OPA SVOJSTVA MIKROORGANIZAMA II.Transport materije kroz
citoplazmatsku membranu
Organizmi mogu selektivno regulirati prenos hranjivih materija u
eliju i otpadnih produkata iz elije. Najee svaka molekula zahtjeva
specifine receptore koji je mogu prepoznati i prenjeti kroz
polupropusnu membranu. Tu funkciju imaju proteini koji su prisutni
u citoplazmatskoj membrani . Prisustvo ili nedostatak adekvatnog
proteina kao receptora u citoplazmatskoj membrani odreuje koji e
molekul biti prenesen. Kada je koncentracija materija na jednoj
strani membrane vea od one na drugoj strani nastaje koncentracijski
gradijent ili razlika. Ako materija moe proi kroz membranu ona e
biti prenoena dok se koncentracije ne izjednae ili dok se prenos ne
zaustavi nekom drugom silom. Materije kroz citoplazmatsku membranu
i kod prokariota i kod eukariota prolaze na dva naina : pasivnim i
aktivnim procesima ( transportom ). U pasivnim transportima
materije prolaze kroz membranu sa mjesta vee na mjesto manje
koncentracije bez utroka energije u eliji.
Pasivni transporti su : difuzija,olakana difuzija i osmoza.
Difuzija ( jednostavna difuzija ) esto predstavlja kretanje
molekule ili jona sa mjesta vee na mjesto manje koncentracije. Ovo
kretanje se moe odvijati sve dok se koncentracije ne izjednae. Taka
u kojoj dolazi do izjednaavanja koncentracije naziva se equilibrum
ili ravnotea. Ovim nainom se u eliju unosi kiseonik ili ugljik
dioksid.
Slika br. 1 . Difuzija kroz elijsku membranu
Olakana difuzija se odvija tako to se supstanca unosi u eliju
predhodno vee za proteinski nosa permeazu. Ponekad kao nosai mogu
da poslue enzimi nazvani permeaze. Proteinski nosa moe prenjeti
materiju kroz membranu samo sa mjesta vee na mjesto manje
koncentracije. Permeaze ili proteini funkcioniu tako to se rotiraju
u citoplazmaskoj memrani i tako prenose materije iz vanjske sredine
u unutranjost elije ili samo promjene oblik. Olakana difuzija je
slina jednostavnoj jer ne zahtjeva utroak energije.
Bakterije ne mogu da unose velike molekule u eliju. One
sintetiziraju i izluuju enzime koji razgrauju velike molekule na
prosta jedinjenja. Npr. proteine u amino kiseline, polisaharide u
jednostavne eere. Enzimi koje bakterije izluuju iz elije se
nazivaju ekstracelularni. im enzim razgradi veliku molekulu,
nastale podjedinice bivaju prenesene u eliju pomou permeaza.
Slika br.2. olakana difuzija
Osmoza je vrsta pasivnog transporta koji podrazumjeva transport
vode. Voda u eliju ulazi ako je koncentracija supstanci u eliji vea
nego u vanjskoj sredini. Voda lako prolazi kroz citoplazmatsku
membranu i obino se ne nakuplja u eliji u veim koncentracijama.
Slika br.3. osmozaAko ipak iz nekog razloga doe do poveanja vode
u eliji, ona e da nabubri i moe doi do pucanja elijskog zida. Ova
pojava se naziva plazmoptiza i prisutna je kod mikrorganizama sa
tankim elijskim zidom, npr.kod gram negativnih bakterija. Ako se u
okolini elije povea koncentracija supstanci ( hipertoniki rastvor )
tad e vooda da izlazi iz elije, citoplazmatska memrana se odvaja od
elijskog zida i obavija unutranji sadraj, elija se isuuje, smeurava
i ova pojava se naziva plazmoliza. Aktivni transport je nain
prenoenja hranjivih materija u eliju uz utroak energije. Prenos se
po pravilu odvija prema unutranjosti elije bez obzira na
koncentraciju hranjivih materija, uz uee specifinih prenosioca.
Aktivni transport se moe odvijati na nekoliko naina. Jedan od naina
je prenos pri kojem se hranjiva materija vee za proteine. Nakon
toga protein sa hranjivom materijom stupa u interakciju sa
transportom u citoplazmatskoj membrani, pomou koga uz utroak
energije materije u neizmjenjenom obliku unosi u eliju.
Na ovaj nain mikroorganizmi usvajaju eere i amino kiseline.
Prenosna grupa podrazumjeva hemijsku promjenu materije prilikom
prolaska kroz citoplazmatsku memranu. Prenos se vri tako to se
supstancakoja se prenosi predhodno fosforilie. Najee pomou fosfenol
pirogroane kiseline, a zatim se vee za proteinske prenosioce i uz
pomo specifinih enzima se prenose u eliju. U eliji se vri njeno
odvajanje od prenosioca i defosforilizacija. Osloboeni fosfor se
koristi u elijskim procesima, dok se hranjiva materija ukljuuje u
metabolike procese. Ona ne moe izai iz elije zato to je promjenila
oblik i to citoplazmatska membrana za nju postaje nepropusna. Ovim
nainom veina prokariotskih mikroorganizama usvaja fruktozu,
glukozu, celobiozu, N-acetiglukozu i dr.
Eukariotski mikroorganizmi imaju i dopunske naine usvajanja
hranjivih materija, a to su fagocitoza i pinocitoza.
Fagocitoza je zastupljena kod protozoa koje kroz primitivni usni
otvor ( citosom ) uvlae vrste hranjive estice i u eliji oko njih
formira hranjivu ( digestivnu ) vakuolu. Nakon to se unesena estica
metabolizira ( svari ), nepotrebni i nepreraeni sastojci se
izbacuju iz elije. Fagocitoza je takoer prisutna i kod leukocita
bijelih krvih zrnaca.
Pinocitoza je prisutna kod eukariota koji nemajuvrst elijski
zid. Oni hranjivu esticu obavijaju svojom elijom i polako je
razgrauju uz usvajanje neophodnih sastojaka.
Slika br. 5. Pinocitoza i fagocitoza
Citoplazma
Kod prokariota pod citoplazmom se podrazumjeva unutranji matriks
koji se nalazi unutar citoplazmatske membrane. Citoplazma je gusta,
mutna i elastina, sadri oko 80% vode i proteine, ugljikohidrate,
lipide i anorganske ione i veliki broj male molekulske mase.
Strukturne jedinice u citoplazmi prokariota su : nukleoid ili
jedrova sfera, estice nazvane ribosomi i rezervne materije nazvane
inkluzije ili uklopine. Citoplazma u eukariotskim elijama obuhvata
matriks koji je smjeten unutar citoplazmatske membrane. Citoplazma
je homogena masa izgraena od koloidnih i pravih rastvora i u njoj
su smjetene jedro i razliite organele. Hemijski sastav i struktura
citoplazme zavisi od vrste , starosti i uslova ivota
mikroorganizama . Sa starou se u njoj poveava broj vakuola i
inkluzija. Kada se odstrani elijski zid ona zauzima loptast oblik,
kao kap tenosti.
Slika br. 6. Ctoplazma
Jedro Jedro je kontrolni centar svim funkcionalnim elijama.
Preko DNK koja je sastavni dio jedra prenose se nasljedne osobine.
Molekuli DNK se sastoje od dezoksiriboze, fosforne kiseline i
purinskih i pirimidiski baza. Nukleotidi su meusobno povezani
fosfodisterskim vezama u lance. Dva lanca DNK meusobno su uvezani
vodonikovim vezama i to tako da se timin iz jednog lanca vee sa
adeninom iz drugog, a guanin jednog sa citozinom drugog i na taj
nain stvaraju uvijenu molekulu koja se naziva dvostruka uvojnica.
Lanac DNK zajedno sa proteinima tipa histona i protamina gradi
hromosom. Prokariotski mikroorganizmi imaju samo jedan hromosom, a
eukariotski vie od jednog. Broj hromosoma zavisi od vrste
mikroorganizama. Hromosomi su izgraeni od manjih segmenata gena.
Geni u sebi sadre jedan ili vie parova nukleotida i on je ossnova
nasljeivanja. U zavisnosti od toga da li je genetski materijal
pomou membrane odvojen u posebnu organelu ili je samo lociran u
odreenom dijelu elije, ali bez membrane, razlikuje se nukleus pravo
jedro kod eukariota i nukleoid hromatinsko tjelace kod
prokariota.
Nukleus ili pravo jedro : prisutno kod eukariota je okruglo
tjelace ispunjeno nukleoplazmom u kojoj se nalaze guste niti
hromatina. To su ustvari molekuli DNK sa proteina. U periodu kada
jedro miruje, odnosno kada se elija ne razmnoava , hromatin je
rasut po cijeloj nukleoplazmi, a za vrijeme mitoze hromatin se
sakuplja u hromozome. Osnovne strukturne jedinice hromosoma su
nukleosomi. Jedarni materijal je obavijen dvostrukom membranom (
vanjskom iunutranjom ) nazvanom nuklearna envelopa ili jedrov
omota. Vanjska membrana je povezana sa endoplazmatski retikulumom,
a preko njega sa ribosomima. Na jedrovoj membrani nalaze se siune
pore preko kojih je omoguena komunikacija izmeu jedra i citoplazme.
Broj pora na membrani zavisi od vrste mikroorganizama. U jedru
nekih eukariotskih mikroorganizama nalaze se okruglasta tijela
nazvana nukleolus ili jedarce.
U njima se vri sinteza ribosomske r RNK. Jedarce nije obavijeno
membranom i gue je koenzistencije. Vidljivo je u fazi nepodjeljene
elije i esto nastaje u toku mitoze, a ponovo se pojavljuje nakon
zavrene mitoze .
Slika br. 7 jedroNukleoid ili hromatinsko tijelace ( jedro kod
prokariota ) je na niem stepenu organizacije jer nema jedrovu
membranu i diobeno vreteno. U nukleotidu se nalazi samo jedna
dvostruka uvojnica DNK, obino krunog oblika i ona sa proteinom
gradi bakterijski hromosom. To je elijski genetiki centar koji nosi
sve informacije neophodne za strukturu i funkciju elije. On moe
biti okruglastog ili tapiastog oblika. Samo neke bakterije kao to
su npr. Vibrio cholera imaju vie od jednog hromosoma. Kruni molekul
DNK ima veliku duinu. Tako npr. kod Escherichia coli koja je dugaka
2-6m, duina molekule DNK je 1400m. Nukleoid je povezan sa
mezosomima i citoplazmatskom membranom. Hemijskom analizom je
utvreno da u ukupnoj masi nukleoida 60% ini DNK , 30% RNK i 10%
proteini.
Slika br. 8 nukleotid
PlazmidiSem bakterijskog hromosoma, bakterije esto sadre malu
krunu dvostruku uvojnicu DNK nazvanu plazmid. Osim kod bakterija,
plazmidi su prisutni i kod nekih kvasaca i konastih gljiva. Oni
imaju sposobnost autonomne replikacije koja je odvojena od
replikacije hromosoma. Plazmidi najee sadre vie desetina gena ( 15
100 ) koji openito nisu odluujui za preivljavanje bakterija u
neadekvatnim vanjskim uslovima. Plazmidi se mogu izdvojiti ili
ukloniti a da se elija ne oteti. Iz elije se odstranjuju procesom
koji se zoove sjeenje. Ovaj postupak se koristi u genetskom
ininjeringu i podrazumjeva prenoenje i ugradnju nekog svojstva iz
jedne bakterijske vrste u drugu. Prema funkciji za koju su
odgovorni postoji vie vrsta plazmida.Konjugativni plazmidi imaju
gene odgovorne za funkcionisanje pili.ovi plazmidi sadre faktor
fertiliteta ( F faktor ). Plazmidi koji sadre R-faktor odgovorni su
za rezistenciju bakterija prema antibioticima. Col plazmidi sadre
gene za sintezu bakteriocina ( kolicina ) koji unitava druge
bakterije.
Virtuelni plazmidi su odgovorni za svojstvo patogenosti elije.
One bakterije koje sadre ove plazmide bolje proizvode toksine.
Metaboliki plazmidi posjeduju gen za razgradnju aromatinih
komponenti, pesticida i ugljikohidrata. U metabolike spadaju i
plazmidi koji gene za nodulaciju ( nod- gen ) i za azotofiksaciju (
fix geni ).
Slika br. 9 plazmidi
Endoplazmatski retikulumEndoplazmatski retikulum predstavlja
mreu cjevica uronjenih u citoplazmu, a koje su povezane sa
citoplazmatskom i jedarnom membranom ime se poveava aktivna povrina
elije. Smatra se da retikulum osigurava povrinu za odvijanje
hemijskih reakcija, put za prenos molekula u eliju i prostor u kome
se pohranjuju sintetizirane molekule. Endoplazmatski retikulum ima
ulogu u sintezi proteina i lipida i oni se preko retikuluma
transportuju kroz eliju. Na retikulumu se sintetiu i komponente
citoplazmatske membrane.
Slika br. 10 Endoplazmatski retikulum
Ribosomi
Sve prokariotske i eukariotske elije sadre ribosome koji
funkcioniraju kao mjesta gdje se vri sinteza proteina. elije koje
sintetiziraju veliku koliinu proteina imaju veliki broj ribosoma.
To su mala okrugla tjelaca u obliku zrna koja su vidljiva samo pod
elektronskim mikrooskopom. Ribosomi su izgraeni od dvije
podjedinice, a svaka se podjedinica sastoji od proteina i RNK
nazvane ribosomska RNK ( r-RNK ). U matriksu ribosoma sintetiu se
proteini koji se zadravaju u eliji, a na membrani ribosoma sintetiu
se proteini koji se zadravaju u eliji, a na membrani ribosoma
sintetiu se proteini koji se transportuju iz elije. Prema
koeficijentu sedimentacijeizraenom u jedinicama Svedberga ( S ),
meusobno se razlikuju ribosomi prokariota od ribosoma eukariota.
Slovom ( S ) se oznaavaju Svedbergove jedinice ( IS = 10-13S ).
Ribosomi kod eukariota su vei, gui od prokariotskih i imaju
koeficijent sedimentacije 80S. Svaki 80S ribosom sadri veliku 60S
podjedinicu koja ima tri molekule rRNK i manju 40S podjedinicu koja
sadri jednu molekulu rRNK. Mnogi od ovih ribosoma nalaze se u
citoplazmi kao posebna tjelaca. Hloroplasti i mitohondrije sadre
vlastite 70S ribosome koji ukazuju na njihovu evoluciju od
prokariota. Ribosomi prokariota imaju sedimentacijski koeficijent
70S. Izgraeni su od dvije podjedinice, vee 50S podjedinice sa dvije
molekule rRNK i manje 30S podjedinice sa jednim molekulom rRNK.
Npr. kod Escherichia coli 50S podjedinica se sastoji iz jednog
molekula 32S rRNK, jednog molekula 5S rRNK i 20 molekula proteina,
dok 30S podjedinica se sastoji od jednog molekula 16S rRNK i 10
molekula proteina. Neki antibiotici kao npr. streptomicin,
neomicin, tetraciklin ispoljavaju svoje antimikrobne efekte
inhibicijom sinteze proteina na ribosomima. Poto se razlikuju
prokariotski od eukariotskih ribosoma, bakterijska elija moe biti
unitena sa odreenim antibiotikom, dok na eukariotsku eliju domaina
taj antibiotik ne djeluje. Slika br. 11 ribosomi
Golijev kompleks ili Golijev aparat
To je krupna organela koja je izgraena ok veeg broja glatkih
cjevica koje su na krajevima proirene i okruene loptastim
mjehuriima ( cisterne ili tubule ). Cjevice su obino povezane u
paketie. Golijev kompleks se nalazi u elijama veine eukariotskih
mikroorganizama, dok je kod nekih gljiva i cilijata ova organela
slabije razvijena i izgraena je od samo jedne cjevice. Osnovna mu
je uloga nakupljanje materija, priprema za sekreciju i izluivanje
odreenih proteina i lipida iz elije. Druga je njegova funkcija
sinteza ugljikohidrata i njihovo povezivanje sa proteinima u
kompleks koji se naziva glikoprotein. Pored navedenog on ima ulogu
u izgradnji citoplazmatske membrane. Slika br 12. Golijev
kompleks
Mitohondrije Mitohondrije su organele koje su prisutne u svim
eukariotskim elijama. Broj mitohondrija u eliji je iznad 1000, a
zavisi od vrste mikroorganizma i uslova uzgoja. Samo kod nekih
mikroorganizama kao to su npr. neki kvasci, jednoelijske alge i
protoza u eliji se nalazi jedna gigantska mitohondrija koja je
povezana sa citoplazmom. Oblik mitohondrije je cilindrian i one
imaju dvije membrane. Vanjska membrana je glatka, a na unutranjoj
membrani se nalazi niz nabora ili poprenih pregrada - kristi koje
poveavaju povrinu za biohemijsku aktivnost. Oblik krista je razliit
kod razliitih mikroorganizama. Na povrini unutranje membrane nalaze
se diskolike granule a u njima se sintetie ATP u toku respiracije.
Unutranjost mitohondrija je ispunjena tenom materijomm nazvanom
matriks, a sastoji se proteina, lipida i malog broja ribosoma.
Njihova osnovna uloga je u odvijanju procesa oksidativne
fosforilacije. U matriksu mitohondrija prisutni su svi enzimi
Krebsovog ciklusa pod ijim uticajem se vri potpuna oksidacija
piruvata , a na unutranjoj membrani se nalaze enzimi lanca disanja
. Mitohondrije sadre vlastitu DNK to im omoguuje samoreprodukcija u
toku diobe. Imaju veliku autonomiju u eliji tako da svoju funkciju
zadravaju i nakon izdvajanja iz elije. Mitohondrije se esto
nazivaju elektrine centralne elije zato to imaju glavnu ulogu u
sintezi ATP.
Slika br.13 mitohondrije
Plastidi
To su citoplazmatske organele prisutne kod algi i viih biljaka
koje posjeduju pigmente kao to su hlorofil i karotinoidi. To su
mjesta za sintezu rezervnih hranjivih materija. Najpoznatiji tip
plastida su hloroplasti. Hloroplasti su membranom obavijene
strukture koje sadre pigment hlorofil i enzime neophodne u fazi
sakupljanja svijetla u procesu fotosinteze, tj. oni uz pomo
svijetlosne energije iz vode i CO2 vre sintezu ugljikohidrata i
kiseonika. Hloroplasti najee imaju ovalan oblik, a on moe biti i
peharast, zrakast, zvijezdast, spiralan, ploast i cilindrian.
Hloroplasti su obavijeni dvojnom membranom , a unutranjost je
ispunjena matriksom koji sadri DNK, ribosome, masne kapi, granule
skroba i tilakoide. U matriksu algi prisutno je vie tilakoida.
Sinteza ugljikohidrata iz vode i CO2 ( tamna faza fotosinteze )
odvija se u matriksu. Koristenje svjetlosne energije za proizvodnju
ATP, NADPH i kiseonika ( svjetlosna faza fotosinteze ) lokalizirano
je u tilakoidima gdje se nalazi hlorofil a, hlorofil b i kao
komponente transporta elektrona. Kod prokariotskih mikroorganizama
fotosintetski aparat se nalazi u hromatoforama koje su direktno
vezane za citoplazmatsku membranu. Postoje tri grupe fotosintetskih
bakterija : purpurne, zelene i cijanobakterije. Purpurne i zelene
bakterije kao izvor elektrona za redukciju koenzima NAD i NADP
koriste sumpor vodonik, sumpor, vodonik i organske materije.
Hlorofil u njihovim elijama se naziva bakteriohlorofil a i b. One u
procesu fotosinteze sintetiu ugljikohidrate, ali ne proizvode
kiseonik. Cijanobakterije posjeduju samo hlorofil. Vakuole
Vakuole su tjelaca koja imaju lipoproteinsku memranu i prisutne
su u elijama veine eukariotskih mikroorganizama i kod nekih
bakterija samo u kasnijoj ( starijoj ) fazi razvoja. Do sada su
otkrivene tri vrste vakuola : kontraktivne, digestivne i gasne.
Digestivne vakuole su karakteristine za protozoe. Formiraju se
oko vrste hranjive estice koja u eliju ulazi preko usnog otvora
citostoma i drijela citofarinksa, a zatim se povrgava varenju.
Varenje se odvija zahvaljujui hidrolitikim enzimima. Prosta
jedinjenja koja nastaju pri tom varenju difundiraju u citoplazmu, a
nesvareni dijelovi se izbacuju van preko analnog otvora ciitopiga.
Nakon toga vakuola nestaje.
Kontraktive ili poluzatvorene vakuole imaju ulogu odravanja
acidoalkalne ravnotee u eliji tako to izacuju vodu i razne
metabolite iz elije. Ove vakuole su prisutne kod svih slatkovodnih
protozoa kao i kod nekih koji ive u slanim vodama.
Gasne vakuole ili aerosoli su ispunjene gasom. Nalaze se u
elijama anoksigenih fototrofnih bakterija , u elijama bezbojnih
nitastih i halofilnih bakterija i cijanobakterija. Kod
cijanobakterija iz rodova Anabaena , Microcystis i Rivularia gasne
vakuole su ispunjene azotom. Zahvaljujui navedenim vakuolama ove
bakterije lebde u vodi. Sa poveanjem inteziteta svijetlosti poveava
se i broj gasnih vakuola, te se smatra da one tite eliju od
prevelike insolacije.
Lizosomi
Lizosomi su mala okrugla ili sferina tijelaca veliine 50-500 nm.
Prisutni su u citoplazmi protozoa, nekih algi , gljiva biljaka i
ivotinja. Obavijeni su jednoslojnom lipoproteinskom membranom.
Njihovo funkcionisanje je povezano sa endoplazmatskim retikulumom,
digestivnim vakuolama i Golijevim kompleksom. Hidrolitiki enzimi
digestivni enzimi koji se sintetiu na endoplazmatskom retikulumu
transportuju se u lizozome gdje se vri intraelijska digestija
hranjivih materija. esto se lizozomi spajaju sa hranjivom vakuolom
i tako pomau varenje usvojenih estica. Nesvareni dijelovi hrane iz
lizosoma se transportuju u Golijev kompleks koji ima sekrecionu
ulogu. Osim toga, enzimi lizosoma takoer mogu razgraditi i
bakterije koje su ule u eliju. Ljudska bijela krvna tjelaca (
leukociti ), koje fagocitiraju bakterije , sadre veliki broj
lizosoma.
Slika br. 14 lizosomi
Citoplazmake uklapine ili inkluzije
U citoplazmi prokariotskih i eukariotskih elija nalaze se vee
ili manje koliine hranjivih materija koje ona po potrebi koristi, a
koji slue kao izvor energije ili kao gradivni materijal. Te
rezervne materije se javljaju u obliku granula koje nazivamo
uklopine ili inkluzije. Ova tijelaca se koriste kao rezerva ugljika
, neoorganskih materija i energije. Njihov broj i raspored u eliji
varira i zavisi od naina ishrane i starosti elije. Metahromatska
zrnca su rezerva polifosfata i nuklotida. Pokazuju metahromatski
efekat to znai da izgledaju crveni ili su u razliitim nijansama
plave boje ukoliko se boje sa metilenskim plavim. Otkrivena su kod
vrste Spirillum volutans, te otud se nazivaju volutinska zrnca.
Volutin je rezervni anorganski fosfat ( polifosfat ) koji mogu biti
upotrebljeni u sintezi ATP. Metahromatska zrnca su vrlo dugaka i
karakteristina kod bakterije Corynebacterium diphteriae uzronik
difterije i po njima moemo sigurno dijagnosticirati. Takoer su
prisutni i u elijama bakterija iz izvora Azobacter, Acetomonas i
Lactobacillus.
Polisaharidna zrnca ili glikogenska i skrobna zrnca esto se
javljaju kao rezervne materije u mikrobnim elijama. Prisustvo ovih
materija moe se odrediti bojanjem elija lugom, pri emu se skrob
boji plavo, a glikogen crveno. U prisustvu joda zrnca glikogena se
oboje crvenkastosmee, dok se skrob oboji modro. Glikogenska zrnca
su pronaena kod bakterija Bacillus polymyxa, Eschericha coli i
vrsta iz roda Salamonella i Sarcina. U elijama vrste Clostridium
butyricum i vrsta iz roda Acetobacter i Nesseria utvreno je
postojanje zrnaca koja su po hemijskom sastavu slina skrobu i koja
su nazvana granulama ili iongen.Uklopine masti prisutne su kod
razliitih vrsta bakterija iz rodova Mycobacterium, Bacillus,
Azotobacter, Spirilum, Pseudomonas i drugim rodovima. Masti su
osnovna rezervna materija , a kod bakterija se nalazi u obliku
polimera poli-beta-hidroksibutera kiseline ( PBH ).ovaj polimer
smjeten je u tjelacima prenika 0,2 0,7 m. Njihovo prisustvo u eliji
odreuje se bojenjem specifinom bojom Sudan III. Ako PBH reaguje sa
proteinima, formiraju se lipoproteinska zrnca koja kao rezervnu
materiju imaju sadre masnu materiju. Kod anarobnih mikroorganizama
lipoproteinska zrnca su utvrena kod fitotropnih bakterija iz roda
Chromatum, dok je vosak kao rezervna materija prisutan u elijama
bakterija iz roda Chromantum sumporna zrnca koriste se kao izvor
elektrona za proces fotosinteze. Karboksisomi su prisutni u elijama
mnogih cijanobakterija , nitrifikatora i sumpornih bakterija.
Poliletrinog su oblika , presjeka oko 100 nm i sadre enzim riboloza
-1,5 difosfata karboksilozu. Ova tijelaca pomau usvajanje CO2 tj.
bakterije koje koriste CO2 kao njihov jedini izvor ugljika trebaju
ovaj enzim za obavljanje reakcije fotosinteze.
Bt- kristali su inkluzije proteinske prirode koje se nalaze u
elijama Bacillus thrunigiensisa, Bacillus laterosporus i Bacillus
medusa. Ovi kristali su toksini za larve komaraca i mnogih drugih
insekata, te se navedeni mikroorganizmi koriste pri proizvodnji
bioinsekticida. U posljednje vrijeme u visoko specijaliziranim
labaratorijama se vri prenoenje gena odgovornog za sintezu Bt-
toksina iz elija Bacillus thuringiensis u eliju kukuruza . Na ovaj
nain se dobivaju genetski modificirane biljke otporne na tete
insekata.Magnetosomi su uklopine ili inkluzije koje sadre eljezo u
obliku magnetita i slue mikrorganizmima za orjentaciju u odnosu na
magnetno polje zemlje. Mahgnet u vidu tankog lanca ugraen je u
citoplazmatsku membranu, a poto je sva estica eljeza mali magnet,
bakterije se orjentiu prema sjeveru, jugu ili prema dubini. Na ovaj
nain se bakterije koje ive u vodama npr. Aquaspirillum
magnetototaciticum odrava na optimalnoj dubini i pronalaze
lokalitete bogate hranjivim materijama.Oblici za preivljavanje u
nepovoljnim uslovima
Pri nepovoljnim uslovima mikroorganizmi obrazuju specijalne
zatitne tvorevine koje im omoguavaju preivljavanje tih uslova. U
tom obliku oni prolaze latensko stanje ( stanje anabioze ) u kojem
mogu ostati dui vremenski period. Kad nastupe povoljni uslovi, ove
elije iz oblika konzervacije prelaze u vegetativni oblik, normalno
nastavljaju ivotne funkcije. U zavisnosti od vrste mikroorganizama
razlikujemo vie oblika za konzervaciju.Endospore kod bakterija
U nepovoljnim uslovima tj.kada se iscrpe esencijalne hranjive
materije ili kada nije dostupna ravnoteiva voda u supstratu, neke
Gram pozitivne bakterije , kao npr. one koje pripadaju rodovima
Clostridium, Desulfotomaculum ( anaerobne bakterije ) i Bacillus,
Sporolactobacillus i Sporoarcina ( aerobne bakterije ) obrazuju
specijalne ivotne tvorevine koje im omoguavaju preivljavanje tih
uslova, a poto se obrazuju u eliji nazivaju se endospore. One su
jako postojana dehibridna tjelaca. U eliji se obrazuje samo jedna
spora, a samo kod nekih vrsta iz roda Clostridium formira se vie
spora. Oblik i vrsta spora u eliji karakteristian je za vrstu i
koristi se kao jedan od indikatora u determinatora bakterija. po
obliku spore mogu biti loptaste, okruglaste i cilindrine. Prenik
endospore moe biti jednak, manji ili vei od prenika vegetativne
elije. U zavisnosti od vrste bakterija endospore mogu biti razliito
smjetene. U elijama roda Bacillus zauzima centralni ili rjee
supsteralni poloaj i ne mijenjaju prenik elije. Kod roda
Clostridium centralne spore ire eliju tako da dobiva oblik vretena,
dok terminalne spore proiruju eliju na kraju pa onda dobivaju oblik
iode ili doboke palice. Povrina spora moe biti glatka ili rebrasta
sa jednim ili vie uzdunih rebara. Spore sadre : veoma malo vode,
zatim DNK, RNK termorezistentne enzime i visok nivo dipikolinske
kiseline, koja ini 5 -15% suve mase spore i koja sa jakim ionima
kalcijuma, mangana, kalijuma i eljeza gradi kompleksna jedinjenja
koja obezbjeuju veu otpornost prema toploti.Praktino je najvanija
razlika izmeu bakterija endospora i njezinog vegetativnog oblika u
izvanrednoj otpornosti spora na vanjske uticaje ( poviena
temperatura, dehidracija supstrata i hemijske agense ). Spore
izdravaju temperaturu i od 100C u toku 10 minuta, te za njihove
unitavanje moraju koristiti temperature iznad 121C u trajanju 15
-20 minuta. U suhoj sredini spore su otpornije prema vissokoj
temperaturi. Spore dobro podnose i niske temperature tako da preive
i na -253C. One veoma dobro podnose nedostatak vlage , u tim
sredinama mogu ostati u ivotu dui vremenski period. Tako npr. spore
vrste Bacillus anthracis mogu u suhoj sredini ivjeti vie od 60
godina. U tlu spore mogu da preive i nekoliko stotina godina.
Smrtonosne koncentracije hemijskih agenasa ili dezinfekcionih
sredstava za spore su od deset na etvrtu do deset na petu puta vee
negi za unitavanje vegetativnih elija. Razlog tome je debeo
,nepropusan omota, a takoer i drugaija struktura i hemijski sastav
citoplazme. Ovako velika rezistentnost pora prema nepovoljnim
uslovima vanjske sredine moe predstavljati problem u medicini i
prehrambenoj industriji. Sporulacija ili sporogeneza je proces
stvaranja endospora unutar vegetativne ( roditeljske ) elije. Ona
zapoinje na jednom kraju elije gdje se formiraju invaginacije
citoplazmine membrane sa obje strane elije pri emu se odvoji dio
DNK ( replicirani bakterijski hromosom ) sa citoplazmom. Nakon toga
se formirana poprena pregrada septum spore koja odvaja citoplazmu
od budue sfere. Septum spore se odvija ostatkom citoplazmine
membrane majine elije tako da budua spora je obavijena sa dvije
membrane. Struktura koja okruuje izvornu eliju ( sporu ) naziva se
elna spora ili prednji dio spore. Unutranja membrana zatim poinje
sintezu materija koje dovode do obrazovanja zida spore koji je po
hemijskom sastavu slian elijskom zidu, sadri peptidoglikanu.
Prostor izmeu novoformiranog zida i unutranje membrane se potom
popunjava polimerima glikopeptidne prirode. Taj sloj se naziva
korteks ili kora i zauzima vie od polovine zapremine spore. Kod
nekih bakterija majine elije formiraju jo jedan omota nazvan
egzosporium. Kada spora doe u povoljne uslove , zapoinje sa
usvajanjem vode i hranjivih materija, aktiviraju se enzimi, dolazi
do bubrenja i na kraju do pucanja zidova spore pri tom se formira
nova vegetaciona elija koja se razlikuje od spore po hemijskom
sastavu i ueu pojedinih jedinjenja. Taj proces se naziva
germinacija i rast spore i odvija se kroz nekoliko faza : Faza
mirovanja, faza aktivacije, faza germinacije i faza stvaranja
vegetativnih elija. Faza mirovanja je kod bakterija dobro izraena .
Npr . spore Bacillus anthracis umogu- preivjeti do 60 godina u tlu
pri sobnoj temperaturi. Osim toga, u abdominalnoj regiji mumija (
starih 180-200 godina, pronaenih u ekoj ) utvreno je prisustvo
nekoliko vrsta iz roda Clostridium koje nisu bile prisutne na
povrini. Faza aktivacije openito spore e germinirati kada ih
izloimo djelovanju fizikih i hemijskih germinacijskih agenasa.
Fiziki germinacijski agensi obuhvataju izlaganje temperaturi od 60
-70C tokom nekoliko minuta, a zatim mehaniku obradu i inkubaciju na
temperaturi od 42C u duem periodu. Hemijski agensi obuhvataju
postupke uranjanja u rastvore anorganskih jedinjenja ( sa hlorom,
manganom, kobaltom ) ili djelovanjem razliitih metabolizamskih
jedninjenja ( adenozin, alanin, Ca-dipikolinat ). Bez obzira o
kojem se reagensu radi , aktivacija obuhvata procese : a)
prekidanja nepropusnosti barijera radi aktiviranja litikih enzima ,
b) fiziko razaranje spiralnog omotaa i c ) aktiviranje metabolizma
ugljikohidrata. Faza stvaranja vegetativnih elija nakon aktiviranja
i germinaciej spore dolazi do stvaranja vegetativnih elija.
Neophodno je prisustvo hranjive podloge jer inae germinirana elija
nee moi rasti i razmnoavati se. Poetna faza u stvaranju vegetativne
elije predstavlja vidljivo nadimanje spore unutar sporinog omotaa i
brzo stvaranje elijskog zida i citoplazmatske membrane.
Novostvorene vegetativne elije pomaljaju se iz sporinog omotaa i
izduuju. Ako se npr. pri tome doda antibiotik ( hloramfenikol )
koji inhibira sintezu proteina, do germinacije e doi ali e izostati
rast i razmnoavanje. Egzospore kod bakterija
Neke vrste bakterija Methylosinus i sojevi fotosintetike vrste
Rhodomicrobium vannelli stvaraju egzospore. Za razliku od endospora
, egzospore ne sadre dipikolinsku kiselinu. Stvaranje egzospora kod
roda Methylosinus zapoinje stvaranjem proirenja nalik na pup i
kapsule koja se nalazi na kraju vegetativne elije. Suenje zapoinje
na povrini gdje se pup privrstio i ono je kontinuirano do pojave
nedovrene spore koja slii ai i potom dolazi do njenog okidanja.
Nakod odvajanja egzospora sazrjeva stvarajui debeli elijski zid i
dobiva kuglast oblik. Egzospore kod vrste Methylosinus strukturno
slie egzosporama kod vrste Rhodomicrobium rannielli i nemaju
potpuno diferencirani omota ( korteks ). (a) Povrinska struktura
vegetativnih stanica
(b) Tvorba iroke strukture nalik na pup , na kraju vegetativnih
stanica
(c) Suavanje pupa koje uzrokuje tvorbu udubljenja egzospori, a
jo je uvijek povezana sa vegetativnom stanicom, sva ta struktura
pokazuje obostranu simetriju
(d) Razvoj egzospore iz vegetativne stanice
(e) Na zreloj spori vidi se kuglasti oblik i debela stjenka
Slika br. 15 endospore kod bakterija
Pigmenti kod bakterija
Mnoge vrste bakterija stvaraju izrazito obojene kolonije, bilo
zbog izluivanja pigmenata ili zbog pigmentacije elije. Sposobnost
elije da sintetie pigmente uslovljena je genetiki i bitna je
karakteristika pojedinih vrsta. Pri tome preovladavaju uti,
naranasti i crveni tonovi koji potiu od karotenoida.
Kao tipine bakterije koje stvaraju pigmente spominju se vrste iz
rodova Saracina, micrococcus, Nocardia, Corynebacterium,
Mycobacterium. Pigmenti kod bakterija imaju zatitnu ulogu jer ih
tite od vidljivog i ultravioletnog dijela sunevog spektra.
Ispitivanjima je dokazano da bakterije koje su bile izloene uticaju
svijetlosti su mnogo bre bile ubijane ukoliko nisu stvarale
pigment, nego pigmentirane bakterije. Unitavanje bakterija
vidljivim dijelom spektra uslovljeno je prisustvom kiseonika , a
razlog tome je vjerovatno fotooksidacija i pri tome se normalni
pigmenti elije ( flavini i citohromi ) ponaaju kao katalizatori.
Osjetljivost bakterija na vidljivi dio sunevog spektra moe se
poveati ako eliju obojimo npr. metilenskim plavim ili nekom drugom
anilinskom bojom, one tada ugibaju daleko bre. Navedeni metod se
danas dosta koristi za unitavanje patogenih bakterija posebno na
farmama za ugoj ivotinja zbog krznai u zoolokim vrtovima. Postupak
se sprovodi tako da se boja stavlja u vodu za pie. Pigmenti kod
bakterija su sporedni proizvodi metabolizma tj, sekundarni
metaboliti i oni se na osnovu strukture razlikuju od osnovnih
elijskih tvorevina. Neki pigmenti imaju antibiotika svojstva i
mnoge pigmentirane bakterije sintetiziraju antibiotike. Ta ovisnost
izmeu sinteze antibiotika i prisustva pigmenata je jako velika da
se kod mnogih bakterija koje sintetiziraju pigmente moe dokazati i
stvaranje antibiotika i drugih antimikrobnih materija. Ciste su
oblici za konzervciju protozoi, nekih algi i bakterija iz roda
Azotobacter. Okruglastog su oblika i debelih zidova u iji sastav
ulaze hitin, celuloza, kalcijum karbonat i silicijum oksid koji
doprinose otpornosti prema nepovoljnim uslovima spoljne
sredine.
Hlamidospore su oblici za vegetativnu reprodukciju i
konzervaciju konastih gljiva. Okruglog su oblika, obojene i imaju
debele zidove izgraene od glikogena i lipida. Formirajus e du hifa,
na kraju hife ili u grupama. Prisutne su kod gljiva iz rodova
Phytophtora, Fusarium i Alternaria. Kada se nau u povoljnim
uslovima brzo klijaju i prelaze u oblike karakteristine za
vrstu.Sklerocije su oblici za vegetativnu reprodukciju i
konzervaciju gljiva , a nastaju zbijanjem i ispreplitanjem hifa u
kojima se smanjuje sadraj vode, a poveava sadraj rezervnih
materija. Spoljanji dio sklerocije je veoma gust i naziva se lano
tkivo ili pseudopharenhim. Unutranji dio sklerocije je rastresitiji
i odrava vitalnost gljive. One su prisutne kod fitopatogenih gljiva
i to kod vrsta Sclerotina libertiana, Claviceps purpurea,
Colleotrichum i Rhizoctonia solani, dok na podlogama sklerocije
stvaraju Botrytis cinerea i vrste iz roda Asperagillus i Fusarium.
Artospore su oblici za vegetativnu reprodukciju ikonzervaciju
gljiva . nastaju segmentacijom hifa i pravougaonog su oblika. Zid
spora je debeo i izgraen je od lignina. Prisutne su kod
fitopatogenih gljiva iz roda Erisypha.
Pinkidi su okruglaste tvorevine izgraene od vrsto zbijenih hifa.
Unutar pinkida se nalaze konidiofori sa konidijama koje nazivaju
piknospore. Kroz otvore na piknidima piknospore slijepljene na
sluzi u vidu kapi izlaze u spoljnu sredinu.Plodonosna tijela su
posebne tvorevine u kojima se formiraju aksogene hife i askusi
odgovorni za polno razmnoavanje gljiva. Omota plodonosnih tijela
izgraen je od haploidnih hifa, gue je strukture i titi unutranje
strukture od nepovoljnog utjecaja vanjske sredine.Apotecij je
otvoreno plodonosno tijelo u obliku pehara , zdijele ili diska
razliite je boje i veliine. U unutranjosti se nalaze askusi sa
askosporama. Stvaraju ih gljive iz grupe Discomycetes ( paraziti na
lucerki i djetelini ).Periticiji su djelomino otvorena plodonosna
tijela krukastog i okruglastog oblika, a formiraju se pojedinano
ili u grupama. Kroz otvore na vrhu periticija izlaze aksusi sa
akso-sporama. Formiraju ih predstavnici grupe Pyrenomycetes.
Kleistotecij su loptasta zatvorena plodonosna tijela na ijoj
povrini se formiraju izrataji apendiksi. U unutranjosti
kleistotecija nalaze se askusi sa askosporama. Ova plodonosna
tijela su karakteristina za gljive iz rodova Aspergilus,
Penicillium, Erysphe i dr.
Bazdiokarpi su plodonosna tijela karakteristina za gljive iz
grupe Basidiomycetes. Jednostavni bazdiokarpi su izgraeni od
spletova hifa koje neprestano rastu, a na njihovoj povrini se
obrazuju bazidi sa bazidosporama. Najsavreniji bazidiokarpi imaju
peurke . Njihov bazdiokarp se sastoji od drke koja se zavrava
klobukom eirom. Na donjoj povrini klobula nalazi se himenijum
izgraen od hifa na kojima se stvaraju bazidi i bazidiospore. Ova
plodonosna tijela su karakteristina za gljive iz reda Agaricales.
Slika br.4. aktivni transport
1