jsou jeho přirozeným hostitelem. Lidé se nakazí kontaktem (obvykle pracovním) se zvířaty nebo manipulací nebo požitím živočišných produktů.
Existují tři typy antraxu:
1) Kožní. Vchod je způsoben zraněními. Na pokožce se tvoří zčernalé nekrotické vředy.
2) Inhalací. Vstup během dýchání. Produkuje zánět a vnitřní krvácení a vede ke kómatu.
3) Gastrointestinální. Vstup požitím. Produkuje orofaryngeální vředy, silné krvácení z břicha a průjem.
V přibližně 95% případů je lidský antrax kožní. U méně než 1% jde o gastrointestinální typ.
Endospory lze zničit sterilizací v autoklávech, kombinováním tlaků 15 psi a teplot 115-125 ° C po dobu 7-70 minut. Lze je také eliminovat střídáním změn teploty a tlaku, takže dochází ke klíčení spor a následnému odumření výsledných vegetativních bakterií..
Kyselina peroctová je jedním z nejúčinnějších chemických činidel pro ničení endospór. Jód pocínovaný (rozpuštěný v alkoholu) nebo jodofor (kombinovaný s organickou molekulou) je také často smrtelný pro endospory..
Zničení endospór v chirurgických nástrojích je účinně dosaženo jejich zavedením do nádoby, do které je indukována plazma (excitovaný plyn bohatý na volné radikály), na kterou jsou určité chemické látky vystaveny podtlaku a elektromagnetickému poli..
Zničení endospór ve velkých objektech, jako jsou matrace, se dosáhne jejich vystavením po dobu několika hodin ethylenoxidu v kombinaci s nehořlavým plynem..
Potravinářský průmysl používá oxid chloričitý ve vodném roztoku k fumigaci oblastí potenciálně kontaminovaných endospórami antraxu..
Dusitan sodný přidávaný do masných výrobků a antibiotikum nisin přidávané do sýrů zabraňují růstu bakterií produkujících endospory.
Bacillus anthracis je snadné ho pěstovat. Z tohoto důvodu byl během dvou světových válek zařazen jako biologická zbraň do výzbroje Německa, Velké Británie, Spojených států, Japonska a Sovětského svazu..
V roce 1937 použila japonská armáda antrax jako biologickou zbraň proti čínským civilistům v Mandžusku. V roce 1979 v ruském Sverdlovsku zemřelo nejméně 64 lidí při náhodném vdechnutí spór z kmene B. anthracis vojenského původu. V Japonsku a Spojených státech byl antrax používán k teroristickým účelům.
Naproti tomu se v současné době pokouší použít endosporové povlaky jako vehikulum pro terapeutická léčiva a pro antigeny vytvořené pro účely preventivní imunizace..
Zatím žádné komentáře