МЕЗОСОМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДЫ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ

В мезозомах являются инвагинациями на плазматической мембране грамположительных бактерий и некоторые Гры - отрицательный, наблюдаются только в клетках химически фиксированные для наблюдения электронной микроскопии.

Первоначально микробиологи предположили, что это многофункциональные органеллы. Среди этих возможных функций было то, что они могли участвовать в синтезе клеточных мембран, в образовании эндоспор, в репликации и сегрегации ДНК, в дыхании и в окислительно-восстановительном метаболизме, среди других функций.

Схема прокариотической клетки с мезосомой. Взято и отредактировано Марианой Руис Леди Ледиоф Хатс через Wikimedia Commons. В течение некоторого времени было признано, что мезосомная система сложным образом связана с ядерным материалом и связана с его репликацией.

Кроме того, поскольку они считаются продолжением цитоплазматической мембраны, им были приписаны функции в ферментативных процессах, таких как перенос электронов.

Мезосомы присутствовали у всех грамположительных бактерий, но редко встречались у грамотрицательных. В последних они появлялись только в том случае, если выращивались в определенных условиях.

Замена методов химической фиксации электронно-микроскопическими исследованиями методами криофиксации (фиксация при низких температурах) доказала, что мезосомы на самом деле представляют собой пороки развития мембран из-за химической фиксации.

история

Первые упоминания о мезосомных структурах относятся к началу 50-х годов прошлого века. Однако несколько лет спустя эту структуру окрестил Фитц-Джеймс (1960). Этот исследователь описал мезосомы из химически закрепленных видов Bacillus.

В 1970-х годах многочисленные исследователи начали доказывать, что внешний вид, количество и тип мезосом зависят от химической фиксации бактерий.

В 1981 году Эберсольд и др. Экспериментально продемонстрировали искусственную природу этих структур, изучив химически и криогенно закрепленные бактерии.

Недавние открытия показывают, что подобное повреждение мембраны с последующим появлением мезосом может наблюдаться у бактерий, подвергшихся воздействию антибиотиков.

Общие характеристики

Бактерия, организмы, у которых были зарегистрированы мезосомы.
Источник: NIAID, через Wikimedia Commons.

Мезосомы были описаны как инвагинации в виде цитоплазматических карманов, содержащих скопления везикул и канальцев. Они также были описаны как мембранные спиртовые напитки или как комбинация обоих типов структур.

Мезосомы появились у всех грамположительных бактерий и только у нескольких грамотрицательных видов. В последнем случае они появляются только тогда, когда бактерии росли в присутствии четырехокиси осмия и фиксировались им.

Считалось, что содержание липидов, белков и углеводов сходно с таковым в плазматической мембране. Однако иногда наблюдались значительные различия в содержании фосфолипидов, каротиноидов, углеводов и менахинона в обеих структурах. РНК и следы ДНК также были обнаружены в химическом составе мезосом.

Типы

В зависимости от расположения и функции описаны два типа мезосом:

Septals

Те, которые участвовали в образовании перегородки в делении клеток и участвовали в образовании спор.

Сторона

Этим мезосомам приписывались синтетические и секреторные функции.

Характеристики

Энергетический и дыхательный метаболизм

Многие цитохимические исследования показали, что окислительно-восстановительные реакции бактерий in vivo происходят в мезосомах. Эти исследования включали окрашивание жизненно важными красителями, такими как Janus Green B и соединениями тетразолия.

Однако биохимические исследования показали, что специфические оксидазы, дегидрогеназы и цитохромы полностью отсутствуют или находятся в пониженных концентрациях в мезосомальных препаратах.

Ядерная связь с мембраной

Было высказано предположение, что мезосома притягивает ядро к поверхности клетки после процесса, называемого экструзией.

В свежеприготовленных протопластах часто наблюдались фрагменты мезосомных канальцев, прикрепленные снаружи к мембране. Это соединение происходило напротив точки на внутренней поверхности, где сердечник контактировал с мембраной.

Ядерный дивизион

Согласно результатам, полученным в ходе различных исследований, было указано, что в начале деления каждое из двух ядер было связано с мезосомой.

По мере увеличения объема ядра мезосомы разделились на две части, а затем разделились, предположительно неся дочерние ядра. По этой причине считалось, что мезосомы действуют как примитивный аналог митотического веретена в клетках растений и животных.

Формирование перегородки

Результаты об участии мезосом в формировании перегородки (septum) неоднозначны. По мнению некоторых авторов, ассоциация мезосомы с перегородкой у некоторых видов растущих бактерий была хорошо установленным фактом.

Однако многие экспериментальные результаты показали, что мезосомы не нужны для нормального функционирования механизма деления клеток.

Синтез клеточной стенки

Поскольку считалось, что мезосома связана с растущей перегородкой, было высказано предположение, что она также может участвовать в синтезе клеточной стенки.

Мембранный синтез

Мезосома также была предложена как место мембранного синтеза из-за дифференциального включения липидов и предшественников белков в мезосомные везикулы. Однако не было убедительных доказательств в поддержку этой гипотезы.

Синтез и секреция внеклеточных ферментов

Некоторые антибиотики вызывают уродства, похожие на те, которые вызваны химическими веществами, используемыми для связывания бактерий. В связи с этим наличие мезосом было связано с возможностью того, что эти структуры выполняли секреторную функцию ферментов по разложению антибиотиков. Однако полученные доказательства были противоречивыми.

Место прикрепления эписомы к мембране

Эписома представляет собой бактериальную реплицирующую внехромосомную единицу, которая может функционировать автономно или с одной хромосомой. Одна из предположительно наиболее доказанных функций мезосомы заключалась в том, чтобы действовать как место для прикрепления клеток эписом к бактериальной мембране.

Сайт захвата ДНК во время трансформации

Считалось, что мезосома действует как орган, поглощающий ДНК во время процесса трансформации. Однако это предположение было основано на косвенных данных, а не на прямых доказательствах.

Доказательства искусственной природы мезосом

Исследователи указали следующие доказательства того, что мезосомы - это не органеллы, а артефакты, вызванные методами фиксации:

1.- Количество и размер мезосомных структур зависит от техники фиксации.

2.- Мезосомы можно наблюдать только в химически фиксированных образцах для электронной микроскопии.

3.- Мезосомы не появляются у криогенно закрепленных бактерий.

4. Эти структуры появляются у бактерий, обработанных некоторыми типами антибиотиков, которые вызывают повреждения, подобные химическим фиксаторам.

Формирование «мезосом» при разных условиях прикрепления бактериальных клеток. По материалам Nanninga N. (1971). «Мезосома Bacillus subtilis подвержена химической и физической фиксации. Взято и отредактировано из: Исходный файл, сделанный Тимом Виккерсом, векторизированный Ккаирри, через Wikimedia Commons.

Другие значения термина мезосома

Термин мезосома имеет и другие значения в зоологии:

анатомия

Мезосома - одна из трех тагмат, на которые делится тело некоторых членистоногих, две другие - просома и метасома.

таксономия

Мезосома - род ракообразных, описанный Отто, 1821 г.

Ссылки

Эберсольд, Дж. Л. Кордье, П. Люти (1981). Бактериальные мезосомы: артефакты, зависящие от метода. Архив микробиологии.
В. М. Ройш-младший, М. М. Бургер (1973). Бактериальная мезосома. Biochimica et Biophysica Acta.
MRJ Salton (1994). Глава 1. Оболочка бактериальной клетки - историческая перспектива. В: J.-M. Ghuysen, R. Hakenbeck (Eds.), Bacferiol cell wall. Elsevier Science BV
Т. Сильва, Дж. К. Соуза, Дж. Дж. Полония, М. А. Маседо, А. М. Паренте (1976). Бактериальные мезосомы. Реальные сооружения или артефакты? Biochimica et Biophysica Acta.
Мезосомы. В Википедии. Получено с https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosome
Мезосомы. В Википедии. Получено с https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosoma

МЕЗОСОМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДЫ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025