PILI: OMINAISUUDET, TYYPIT JA TOIMINNOT - BIOLOGIA

Pili (latinan hiukset, yksikkö Pilus) ovat laajennuksia, jotka sijaitsevat pinnalla joidenkin bakteerisoluja. Ne liittyvät pääasiassa horisontaaliseen geeninsiirtomekanismiin, jota kutsutaan konjugaatioksi, bakteerien liikkumisen ja tarttumisen kanssa bioottisiin ja abioottisiin pintoihin.

Pili-tyyppisiä prosesseja ei pidä sekoittaa flagellan tai fimbrian kanssa, koska niiden rakenne ja toiminta eroavat toisistaan voimakkaasti - vaikka jälkimmäisilläkin ne jakautuvat solujen tarttumisen funktioon.

Lähde: Adenosiini

Historiallinen näkökulma

Pilit löydettiin elektronimikroskopian toteuttamisen ansiosta tutkiessaan bakteerilankoja. 1950-luvun puolivälissä ne visualisoitiin ja niitä kutsuttiin fimbriaksi.

Vasta 1960-luvulla Brinton otti käyttöön termin pili, joka toi esiin eroja näiden rakenteiden välillä fimbrioiden ja muiden rihallisten jatkeiden kanssa.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Vaikka prokaryoottisia organismeja pidetään "yksinkertaisina" - verrattuna eukaryoottien suvun perään -, niillä on joukko ominaisuuksia, jotka tekevät niistä melko monimutkaisia paitsi sisäpuolelta myös ulkopuolelta.

Joitakin bakteereja ympäröi joukko prosesseja, joilla on useita toimintoja, lähinnä liikkumista ja geneettisen materiaalin vaihtoa.

Yksi näistä pidennyksistä on piilit, rakenteet, jotka muistuttavat hienoja hiuksia ja liittyvät geenien horisontaaliseen siirtoon.

Proteiinikoostumus

Pili koostuu pääasiassa oligomeerisestä proteiinista, nimeltään piliini (16-20 kDa). Pilin on järjestetty kierteellä toistensa kanssa sylinterinmuotoisen rakenteen muodostamiseksi. Tämä proteiini voi muokata rakenteellista järjestelyään osallistuakseen liikkeeseen.

Rakenne ja mittaukset

Tavallisten pilien keskimääräinen pituus on 0,3 - 1,0 pm ja halkaisija 7 nm. Tämä toimenpide voi kuitenkin muuttua huomattavasti kyseisistä lajeista riippuen.

Ne jakautuvat gram-positiivisten ja gram-negatiivisten bakteerien solupinnalle, mutta sukupuolinäkökohtia on raportoitu vain gram-negatiivisten bakteerien ryhmässä.

On myös muita laajennuksia, jotka ovat samanlaisia kuin pilis, mutta eroavat rakenteeltaan ja toiminnaltaan. Siksi nämä seikat on tarpeen selventää sekaannusten välttämiseksi. Esimerkiksi pili ovat paljon ohuempia ja paljon lyhyempiä kuin flagellum.

Vaikka jotkut kirjoittajat käyttävät termiä pili ja frimbriae synonyymeinä, fimbrioita esiintyy yleensä suurina määrinä ja ne osallistuvat mikro-organismien tarttumisilmiöön - mikä on merkityksellistä kyseisen solun tarttuvan kapasiteetin määrittelemiseksi.

Vaikka ne osallistuvat myös tarttuvuuteen, piilejä on vähemmän ja pidempi.

Genetiikka

Pilien muodostumista koodaavat bakteerigeenit voivat sijaita organismin kromosomissa tai kromosomien ulkopuolisena kokonaisuutena, ts. Plasmidissa.

Tyypit

Historiallisesti pili on ryhmitelty ottaen huomioon fenotyyppiset ominaisuudet sekä antigeeniset ominaisuudet. Pilien uraauurtavissa tutkimuksissa perustettu luokittelu otti huomioon hemagglutinaation kyvyn käyttämällä E. colin eri kannoissa olevia pilioita.

Toinen luokittelu perustuu suhteellisiin morfologisiin ominaisuuksiin kolmessa ryhmässä: taipuisa ja ohut palkki, taipuisa ja paksu ja jäykkä.

Viimeisessä luokituksessa ehdotetaan kahta pääluokkaa: tavallinen pili ja seksuaalinen pili. Koska luokittelu perustuu pääasiassa rakenteen toimintaan, käsittelemme kutakin tyyppiä yksityiskohtaisesti seuraavassa osassa.

ominaisuudet

konjugaatio

Geneettisen materiaalin vaihto ei ole rajoitettu DNA: n siirtoon vanhemmalta lapselle. Kaikilla elämänaloilla horisontaalisena geeninsiirtona (lyhyt THG) tunnettu ilmiö on laajalle levinnyt, jolloin saman sukupolven ajan ihmiset - jotka voivat olla sukulaisia tai eivät voi olla sukulaisia - kykenevät vaihtamaan DNA: ta.

Prokaryooteissa THG: n yksi muoto on konjugaatio, johon sisältyy geneettisen materiaalin kulkeminen yksilöstä toiselle ja käytetty rakenne on seksuaalinen pilvi. Tämä laajennus toimii "silta", jossa F + -bakteeri yhdistyy F- ja DNA: n kulku tapahtuu.

Yksi konjugaation ominaisuuksista on, että osallistuvien bakteerien on oltava fyysisesti kosketuksissa. Luovutettu DNA lisää yleensä vastaanottajabakteerille toiminnon, mukaan lukien resistenssi antibiootille tai kyky metaboloida yhdiste tehokkaasti.

THG: tä on kahta lisätyyppiä, nimittäin: muuntaminen ja transduktio. Yhdessä konjugaation kanssa nämä prosessit ovat muovanneet lajien (ei pelkästään bakteerien) genomien kehitystä lisäämällä elämän puulle monimutkaisempaa tasoa - että jos lisäämme THG-tapahtumia, on parempi viitata verkkoon ja ei puu.

liikkumiskyky

Pseudomonas aeruginosa -lajeissa Neisseria gonorrhoeae ja hyvin spesifisissä E. coli -kannoissa piliillä on merkitys liikkumisessa.

Tämän bakteeriryhmän liikkuvuus tapahtuu seuraavasti: niitä muodostavien proteiinien alayksikkö - piliini ulottuu pilusista. Sitten tämä uusi jatke onnistuu olemaan kosketuksessa vieraan solun pinnan kanssa ja saavuttaessaan sen vetäytyy sisään vetäen liikettä soluun.

Tätä ensimmäistä liiketyyppiä kutsutaan supistumismotiiliksi. Kuten voidaan odottaa, tämän liikkumiskuvion toteuttaminen johtaa lyhyisiin, ajoittaisiin liikkeisiin.

Toinen liikkuvuuden tyyppi tunnetaan liukumiskäyttönä ja on ominaista myxobakteereille. Se on liittynyt solujen siirtymään ympäristöissä, joissa veden osuus on melko pieni, kuten maaperässä tai biokalvoissa. Mekanismia ei kuitenkaan ymmärretä kovin hyvin.

Muut kirjoittajat eroavat tästä näkemyksestä (katso Zhou & Li, 2015) ja viittaavat siihen, että pilit eivät ole liikkeeseen liittyviä rakenteita.

Tarttuvuus ja patogeenisyys

Pili osallistuu bakteerisolujen tarttumiseen erilaisiin pintoihin, sekä bioottisiin että abioottisiin.

Gramnegatiivisissa bakteereissa pilien (ja edellä mainitun fimbrian) esiintyminen liittyy mikrobimikro- ja isäntä-patogeenivaihteluiden säätelyyn, jotka ovat tärkeitä sairauksien kehittymisessä.

Huomaa, että mikro-organismin tarttuminen isäntäsoluun on ratkaiseva vaihe taudin varhaisvaiheissa.

Viitteet

Clewell, DB (toim.). (2013). Bakteerikonjugaatio. Springer Science & Business Media.
De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., ja Van Putten, JP (1998). Opc-adhesiiniä tuottava Neisseria meningitidis sitoutuu epiteelisolujen proteoglykaanireseptoreihin. Molekyylimikrobiologia, 27 (6), 1203 - 1212.
Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., ja Cruz, FDL (2002). Bakteerikonjugaatio: kaksivaiheinen mekanismi DNA: n kuljetukseen. Molekyylimikrobiologia, 45 (1), 1-8.
Schaechter, M. (toim.). (2010). Mikrobiologian työryhmän tietosanakirja. Academic Press.
Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL ja Johnson, TR (2016). Mikrobiologia: johdanto. Pearson.
Zhou, X., ja Li, Y. (toim.). (2015). Suun kautta otettavan mikrobiologian atlas: terveellisestä mikrofloorasta sairauteen. Academic Press.

PILI: OMINAISUUDET, TYYPIT JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025