Karakteristik endospora, struktur, pelatihan, fungsi

Itu endospora Mereka adalah bentuk kelangsungan hidup bakteri tertentu, dibentuk oleh sel tidur yang didehidrasi dan dilapisi, yang menunjukkan resistensi ekstrem terhadap stres fisik dan kimia. Mereka mampu bertahan tanpa batas waktu tanpa adanya nutrisi. Mereka terbentuk di dalam bakteri.

Endospora adalah struktur hidup paling resisten yang diketahui. Mereka dapat bertahan dari suhu tinggi, sinar ultraviolet, radiasi gamma, pengeringan, osmosis, agen kimia dan hidrolisis enzimatik.

Sumber: Fasilitas Mikroskop Elektron Dartmouth, Dartmouth College [Domain Publik]

Saat kondisi lingkungan menentukannya, endospora berkecambah yang menimbulkan bakteri aktif yang memberi makan dan berlipat ganda.

Endospora adalah jenis spora. Ada jamur, protozoa, ganggang dan tanaman yang menghasilkan tipe sendiri. Endospora tidak memiliki fungsi reproduksi: setiap sel bakteri hanya menghasilkan satu. Dalam organisme lain, sebaliknya, mereka dapat memiliki fungsi reproduksi.

[TOC]

Sejarah

Di pertengahan abad ke -20, pedagang kain Belanda dan pendahulu mikrobiologi Antonie van Leeuwenhoek, menggunakan mikroskop yang cerdik yang dirancang dan dielaborasi sendiri, adalah yang pertama mengamati mikroorganisme hidup, termasuk Protozoa, Algae, Yeasts, Fungi dan Bacteria, termasuk Protozoa, Algae, Yeasts, Fungi dan Bakteri, termasuk Protozoa, Algae, Ragiss, Fungi dan Bakteri, ProTozoa, Algae, Ragi, FUNGI dan BOGERGIA, ALGOZOA, FUNGI, FUNGI, FOGRANIKS, FUNGI, FUNGI, FUNGI, FUNGI, FOURGI, PROTOZOA, FUNGIAN, FUNGIA, FUNGIA, FUNGI, FUNGI dan BERKERVERSIA, FOLGI DAN FUNGIK.

Pada tahun 1859, Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis mensponsori kompetisi di mana ahli kimia Prancis Louis Pasteur berpartisipasi. Tujuannya adalah untuk menjelaskan melalui percobaan pada "generasi spontan", sebuah hipotesis milener yang mengusulkan agar kehidupan dapat muncul dari "kekuatan vital" atau "zat yang dapat ditularkan" yang ada dalam subjek yang tidak hidup atau terurai.

Pasteur menunjukkan bahwa, seperti dalam kasus anggur, udara, dan partikel padat adalah sumber mikroba yang tumbuh dalam kaldu budidaya yang sebelumnya disterilkan dengan panas. Tak lama setelah itu, pada tahun 1877, fisikawan Inggris John Tyndall menguatkan pengamatan Pasteur, memberikan lunge terakhir pada hipotesis generasi spontan.

Tyndall juga menyumbangkan bukti adanya bentuk bakteri yang sangat panas. Secara independen, antara tahun 1872 dan 1885, ahli botani Jerman Ferdinand Cohn, dianggap sebagai pendiri mikrobiologi modern, dijelaskan secara rinci endospora bakteri.

Umur panjang

Sebagian besar organisasi hidup di lingkungan yang bervariasi dalam ruang dan waktu. Strategi yang sering untuk bertahan hidup sementara kondisi lingkungan yang tidak tepat untuk tumbuh dan bereproduksi adalah memasuki keadaan latensi yang dapat dibalik, di mana individu berlindung dalam struktur perlindungan dan meminimalkan pengeluaran energi mereka.

Transisi antara status aktif dan laten secara metabolik mahal. Investasi ini lebih besar ketika individu harus membangun struktur pelindung mereka sendiri, apakah mereka terdiri dari bahan eksogen, atau biosintetis di dalam. Selain itu, individu harus dapat menanggapi rangsangan lingkungan yang menyebabkan transisi.

Latensi menghasilkan reservoir orang yang tidur yang dapat diaktifkan saat kondisi yang menguntungkan muncul kembali. Reservoir ini memungkinkan konservasi populasi dan keragaman genetiknya. Ketika datang ke bakteri patogen yang menghasilkan endospora, latensi memfasilitasi penularannya dan menghambat kontrolnya.

Endospora bakteri dapat dipertahankan layak selama bertahun -tahun. Telah diduga bahwa endospora yang diawetkan di substrat lama, seperti permafrost, sedimen air, deposit di bawah tanah atau garam kuning dapat dipertahankan layak untuk ribuan dan bahkan jutaan tahun.

Pengamatan

Melihat posisi dan karakteristik lain dari endospora sangat berguna untuk identifikasi spesies bakteri.

Endospora dapat diamati dengan mikroskop optik. Pada bakteri yang mengalami pewarnaan gram atau dengan metilen biru, ini dibedakan sebagai daerah yang tidak berwarna di dalam sel vegetatif bakteri. Ini karena dinding endospora tahan terhadap penetrasi dengan reagen pewarnaan biasa.

Dapat melayani Anda: Gardnerella vaginalis

Metode warna khusus untuk endospora telah dikembangkan, dikenal sebagai pewarnaan diferensial Schaeffer-Fulton, yang membuatnya terlihat jelas. Metode ini memungkinkan untuk memvisualisasikan baik yang ada di dalam sel vegetatif bakteri dan yang berada di luar yang sama.

Metode Schaeffer-Fulton didasarkan pada kapasitas Malachite hijau untuk mewarnai dinding endospora. Setelah menerapkan zat ini, sel -sel vegetatif digunakan untuk mewarnai.

Hasilnya adalah pewarnaan diferensial endospora dan sel vegetatif. Yang pertama memperoleh warna hijau dan warna merah muda kedua.

Struktur

Di dalam sel vegetatif, atau sporangio, endospora dapat ditempatkan terminal, bawah tanah, atau terpusat. Bentuk bakteri ini memiliki empat lapisan: sumsum, dinding kuman, korteks dan penutup. Pada beberapa spesies ada lapisan membran eksternal kelima yang disebut exosporium, terdiri dari lipoprotein yang mengandung karbohidrat.

Medula atau tengah adalah protoplas dari endospora. Berisi kromosom, ribosom dan sistem energi generasi glikolitik. Itu mungkin tidak memiliki sitokom, bahkan pada spesies aerobik.

Energi untuk perkecambahan disimpan dalam 3-fosfoglikerat (tidak ada ATP). Ini memiliki konsentrasi besar asam dipycoline (5-15% dari berat kering endospora).

Dinding germinal spora mengelilingi membran meter. Ini mengandung peptidoglikan khas, yang selama permata menjadi dinding sel sel vegetatif.

Korteks adalah lapisan paling tebal dari endospora. Mengelilingi dinding germinal. Ini mengandung peptidoglikan atipikal, dengan lebih sedikit ikatan silang daripada tipikal, yang membuatnya sangat sensitif terhadap autolisis dengan kehalusan, diperlukan untuk perkecambahan.

Penutupnya terdiri dari protein yang mirip dengan keratin yang mengandung banyak ikatan disulfida intramolekul. Mengelilingi korteks. Keterbatasannya memberikan resistensi terhadap serangan kimianya.

Fisiologi

Asam dipicoline tampaknya memiliki peran dalam pemeliharaan latensi, dalam stabilisasi DNA, dan dalam ketahanan panas. Kehadiran protein kecil yang larut dalam asam ini jenuh DNA dan melindunginya dari panas, pengeringan, cahaya ultraviolet dan agen kimia.

Sintesis peptidoglikan atipikal dimulai ketika septum asimetris yang membagi sel vegetatif. Dengan cara ini, peptidoglikan. Peptidoglikan melindungi ini dari ketidakseimbangan osmotik.

Korteks menghilangkan air dari protoplas, membuatnya lebih tahan terhadap panas dan kerusakan radiasi.

Endospora mengandung enzim perbaikan DNA, yang bertindak selama aktivasi sumsum dan perkecambahan selanjutnya.

Sporulasi

Proses pembentukan endospore dari sel bakteri vegetatif disebut sporulasi atau sporogenesis.

Endospora terjadi lebih sering ketika nutrisi kritis tertentu langka. Mungkin juga ada produksi endospora, yang mewakili asuransi jiwa terhadap kepunahan, ketika nutrisi dan kondisi lingkungan lainnya berlimpah.

Sporulasi terdiri dari lima fase:

1) Formasi septible (membran sumsum, dinding germinal spora). Sebagian dari sitoplasma (sumsum masa depan) dan kromosom yang direplikasi diisolasi.

2) Dinding germinal spora berkembang.

3) korteks disintesis.

4) Sampul terbentuk.

5) Sel vegetatif terdegradasi dan mati, sehingga melepaskan endospore.

Pengecambahan

Proses dimana endospora diubah menjadi sel vegetatif disebut perkecambahan. Ini dipicu oleh kerusakan enzimatik endospora.

Dapat melayani Anda: Lactococcus lactis

Perkecambahan terdiri dari tiga fase:

1) Aktivasi. Itu terjadi saat abrasi, agen kimia, atau panas merusak atap.

2) perkecambahan (atau inisiasi). Itu dimulai jika kondisi lingkungan menguntungkan. Peptidoglikan terdegradasi, asam dipycholine dilepaskan dan sel terhidrasi.

3) rusak. Korteks terdegradasi dan biosintesis dan pembelahan sel restart.

Patologi

Endospora bakteri patogen adalah masalah kesehatan yang serius karena resistensi mereka terhadap pemanasan, pembekuan, dehidrasi dan radiasi, yang membunuh sel vegetatif.

Misalnya, beberapa endospora dapat bertahan beberapa jam dalam air mendidih (100 ° C). Sebaliknya, sel vegetatif tidak menahan suhu di atas 70 ° C.

Bakteri endospora tertentu yang memproduksi genre Clostridium Dan Basil Mereka mengeluarkan racun protein yang kuat yang menyebabkan botulisme, tetanus dan antraks.

Menurut kasus ini, perawatan termasuk dicuci lambung, pembersihan luka, antibiotik, atau terapi antitoksin. Di antara tindakan pencegahan adalah kebersihan, sterilisasi dan vaksinasi.

Botulisme

Disebabkan oleh polusi dengan spora Clostridium botulinum. Gejala yang paling jelas adalah kelumpuhan otot, yang dapat diikuti oleh kematian. Insidennya rendah.

Ada tiga jenis botulisme. Bayi disebabkan oleh madu atau aditif lainnya, terkontaminasi udara, yang telah ditambahkan ke susu. Untuk bagiannya, makanan diproduksi oleh asupan makanan yang terkontaminasi (seperti kalengan), mentah atau salah lagi. Akhirnya, luka diproduksi oleh kontak dengan bumi, yang merupakan habitat alami C. Botulinum.

Tetanus

Itu disebabkan oleh Clostridium tetani. Gejalanya termasuk kontraksi otot yang sangat menyakitkan (dalam bahasa Yunani, kata "tetanos" berarti kontrak) dan begitu kuat sehingga dapat menyebabkan kerusakan tulang. Seringkali fatal. Insidennya rendah.

Spora infektif C. Tetani biasanya menembus tubuh melalui luka, di mana mereka berkecambah. Selama pertumbuhan, yang mensyaratkan luka tidak teroksigenasi dengan baik, sel vegetatif menghasilkan toksin tetanus.

Bakteri dan endosporesnya umum di lingkungan, termasuk tanah. Mereka telah ditemukan di tinja manusia dan hewan.

Antraks

Itu disebabkan oleh Bacillus anthracis. Gejalanya sangat bervariasi sesuai dengan medium dan tempat infeksi. Ini adalah penyakit yang serius dan seringkali fatal. Insidennya cukup tinggi, menghasilkan epidemi pada hewan dan manusia. Pada abad ke -18, antraks menghancurkan domba Eropa.

Mamalia herbivora adalah tuan rumah alami mereka. Manusia terinfeksi kontak (umumnya pekerjaan) dengan hewan, atau dengan manipulasi atau konsumsi produk hewani.

Ada tiga jenis antraks:

1) kulit. Pintu masuk diproduksi oleh luka. Ulkus nekrotik dan kehitaman terbentuk di kulit.

2) dengan menghirup. Masukan saat bernafas. Menghasilkan peradangan dan pendarahan internal dan menyebabkan koma.

3) Gastrointestinal. Masuk dengan konsumsi. Ini menghasilkan orofaringeal borok, pendarahan perut yang serius dan diare.

Pada sekitar 95% kasus, antraks manusia adalah kulit. Dalam kurang dari 1% itu adalah jenis gastrointestinal.

Kontrol

Endospora dapat dihancurkan dengan sterilisasi autoklaf, di mana tekanan 15 psi dan suhu 115-125 ° C selama 7-70 menit digabungkan. Mereka juga dapat menghilangkan perubahan suhu dan tekanan bolak -balik, sehingga ada perkecambahan spora yang diikuti oleh kematian bakteri vegetatif yang dihasilkan.

Asam Perracetic adalah salah satu agen kimia paling efektif untuk menghancurkan endospora. Yodium, dalam tingtur (dilarutkan dalam alkohol) atau iodoforo (dikombinasikan dengan molekul organik) juga biasanya mematikan endospora.

Dapat melayani Anda: fimbrias

Penghancuran endospora dalam instrumen bedah secara efektif dicapai dengan memasukkannya ke dalam wadah di mana suatu plasma diinduksi (gas bebas yang kaya akan radikal bebas), di mana agen kimia tertentu mengalami tekanan negatif dan medan elektromagnetik elektromagnetik).

Penghancuran endospora dalam benda besar, seperti kasur, dicapai dengan mengeksposnya selama beberapa jam untuk etilena oksida yang dikombinasikan dengan gas yang tidak mudah terbakar.

Industri pengolahan makanan menggunakan klorin dioksida dalam larutan berair untuk fumigasi area yang berpotensi terkontaminasi dengan endospora antraks.

Sodium nitrit ditambahkan ke produk daging, dan antibiotik nisin ditambahkan ke keju, hindari pertumbuhan bakteri penghasil endospora.

Senjata biologis dan bioterorisme

Bacillus anthracis Mudah tumbuh. Oleh karena itu, selama dua Perang Dunia itu dimasukkan sebagai senjata biologis di gudang senjata Jerman, Inggris Raya, Amerika Serikat, Jepang dan Uni Soviet.

Pada tahun 1937, Angkatan Darat Jepang menggunakan Anthrax sebagai senjata biologis terhadap warga sipil Tiongkok di Manchuria. Pada tahun 1979, di Sverdlovsk, Rusia, setidaknya 64 orang tewas karena inhalasi spora yang tidak disengaja dari strain B. Anthracis asal militer. Di Jepang dan Amerika Serikat, Anthrax telah digunakan untuk tujuan teroris.

Di sisi lain, saat ini mencoba menggunakan endospora sebagai kendaraan untuk obat terapeutik dan untuk antigen yang dibuat untuk tujuan imunisasi preventif.

Referensi

1. Barton, l. L. Hubungan struktural dan fungsional dalam prokariota. Springer, New York.
2. Hitam, J. G. 2008. Mikrobiologi: Prinsip dan Eksplorasi. Hoboken, NJ.
3. Brooks, g. F., Bute, J. S., Carroll, k. C., Morse, s. KE. 2007. Medis mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
4. Cano, r. J., Borucki, m. K. 1995, Kebangkitan dan Identifikasi Spor Bakteri dalam Amber Dominika 25 hingga 40 juta tahunan. Sains 268, 1060-1064.
5. Duc, l. H., Hong, h. KE., Fairweather, n., Ricca, e., Pemotongan, s. M. 2003. Bakteri spora sebagai kendaraan vaksin. Infeksi dan Kekebalan, 71, 2810-2818.
6. Emmeluth, d. 2010. Botulisme. Penerbitan Infobase, New York.
7. Guilfoile, hlm. 2008. Tetanus. Penerbitan Infobase, New York.
8. Johnson, s. S. et al. 2007. Bakteri kuno menunjukkan bukti perbaikan DNA. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS, 104, 14401-14405.
9. Kyriacou, d. M., Adamski, a., Khardori, n. 2006. Anthrax: Dari Antiquity dan Dark ke Front-Runner dalam Bioterrorism. Klinik Penyakit Menular Amerika Utara, 20, 227-251.
10. Nickle d. C., Baca, g. H., Hujan, m. W., Mulin, j. yo., Mittler, J. DAN. 2002. DNA modern curiusly untuk bakteri "250 juta tahun-ol". Jurnal Evolusi Molekuler, 54, 134-137.
11. Prescott, l. M. 2002. Mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
12. Renberg, i., Nilsson, m. 1992. Bakteri tidak aktif dalam sedimen danau sebagai indikator paleoekologis. Jurnal Paleolimnologi, 7, 127-135.
13. Ricca, e., S. M. Pemotongan. 2003. Aplikasi Bakteri Spora yang Muncul dalam Nanobioteknologi. Jurnal Nanobioteknologi, Jnanobioteknologi.com
14. Schmid, g., Kaufmann, a. 2002. Antraks di Eropa: Epidemiologinya, Karakteristik Klinis, dan Peran dalam Bioterorisme. Mikrobiologi dan Infeksi Klinis, 8, 479-488.
15. Pembuat sepatu, w. R., Lennon, J. T. 2018. Evolusi dengan Bank Benih: Keahlian genetik populasi dormansi mikroba. Aplikasi Evolusi, 11, 60-75.
16. TALARO, K. P., Talaro, a. 2002. Yayasan dalam Mikrobiologi. McGraw-Hill, New York.
17. Tortora, g. J., Funke, b. R., Kasus, c. L. 2010. Mikrobiologi: Pendahuluan. Benjamin Cummings, San Francisco.
18. Vreeland, r. H., Rosenzweig, w. D., Powers, d. W. 2000. Isolasi 250 juta bakteri halotolerant berusia 250 juta tahun dari kristal garam primer. Alam 407, 897-900.