Caratteristiche delle spore batteriche, struttura, formazione

IL Spore batteriche Sono strutture di resistenza procariotica prodotte dai batteri per sostenere e sopravvivere in condizioni ambientali sfavorevoli. Una volta che le condizioni ambientali sono favorevoli, danno origine a un nuovo individuo.

La sintesi di spore batteriche è data attraverso un processo chiamato sporulazione. La sporulazione è stimolata dalla carenza di nutrienti (fonti di carbonio e azoto) nell'ambiente in cui vivono alcuni tipi di batteri.

Fotografia di un'osservazione microscopica di eubatteri e delle sue spore tinte in verde (fonte: doc. Rnd. Josef Reischig, CSC. /CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0), via Wikimedia Commons)

In tutti gli ecosistemi della biosfera troviamo molte diverse specie di batteri e la maggior parte produce spore. I batteri sono organismi procariotici, cioè sono caratterizzati dall'essere unicellulari microscopici, privi di organelli membrani interni e per avere una parete cellulare, tra le altre cose.

La nostra conoscenza generale dei batteri è che sono agenti che causano molte malattie (agenti eziologici), poiché sono in grado di proliferare in altri organismi viventi, causando infezioni e destabilizzando il funzionamento del loro sistema fisiologico.

Pertanto, molti dei protocolli di sterilizzazione delle industrie umane, principalmente dall'industria farmaceutica, agricola e alimentare, si concentrano sulla riduzione, il controllo e lo sterminio di questi microrganismi e le loro spore delle superfici dei prodotti commercializzati attraverso i diversi mercati.

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Caratteristiche delle spore batteriche

Spore di bacillus anthracis, causando malattia antrace

Resistenza

Le spore di batteri sono strutture estremamente resistenti, progettate per supportare diversi tipi di "stress" ambientale come alte temperature, disidratazione, radiazioni solari o presenza di diversi composti chimici.

Strati

In genere, le spore batteriche sono avvolte in 6 strati diversi; Sebbene questi possano variare in base alla specie di batteri. Questi 6 strati sono:

• Exosporium (in alcune specie questo strato non è presente)
• Strato esterno della spora
• Lotte interiore di Spore
• Corteccia
• Parete cellulare
• Membrana di cellule germinali plasmatiche

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Componenti

All'interno di ogni spora batterica ci sono tutti i componenti essenziali per formare un individuo simile (se non identico) a quello che ha dato origine. Questi elementi spiccano:

• RNA di diversi tipi, essenziale per la creazione della nuova cellula batterica. Alcuni di questi sono RNA ribosomiale, RNA di trasferimento, RNA del messaggero, tra gli altri.
• DNA genomico, con informazioni genetiche per "determinare" tutte le strutture e le funzioni della cellula. Le spore possono anche avere DNA plasmatico, che è il DNA extracromosomico.
• Calcio, manganese, fosforo e altri ioni e cofattori per il corretto funzionamento degli enzimi, nonché per il mantenimento dell'omeostasi cellulare del futuro individuo.

Riproduzione asessuata

Le spore sono considerate una forma asessuale di riproduzione, poiché molte volte le condizioni diventano sfavorevoli a causa dell'eccessiva crescita della popolazione e dei batteri che percepiscono lo stimolo della carenza di risorse iniziano.

È importante capire che tutte le spore batteriche danno origine a individui geneticamente identici a chi ha dato loro l'origine, in modo che siano considerate una forma di riproduzione asessuata è perfettamente valida.

Struttura

Protoplast

Nella parte più interna delle spore batteriche è il protoplasto, noto anche come "nucleo della spora" o "cellula germinale".

La struttura esterna della spora è progettata con la funzione primaria di protezione del protoplasto, in cui il citoplasma, le molecole di DNA e RNA, le proteine, gli enzimi, i cofattori, gli ioni, gli zuccheri, ecc., che sono necessari per il mantenimento metabolico dei batteri.

Membrana cellulare

Il primo strato che circonda il protoplasto è la membrana cellulare, composta da lipidi e proteine. Ha molte strutture specializzate nell'interazione con le copertine più esterne, al fine di percepire gli stimoli dell'ambiente ricevuti da questi.

Schema rappresentativo di una spora batterica. Vengono mostrati i diversi "strati": l'esosporium, le copertine (tunica), la corteccia, il muro della spora, la membrana, il citosol e il DNA (fonte: videoBiotechno/cc BY-SA (https: // creativecommons.Org/licenze/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Parete cellulare

Sia la parete cellulare interna ed esterna, che sono gli strati che precedono la membrana cellulare, hanno la struttura tipica della parete cellulare dei batteri: sono principalmente composte dall'eteropolisaccaride chiamato peptidoglicano (N-Glicosamina e acido acetil N-Murmica acetyl).

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Corteccia

Coprendo le pareti che menzioniamo è la corteccia, che è composta da grandi catene peptidoglicane (con una proporzione tra il 45 e il 60 % dei rifiuti di rifiuti umidi).

Sulla corteccia sono presenti lo strato interno ed esterno delle spore batteriche, composte da proteine ​​con funzioni specializzate per disattivare gli enzimi e agenti chimici tossici che potrebbero danneggiare la spora. Due degli enzimi più abbondanti in questo strato sono dismutasi e catalasi.

Esosporium

L'esospore (che non è prodotto da tutte le specie) è formato da proteine ​​e glicoproteine ​​che bloccano l'accesso di grandi proteine ​​come gli anticorpi, ad esempio. Si ritiene che questo strato si trova nei batteri che dipendono da un carattere patogeno per sopravvivere.

Formazione di spore batteriche

Immagine microscopica di Bacillus subtilis. Le strutture ovali invariate sono spore. Fonte: Y anche (uploader originale)/CC BY-S (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/)

La formazione di spore inizia quando le cellule batteriche attivano la via genetica che controlla le funzioni di sporulazione. Questi geni sono attivati ​​da fattori proteici e di trascrizione che rilevano i cambiamenti ambientali (o la transizione "favorevole" a "avversa").

Il modello classico usato per lo studio della formazione di una spora batterica è quello osservato in Bacillus subtilis, che è suddiviso in 7 fasi. Tuttavia, la formazione di spore in ciascuna specie batterica ha le sue peculiarità e può comportare più o meno passaggi.

Le fasi della sporulazione possono essere facilmente apprezzabili, con l'aiuto di un microscopio e osservando le cellule che crescono in ambienti con carenze di nutrienti. Possiamo descrivere più o meno queste fasi come segue:

Questo 1: crescita cellulare

La cellula aumenta il suo volume citosolico almeno tre volte in un periodo relativamente breve.

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Fase 2: duplicazione del DNA batterico

In concomitanza con l'aumento del volume citosolico, il genoma del batterio duplica per mitosi. Alla fine della myitosi il genoma "materno" si allinea verso uno dei poli della cellula, mentre il "figlio" o il genoma risultante è allineato verso il polo opposto.

Fase 3: divisione della membrana cellulare

La membrana cellulare inizia a limitare molto vicino al polo in cui si trova il genoma del "figlio" prodotto durante la mitosi. Questa contrazione termina isolando il genoma risultante dal resto del citosol cellulare.

Fase 4: evaginazione di una membrana cellulare di seconda forma di Forempora Formation)

Il segmento formato dalla membrana cellulare vincolata è rafforzato da un'altra porzione di membrana cellulare, formando una doppia membrana e dando origine a una spora immatura nota come "Forempora".

Fase 5: Formazione della corteccia

La cellula batterica aumenta la produzione di rifiuti di acido murmico. Questi sono rivolti alla superficie che copre Forempora, generando un ulteriore livello di protezione. Una volta completata la formazione di questo strato, Foremore è chiamata Exospore.

Fase 6: coperture interne ed esterne della spora

Gli aumenti della produzione di acido murmone hanno anche lo scopo di formare due strati di una composizione simile di peptidoglicano a quella della parete cellulare dei batteri. Questi due strati formeranno la copertura interna ed esterna dell'Exospora e la trasformeranno in un'endospora.

Fase 7: uscita endospapora

L'ultimo passo della sporulazione o della formazione della spora è la liberazione. La parete cellulare, la membrana e tutte le copertine della cella "madre" Lisan e rilasciano l'endospora già matura nell'ambiente.

Riferimenti

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