BAKTERIJSKA STANICA: KARAKTERISTIKE I STRUKTURA (DIJELOVI) - BIOLOGIJA - 2026

Bakterijska stanica je najjednostavniji poznata organizacija živog organizma. Bakterije su jednostanični organizmi koji nemaju jezgru ili bilo kakvu organelu izdvojenu od citosolnog sadržaja kroz membranu (sve bakterije su klasificirane unutar prokariotske domene).

Znanstvena istraživanja pokazala su da, unatoč činjenici da bakterijskim stanicama nedostaju organele, imaju vrlo kontroliranu i preciznu organizaciju, regulaciju i unutarnju dinamiku. Imaju sve potrebne mehanizme za preživljavanje neprijateljskih i promjenjivih uvjeta okoline u kojoj žive.

Opći dijagram bakterije i njenih dijelova (Izvor: Vektorsku sliku u cijelosti je napravio Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) putem Wikimedia Commonsa)

Takva prilagodljivost znanstvenicima je značila važno sredstvo i idealan biološki model za proučavanje osnovnih principa molekularne biologije; Osnovno znanje o replikaciji, transkripciji i prevođenju DNA razumjelo se prvo u bakterijskim stanicama prije eukariotskih stanica.

Sve bakterijske stanice su mikroskopske, tj. Ne mogu ih se promatrati golim okom bez upotrebe mikroskopa, što predstavlja veliku prednost za proučavanje ovih mikroorganizama, jer se na malom prostoru i s malo prehrambenih resursa mogu održavati i proučavati na milijune živih stanica.

Trenutno je bakterijska stanica jedno od najvažnijih biotehnoloških sredstava. Znanstvenici manipuliraju dodatnim kromosomskim DNK bakterija kako bi sintetički proizveli gotovo bilo koji protein od ljudskog interesa.

Opće karakteristike bakterijske stanice

Morfološki, bakterijske stanice mogu biti vrlo promjenjive, ali čak i sve one, imaju zajedničke karakteristike. Na primjer:

- Svaka bakterijska stanica ima staničnu stijenku koja je okružuje i sastoji se od kombinacije ugljikohidrata s peptidima zvanim "peptidoglikan".

- Bakterijske stanice su jednoćelijski organizmi, odnosno svaka je stanica cjeloviti organizam koji može rasti, hraniti se, razmnožavati i umrijeti.

- Genetski materijal bakterija se "raspršuje" ili rasteže u velikom zapletu potopljenom u stanični citosol, u regiji poznatoj kao nukleoidna regija.

- Mnoge bakterije imaju specijalizirane strukture za kretanje zvane "flagellum", koje se nalaze u najudaljenijim dijelovima njihovih tijela.

- Uobičajeno je pronaći bakterijske stanice koje formiraju kolonije ili održavaju simbiotski odnos s drugim organizmima, a osim toga, mnoge su bakterije patogene za ljude.

- Većina bakterija je gotovo 10 ili 15 puta manja od veličine bilo koje životinjske stanice (eukariotske), jer duljina ne prelazi jedinicu mikrona.

- Nalaze se u svim postojećim okolišima na biosferi, jer postoje ti mikroorganizmi prilagođeni praktički bilo kojem stanju okoliša.

Struktura bakterijske stanice (dijelovi)

Mnogi znanstvenici dijele bakterijsku stanicu na tri anatomske regije kako bi olakšali istraživanje. Ove tri regije koje su zajedničke za bilo koju promatranu bakterijsku stanicu i jesu:

- vanjska regija, koju čine ekstracelularne strukture (bičevi, dlačice, cilija, između ostalog)

- Područje prekrivanja stanica, koje se sastoji od stanične stijenke i citoplazmatske membrane

- Unutarnja regija, koju formira citosol i sve strukture suspendirane u njemu.

Ovisno o vrsti bakterija koje se proučavaju u svakoj regiji, opažaju se neke strukture i dijelovi različiti od "tipičnih" bakterijskih stanica. Međutim, najčešće za bakterijsku stanicu objašnjavaju se i klasificiraju prema svakoj regiji u kojoj se nalaze.

Izvanstanično područje

- Kapsula: to je polimerna površina koja pokriva cijelu staničnu stijenku bakterija. Sastoji se od sluzi i glikokaliksa koji se zauzvrat sastoje od obilnih molekula ugljikohidrata vezanih na lipide i proteine. Kapsula ispunjava važnu zaštitnu funkciju za stanicu.

- Film: to je površina, tekućina ili viskozni matriks u koji su uronjene bakterijske stanice. Oni su formirani od polisaharida po sastavu sličnih polisaharidima kapsule i obično ispunjavaju funkcije u zaštiti i premještanju stanica.

- Fimbriae: oni su vrsta vrlo brojnih vlaknastih dodataka koji se nalaze vezani za staničnu stijenku bakterija. Služe za pokretljivost i prianjanje bakterijskih stanica na bilo koju površinu. Sačinjeni su od hidrofobnog proteina koji se zove pilin.

Fimbrije bakterija E. coli. Ima oko 200. Izvor: (Slika: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Seksualne pilije: neke fimbrije (nekoliko) su modificirane tako da formiraju neku vrstu "cijevi", koju bakterije koriste za konjugaciju (prijenos genetskog materijala između različitih bakterija), što je vrsta "seksualne reprodukcije" primitivna.

- Flagella: oni su duži filamenti od fimbrije i sastoje se od proteina; imaju izgled "repa". Oni ispunjavaju pokretačku funkciju za kretanje stanica i usidreni su u staničnoj membrani. U istoj bakterijskoj stanici može se naći od jedne do stotine flagela.

Bakterije Vibrio vulnificus s flagelama. CDC / Janice Haney Carr / Javna domena

Dijagram bakterijskog flagela (Izvor: LadyofHats / Public domain, via Wikimedia Commons)

Područje obuhvata

Stanični omotač obično se sastoji od citoplazmatske membrane i peptidoglikanskog sloja koji se naziva "stanična stijenka". Omotnica se sastoji od kompleksa lipida, ugljikohidrata i proteina. Kemijski sastav peptidoglikanske ovojnice koristi se kao klasifikacija za razlikovanje dviju vrsta bakterija.

Gram pozitivne bakterije i gram negativne bakterije. Gram-pozitivne bakterije karakteriziraju debelim slojem peptidoglikana, bez vanjske membrane koja ga prekriva, dok gram negativne bakterije imaju samo tanki sloj peptidoglikana s vanjskom membranom.

- Citoplazmatska membrana: ima sličnu strukturu kao stanična membrana eukariotskih stanica. To je fosfolipidni dvosloj s pridruženim proteinima (integralnim ili perifernim). Međutim, razlikuje se od membrane eukariotskih stanica po tome što ne posjeduje endogeno sintetizirane sterole.

Citoplazmatska membrana bakterijskih stanica jedna je od najvažnijih struktura jer se tamo događa gdje se događaju stanična fuzija, transport elektrona, izlučivanje proteina, transport hranjivih tvari i biosinteza lipida itd.

Unutarnja regija

- Genom: za razliku od eukariotskih stanica, genom bakterijskih stanica nije sadržan u membranoznoj jezgri. Umjesto toga, ona postoji kao splet DNK-a koji se spakira u manje ili više kružni oblik i povezuje se s nekim proteinima i RNA. Ovaj je genom mnogo manji od eukariotskog gena: veličine je oko 3 do 5 MB i tvori jedan kružni topološki kromosom.

- Plazmidi ili ekstrahromosomske molekule DNK: male su kružne molekule DNK koje se mogu umnožavati neovisno o staničnoj genomskoj DNK. Općenito, molekule plazmidne DNA razmjenjuju se tijekom konjugacije, jer su u njima kodirani podaci potrebni za otpornost na antibiotike i / ili toksine.

Bakterijska DNA i plazmidi. Izvorna datoteka: Korisnik: Spaully. Prijevod: Fibonaccije. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribosomi: ribosomi sudjeluju u prevođenju RNA koja je prepisana iz sekvence gena koji kodira protein. Svaka bakterijska stanica unutar sebe ima oko 1500 aktivnih ribosoma. Ribomske podjedinice bakterijske stanice su 70-ih, 30-ih i 50-ih, dok eukariotske stanice imaju podjedinice 60-ih i 40-ih.

Uobičajeno je da antibiotici napadaju ribosome bakterija, blokirajući prijevod proteina i uzrokujući lizu ili smrt stanica.

- Endospore: bakterije imaju unutarnje spore koje su u stanju mirovanja i koriste se za preživljavanje kada su okolišni uvjeti ekstremni. Endospore izlaze iz svog uspavanog stanja kada različiti receptori na površini otkriju da su uvjeti opet povoljni; Time se stvara nova, u potpunosti funkcionalna bakterijska stanica.

Zeleni endospore unutar bakterijskih stanica. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Granule ili inkluzijska tijela: oni funkcioniraju kao svojevrsna rezerva za ugljikohidrate, fosfatne spojeve i ostale molekule. Njihov sastav varira ovisno o vrsti bakterija i lako su vidljivi u citoplazmi pomoću optičkih mikroskopa.

Reference

1. Cabeen, MT, & Jacobs-Wagner, C. (2005). Oblik bakterijskih stanica. Nature Review Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). Struktura i sastav mikroba.
3. Gitai, Z. (2005). Nova biološka bakterijska stanica: pokretni dijelovi i subcelijska arhitektura. Cell, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Ovojnica bakterijskih stanica. Perspektive Cold Spring Harbor u biologiji, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., i Woolverton, CJ (2009). Prescottova načela mikrobiologije. Boston (MA): McGraw-Hill visoko obrazovanje.