박테리아 세포의 특성

세포는 생명의 기본 단위이며 모든 키를 유지하는 생명체의 가장 작은 구별 요소입니다. 신진 대사, 번식 능력 및 화학 물질 유지 수단을 포함하여 생물과 관련된 특성 밸런스. 세포는 원핵 생물, 박테리아와 단세포 유기체의 번짐을 가리키는 용어, 또는 진핵 생물, 식물, 균류 및 동물을 말합니다.

박테리아 및 기타 원핵 세포는 진핵 세포보다 거의 모든면에서 훨씬 간단합니다. 최소한 모든 세포에는 원형질막, 세포질 및 DNA 형태의 유전 물질이 포함됩니다. 진핵 세포는 이러한 필수 요소를 뛰어 넘는 다양한 요소를 특징으로하지만, 이 세 가지 요소는 거의 모든 박테리아 세포를 설명합니다. 그러나 박테리아 세포는 진핵 세포가 아닌 몇 가지 특징, 특히 세포벽을 포함합니다.

효모는 단세포이지만 단일 진핵 생물은 수조 개의 세포를 가질 수 있습니다. 반면에 박테리아 세포는 하나의 세포 만 가지고 있습니다. 진핵 세포에는 핵, 미토콘드리아 (동물의 경우)와 같은 다양한 막 결합 세포 기관이 포함됩니다. 엽록체 (미토콘드리아에 대한 식물의 대답), 골지체, 소포체 및 리소좀, 박테리아 세포에는 세포 기관. 진핵 생물과 원핵 생물 모두 단백질 합성을 담당하는 작은 구조 인 리보솜을 포함하지만 일반적으로 진핵 생물에서 더 쉽게 시각화 할 수 있습니다. 진핵 생물 중 많은 수가 선형의 리본 모양의 소포체를 따라 모여 있기 때문입니다. 세망.

박테리아 세포와 박테리아 자체를 "원시적"으로 간주하는 것은 쉽습니다. 원핵 생물의 경우 약 15 억) 및 단순성. 그러나 이것은 여러 가지 이유로 오해의 소지가 있습니다. 하나는 종 생존의 순전 한 관점에서 볼 때 더 복잡하다고해서 반드시 더 견고하다는 의미는 아닙니다. 지구상의 조건이 충분히 변하면 박테리아가 그룹으로서 인간과 다른 "고등"유기체보다 오래 지속될 것입니다. 두 번째 이유는 박테리아 세포가 단순하지만 진핵 생물이 가지고 있지 않은 다양한 강력한 생존 메커니즘을 진화 시켰기 때문입니다.

박테리아 세포는 막대 모양 (바실리), 원형 (구균), 나선형 (나선형)의 세 가지 기본 모양으로 나뉩니다. 이러한 형태 학적 박테리아 세포 특성은 알려진 박테리아에 의해 유발되는 감염성 질환을 진단하는 데 유용 할 수 있습니다. 예를 들어, "strep throat"는

대부분의 박테리아 세포는 바이러스와 달리 다른 유기체와 독립적으로 살 수 있으며 대사 또는 생식 요구를 위해 다른 생물에 의존하지 않습니다. 그러나 예외는 존재합니다. 일부 종 리케차에 과 클라미디아 세포 내에서 살아 남기 위해 생물의 세포에 서식하는 것 외에는 선택의 여지가 없습니다.

박테리아 세포의 핵 부족은 원핵 세포가 원래와 구별되는 이유입니다. 이 차이는 비교적 낮은 배율의 현미경에서도 분명하기 때문에 진핵 세포 힘. 박테리아 DNA는 진핵 생물과 같은 핵막으로 둘러싸여 있지는 않지만 밀집된 경향이 있으며 그 결과로 생긴 거친 형성을 핵체라고합니다. 진핵 세포보다 박테리아 세포에서 전체적으로 상당히 적은 DNA가 있습니다. 끝에서 끝까지 늘어 나면 전형적인 진핵 생물의 유전 물질 또는 염색질의 단일 복사본이 약 1mm, 박테리아의 크기는 약 1 ~ 2 마이크로 미터 (500 ~ 1,000 배) 차. 진핵 생물의 유전 물질은 DNA 자체와 히스톤이라는 단백질을 모두 포함하는 반면, 원핵 생물 DNA에는 이와 관련된 폴리아민 (질소 화합물)과 마그네슘 이온이 몇 개 있습니다.

아마도 박테리아 세포와 다른 세포 사이의 가장 명백한 구조적 차이는 박테리아가 세포벽을 가지고 있다는 사실 일 것입니다. 이 벽은 펩티도 글리 칸 분자는 모든 유형의 세포가 특징 인 세포막 바로 밖에 있습니다. 펩티도 글리 칸은 다당류 당과 단백질 성분의 조합으로 구성됩니다. 그들의 주된 임무는 박테리아에 보호와 강성을 추가하고 다음과 같은 구조에 고정 점을 제공하는 것입니다. pili와 편모는 세포막에서 시작하여 세포벽을 통해 외부 환경으로 확장됩니다.

당신이 과거 세기에 활동하던 미생물 학자 였고 박테리아 세포에는 위험하지만 인간 세포에는 거의 무해한 약물을 만들고 싶었고 이 유기체의 세포 구성의 각각의 구조에 대해, 당신은 다른 세포를 절약하면서 세포벽에 독성이있는 물질을 설계하거나 찾아 내서 이것을 할 수 있습니다 구성 요소. 사실, 이것이 바로 많은 항생제가 작동하는 방식입니다. 그들은 박테리아 세포벽을 표적으로 삼아 파괴하여 결과적으로 박테리아를 죽입니다. 페니실린1940 년대 초에 첫 번째 종류의 항생제로 등장한 균은 전부는 아니지만 일부 박테리아의 세포벽을 구성하는 펩티도 글리 칸의 합성을 억제함으로써 작용합니다. 그들은 민감한 박테리아에서 가교라는 과정을 촉매하는 효소를 비활성화함으로써이를 수행합니다. 수년에 걸쳐 항생제 투여는 "침입"페니실린을 표적으로하는 베타-락타 마제라고하는 물질을 생성하는 박테리아에 대해 선택되었습니다. 따라서 오래 지속되고 끝이없는 "군비 경쟁"은 항생제와 질병을 유발하는 작은 표적 사이에 여전히 유효합니다.

일부 박테리아는 박테리아가 물리적 세계를 탐색하는 데 도움이되는 외부 구조를 가지고 있습니다. 예를 들면 편모 (singular: flagellum)은 올챙이와 비슷한 박테리아를 소유 한 박테리아를위한 이동 수단을 제공하는 채찍 모양의 부속물입니다. 때때로 그들은 박테리아 세포의 한쪽 끝에서 발견됩니다. 일부 박테리아는 양쪽 끝에 있습니다. 편모는 프로펠러처럼 "박동"하여 박테리아가 영양분을 "추적"하거나 독성 화학 물질에서 "탈출"하거나 빛 (일부 박테리아, 시아 노 박테리아, 식물처럼 에너지를 위해 광합성에 의존하므로 정기적으로 빛에 노출되어야합니다).

필리 (단수: pilus)는 박테리아 세포 표면에서 바깥쪽으로 뻗어나가는 털이 같은 돌기이기 때문에 편모와 구조적으로 유사합니다. 그러나 그들의 기능은 다릅니다. 운동을 돕는 대신 필리는 박테리아가 암석, 내장 및 치아의 법랑질을 포함한 다양한 구성의 다른 세포 및 표면에 부착되도록 도와줍니다. 즉, 따개비의 특징적인 껍질이 이러한 유기체가 암석에 달라 붙도록하는 방식으로 박테리아에 "끈적임"을 제공합니다. pili가 없으면 많은 병원성 (즉, 질병을 일으키는) 박테리아가 숙주 조직에 부착 할 수 없기 때문에 감염성이 없습니다. 특수 유형의 pili는 다음과 같은 프로세스에 사용됩니다. 동사 변화, 두 박테리아가 DNA의 일부를 교환합니다.

특정 박테리아의 다소 사악한 구조는 내생 포자입니다. 새균 과 클로 스트 리듐 종은 이러한 포자를 생산할 수 있으며, 이는 세포 내부에서 생성되는 정상 박테리아 세포의 내열성, 탈수 및 비활성 버전입니다. 그들은 자신의 완전한 게놈과 모든 대사 효소를 포함합니다. 내생 포자의 주요 특징은 복잡한 보호 포자 코트입니다. 질병 보툴리누스 중독은 클로 스트 리듐 보툴리눔 내생 포자는 내 독소라고하는 치명적인 물질을 분비합니다.

박테리아는 이분법이라는 과정에 의해 생성되는데, 이는 단순히 반으로 갈라져 모세포와 유 전적으로 동일한 한 쌍의 세포를 만드는 것을 의미합니다. 이 무성 생식 형태는 진핵 생물의 생식과 뚜렷한 대조를 이룹니다. 동일한 양의 유전 물질을 생성하는 두 개의 부모 유기체를 포함합니다. 자식. 표면에서의 성적 번식은 번거로울 수 있지만, 세포가 대신 반으로 나눌 수 있다면 에너지 적으로 비용이 많이 드는 단계를 도입하는 이유는 무엇입니까? – 그것은 유전 적 다양성에 대한 절대적인 보증이며 이러한 종류의 다양성은 종의 생존에 필수적입니다.

생각해보십시오: 모든 인간이 유 전적으로 동일하거나 심지어 가깝다면, 특히 여러분이 볼 수없는 효소와 단백질 수준에서 그러나 중요한 신진 대사 기능을 제공하는 경우 단일 유형의 생물학적 공격자는 잠재적으로 모든 인류. 당신은 이미 인간이 특정 것들에 대한 유전 적 감수성이 주요한 것과 다르다는 것을 알고 있습니다 (일부 사람들은 땅콩을 포함한 알레르겐에 소량 노출되어 사망 할 수 있습니다 그리고 벌독) 상대적으로 사소한 것 (일부 사람들은 설탕 락타아제를 소화하지 못하여 위장에 심각한 장애없이 유제품을 섭취 할 수 없게 만듭니다. 시스템). 유전 적 다양성이 매우 큰 종은 멸종으로부터 대부분 보호됩니다. 왜냐하면 이러한 다양성은 유리한 자연 선택 압력이 작용할 수있는 원료를 제공하기 때문입니다. 특정 종의 개체군의 10 %가 해당 종이 아직 경험하지 못한 특정 바이러스에 면역이 있다면 이는 단순한 기이 한 일입니다. 반면에 바이러스가이 개체군에서 나타나게된다면, 10 %가이 종에서 살아남은 유기체의 100 %를 대표하는 일이 발생하기까지 오래 걸리지 않을 것입니다.

그 결과 박테리아는 유전 적 다양성을 보장하기위한 여러 방법을 발전 시켰습니다. 여기에는 변형, 활용 과 변환. 모든 박테리아 세포가 이러한 모든 과정을 사용할 수있는 것은 아니지만, 그 사이에 모든 박테리아 종이 그렇지 않은 경우보다 훨씬 더 많이 생존 할 수 있습니다.

변환은 환경에서 DNA를 가져 오는 과정으로 자연과 인공 형태로 나뉩니다. 자연 변형에서 죽은 박테리아의 DNA는 세포막, 청소부 스타일을 통해 내재화되고 살아남은 박테리아의 DNA에 통합됩니다. 인공 변형에서 과학자들은 의도적으로 숙주 박테리아에 DNA를 도입합니다. 이자형. 대장균 (이 종은 쉽게 조작 할 수있는 작고 단순한 게놈을 가지고 있기 때문에) 이러한 유기체를 연구하거나 원하는 박테리아 제품을 만들기 위해. 종종 도입 된 DNA는 플라스미드, 자연적으로 발생하는 박테리아 DNA 고리.

접합은 한 박테리아가 pilus 또는 pili를 사용하여 직접 접촉을 통해 두 번째 박테리아에 DNA를 "주입"하는 과정입니다. 전달 된 DNA는 인공 형질 전환과 마찬가지로 플라스미드이거나 다른 단편 일 수 있습니다. 새로 도입 된 DNA에는 항생제 내성을 허용하는 단백질을 암호화하는 필수 유전자가 포함될 수 있습니다.

마지막으로 형질 도입은 박테리오파지라고하는 침입 바이러스의 존재에 의존합니다. 바이러스는 복제를 위해 살아있는 세포에 의존합니다. 왜냐하면 그들은 유전 물질을 가지고 있지만 그것을 복제하는 기계가 없기 때문입니다. 이 박테리오파지는 자신의 유전 물질을 자신이 침입하는 박테리아의 DNA에 넣고 박테리아는 더 많은 파지를 만드는데, 그 게놈은 원래의 박테리아 DNA와 박테리오파지 DNA. 이 새로운 박테리오파지가 세포를 떠나면 다른 박테리아를 침범하여 이전 숙주에서 얻은 DNA를 새로운 박테리아 세포로 전달할 수 있습니다.