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박테리아의 세계

박테리아 26, 박테리아의 형태학적 특징 본문

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박테리아 26, 박테리아의 형태학적 특징

사용자 일심(一心) 2019. 9. 8. 23:33

그람 얼룩
네덜란드 자연 주의자 Antonie van Leeuwenhoek 가 원시 현미경 (현대 현미경보다 현대 돋보기와 디자인이 더 유사 함)을 사용하여 다양한 물질에서 미세한 유기체를 보았을 때 박테리아가 너무 작아 1677 년에 처음으로 인식되었습니다. 이 중 200 배 이상 확대 할 수있었습니다. 현재 박테리아는 보통 1,000 배 이상 확대 할 수있는 광학 현미경으로 검사합니다. 그러나 내부 구조의 세부 사항은 훨씬 더 강력한 투과 전자 현미경을 통해서만 관찰 할 수 있습니다 . 특별한 위상차 현미경을 사용하지 않는 한, 박테리아는착색 된 염료로 얼룩 져서 배경에서 눈에 띄게됩니다.

폐렴 환자의 폐 농양에서 분리 된 그람 음성 간균 인 Klebsiella pneumoniae.
폐렴 환자의 폐 농양에서 분리 된 그람 음성 간균, Klebsiella pneumoniae.
AW Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc.
박테리아에 가장 유용한 염색 반응 중 하나는 1884 년 덴마크 의사 Hans Christian Gram이 개발 한 그람 염색 . 현탁액 중의 박테리아를 짧은 가열에 의해 유리 슬라이드에 고정한 다음, 각각의 세포 내에 큰 청색 염료 복합체를 형성하기 위해 조합 된 2 개의 염료에 노출시킨다. 알코올 용액으로 슬라이드를 세척하면그람 양성균 은 파란색을 유지하고그람 음성 박테리아 는 파란색을 잃습니다. 그런 다음 슬라이드는 약한 분홍색 염료로 염색되어 그람 음성 박테리아가 분홍색으로 변하는 반면 그람 양성 박테리아는 파란색으로 남아 있습니다. 그람 얼룩은 박테리아 세포 표면의 구조의 차이, 세포를 전자 현미경으로 볼 때 명백한 차이에 반응합니다 .

실험실 문화에서 그람 양성 구균, 황색 포도상 구균.
실험실 문화에서 그람 양성 구균, 황색 포도상 구균 .
AW Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc.

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이 주제에 대한 추가 정보
소화기 질환 : 세균 감염
호흡기 질환 : 호흡기의 세균 감염
면역 체계 : 자연 발생 박테리아의 단백질
식물 병 : 박테리아로 인한 질병
인간 유전 질환 : 식물, 곰팡이 및 박테리아
전염병 : 박테리아
베이킹 : 박테리아
식품 보존 : 박테리아
영양 : 박테리아의 영양
플랑크톤 : 박테리아와 곰팡이


세포 봉투
박테리아 세포 표면 (또는 외피)은 그 구조가 상당히 다양 할 수 있으며, 세포의 특성 및 능력에서 중심적인 역할을한다. 모든 세포에 존재하는 특징 중 하나는 세포질입니다세포 내부를 외부 환경 으로부터 분리하는 막은 영양소의 흐름을 조절하고 적절한 세포 내 환경을 유지하며 세포 내용물의 손실을 방지합니다. 세포질 막은 에너지 생성, 단백질 분비 , 염색체 분리 및 효율적인 영양소의 효율적인 운반을 포함하여 많은 필요한 세포 기능을 수행합니다 . 기본적으로 모든 진핵 세포를 둘러싸는 막과 유사한 단백질과 지질로 구성된 전형적인 단위 막입니다. 그것은 전자 현미경에서 세포질 을 완전히 둘러싸는 지질과 단백질의 삼중 층 구조로 나타납니다 .

Bacillus coagulans의 펩티도 글리 칸 층
펩티도 글리 칸 층의 바실러스 코아
그램 양성 세균의 일부 바실러스 코아 세포막을 둘러싸는 칸막이 벽의 두꺼운 펩티도 글리 칸 층을 도시.
Visuals Unlimited / © TJ Beveridge
연쇄상 구균
이 주제에 대해 더 읽어보기
미생물학 : 박테리아 (유 박테리아 및 고세균)
… 대부분 박테리아 연구를 통해. 프랑스의 루이 파스퇴르, 독일의 로버트 코흐 등 1800 년대 후반의 실험
이 막의 외부에 누워있는 것은 단단합니다 박테리아 세포의 모양을 결정하는 벽 . 벽은라는 거대한 분자로 만들어져 있습니다.펩티도 글리 칸 (또는 뮤 레인). 그람-양성 박테리아에서, 펩티도 글리 칸은 그램 스테인 의 청색 염료를 세포에 포획하여이를 유지하는 두꺼운 메쉬 형 층을 형성한다 . 대조적으로, 그람 음성 박테리아에서, 펩티도 글리 칸 층은 매우 얇고 (단 하나 또는 두 분자 깊이), 청색 염료는 세포로부터 쉽게 세척된다.

Aquaspirillum serpens의 peptidoglycan 층
Aquaspirillum serpens

peptidoglycan 층
그람 음성 박테리아 Aquaspirillum serpens 는 세포막과 외부 막 사이에있는 얇은 peptidoglycan 층을 가지고 있습니다.
Visuals Unlimited / © TJ Beveridge
펩티도 글리 칸은 박테리아에서만 발생합니다 ( 미코 플라스마 와 같은 세포벽 이없는 경우는 제외 ). 펩티도 글리 칸은 장쇄 인 중합체 개의 반복 당류 ( N -acetylglucosamine 및 N 되는, 아세틸 뮤 라민 산) 에 인접 당 사슬에 의해 서로 연결된견고한 안정성을 제공하는 펩타이드 브릿지. 의 특성상 펩티드 다리 박테리아 종 사이 상당히 상이하지만, 일반적으로 네 개의 구성 아미노산 : (L) - 알라닌 연결된 D - 글루탐산 그람 음성균 또는 디아 미노 피 멜산 하나에 연결된, L - 리신 , 패 -ornithine, 또는 그람-양성 박테리아의 디아 미노 피 멜산, 이는 최종적으로 D- 알라닌에 연결된다 . 그람 음성 박테리아에서 펩티드 교량은 D를 연결합니다하나의 사슬에있는-알라닌은 다른 사슬에있는 디아 미노 피 멜산에 연결됩니다. 그람-양성 박테리아에는 가교의 범위를 확장시키는 추가의 펩타이드 쇄가있을 수 있으며; 예를 들어, 다섯 추가 다리가 글리신 에 황색 포도상 구균이 .


펩티도 글리 칸 합성은 펩티드 브릿지의 가교를 차단하는 β- 락탐 항생제 (예를 들어, 페니실린 )를 포함하여 많은 유용한 항균제 의 표적이다 . 동물이 천연 항균 방어 인자로 합성하는 단백질 중 일부는 박테리아의 세포벽을 공격합니다. 예를 들어, 리소자임 이라는 효소 는 펩티도 글리 칸 분자의 골격 인 당 사슬을 분할합니다. 이러한 작용제의 작용은 세포벽을 약화시키고 박테리아를 파괴합니다.

그람 양성 박테리아에서 세포벽은 주로 테이 코산 (teichoic acid)이라고 불리는 다른 폴리머 ( "벽"을 의미 하는 그리스어 teichos )와 일부 단백질 또는 지질과 함께 짜여진 두꺼운 펩티도 글리 칸 메시 워크로 구성 됩니다. 대조적으로, 그람 음성 박테리아는 외부 막 층이 얇은 펩티도 글리 칸 층의 상부에 위치하는 다중 층으로 구성된 복잡한 세포벽을 갖는다. 이 외부 막은 인지질 로 구성되어 있으며 , 이는 인산염 분자를 포함하는 복합 지질이며,리포 폴리 사카 라이드 (lipopolysaccharides ) : 지질 말단에 의해 세포의 외막에 고정 된 복잡한 지질이며, 세포 로부터 배지로 연장되는 긴 당 사슬을 갖는다. 리포 다당류내 독소 는 동물과 인간에게 유독합니다. 혈류에 존재하면 열, 충격 및 심지어 사망에이를 수 있습니다. 대부분의 그람 음성균의 경우, 외막 은 일반적으로 세포막을 용해시키는 염료 및 세제 와 같이 세균에 해로운 많은 화학 물질의 통과에 장벽을 형성합니다 . 유용성 화합물에 대한 불 투과성 은 다른 생물학적 막에서는 보이지 않으며 막에 지방 다당류가 존재하고 외막 단백질의 특이한 특성으로 인해 발생합니다. 외막의 열악한 환경 조건에 대한 내성을 부여하는 능력의 증거로 일부 그람 음성 박테리아는 기름 에서 잘 자랍니다.매끄러운 연료 분사, 연료 탱크, 산성 광산 배수 및 소독제 병까지 .


그만큼 Archaea 는 박테리아와 표면 구조가 현저히 다릅니다. 그들은 펩티도 글리 칸이 없다; 대신, 이들의 막 지질은 에테르 결합에 의해 글리세롤에 연결된 분 지형 이소 프레 노이드 로 구성 된다. 일부 고세균은 아미노산 교량에 연결된 특정 당 이 무라 믹 산이 아니라 탈 로사 미누 론산 이라는 점을 제외하고 펩티도 글리 칸과 유사한 벽 재료를 가지고 있습니다 . 다른 많은 고생물 종은 단백질을 벽 의 기본 구성 요소 로 사용 하며 일부는 단단한 벽이 없습니다.

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캡슐 및 점액층
많은 박테리아 세포는 일부 세포 외 물질을 캡슐 또는 점액층 형태로 분비합니다. 점액 층은 박테리아와 느슨하게 결합되어 쉽게 세척 될 수있는 반면, 캡슐은 박테리아에 단단히 부착되고 명확한 경계를 갖는다. 세포는 인도 잉크 의 현탁액에 세포를 배치하여 광학 현미경 으로 볼 수 있습니다 . 캡슐은 잉크를 배제하고 박테리아 세포를 둘러싼 투명한 후광으로 나타납니다. 캡슐은 일반적으로 단당 (폴리 사카 라이드)의 폴리머이지만바실러스 탄저병 은 폴리 글루탐산으로 만들어집니다. 대부분의 캡슐은 친수성 ( "물을 좋아하는")이며 박테리아가 수분 손실을 방지함으로써 건조 (탈수)를 피하는 데 도움이 될 수 있습니다. 캡슐은 박테리아 세포 를 백혈구 ( 식세포 작용 )에의한 섭취 및 파괴로부터보호 할 수 있습니다. 포식 작용을 피하기위한 정확한 메커니즘은 불분명하지만, 캡슐은 박테리아 표면 성분을 더욱 미끄러 워서 박테리아가 포식 세포에 의한 삼켜 짐을 피할 수 있도록 도와 주므로 발생할 수 있습니다. 캡슐의 존재연쇄상 구균 폐렴 은 폐렴 을 유발하는 능력에서 가장 중요한 요소입니다. 캡슐 형성 능력을 상실한 S. pneumoniae 의 돌연변이 균주는백혈구에 의해 쉽게 흡수되며 질병을 일으키지 않습니다. 독성과 캡슐 형성의 연관성은 다른 많은 종의 박테리아에서도 발견됩니다.

이들 박테리아 (Acinetobacter calcoaceticus)를 둘러싸고있는 캡슐 물질은 인도 잉크의 현탁액에서 밝혀지고 광학 현미경 (약 2500 배 확대)을 통해 관찰됩니다.
이들 박테리아 ( Acinetobacter calcoaceticus )를 둘러싸고있는 캡슐 물질 은 인도 잉크의 현탁액에서 밝혀지고 광학 현미경 (약 2,500 배 확대)을 통해 관찰됩니다.
WH Taylor와 E. Juni,“박테리아 캡슐 다당류의 생합성을위한 경로”, Journal of Bacteriology (1961 년 5 월)
세포 외 다당류 물질 의 캡슐 층은 많은 박테리아를 바이오 필름 으로 둘러싸고 많은 기능을 수행 할 수있다.치아 우식증 을 유발하는 연쇄상 구균 뮤탄 스는 음식에서 자당을 나누고 설탕 중 하나를 사용하여 캡슐을 만들고 치아에 단단히 붙어있습니다. 캡슐에 갇힌 박테리아는 다른 설탕을 사용하여 신진 대사 에 연료를 공급하고치아 법랑질을 공격하는 강한 산 ( 락트산 )을생성합니다. 때 녹농균이 있는 사람의 폐 식민지화 낭포 성 섬유증을 , 그것은 두꺼운 피막 생산 고분자 의 어려움에 기여 알긴산의 근절 박테리아를. 속의 박테리아 Zoogloea 는 박테리아를 액체 표면에 떠 다니는 박테리아로 묶어 박테리아가 공기에 노출되도록하는 셀룰로오스 섬유를 분비 합니다. 몇 가지 막대 모양의 박테리아 (예 :Sphaerotilus 는 상당수의 박테리아를 둘러싸고있는 화학적으로 긴 복잡한 관 모양의 시스를 분비합니다. 이것들과 다른 많은 환경 박테리아의 칼집은 철 또는 망간 산화물로 둘러싸 일 수 있습니다.

입에서 발견되는 박테리아 인 연쇄상 구균 뮤탄 스는 충치를 유발합니다.
입에서 발견되는 박테리아 인 연쇄상 구균 뮤탄 스는 충치를 유발합니다.

편모 , fimbriae 및필리
많은 박테리아는 유동성이 있으며 액체 매체를 통해 헤엄 칠 수 있거나 단단한 표면을 가로 질러 활공 또는 떼를 짓습니다. 수영과 무리를 짓는 박테리아는 운동에 필요한 세포 외 부속물 인 편모 를 가지고 있습니다. Flagella는 단일 유형의 단백질 로 만들어지고 Vibrio cholerae 또는 Pseudomonas aeruginosa 에서와 같이 막대 모양 세포의 끝에 있거나 대장균 에서와 같이 세포 표면 전체에 위치한 길고 나선형의 필라멘트 입니다. Flagella는 그람 양성 및 그람 음성 막대에서 발견 될 수 있지만 구균 에서는 드물며 스피 로체의 축 필라멘트에 갇혀 있습니다. 편모는 세포막 의 기저부에 기저부에 부착됩니다.. 막에서 생성 된 원동력 은 기저 몸체를 통해 셀로 수소 이온 의 흐름에 의해 구동되는 터빈의 방식으로 편모 필라멘트를 회전시키는 데 사용된다 . 편모가 반 시계 방향으로 회전하면 박테리아 세포가 직선으로 헤엄칩니다. 시계 방향으로 회전하면 반대 방향으로 수영하거나 셀당 하나 이상의 편모가있는 경우 무작위 텀블링이 발생합니다.화학 주성 은 박테리아가 수영 행동을 조정하여 유인 제 화학 물질의 수준을 높이거나 발수성 물질로부터 멀어 지도록 감지하고 이동할 수 있도록합니다.


박테리아는 더 유리한 환경을 향해 수영하거나 활공 할 수있을뿐만 아니라 표면에 달라 붙어 흐르는 유체로 씻어 내지 못하게하는 부속 장치도 가지고 있습니다. E. coli 및 Neisseria gonorrhoeae 와 같은 일부 박테리아는 박테리아의 표면에서 뻗어있는 fimbriae ( "나사"또는 "섬유"용 라틴) 또는 pili ( "머리"용 라틴)라고하는 똑 바르고 딱딱한 스파이크 같은 돌기를 생성합니다. 다른 세포의 특정 당에 부착하십시오 –이 균주에 대해, 장 또는 요로 상피 세포 각각. Fimbriae는 그람 음성 박테리아에만 존재합니다. 성 필리라고 불리는 특정 필리는 성균 짝짓기 과정에서 한 박테리아가 다른 박테리아를 인식하고 고착시키는 데 사용됩니다.활용 ( 아래 세균 번식 참조 ). 많은 수생 박테리아는 산성 점액 성 다당류를 유지하여 암석이나 다른 표면에 단단히 붙습니다.

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