endospori Sunt forme de supraviețuire a anumitor bacterii, alcătuite din celule de somn deshidratate acoperite de straturi protectoare, care prezintă o rezistență extremă la stresul fizic și chimic. Sunt capabili să reziste la nesfârșit în absența nutrienților. Se formează în interiorul bacteriilor.
Endosporii sunt cele mai rezistente structuri vii cunoscute. Pot supraviețui temperaturilor ridicate, luminii ultraviolete, radiațiilor gamma, desicării, osmozei, agenților chimici și hidrolizei enzimatice.
Când condițiile de mediu o determină, endosporii germinează dând naștere bacteriilor active care se hrănesc și se înmulțesc.
Endosporii sunt un tip de spori. Există ciuperci, protozoare, alge și plante care își produc propriile tipuri. Endosporilor le lipsește funcția de reproducere: fiecare celulă bacteriană produce doar una. Dimpotrivă, în alte organisme pot avea funcție de reproducere.
Indice articol
La mijlocul secolului al XVII-lea, comerciantul olandez de pânze și precursor al microbiologiei Antonie van Leeuwenhoek, folosind microscopuri ingenioase proiectate și fabricate de el însuși, a fost primul care a observat microorganisme vii, inclusiv protozoare, alge, drojdii, ciuperci și bacterii..
În 1859, Academia Franceză de Științe a sponsorizat un concurs la care a participat chimistul francez Louis Pasteur. Obiectivul a fost de a face lumină printr-un experiment asupra „generației spontane”, o ipoteză antică care propunea că viața poate apărea din „forțe vitale” sau „substanțe transmisibile” prezente în materia non-vie sau în descompunere..
Pasteur a arătat că, la fel ca în cazul vinului, aerul și particulele solide sunt sursa microbilor care cresc în bulionele de cultură sterilizate anterior cu căldură. La scurt timp după aceea, în 1877, fizicianul englez John Tyndall a coroborat observațiile lui Pasteur, dând lovitura finală ipotezei generației spontane..
Tyndall a furnizat, de asemenea, dovezi pentru forme extrem de rezistente la căldură ale bacteriilor. În mod independent, între 1872 și 1885, botanistul german Ferdinand Cohn, considerat fondatorul microbiologiei moderne, a descris în detaliu endosporii bacterieni..
Majoritatea organismelor trăiesc în medii care variază în timp și spațiu. O strategie frecventă pentru a supraviețui condițiilor de mediu temporar inadecvate pentru creștere și reproducere este de a intra într-o stare de repaus reversibil, în timpul căreia indivizii se refugiază în structuri de protecție și își reduc la minimum cheltuielile de energie..
Tranziția dintre stările active și cele latente este costisitoare din punct de vedere metabolic. Această investiție este mai mare atunci când indivizii trebuie să-și construiască propriile structuri de protecție, fie ele compuse din materiale exogene sau biosintetizate în interior. În plus, indivizii trebuie să fie capabili să răspundă la stimulii de mediu care provoacă tranziția..
Inactivitatea generează un rezervor de indivizi latenți care poate fi activat atunci când reapar condiții favorabile. Aceste rezervoare permit conservarea populațiilor și diversitatea genetică a acestora. Când vine vorba de bacterii producătoare de endospori patogeni, latența facilitează transmiterea lor și îngreunează controlul lor..
Endosporii bacterieni pot rămâne viabili mulți ani. S-a susținut că endosporii conservați pe substraturi antice, cum ar fi permafrost, sedimente acvatice, depozite subterane de sare sau chihlimbar pot rămâne viabile mii și chiar milioane de ani..
Vizualizarea poziției și a altor caracteristici ale endosporilor este foarte utilă pentru identificarea speciilor de bacterii..
Endosporii pot fi văzuți folosind un microscop cu lumină. La bacteriile supuse colorării Gram sau albastru de metilen, acestea se disting ca regiuni incolore în cadrul celulei bacteriene vegetative. Acest lucru se datorează faptului că pereții endosporilor sunt rezistenți la penetrare prin reactivi de colorare obișnuiți..
A fost dezvoltată o metodă specifică de colorare pentru endospori, cunoscută sub numele de colorare diferențială Schaeffer-Fulton, care le face clar vizibile. Această metodă permite vizualizarea atât a celor care se află în interiorul celulei vegetative bacteriene, cât și a celor care se află în afara acesteia.
Metoda Schaeffer-Fulton se bazează pe capacitatea verdelui de malachit de a pata peretele endosporilor. După aplicarea acestei substanțe, safranina este utilizată pentru colorarea celulelor vegetative.
Rezultatul este o colorare diferențială a endosporilor și a celulelor vegetative. Primele capătă o culoare verde, iar a doua o culoare roz..
În celula vegetativă sau sporangiu, endosporii pot fi localizați terminal, subterminal sau central. Această formă bacteriană are patru straturi: medulară, peretele germinal, cortex și acoperire. La unele specii există un al cincilea strat membranos exterior numit exosporium, compus din lipoproteine care conține carbohidrați.
Medula sau centrul este protoplastul endosporului. Conține cromozomul, ribozomii și un sistem de generare a energiei glicolitice. Este posibil să nu aibă citocromi, chiar și la speciile aerobe.
Energia pentru germinare este stocată în 3-fosfoglicerat (nu există ATP). Are o concentrație mare de acid dipicolinic (5-15% din greutatea uscată a endosporului).
Peretele germinal al sporului înconjoară membrana medulară. Conține peptidoglican tipic, care în timpul geminării devine peretele celular al celulei vegetative.
Cortexul este cel mai gros strat al endosporului. Înconjoară peretele germinal. Conține peptidoglican atipic, cu mai puține legături încrucișate decât tipic, ceea ce îl face foarte sensibil la autoliza prin lizozime, necesară germinării.
Învelișul este compus dintr-o proteină asemănătoare cheratinei care conține numeroase legături disulfurice intramoleculare. Înconjoară cortexul. Impermeabilitatea sa conferă rezistență la atacuri chimice.
Acidul dipicolinic pare să joace un rol în menținerea latenței, stabilizarea ADN-ului și rezistența la căldură. Prezența proteinelor solubile mici în acest acid saturează ADN-ul și îl protejează de căldură, desicare, lumină ultravioletă și agenți chimici..
Sinteza peptidoglicanului atipic începe când se formează un sept asimetric care împarte celula vegetativă. În acest fel, peptidoglicanul împarte celula stem în care se va dezvolta presporul în două compartimente. Peptidoglicanul îl protejează de dezechilibrele osmotice.
Cortexul îndepărtează, din punct de vedere osmotic, apa din protoplast, făcându-l mai rezistent la căldură și la radiații..
Endosporii conțin enzime de reparare a ADN-ului, care acționează în timpul activării măduvei și germinării sale ulterioare.
Procesul de formare a unui endospor dintr-o celulă bacteriană vegetativă se numește sporulare sau sporogeneză..
Endosporii apar mai frecvent atunci când anumiți nutrienți critici sunt puțini. De asemenea, poate exista producție de endospori, care reprezintă asigurări de viață împotriva dispariției, atunci când substanțele nutritive sunt abundente și alte condiții de mediu sunt favorabile..
Sporularea constă în cinci faze:
1) Formarea septului (membrana medulară, peretele germinal al sporului). O porțiune a citoplasmei (viitoarea medulă) și un cromozom replicat sunt izolate.
2) Se dezvoltă peretele germinal al sporului.
3) Cortexul este sintetizat.
4) Se formează capacul.
5) Celula vegetativă se degradează și moare, eliberând astfel endosporul.
Procesul prin care un endospor se transformă într-o celulă vegetativă se numește germinație. Acest lucru este declanșat de defalcarea enzimatică a acoperirii endosporului, care permite hidratarea măduvei și reluarea activității metabolice..
Germinarea constă din trei faze:
1) Activare. Apare atunci când abraziunea, un agent chimic sau căldura deteriorează capacul.
2) Germinarea (sau inițierea). Începe dacă condițiile de mediu sunt favorabile. Peptidoglicanul este degradat, acidul dipicolinic este eliberat, iar celula este hidratată.
3) Focar. Cortexul este degradat și biosinteza și diviziunea celulară sunt reluate.
Endosporii bacteriilor patogene sunt o problemă gravă de sănătate datorită rezistenței lor la încălzire, îngheț, deshidratare și radiații, care ucide celulele vegetative.
De exemplu, unii endospori pot supraviețui câteva ore în apă clocotită (100 ° C). În schimb, celulele vegetative nu rezistă la temperaturi peste 70 ° C.
Anumite bacterii producătoare de endospori din genuri Clostridium Da Bacil elimină toxine proteice puternice care cauzează botulism, tetanos și antrax.
În funcție de caz, tratamentele includ spălarea gastrică, curățarea rănilor, antibiotice sau terapia antitoxină. Măsurile preventive includ igiena, sterilizarea și vaccinarea.
Este cauzată de contaminarea cu spori de Clostridium botulinum. Cel mai evident simptom al acestuia este paralizia musculară, care poate fi urmată de moarte. Incidența sa este scăzută.
Există trei tipuri de botulism. Sugarul este cauzat de aportul de miere sau de alți aditivi, contaminați cu aerul, care au fost adăugați în lapte. La rândul său, alimentele sunt produse prin ingestia de alimente contaminate (cum ar fi conserve), crude sau slab preparate. În cele din urmă, rănirea este produsă de contactul cu pământul, care este habitatul natural al C. botulinum.
Este cauzat de Clostridium tetani. Simptomele sale includ contracții musculare care sunt foarte dureroase (în greacă, cuvântul „tetanos” înseamnă a se contracta) și atât de puternice încât pot provoca oase rupte. Este adesea fatală. Incidența sa este scăzută.
Sporii infectivi ai C. tetani ele intră de obicei în corp printr-o rană, în care germinează. În timpul creșterii, care necesită ca rana să nu fie bine oxigenată, celulele vegetative produc toxină tetanică.
Bacteriile și endosporii săi sunt frecvente în mediu, inclusiv în sol. Au fost găsite în fecalele oamenilor și animalelor.
Este cauzat de Bacillus anthracis. Simptomele sale variază foarte mult în funcție de mediul și locul infecției. Este o boală gravă și adesea fatală. Incidența sa este moderat ridicată, ducând la epidemii la animale și oameni. În secolul al XVIII-lea, antraxul a decimat oile Europei.
Mamiferele erbivore sunt gazda sa naturală. Oamenii se infectează prin contactul (de obicei profesional) cu animalele sau prin manipularea sau ingerarea produselor de origine animală.
Există trei tipuri de antrax:
1) Cutanat. Intrarea este produsă de răni. Pe piele se formează ulcere negricioase, necrotice.
2) Prin inhalare. Intrarea în timpul respirației. Produce inflamații și sângerări interne și duce la comă.
3) Gastro-intestinal. Intrarea prin ingestie. Produce ulcere orofaringiene, sângerări abdominale severe și diaree.
În aproximativ 95% din cazuri, antraxul uman este cutanat. În mai puțin de 1% este de tip gastro-intestinal.
Endosporii pot fi distruși prin sterilizare în autoclave, combinând presiuni de 15 psi și temperaturi de 115-125 ° C timp de 7-70 minute. Ele pot fi, de asemenea, eliminate prin alternarea schimbărilor de temperatură și presiune, astfel încât să existe germinarea sporilor urmată de moartea bacteriilor vegetative rezultate..
Acidul peracetic este unul dintre cei mai eficienți agenți chimici pentru distrugerea endosporilor. Iodul, tincturat (dizolvat în alcool) sau iodoforul (combinat cu o moleculă organică) este, de asemenea, adesea letal pentru endospori..
Distrugerea endosporilor din instrumentele chirurgicale se realizează efectiv prin introducerea lor într-un recipient în care este indusă o plasmă (gaz excitat bogat în radicali liberi), pentru care anumiți agenți chimici sunt supuși unei presiuni negative și a unui câmp electromagnetic..
Distrugerea endosporilor din obiecte mari, cum ar fi saltelele, se realizează prin expunerea lor timp de câteva ore la oxid de etilenă combinat cu un gaz neinflamabil..
Industriile de prelucrare a alimentelor folosesc dioxid de clor într-o soluție apoasă pentru fumigarea zonelor potențial contaminate cu endospori de antrax..
Nitritul de sodiu adăugat la produsele din carne și antibioticul nisină adăugat la brânză, împiedică dezvoltarea bacteriilor producătoare de endospori.
Bacillus anthracis este ușor să crești. Din acest motiv, în timpul celor două războaie mondiale a fost inclusă ca armă biologică în arsenalele din Germania, Marea Britanie, Statele Unite, Japonia și Uniunea Sovietică..
În 1937, armata japoneză a folosit antraxul ca armă biologică împotriva civililor chinezi din Manciuria. În 1979, în Sverdlovsk, Rusia, cel puțin 64 de persoane au murit din cauza inhalării accidentale de spori din cauza unei tulpini de B. anthracis de origine militară. În Japonia și Statele Unite, antraxul a fost folosit în scopuri teroriste.
În contrast, în prezent se încearcă utilizarea stratelor endosporice ca vehicul pentru medicamente terapeutice și pentru antigene create în scopuri de imunizare preventivă..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.