Streitbeilegungsverfahren. Die Bedeutung des Wortes Sporulation

Sporen (Endosporen) von Bakterien sind eine besondere Art von ruhenden Fortpflanzungszellen, die sich durch einen stark reduzierten Stoffwechsel und eine hohe Widerstandskraft auszeichnen.

In der Zelle der Mutter bildet sich eine Bakterienspore, die als Endospor bezeichnet wird. Die Fähigkeit zur Sporenbildung besitzen hauptsächlich stäbchenförmige grampositive Bakterien der Gattungen Bacillus und Clostridium, von kugelförmigen Bakterien nur wenige Arten, beispielsweise Sporosarcina ureae. Normalerweise bildet sich innerhalb einer Bakterienzelle nur eine Spore.

Die Hauptfunktion von Sporen besteht darin, Bakterien unter widrigen Umweltbedingungen zu konservieren. Der Übergang von Bakterien zur Sporulation wird bei Erschöpfung des Nährsubstrats, Mangel an Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Ansammlung von Kalium- und Mangankationen im Medium, pH-Änderung, Erhöhung des Sauerstoffgehalts usw. beobachtet.

Sporen unterscheiden sich von vegetativen Zellen durch die Unterdrückung des Genoms, ein fast vollständiges Fehlen des Stoffwechsels (Anabiose), eine geringe Menge an freiem Wasser im Zytoplasma, eine Erhöhung der Konzentration von Kalziumkationen darin und das Auftreten von Dipicolinsäure (Pyridin- 2,6-Dicarbonsäure) in Form von Ca-Chelat, mit dem das Verbleiben der Sporen in Ruhe und deren thermische Stabilität verbunden sind.

In einem Lichtmikroskop haben die Sporen das Aussehen von ovalen, manchmal abgerundeten, stark brechenden Lichtformationen von 0,8-1,0, 1,2-1,5 Mikrometern Größe; sie können zentral (B. anthracis), subterminal - näher am Ende (Cl. botulinum), terminal - am Ende von Stäbchen (Cl. letani) liegen. Die Struktur einer reifen Spore ist komplex und bei verschiedenen Bakterienarten gleichartig. Sein zentraler Teil wird durch den Kern oder das Sporoplasma repräsentiert, das Nukleinsäuren, Proteine ​​​​und Dipicolinsäure umfasst. Es enthält ein Nukleoid, Ribosomen und undeutliche Membranstrukturen. Das Sporoplasma ist von einer zytoplasmatischen Membran umgeben, die rudimentäre Peptidoglycanschicht grenzt daran, dann befindet sich eine massive Schicht des Kortex oder Kortex, der spezifisch für Sporen ist. Auf der Oberfläche des Kortex befindet sich eine äußere Membran. Außen ist die Spore mit einer mehrschichtigen Hülle bekleidet. Bei vielen Bakterien befindet sich ein Exosporium um den Umfang der äußeren Schicht der Sporenmembran.

Sporulation (Sporulation) ist einer der komplexesten Prozesse der bakteriellen Zelldifferenzierung, der durch einen Komplex spezieller Gene - Sporulon - gesteuert wird. Bei vielen Bazillen werden während der Sporenbildung Polypeptidantibiotika synthetisiert, die das Wachstum vegetativer Zellen hemmen.

Der Prozess der Sporenbildung durchläuft mehrere aufeinander folgende Phasen:

- vorbereitend. Der Stoffwechsel ändert sich, die DNA-Replikation ist abgeschlossen und die gesamte Kondensation findet statt. Die Zelle enthält zwei oder mehr Nukleoide, eines davon ist in der sporogenen Zone lokalisiert, der Rest im Zytoplasma des Sporangiums. Gleichzeitig wird Dipicolinsäure synthetisiert;

- Phase vor dem Streit. Von der Seite der Zytoplasmamembran der vegetativen Zelle erfolgt ein Einwachsen einer Doppelmembran oder eines Septums, das das Nukleoid von einem Abschnitt des kompaktierten Zytoplasmas (sporogene Zone) trennt. Als Ergebnis wird eine Prospore gebildet, die von zwei Membranen umgeben ist;

- die Bildung von Muscheln. Zuerst wird eine rudimentäre Peptidoglycanschicht zwischen den Membranen der Prospore gebildet, dann wird eine dicke Peptidoglycanschicht der Rinde darüber abgelagert und eine Sporenmembran um ihre äußere Membran herum gebildet;

- Reifung der Spore. Die Bildung aller Strukturen der Sporen endet, sie wird thermisch stabil, nimmt eine charakteristische Form an und nimmt eine bestimmte Position in der Zelle ein.

Unter günstigen Bedingungen keimen Sporen in vegetative Zellen. Dieser Prozess beginnt mit der Aufnahme von Wasser und der Hydratation der Sporenstrukturen. Gleichzeitig werden Enzyme aktiviert und die Atemenergie steigt stark an. Lytische Enzyme zerstören das Integument der Sporen und Peptidoglykane der Rinde, Dipicolinsäure und Calciumsalze werden nach außen freigesetzt. An der Stelle des Risses der Sporenmembran entsteht ein Wachstumsschlauch und eine vegetative Zelle wird gebildet. Die Sporenkeimung dauert etwa 4-5 Stunden.

Bakteriensporen sind resistent gegen hohe Temperaturen, chemische Verbindungen, einschließlich organischer Lösungsmittel und Tenside; kann für eine lange Zeit (Zehner, Hunderte von Jahren) in einem Ruhezustand existieren.

Einige Bakterienarten bilden gleichzeitig Sporen (tarasporische Körper, die keine Elemente oder Bestandteile einer Bakterienzelle sind, werden bei B.anthracis, B.cereus usw in Form von großen Proteinkristallen gebildet, die giftig sind und zur Herstellung eines Präparats zur Bekämpfung schädlicher Insekten verwendet werden.

Wenn für Bakterien ungünstige Bedingungen auftreten, können sie Sporen bilden. Ungünstige Bedingungen können ein Mangel an Nährstoffen in der Umwelt, eine Veränderung des Säuregehalts, hohe oder niedrige Temperaturen, Austrocknung der Umwelt und mehr sein.

Die Sporenbildung durch Bakterien ist in erster Linie eine Möglichkeit, widrige Umweltbedingungen zu überleben. Im Gegensatz zu anderen Organismen wird die Sporenbildung bei Bakterien fast nie zur Fortpflanzung genutzt.

Bakteriensporen bleiben auch unter sehr ungünstigen Umweltbedingungen lebensfähig. Sie sind in der Lage, extrem hohe und tiefe Temperaturen zu überstehen und bleiben sehr viele Jahre lebensfähig. So sind Bakterien bekannt, deren Sporen nach 1000 Jahren keimen können. Bei anderen Bakterien können Sporen dem Kochen standhalten. Es kommt vor, dass Sporen Temperaturen unter -200 Grad Celsius überleben können.

In jenen Tagen, als das Leben auf der Erde gerade erst auftauchte und nur Bakterien auf ihr existierten, ist es möglich, dass sich die Wetterbedingungen schnell ändern und sehr hart werden. Um zu überleben, haben Bakterien die Fähigkeit entwickelt, in sich selbst zu sporulieren. Bakterien können heute dort leben, wo andere Organismen nicht überleben können.

In Bakteriensporen sind alle Lebensprozesse fast gestoppt, das Zytoplasma ist klein und dick. Die Spore ist mit einer dicken Membran bedeckt, die sie vor zerstörerischen Umwelteinflüssen schützt. Die Spore enthält jedoch alles Notwendige (einschließlich der Bakterien-DNA), um unter günstigen Bedingungen zu keimen und eine vollwertige Bakterienzelle zu bilden.

Die meisten Bakterien bilden Sporen namens Endosporen... Grundsätzlich werden sie von stäbchenförmigen Bakterien gebildet. Endo bedeutet drinnen. Das heißt, bei den meisten Bakterien bilden sich Sporen innerhalb der Zelle. Bei der Bildung von Sporen stülpt sich die Zellmembran ein und ein Bereich im Inneren des Bakteriums wird isoliert - die zukünftige Spore. DNA geht dorthin. Um diesen Bereich bildet sich eine dicke Schicht sogenannter Rinde, die die Spore schützt. Auf seiner Innen- und Außenseite befindet sich eine Membran. An der Außenseite der Membran befinden sich mehrere weitere Schalen.

Bei stäbchenförmigen Bakterien können sich Endosporen in verschiedenen Teilen der Zelle bilden. In einigen - in der Mitte, in anderen - näher am Ende, in anderen - ganz am Rand der Stabzelle.

Die Hülle der Spore ist grün markiert, der Innenraum ist das Zytoplasma

Es gibt Bakterienarten, die keine Endosporen bilden, aber Exosporen, Zysten und andere Formen von Ruheformen. „Exo“ bedeutet, dass die Spore nicht innerhalb der Bakterienzelle gebildet wird, sondern wie außerhalb. Die Bildung von Exosporen erfolgt durch die Bildung einer Art Niere in der Zelle. Danach werden solche Nieren mit einer dicken Membran bedeckt, verwandeln sich in Sporen und werden getrennt.

Mit Hilfe von Sporen überleben Bakterien nicht nur ungünstige Bedingungen, sondern siedeln sich auch an, da Sporen sehr leicht sind und leicht von Wind und Wasser getragen werden.

Bakterien sind rosa und ihre Sporen sind graugrün. Es ist zu erkennen, dass die Sporen weniger Bakterien sind

Bakteriensporen

Prokaryontische Organismen - Bakterien haben die Fähigkeit zur Sporulation, die darin besteht, dass die Zelle bei für das Leben ungünstigen Bedingungen teilweise ihr Wasser, ihr Volumen und ihre Form verliert; Unter der äußeren Membran bildet sich eine dichte Kugelschale.

In Form einer Spore hält das Bakterium enormen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen stand. Einige Sporen können beispielsweise drei Stunden kochen oder der Temperatur von flüssigem Stickstoff standhalten.

Auch in Form einer Spore ist die Ansiedlung effizienter, da eine teilweise dehydrierte Zelle eine geringere Masse hat.

Pflanzensporen

Pflanzensporen

Vermehrung durch Sporen

Im Zyklus der Pflanzenentwicklung, von Algen zu Angiospermen, wechseln sich die Stadien des Sporophyten (eine Pflanze, die Sporen bildet) und des Gametophyten (eine Pflanze, die Gameten bildet) nacheinander ab. In einem Farn ist ein Sporophyt also eine erwachsene Pflanze, die Sporen verbreitet; aus jeder solchen Spore wächst ein Auswuchs, der ein Gametophyt ist: er bildet weibliche Gametangien von Archegonien und männliche Gametangien von Antheridien, in denen sich Geschlechtsgameten entwickeln und, in der Regel kreuzweise aus verschiedenen Pflanzen, eine Zygote bilden, die sich auf der schießt und wächst zu einer ausgewachsenen Pflanze heran.

Die Vermehrung durch Sporen ist asexuell. Sporen sind jedoch am Prozess der sexuellen Fortpflanzung bei Gymnospermen und Angiospermen oder Blütenpflanzen beteiligt. Die adulte Pflanze ist hier ein Sporophyt, der Makro- (weiblich) und Mikrosporen (männlich) bildet, die sich jeweils zu einem Embryosack und einem reifen Pollenkörnchen entwickeln, die Gametophyten sind.

Pilzsporen

Bei Pilzen können sich Sporen innerhalb spezieller Sporenstandorte (endogen) oder am Ende spezieller Auswüchse des Myzels - Konidiophoren (exogen) - entwickeln.

siehe auch

Notizen (Bearbeiten)

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Kontroverse - die Form ruhender grampositiver Bakterien. Sporen werden unter ungünstigen Bedingungen für die Existenz von Bakterien gebildet (Austrocknung, Nährstoffmangel etc.). In diesem Fall bildet sich eine Spore innerhalb eines Bakteriums. Die Sporenbildung trägt zum Erhalt der Art bei und ist keine Fortpflanzungsmethode. Sporenbildende stäbchenförmige aerobe Bakterien, bei denen die Sporengröße den Zelldurchmesser nicht überschreitet, werden als Bazillen bezeichnet. Als Clostridien werden sporenbildende stäbchenförmige anaerobe Bakterien bezeichnet, bei denen die Sporengröße die Größe der Bakterienzelle überschreitet.

Streitbeilegungsschema (nach G. Schlegel). A und B - die Bildung eines Septums. C und D - die Umgebung des Protoplasten der Spore durch die Membran der Mutterzelle. D - die Bildung der Rinde und der Sporenmembranen. E - ein Diagramm der Struktur einer reifen Spore: 1 - Zytoplasma mit einem Nukleoid; 2 - CM von Streitigkeiten; 3 - Sporenzellwand; 4 - Kortex; 5 - innere Schale der Spore; 6 - äußere Hülle der Spore; 7 - Exosporium.

Sporulationsprozess(Sporulation) durchläuft eine Reihe von Stadien. An einem der Pole der Bakterienzelle kondensiert das Nukleoid zunächst und trennt sich aufgrund der Bildung eines Septums. Dann beginnt das CPM den gebildeten Protoplasten der Spore zu überwuchern und es entsteht eine Falte, die aus zwei Schichten des CPM besteht, später verschmelzen sie, wodurch die gebildete Vorspore von einer Doppelhülle umgeben ist. Zwischen den gegenüberliegenden Membranen bilden sich die embryonale Wand, der Kortex und die äußere und innere Schale, die sich außerhalb der Membranen befinden.

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Sporen (Endosporen) von Bakterien sind eine besondere Art von ruhenden Fortpflanzungszellen, die sich durch einen stark reduzierten Stoffwechsel und eine hohe Widerstandskraft auszeichnen.

In der Zelle der Mutter bildet sich eine Bakterienspore, die als Endospor bezeichnet wird. Innerhalb der Bakterienzelle bildet sich nur eine Spore.

Die Hauptfunktion von Sporen besteht darin, Bakterien unter widrigen Umweltbedingungen zu konservieren. Der Übergang von Bakterien zur Sporulation wird bei Erschöpfung des Nährsubstrats, Mangel an Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Ansammlung von Kalium- und Mangankationen im Medium, pH-Änderung, Erhöhung des Sauerstoffgehalts usw. beobachtet.

Sporen unterscheiden sich von vegetativen Zellen durch die Unterdrückung des Genoms, ein fast vollständiges Fehlen des Stoffwechsels (Anabiose), eine geringe Menge an freiem Wasser im Zytoplasma, eine Erhöhung der Konzentration von Kalziumkationen darin und das Auftreten von Dipicolinsäure (Pyridin- 2,6-Dicarbonsäure) in Form von Ca-Chelat, mit dem das Verbleiben der Sporen in Ruhe und deren thermische Stabilität verbunden sind.

Die Hauptstadien der Sporulation sind:

1. Vorbereitungsphase. Dem Prozess geht eine Umstrukturierung des genetischen Apparats der Zelle voraus: Kern-DNA wird in Form eines Fadens herausgezogen und je nach Bakterienart an einem der Pole der Zelle oder im Zentrum konzentriert. Dieser Teil der Zelle wird als sporogene Zone bezeichnet.

2. Bildung eines Prospors. In der sporogenen Zone kommt es zur Dehydratation und Verdichtung des Zytoplasmas und zur Isolierung dieser Zone mit Hilfe eines aus der Zytoplasmamembran gebildeten Septums.

Eine Prospore ist eine Struktur, die sich innerhalb einer Zelle befindet und von dieser durch zwei Membranen getrennt ist.

3. Bildung von Sporenhüllen. Zwischen den Membranen bildet sich eine kortikale Schicht (Cortex), die in ihrer Zusammensetzung der Zellwand einer vegetativen Zelle ähnelt. Neben Peptidoglycan - Murein enthält der Kortex Calciumsalz-Dipicolinsäure, die von der Zelle während der Sporulation synthetisiert wird. Auf der Membran wird dann eine Sporenhülle synthetisiert, die aus mehreren Schichten besteht. Die Anzahl und der Aufbau der Schichten sind für verschiedene Bakterienarten unterschiedlich. Die Hülle ist undurchlässig für Wasser und gelöste Stoffe und bietet eine höhere Sporenresistenz gegen äußere Einflüsse

Die Bildung aller Strukturen der Sporen endet, sie wird thermisch stabil, nimmt eine charakteristische Form an und nimmt eine bestimmte Position in der Zelle ein.

4. Verlassen Sie die Spore aus der Zelle. Nach der Reifung der Spore wird die Hülle zerstört und die Spore freigesetzt.

Der Sporulationsprozess dauert mehrere Stunden.

Somit ist die Spore eine dehydratisierte Zelle, die mit einer mehrschichtigen Membran bedeckt ist, die das Calciumsalz der Dipicolinsäure enthält. Bakteriensporen sind resistent gegen hohe Temperaturen, chemische Verbindungen, einschließlich organischer Lösungsmittel und Tenside; kann für eine lange Zeit (Zehner, Hunderte von Jahren) in einem Ruhezustand existieren.

Sobald günstige Bedingungen herrschen, wächst der Streit. Der Prozess der Umwandlung einer Spore in eine wachsende (vegetative) Zelle beginnt mit der Wasseraufnahme und -quellung. In diesem Fall treten tiefgreifende physiologische Veränderungen ein: Die Atmung wird intensiviert und Enzyme werden aktiviert. Im gleichen Zeitraum verliert die Spore ihre thermische Stabilität. Dann wird seine äußere Hülle zerrissen und aus der gebildeten Struktur eine vegetative Zelle gebildet. An der Stelle des Risses der Sporenmembran entsteht ein Wachstumsschlauch und eine vegetative Zelle wird gebildet. Die Sporenkeimung dauert etwa 4-5 Stunden.

Die Fähigkeit zur Sporenbildung besitzen hauptsächlich stäbchenförmige grampositive Bakterien der Gattungen Bacillus und Clostridium, von kugelförmigen Bakterien nur wenige Arten, beispielsweise Sporosarcina ureae. Die sporenbildenden Bakterien werden Bazillen genannt.

Die bekanntesten Arten von Bazillen sind: Bacillus anthracis - der Erreger von Milzbrand und Bacillus subtilis, auch Heubazillus genannt.

Zur Gattung Clostridia gehören über 100 Arten, insbesondere: C. acetobutylicum, C. aerotolerans, C. beijerinckii, C. bifermentans, C. botulinum (siehe Bild rechts), C. butyricum, C. cadaveris, C. chauvoei, C. clostridioforme, C. colicanis, C. difficile, C. fallax, C. formicessigum, C. histolyticum, C. innocuum, C. ljungdahlii, C. laramie, C. lavalense, C. novyi, C. oedematiens, C. paraputrificum, C. perfringens, C. phytofermentans, C. piliforme, C. ramosum, C. scatologenes, C. septicum, C. sordellii, C. sporogenes, C. tertium, C. tetani, C. tyrobutyricum.