Bacter. celula este înconjurată de o membrană exterioară, cat. constă dintr-o capsulă, o înveliș asemănător unei capsule și un perete celular. Proprietățile tinctoriale depind de compoziția lor. Există capsule: micro- și macrocapsule.
Microcapsulele sunt microfibrile de mucopodisaharide, cat. Apropiat de peretele celular.
Macrocapsulele sunt un strat mucos pronunțat care acoperă peretele celular la exterior Este format din polizaharide. Macrocapsule în câteva tipuri de microorganisme patogene - pneumococi
Înveliș asemănător unei capsule - formarea de lipide-polizaharide, asociată vag cu suprafața celulei, poate fi eliberată în mediu
Funcții capsule: protectoare, adezive. Proprietăți patogene și adezive pot fi asociate cu acesta. Capsula – Pata Buri-Gins
Flageli - localizați pe suprafața celulelor. Compoziția include proteină flagelină (proteina Socrates). Flagelii sunt atașați de corpul bazal (un sistem de mai multe discuri încorporate în membrana citoplasmatică și CS)
Monotrichs - 1 flagel la unul dintre poli
Amfitrihia - flageli la ambii poli
Lophotrichous - un mănunchi de flageli
Peritric - pe toată suprafața.
Au proprietăți antigenice.
Funcția – locomotorie
Pili sunt fire subțiri goale, de natură proteică, acoperite. Suprafața celulei. Nefinalizat funcția locomotorie
Pili de tipul 1 general asigură aderența bacteriilor la anumite celule ale corpului gazdă
Pili de tip 2 (pili sexuali ) sunt implicați în conjugarea bacteriilor
8.Dispute și sporulare. Compoziția chimică și semnificația funcțională a litigiului. Metode de detectare. Reprezentanți patogeni
Litigiile sunt o formă de conservare a informațiilor ereditare ale unei celule bacteriene în condiții nefavorabile mediu extern. Reprezentanții patogeni includ bacil și clostridium. Identificat prin colorarea Peshkov și Ozheshko. Diferența este în dimensiunea sporilor.
Sporii sunt localizați: central, subterminal sau terminal.
Procesul de sporulare:
În jurul celulei bacteriene se formează o zonă sporogenă (adică o zonă densă de citoplasmă cu un nucleoid în interior)
Apoi se formează un prospor prin separarea zonei sporogene de restul citoplasmei (adică prin creșterea citoplasmei în interior)
Formarea cortexului (compus din peptidoglican)
Partea exterioară a membranei este acoperită cu o capsulă densă formată din proteine, lipide, acid dipicolinic (determinând rezistența la căldură)
Apoi partea vegetativă a celulei moare, iar sporul poate persista în mediul extern luni și ani (adică, conținut scăzut de apă, concentrație crescută de calciu)
În condiții favorabile, sporii se umflă, enzimele sunt activate, metabolismul începe - se formează o celulă vegetativă
Sporii sunt un caracter taxonomic
23. Mutații, clasificări ale acestora. Mutageni fizici, chimici, biologici. Mecanismul molecular al mutației (deleție, duplicare, inversare). Reparațiile și sensul lor. Rolul mutațiilor sunt modificări ale structurii primare a ADN-ului, care se exprimă într-o pierdere sau modificare ereditar a oricărei caracteristici. Celulă bacteriană După origine se împart în spontane și induse Primele constituie un fond natural, a cărui valoare variază în funcție de tipul de mutație și de tipul populației microbiene. Mutațiile apar ca urmare a includerii eronate în lanțul fiică sintetizat a unei baze azotate a alteia necomplementară prezentă în lanțul părinte. Motivul schimbărilor în fundalul natural poate fi insertional mutații care apar atunci când secvențele Is, transpozonii și plasmidele sunt inserate în cromozomul unei celule microbiene. În acest caz, fenotipul mutației depinde de locația integrării lor: dacă are loc în apropierea promotorului, atunci funcțiile genei de reglare sunt perturbate, iar în apropierea genei structurale, sinteza produsului codificat în aceasta este perturbată. . Mutații induse - obţinute în experimente sub influenţa oricăror mutageni În funcţie de numărul de gene mutante: Genetice și cromozomiale. Primele afectează o genă și sunt cel mai adesea specifice punctului, cele din urmă se extind la mai multe gene. Loc– înlocuirea sau inserarea unei perechi de baze azotate în ADN, ceea ce duce la modificarea unui codon, în urma căreia, în locul unui AK, se codifică altul sau se formează un codon fără sens care nu codifică niciunul dintre AK (mutație nonsens). Mutațiile cu inserții sau deleții a unei perechi de baze azotate duc la modificări în toți codonii ulterioare - mutații de deplasare a cadrelor. Un microorganism care poartă o mutație punctuală într-o genă poate experimenta o mutație secundară în aceeași genă, ceea ce duce la restaurarea fenotipului sălbatic, în timp ce mutația primară este numită directă, iar mutația secundară este numită inversă, nu numai se reface fenotipul, dar si genotipul. Restaurarea unui fenotip poate apărea ca urmare a suprimării, de exemplu. suprimarea fenotipului mutant, care se exprimă în corectarea modificării mutaționale. Cu supresia extragenă, mutațiile secundare care suprimă expresia modificării mutaționale primare sunt localizate în genele supresoare care codifică sinteza t-ARN Mutații cromozomiale– rearanjamente mari în fragmente individuale de ADN, rezultate din pierderea a mai puține sau a mai multor nucleotide (deleție), sau o rotație a unei secțiuni de ADN cu 180 de grade. (inversiunea) sau repetarea unui fragment de ADN (duplicare). Unul dintre mecanismele de formare a mutațiilor cromozomiale este asociat cu mișcarea secvențelor Is și a transpozonilor de la o secțiune de ADN la alta sau de la replicon la replicon, acestea se împart în: neutre, letale, letale Neutru- fenotipic nu se manifestă ca modificări ale caracteristicilor, deoarece nu afectează în mod semnificativ activitatea funcțională a enzimei sintetizate. Letal condiționat- duce la o modificare, dar nu la o pierdere a activității funcționale a enzimei. Letal- pierderea completă a capacității de a sintetiza enzime vitale. Cel mai adesea ele apar cu deleții extinse care implică un grup de gene. În fenotip se manifestă sub formă de pierderi sau modificări ale caracteristicilor morfologice și biochimice (flagelele, pili. Capsule, capacitatea de a fermenta carbohidrații. Sintetiza AA, vitamine. Mutanții care necesită anumite AA, se numesc baze azotate. Aucostrofic pentru mutageni includ substanțe chimice sau factori fizici (raze UV, radiații) care provoacă leziuni pre-mutație într-un fragment separat de ADN, care se transformă în mutație ca urmare a erorilor în activitatea enzimelor de reparare sau în timpul procesului de reparare. Acțiunea unora duce la modificări ale structurii primare a ADN-ului prin înlocuirea perechilor de baze. Când este expusă la acidul azotat, care provoacă dezaminarea bazelor azotate, citozina este transformată în uracil, iar adenina în hipoxantină. Alți mutageni, cum ar fi coloranții de acridină, se complexează direct cu ADN-ul, provocând pierderea sau inserția bazei. Al treilea mutagen care conține nitrozo au efecte multiple, provocând frecventa inalta mutații, pentru care sunt numite supermutageni. Dintre factorii fizici pentru inducerea mutațiilor, cel mai des este utilizată iradierea UV, ceea ce duce la formarea de dimeri de timină în ADN, adică. legături puternice între timinele vecine din același lanț, care interferează cu activitatea ADNazei, perturbând procesul de replicare a ADN-ului. Mtagens nu au un efect specific, deoarece pot provoca modificări în orice genă conținută în genomul unei celule microbiene. Unele medicamente pentru chimioterapie sunt, de asemenea, mutagene. A\B nu sunt mutageni, cu toate acestea, atunci când afectează metabolismul bacteriilor NK, unele pot provoca daune premutaționale. Genomul celular(ADN) nu este o țintă pasivă expusă la factori mutageni, acestea au sisteme speciale care repară deteriorarea materialului genetic. Aceste sisteme sunt reparatii, iar procesul de refacere a genomului celular în sine este repararea. Capacitatea celulelor bacteriene de a repara determină stabilitatea relativă a ADN-ului lor. Repararea ADN-ului deteriorat este efectuată de enzime, a căror formare este controlată de gene speciale. F-și enzimele - stabilirea locației deteriorării ADN-ului, tăierea acesteia, sintetizarea fragmentelor deteriorate pe matricea catenei de ADN conservate. Unul dintre sistemele care repară daunele ADN-ului cauzate de razele UV se numește sistem de fotoreactivare. Enzimele acționează în prezența luminii vizibile și scindează dimerii de timină, transformându-i în forme monomerice. Activitatea unui alt sistem este asigurată de enzime care acționează în absența luminii vizibile - sistemul de reparare întuneric, care este împărțit în pre-replicativ și post-replicativ Procesul de reparare pre-replicativă: 1. Detectarea și tăierea fragment de ADN deteriorat de endonuclează; 2. Îndepărtarea fragmentului excizat de către ADN polimeraza I; 3. Sinteza nucleotidelor conform modelului celei de-a doua catene conservate fie prin ADN polimeraza Ι, fie prin ADN polimeraza ΙΙΙ; 4. Legarea fragmentului de reparare al ADN-ului cu catena principală, realizată de ligază. Mutanții care și-au pierdut capacitatea de reparare a întunericului sunt reparați de sistemul de reparare post-replicativ prin recombinări. Repararea SOS este un proces inductibil care are loc în timpul modificărilor multiple ale ADN-ului; are mai multe sisteme de activare. Sisteme joase și medii - apar rapid, cu unul ridicat, se observă distrugerea cromozomilor, se observă amplificarea plasmidei, trecerea unei infecții cu fagi integratori la una productivă - are loc moartea celulară, dar se salvează markerii pentru populația bacteriană. Sistemele de reparare sunt capabile să repare daunele aduse genomului celular cauzate de radiații. Defectele acestor sisteme sunt cauzele unui număr de boli.
24. Recombinarea genetică în bacterii. Transformare. Transducția. Conjugare. Rolul lor în evoluția microorganismelor. Recombinarea genetică este determinată de metoda de reproducere și modelele de transmitere a materialului genetic. În celulele eucariote, acestea sunt efectuate în timpul proceselor care însoțesc reproducerea sexuală prin schimbul reciproc (reciproc) de fragmente de cromozomi. Cu acest schimb, se formează 2 cromozomi recombinanți din 2 cromozomi parentali recombinați. Procariotele nu se reproduc sexual. Recombinarea în ele are loc ca urmare a rearanjamentelor intragenomice, care constau în modificarea localizării genelor în interiorul cromozomului sau atunci când o parte din ADN-ul donatorului pătrunde în celula primitoare. Acesta din urmă duce la formarea unui zigot incomplet - un merozigot, în care se formează o singură recombinare. Recombinările sunt împărțite în legale și ilegale. Recombinare legală necesită prezența unor secțiuni de ADN complementare extinse în moleculele care se recombină. Apare numai între specii de microorganisme strâns înrudite . Ilegal– nu necesită prezența unor secțiuni extinse, complementare de ADN, apare cu participarea elementelor IS, care au „capete lipicioase”, asigurând integrarea lor rapidă în cromozomul bacterian; De importanță practică sunt recombinările intragenomice programate, în care are loc doar o modificare a localizării genelor existente, care joacă un rol important în modificarea structurii antigenice a microorganismelor și rezistă eficient factorilor. sistemul imunitar. Recombinarea genetică are loc prin participarea unui număr de enzime. Există gene rec speciale care determină capacitatea de recombinare a bacteriilor. Transferul de material genetic (gene cromozomiale) de la o bacterie la alta are loc prin transformare, transducție și conjugare, iar genele plasmide prin transducție și conjugare. Transformare- transferul direct al materialului genetic al donatorului către celula primitoare. A fost reprodus pentru prima dată în experimente cu o tulpină avirulentă noncapsulară de pneumococ, care a dobândit proprietăți virulente. Fenomenul de transformare este reprodus în experimente cu diverse bacterii patogene și nepatogene: streptococi, meningococi. De obicei, o singură genă este transferată de la ADN-ul donor la celula primitoare, acest lucru se datorează dimensiunii fragmentului de ADN transformator care poate pătrunde în celula primitoare (inclusiv una sau mai multe gene legate). Transformarea are loc eficient în experimente cu bacterii din aceeași specie având genotipuri diferite. Nu toată lumea este susceptibilă la acțiunea transformatoare a ADN-ului. Și doar o parte din celulele populației bacteriene. Celule capabile să accepte ADN-ul donatorului competente. Starea de competență apare într-o anumită perioadă de creștere a culturii bacteriene, care coincide cu sfârșitul fazei logaritmice. Ca rezultat, peretele celular devine permeabil la fragmentele de ADN cu polimer înalt. Acest lucru se datorează faptului că fragmentul de ADN transformat se leagă de proteină, formând un transfozom, în care este transferat la celula bacteriană Fazele de transformare: 1. Adsorbția ADN-ului donor pe celula primitoare.2. pătrunderea ADN-ului în celula primitoare; Conectarea ADN-ului cu o regiune omoloagă a cromozomului receptor, urmată de recombinare. După pătrunderea în celulă, ADN-ul care se transformă despira. Apoi, includerea fizică a 2 catene din ADN-ul donatorului are loc în genomul primitorului. Transducția- transfer de material genetic de la o bacterie la alta folosind fagi. Ele sunt împărțite în transducții nespecifice, specifice și abortive. nespecific- are loc în timpul procesului de reproducere a fagilor în momentul adunării particulelor de fagi în capul lor împreună cu ADN-ul fagilor, când orice fragment de ADN al bacteriei donatoare poate pătrunde, iar fagul poate pierde o parte din genom și poate deveni defect. În timpul transducției nespecifice în celula tulpinii primitoare, împreună cu ADN-ul fag, pot fi transferate orice gene donor, de exemplu, gene care controlează capacitatea de a sintetiza AA, purine, pirimidine, gene de rezistență a/b transducție nespecifică, fagii transductori sunt doar un purtător de material genetic de la o bacterie la altele, deoarece ADN-ul fagului în sine nu participă la formarea recombinanților. Transducția specifică caracterizat prin capacitatea unui fag de a transfera anumite gene de la bacteriile donatoare la bacteriile primitoare, acest lucru se datorează faptului că formarea unui fag transductor are loc prin separarea profagului de cromozomul bacterian împreună cu genele situate pe cromozomul donatorului. celula de lângă profag. Când fagii transductori interacționează cu celulele tulpinii primitoare, gena bacteriei donatoare este inserată împreună cu ADN-ul fagului defect în cromozomul bacteriei primitoare. transducție avortă- odata cu acesta, fragmentul de ADN al bacteriei donatoare adus de fag nu este inclus in cromozomul bacteriei primitoare, ci este localizat in citoplasma acesteia si poate functiona sub aceasta forma. În timpul diviziunii unei celule bacteriene, un fragment de ADN donor transdus poate fi transferat doar la una dintre cele 2 celule fiice, adică. moștenit uniliniar și se pierde în cele din urmă în urmași. Conjugare- transfer de material genetic de la o celulă donatoare la o celulă primitoare atunci când acestea sunt încrucișate. Donatorii de material genetic sunt celulele care poartă plasmida F (factor sexual). Celulele bacteriene care nu au o plasmidă F nu sunt capabile să fie donatoare genetice, acestea sunt primitoare de material genetic și sunt desemnate celule F¯. La încrucișarea unei celule F¯ cu un F⁺, factorul sexual este transmis indiferent de cromozomul donor cu o frecvență înaltă - toate celulele primitoare primesc factorul sexual și devin celule F¯. Cea mai importantă proprietate a plasmidei F este capacitatea de a se introduce în anumite zone ale cromozomului bacterian și de a deveni parte a acestuia. În unele cazuri, plasmida F este eliberată din cromozom, captând genele bacteriene legate de acesta. Prima etapă este atașarea celulei donatoare la celula primitoare folosind vilozitățile sexuale, apoi se formează o punte de conjugare între ambele celule, prin care factorul F și alte plasmide situate în citoplasma bacteriei donatoare pot fi transferate de la celula donatoare la starea autonomă. Pentru a transfera un cromozom bacterian, este necesară o întrerupere a uneia dintre catenele ADN, care are loc la locul de includere a plasmidei F cu participarea endonucleazei, adică. În timpul conjugării, este transferată doar o singură catenă de ADN donor, iar a doua catenă, rămasă complementară, este completată în celula primitoare.
25. Fundamente microbiologice ale ingineriei genetice și biotehnologiei. Construcția de tulpini modificate genetic cu proprietăți specificate, utilizarea lor în producția de vaccinuri. Dezvoltarea geneticii moleculare a devenit un stimulent puternic pentru cercetarea dedicată studiului bazei genetice moleculare a patogenității și imunogenității, a mecanismelor de formare a noilor variante biologice ale microorganismelor patogene și oportuniste și a răspândirii tulpinilor rezistente la antibiotice împotriva fundalul unui arsenal în expansiune de agenți chimioterapeutici. Realizările ingineriei genetice fac posibilă crearea de noi elemente genetice din secvențe de nucleotide care poartă informații specificate, metode pentru transferul lor în celule pro- și eucariote Noile elemente genetice sunt molecule de ADN recombinant care includ 2 componente: vector-purtător și ADN „străin” clonat. Vectorul trebuie să aibă proprietățile unui replicon și să asigure replicarea moleculei recombinante nou create. Prin urmare, repliconii, cum ar fi plasmidele, fagii temperați și virusurile animale care au o structură circulară închisă de ADN sunt utilizați ca vectori. ADN-ul clonat este un fragment de ADN care poartă gena necesară care controlează sinteza produsului dorit. Au fost dezvoltate acum diverse metode tehnologice pentru crearea moleculelor recombinante, de exemplu, procesarea moleculelor de ADN vector izolat și ADN-ul care poartă gena dorită cu enzime de restricție care atacă moleculele de ADN prelevate într-o zonă strict definită. Unele enzime de restricție scindează moleculele de ADN formând capete monocatenar care sunt complementare între ele (capete lipicioase: 1. Tăierea moleculei de ADN folosind endonucleaze de restricție); 2. Tratarea moleculelor liniare rezultate cu enzima polinucleotidă ligază, care leagă 2 molecule diferite într-una recombinată; 3. Introducerea de molecule recombinante prin transformare în celule E.coΙİ.
Villi sau băut(fimbria din engleza fimbria - franjuri), - filamente subțiri goale de natură proteică, mai subțiri și mai scurte (3-10 nm x 0,3-10 microni) decât flagelii. Pilii se extind de la suprafața celulei și sunt formați din proteina pilină. Au activitate antigenică. În felul meu scop functional pili sunt împărțite în mai multe tipuri.
Pili de tip 1, sau tip general - pili comun - pili responsabil de aderență, i.e. pentru atașarea bacteriilor la celula afectată. Ele încep de la CPM și pătrund în peretele celular. Numărul lor este mare - de la câteva sute la câteva mii pe celulă bacteriană. Celulele bacteriene și eucariote sunt încărcate negativ, dar microvilozitățile de suprafață reduc sarcina bacteriei și reduc forțele de repulsie electrostatice. În plus, creșterea suprafeței celulei bacteriene îi oferă avantaje suplimentare în utilizare nutrienti mediu.
Pili de tip 2 (sexual, F-pili, conjugativ - sex pili) sunt implicați în conjugarea bacteriilor, asigurând transferul unei părți din materialul genetic de la celula donatoare la celula primitoare. Sunt prezente numai în bacteriile donatoare în cantități limitate (1-4 pe celulă), mai lungi (0,5-10 µm). Trăsătură distinctivă pili genital este interacțiunea cu bacteriofagi sferici „masculi” speciali, care sunt intens adsorbiți pe pili genitali.
Flageli și pili de bacterii. Microscopia electronică. (Atlas de microbiologie medicală, virologie și imunologie / Editat de A.A. Vorobyov, A.S. Bykov - M.: Medical agentie de stiri, 2003.-236 p.).
Escherichia coli. Microscopia electronică. Adsorbția fagului ms2 pe f-pili. x100000 „Avakyan A.A., Kats L.N., Pavlova I.B. Atlas de anatomie a bacteriilor patogene pentru oameni și animale. M „Medicina” - 1972. - 183 p.
Organismul bacterian este reprezentat de o singură celulă. Formele bacteriilor sunt variate. Structura bacteriilor diferă de structura celulelor animale și vegetale.
Celula îi lipsește un nucleu, mitocondrii și plastide. Purtătorul de informații ereditare ADN este situat în centrul celulei într-o formă pliată. Microorganismele care nu au un nucleu adevărat sunt clasificate ca procariote. Toate bacteriile sunt procariote.
Se estimează că există peste un milion de specii ale acestor organisme uimitoare pe pământ. Până în prezent, au fost descrise aproximativ 10 mii de specii.
O celulă bacteriană are un perete, o membrană citoplasmatică, citoplasmă cu incluziuni și o nucleotidă. Dintre structurile suplimentare, unele celule au flageli, pili (un mecanism de aderență și reținere la suprafață) și o capsulă. În condiții nefavorabile, unele celule bacteriene sunt capabile să formeze spori. Dimensiunea medie a bacteriilor este de 0,5-5 microni.
Structura externă a bacteriilor
Orez. 1. Structura unei celule bacteriene.
Peretele celular
- Peretele celular al unei celule bacteriene este protecția și sprijinul acesteia. Acesta conferă microorganismului propria formă specifică.
- Peretele celular este permeabil. Nutrienții trec înăuntru, iar produsele metabolice trec prin el.
- Unele tipuri de bacterii produc mucus special care seamănă cu o capsulă care le protejează de uscare.
- Unele celule au flageli (unul sau mai mulți) sau vilozități care le ajută să se miște.
- Celulele bacteriene care par roz atunci când sunt colorate cu colorație Gram ( gram-negativ), peretele celular este mai subțire și multistratificat. Se eliberează enzime care ajută la descompunerea nutrienților.
- Bacteriile care apar violet la colorarea Gram ( gram-pozitiv), peretele celular este gros. Nutrienții care intră în celulă sunt defalcate în spațiul periplasmatic (spațiul dintre peretele celular și membrana citoplasmatică) de către enzimele hidrolitice.
- Există numeroși receptori pe suprafața peretelui celular. De ei sunt atașați ucigașii celulari - fagi, colicine și compuși chimici.
- Lipoproteinele de perete din unele tipuri de bacterii sunt antigene numite toxine.
- În cazul tratamentului pe termen lung cu antibiotice și dintr-o serie de alte motive, unele celule își pierd membranele, dar își păstrează capacitatea de a se reproduce. Ele capătă o formă rotunjită - formă de L și pot persista în corpul uman pentru o perioadă lungă de timp (coci sau bacili de tuberculoză). Formele L instabile au capacitatea de a reveni la forma lor originală (reversie).
Orez. 2. Fotografia arată structura peretelui bacterian al bacteriilor gram-negative (stânga) și bacteriilor gram-pozitive (dreapta).
Capsulă
În condiții de mediu nefavorabile, bacteriile formează o capsulă. Microcapsula aderă strâns la perete. Poate fi văzut doar la microscopul electronic. Macrocapsula este adesea formată din microbi patogeni (pneumococi). La Klebsiella pneumoniae se găsește întotdeauna macrocapsula.
Orez. 3. În fotografie este pneumococ. Săgețile indică capsula (electrograma unei secțiuni ultrasubțiri).
Înveliș asemănător unei capsule
Învelișul sub formă de capsulă este o formațiune asociată vag cu peretele celular. Datorită enzimelor bacteriene, învelișul sub formă de capsule este acoperit cu carbohidrați (exopolizaharide) din mediul extern, ceea ce asigură aderența bacteriilor la diferite suprafețe, chiar și complet netede.
De exemplu, streptococii, atunci când intră în corpul uman, sunt capabili să se lipească de dinți și valvele inimii.
Funcțiile capsulei sunt variate:
- protecția împotriva condițiilor de mediu agresive,
- asigurarea aderenței (lipirea) la celulele umane,
- Cu proprietăți antigenice, capsula are un efect toxic atunci când este introdusă într-un organism viu.
Orez. 4. Streptococii sunt capabili să se lipească de smalțul dinților și, împreună cu alți microbi, provoacă carii.
Orez. 5. Fotografia prezintă deteriorarea valvei mitrale din cauza reumatismului. Cauza este streptococul.
Flagelii
- Unele celule bacteriene au flageli (unul sau mai mulți) sau vilozități care le ajută să se miște. Flagelii conțin proteina contractilă flagelină.
- Numărul de flageli poate fi diferit - unul, un mănunchi de flageli, flageli la diferite capete ale celulei sau pe întreaga suprafață.
- Mișcarea (aleatorie sau rotațională) se realizează ca urmare a mișcării de rotație a flagelului.
- Proprietățile antigenice ale flagelilor au un efect toxic în boală.
- Bacteriile care nu au flageli, atunci când sunt acoperite cu mucus, sunt capabile să alunece. Bacteriile acvatice conțin 40-60 de vacuole umplute cu azot.
Acestea oferă scufundări și ascensiune. În sol, celula bacteriană se mișcă prin canalele din sol.
Orez. 6. Schema de atașare și funcționare a flagelului.
Orez. 7. În fotografie diferite tipuri microbi flagelari.
Orez. 8. Fotografia prezintă diferite tipuri de microbi flagelati.
A băut
- Pili (vilozități, fimbrie) acoperă suprafața celulelor bacteriene. Vilusul este un fir tubular subțire răsucit elicoidal de natură proteică.
- Băut de tip general asigură aderența (lipirea) la celulele gazdă. Numărul lor este uriaș și variază de la câteva sute la câteva mii. Din momentul atasarii, orice .
- Sexul a băut facilita transferul de material genetic de la donator la primitor. Numărul lor este de la 1 la 4 pe celulă.
Orez. 9. Fotografia prezintă E. coli. Flagella și pili sunt vizibile. Fotografia a fost făcută cu un microscop tunel (STM).
Orez. 10. Fotografia prezintă numeroși pili (fimbrii) de coci.
Orez. 11. Fotografia prezintă o celulă bacteriană cu fimbrie.
Membrana citoplasmatica
- Membrana citoplasmatică este situată sub peretele celular și este o lipoproteină (până la 30% lipide și până la 70% proteine).
- Diferitele celule bacteriene au compoziții diferite de lipide membranare.
- Proteinele membranei îndeplinesc multe funcții. Proteine funcționale sunt enzime datorită cărora pe membrana citoplasmatică are loc sinteza diferitelor sale componente etc.
- Membrana citoplasmatică este formată din 3 straturi. Stratul dublu de fosfolipide este pătruns cu globuline, care asigură transportul substanţelor în celula bacteriană. Dacă funcția sa este perturbată, celula moare.
- Membrana citoplasmatică participă la sporulare.
Orez. 12. Fotografia arată clar un perete celular subțire (CW), o membrană citoplasmatică (CPM) și o nucleotidă în centru (bacteria Neisseria catarrhalis).
Structura internă a bacteriilor
Orez. 13. Fotografia prezintă structura unei celule bacteriene. Structura unei celule bacteriene diferă de structura celulelor animale și vegetale - celula îi lipsește un nucleu, mitocondrii și plastide.
Citoplasma
Citoplasma este 75% apă, restul de 25% sunt compuși minerali, proteine, ARN și ADN. Citoplasma este întotdeauna densă și nemișcată. Conține enzime, unii pigmenți, zaharuri, aminoacizi, un aport de nutrienți, ribozomi, mezosomi, granule și tot felul de alte incluziuni. În centrul celulei, se concentrează o substanță care poartă informații ereditare - nucleoidul.
Granule
Granulele sunt formate din compuși care sunt o sursă de energie și carbon.
Mezozomi
Mezozomii sunt derivați celulari. au forme diferite- membrane concentrice, vezicule, tuburi, anse etc. Mezozomii au legătură cu nucleoidul. Participarea la diviziunea celulară și sporularea este scopul lor principal.
Nucleoid
Un nucleoid este un analog al unui nucleu. Este situat în centrul celulei. Conține ADN, purtătorul de informații ereditare într-o formă pliată. ADN-ul derulat atinge o lungime de 1 mm. Substanța nucleară a unei celule bacteriene nu are o membrană, un nucleol sau un set de cromozomi și nu se împarte prin mitoză. Înainte de împărțire, nucleotida este dublată. În timpul diviziunii, numărul de nucleotide crește la 4.
Orez. 14. Fotografia prezintă o secțiune a unei celule bacteriene. O nucleotidă este vizibilă în partea centrală.
Plasmide
Plasmidele sunt molecule autonome înfăşurate într-un inel de ADN dublu catenar. Masa lor este semnificativ mai mică decât masa unei nucleotide. În ciuda faptului că informațiile ereditare sunt codificate în ADN-ul plasmidelor, acestea nu sunt vitale și necesare pentru celula bacteriană.
Orez. 15. Fotografia prezintă o plasmidă bacteriană. Fotografia a fost făcută cu un microscop electronic.
Ribozomi
Ribozomii unei celule bacteriene sunt implicați în sinteza proteinelor din aminoacizi. Ribozomii celulelor bacteriene nu sunt uniți în reticulul endoplasmatic, ca cei ai celulelor cu nucleu. Ribozomii devin adesea „ținta” pentru multe medicamente antibacteriene.
Incluziuni
Incluziunile sunt produse metabolice ale celulelor nucleare și nenucleare. Ele reprezintă o sursă de nutrienți: glicogen, amidon, sulf, polifosfat (valutin), etc. Incluziunile adesea, atunci când sunt vopsite, capătă un aspect diferit de culoarea colorantului. Puteți diagnostica după monedă.
Forme de bacterii
Forma unei celule bacteriene și dimensiunea acesteia sunt de mare importanță în identificarea (recunoașterea) a acestora. Cele mai comune forme sunt sferice, în formă de tijă și întortocheate.
Tabelul 1. Principalele forme de bacterii.
Bacteriile globulare
Bacteriile sferice se numesc coci (din greaca coccus - cereale). Sunt aranjați unul câte unul, doi câte doi (diplococi), în pachete, în lanțuri și ca ciorchinii de struguri. Această locație depinde de metoda de diviziune celulară. Cei mai dăunători microbi sunt stafilococii și streptococii.
Orez. 16. În fotografie sunt micrococi. Bacteriile sunt rotunde, netede și de culoare albă, galbenă și roșie. În natură, micrococii sunt omniprezenti. Ei trăiesc în diferite cavități ale corpului uman.
Orez. 17. Fotografia prezintă bacterii diplococcus - Streptococcus pneumoniae.
Orez. 18. Fotografia prezintă bacterii Sarcina. Bacteriile coccoide se adună împreună în pachete.
Orez. 19. Fotografia prezintă bacterii streptococ (din grecescul „streptos” - lanț).
Aranjate în lanțuri. Sunt agenți cauzali ai mai multor boli.
Orez. 20. În fotografie, bacteriile sunt stafilococi „de aur”. Aranjate ca „ciorchini de struguri”. Ciorchinii sunt de culoare aurie. Sunt agenți cauzali ai mai multor boli.
Bacteriile în formă de tijă
Bacteriile în formă de baston care formează spori se numesc bacili. Au o formă cilindrică. Cel mai mult reprezentant de seamă din acest grup este bacilul. Bacilii includ ciuma și Haemophilus influenzae. Capetele bacteriilor în formă de tijă pot fi ascuțite, rotunjite, tăiate, evazate sau despicate. Forma bețelor în sine poate fi obișnuită sau neregulată. Ele pot fi aranjate unul câte unul, câte doi sau pot forma lanțuri. Unii bacili se numesc cocobacili deoarece au o formă rotundă. Dar, cu toate acestea, lungimea lor depășește lățimea.
Diplobacillus sunt tije duble. Bacilii antraxului formează fire lungi (lanțuri).
Formarea sporilor modifică forma bacililor. În centrul bacililor, sporii se formează în bacteriile de acid butiric, dându-le aspectul unui fus. În bacili tetanici - la capetele bacililor, dându-le aspectul de tobe.
Orez. 21. Fotografia prezintă o celulă bacteriană în formă de tijă. Sunt vizibili flageli multipli. Fotografia a fost făcută cu un microscop electronic. Negativ.
Orez. 24. La bacilii cu acid butiric se formează spori în centru, dându-le aspectul unui fus. În bețișoare de tetanos - la capete, dându-le aspectul de bețișoare.
Bacteriile răsucite
Nu mai mult de o spirală are o îndoire celulară. Mai multe (două, trei sau mai multe) sunt campylobacters. Spirochetele au un aspect deosebit, care se reflectă în numele lor - „spira” - îndoire și „ura” - coamă. Leptospira („leptos” - îngust și „spera” - gyrus) sunt filamente lungi cu bucle distanțate. Bacteriile seamănă cu o spirală răsucită.
Orez. 27. În fotografie, o celulă bacteriană în formă de spirală este agentul cauzator al „boală a mușcăturii de șobolan”.
Orez. 28. În fotografie, bacteriile Leptospira sunt agenții cauzatori ai multor boli.
Orez. 29. În fotografie, bacteriile Leptospira sunt agenții cauzatori ai multor boli.
În formă de club
Corynebacteriile, agenții cauzatori ai difteriei și listeriozei, au o formă în formă de maciucă. Această formă a bacteriei este dată de dispunerea granulelor metacromatice la polii ei.
Orez. 30. Fotografia prezintă corinebacterii.
Citiți mai multe despre bacterii în articolele:
Bacteriile trăiesc pe planeta Pământ de mai bine de 3,5 miliarde de ani. În acest timp au învățat multe și s-au adaptat la multe. Masa totală a bacteriilor este enormă. Este de aproximativ 500 de miliarde de tone. Bacteriile au stăpânit aproape toate procesele biochimice cunoscute. Formele bacteriilor sunt variate. Structura bacteriilor a devenit destul de complexă de-a lungul a milioane de ani, dar și astăzi sunt considerate cele mai simplu organisme unicelulare structurate.
Pe suprafața celulară a multor procariote există structuri care determină capacitatea unei celule de a se mișca într-un mediu lichid. Aceasta - flageli . Numărul, dimensiunea, locația lor, de regulă, sunt caracteristici care sunt constante pentru o anumită specie și, prin urmare, sunt luate în considerare în taxonomia procariotelor. Cu toate acestea, se acumulează dovezi că numărul și locația flagelilor la aceeași specie poate fi determinată în mare măsură de condițiile și stadiul culturii. ciclu de viață, și, prin urmare, semnificația taxonomică a acestui personaj nu trebuie supraestimată.
Dacă flagelii sunt localizați la poli sau în regiunea polară a celulei, se spune că sunt locație polară sau subpolară, dacă de-a lungul suprafeței laterale, se vorbește despre localizare laterală.
Flagelii sunt lăstari lungi, care se extind de la unul (monotrichs, lophotrichs) sau ambii (amphitrichs) poli ai celulei bacteriene sau sunt distribuite pe toată suprafața acesteia (peritrichs). La fel ca fimbriile, flagelele constau din subunități proteice polimerizate sau pliate strâns care le dau duritate formă spiralăși provoacă diferențe serologice diferite tipuri bacterii.
La unele spirochete, de exemplu Treponema pallidum și Borrelia burgdorferi, flagelii localizați longitudinal sunt colectați într-un filament axial. Datorită acestei formațiuni, care se învârte în spirală în jurul celulei, spirochetele se pot mișca în mod activ folosind mișcări de rotație. Unele bacterii se pot deplasa de-a lungul substratului fără structuri motorii vizibile.
În funcție de numărul de flageli și de locația lor pe suprafața celulei, aceștia sunt împărțiți în:
- monotricuri monopolare (un flagel atașat la un pol al celulei;
- polytrichs monopolare (un mănunchi de flageli este situat la un pol al celulei), politrichs bipolari (un mănunchi de flageli la fiecare pol;
- peritric (numărați flageli localizați pe întreaga suprafață a celulei sau de-a lungul suprafeței sale laterale.
În acest din urmă caz, numărul de flageli poate ajunge la 1000 pe celulă.
Grosimea obișnuită a flagelului este de 10-20 nm, lungimea - de la 3 la 15 µm. La unele bacterii, lungimea flagelului poate fi cu un ordin de mărime mai mare decât diametrul celulei. De regulă, flagelii polari sunt mai groși decât flagelii peritric.
Flagelul este relativ rigid spirală, de obicei răsucite în sens invers acelor de ceasornic. Flagelul se rotește și în sens invers acelor de ceasornic cu o frecvență de 40 până la 60 rps, ceea ce face ca celula să se rotească, dar în sens opus. Deoarece celula este mult mai masivă decât flagelul, se rotește cu o viteză mult mai mică - aproximativ 12-14 rpm. Mișcarea de rotație Flagelul este, de asemenea, transformat în mișcare de translație a celulei, a cărei viteză într-un mediu lichid pentru diferite tipuri de bacterii variază de la 16 la 100 μm/s.
Studierea structurii flagelului la microscop electronic a arătat că acesta este format din trei părți. Masa principală a flagelului este un fir spiral lung (fibrilă), care la suprafața peretelui celular se transformă într-o structură curbă îngroșată. - cârlig. Firul este atașat cu un cârlig de corpul bazal, încorporat în CPM și peretele celular. Subunitățile proteice sunt dispuse sub formă de spirală, în interiorul căreia există un canal gol. Flagelul crește de la capătul distal, unde subunitățile intră prin canalul intern. La unele specii, exteriorul flagelului este acoperit suplimentar cu o teacă cu o structură chimică specială sau care este o continuare a peretelui celular și, probabil, din același material.
Structurile de suprafață ale unei celule bacteriene includ, de asemenea fimbriae (pili, cili, vilozități) - filamente dure, drepte, goale ale proteinei pilin, localizate pe CS. Fimbriile sunt mai scurte și mai subțiri decât flagelele: diametrul lor este de 3–20 nm, lungimea de 0,2–10,0 µm.
Fimbriile sunt o structură celulară opțională, deoarece bacteriile cresc și se reproduc bine fără ele. Spre deosebire de flageli, fimbriile nu îndeplinesc o funcție motrică și se găsesc în forme mobile și imobile. În funcție de scopul lor funcțional, fimbriile sunt împărțite în 2 tipuri. Termenul „fimbriae” este folosit mai frecvent pentru a se referi la pili obișnuiți, iar termenul „pili” pentru a se referi la pili sexuali.
Fimbriae 1 (general) tip găsite în majoritatea bacteriilor. Acestea acoperă întreaga suprafață a celulei și sunt localizate peritrichial sau polar. Numărul de fimbrie este mare - de la câteva sute la câteva mii per celulă bacteriană. Sinteza fimbriilor este controlată de cromozomul bacterian, pierderea fimbriilor duce la noua lor sinteză.
Acoperind întreaga celulă, fimbriile creează o suprafață lăunoasă. Uneori, fimbriile se contopesc în bulgări, dând celulei un aspect neîngrijit; în alte cazuri, suprafața celulelor este acoperită cu un înveliș ca pâslă, format din plexuri de filamente subțiri.
Au băut 2 tipuri(sinonime: conjugative, sexuale, sex pili) sunt formate numai din celule donatoare masculine care conțin plasmide transmisibile (F, R, Col), în cantități limitate (1–4 pe celulă) și au umflături terminale.
Funcțiile fimbriilor.
Fimbrie de ambele tipuri:
- Au activitate antigenică.
- Bacteriofagii (virusuri bacteriene specifice) sunt adsorbiți pe ele.
- Funcția adezivă: asigură atașarea bacteriilor de celulele mucoasei corpului gazdă și de alte substraturi (celule de plante, ciuperci, particule anorganice și reziduuri organice).
- Protecția mecanică a celulei bacteriene. Ele conferă bacteriilor proprietatea de hidrofobicitate și promovează unirea celulelor în grupuri.
- Ele măresc suprafața de absorbție a celulelor bacteriene, participă la procesele de nutriție, metabolismul apă-sare și la transportul metaboliților.
Pili sexuali: F-pili asigură conjugarea - transferul unei părți din materialul genetic de la celula donatoare la celula primitoare.
Pili sunt extracelulari structuri proteice, care îndeplinesc o mare varietate de funcții, inclusiv schimbul de ADN, aderența și formarea de biofilm de către celulele procariote
Multe pili adezive sunt asamblate prin sistemul chaperone-Usher-proteine. Asamblarea are loc pe membrana exterioară cu participarea proteinei Usher, care formează un por prin care trec subunitățile pili și chaperona periplasmatică, care promovează răsucirea și trecerea lor prin por.
Flagelii sunt structuri externe ale celulei care servesc drept elice pentru a permite mișcarea acesteia.
La procariote, flagelii constau din mai multe segmente, fiecare dintre acestea fiind format în timpul asamblarii subunităților proteice.
Două tipuri de structuri apendice se extind de la suprafața unei celule procariote, băutŞi flageli. Pili sunt oligomeri sub formă de fire ai proteinelor prezenți pe suprafața celulei. Există diferite tipuri de ferăstrău. De exemplu, F pili sunt implicați în conjugarea celulelor și transferul ADN-ului. Când au fost descoperite pentru prima dată aceste structuri anexe, ele au fost numite „fimbria” (fimbria latină - fir, fibră). Prezența lor s-a corelat cu capacitatea E. coli de a aglutina celulele roșii din sânge.
Mai târziu pentru a desemna structuri fibrilare ( F-a băut), asociat cu procesul de transfer al materialului genetic între organisme în timpul conjugării, a fost propus termenul de pili (sau pilus) (latină pilus - păr). De atunci, termenul a devenit un termen general pentru a descrie toate tipurile de structuri anexe viloase și este folosit împreună cu termenul fimbria.
Interacțiunea celulară bacterii cu alte celule procariote și eucariote cu participarea vilozităților servește adesea ca o etapă importantă în colonizarea epiteliului, pătrunderea microbilor în celulele gazdă, schimbul de ADN și formarea de biofilme. Pili poate servi ca receptori pentru bacteriofagi. Funcția principală a majorității pili este de a oferi suport structural pentru poziționarea moleculelor specifice implicate în adeziunea celulară. Subunitățile adezive ale vilozităților (adezine) sunt componente minore ale vârfurilor, dar subunitățile structurale majore pot funcționa și ca adezine.
Adesea pili adezivi sunt factori importanți în colonizarea organismelor gazdă de către microbi. De exemplu, în infecțiile tractului urinar cu bacterii patogene E. coli, celulele se atașează la epiteliul vezicii urinare folosind pili de tip I. Acest tip de pili este prezent în multe microorganisme Gram-negative. Sunt structuri complexe formate dintr-un corp gros conectat la un capăt fibrilar subțire. La sfârșit există molecule de adezină FimH, care se leagă de reziduurile de manoză de pe suprafața celulelor gazdă.
Două tipuri de pili în celulele procariote.P-pili sunt mai scurti decât F-pili și sunt implicați în adeziunea celulară.
F-pili sunt implicați în conjugare și transferul ADN între celule.
Fotografii oferite de Matt Chapman (stânga) și Ron Scarry (dreapta), Departamentul de Biologie, Universitatea din Sydney.
Asamblare pili este un proces complex care implică proteinele structurale care alcătuiesc corpul piliului și proteine suplimentare care facilitează asamblarea subunităților pe suprafața celulei. Toate componente structurale, necesare procesului de asamblare a piliului pe suprafața microorganismelor gram-negative, trebuie translocate prin membrana citoplasmatică în periplasmă și mai departe prin membrana exterioară. Două proteine specifice sunt implicate în finalizarea procesului de asamblare: o însoțitoare prezentă în periplasmă și o proteină de transport a membranei exterioare numită proteină Usher.
Procesele în care funcționează aceste proteine asigură biogeneza mai mult de 30 diverse tipuri structuri viloase. După cum se arată în figura de mai jos, complexele însoțitoare cu subunități se formează în periplasmă și interacționează cu proteina Usher la nivelul membranei exterioare, unde este eliberată însoțitorul. În acest caz, suprafețele interactive se deschid pe subunități, ceea ce asigură asamblarea lor ulterioară în pili. Studiile de tip I și P pili au arătat că complexele adezină-chaperone (PapDG sau FimCH) au o afinitate mare pentru proteina Usher, iar adezinele sunt subunitățile inițiale care se adună în pili.
Permite subunități rămase este determinată parțial de cinetica de formare a unui complex cu însoțitorul de pe proteina Usher. Pe lângă faptul că funcționează ca o platformă de asamblare, proteina Usher joacă probabil și alte roluri în asamblarea pilusului. Conform datelor microscopiei electronice rezoluție înaltă, PapС Usher are forma unor complexe inelare cu un diametru de 15 nm, care la mijloc au un por de 2 nm. După scindarea de la chaperonă, care apare pe proteina Usher, subunitățile sunt încorporate în structura pili în creștere, despre care se crede că este extrudată prin porul central al complexului sub forma unei fibrile liniare groase constând dintr-o singură subunitate.
Majoritate microorganisme are motilitate, iar acest lucru este adesea realizat prin apendice structurale lungi numite flageli. În bacteriile gram-pozitive și gram-negative, flagelele sunt colectate pe suprafața celulelor. Când există un flagel la polul celular, acest aranjament se numește monotrichial (sau polar). Dacă flagelii sunt localizați în jurul celulei, atunci acest aranjament se numește peritrichial.
Dacă este pornit un pol al celulei Există un grup de flageli, apoi vorbesc despre aranjamentul lor lophotrichial (din latinescul „smoc”). bacteriile diferă de aceste structuri ale celulelor eucariote, care constau din microtubuli și proteine asociate și sunt înconjurate de o membrană plasmatică.
Flagelii pot fi de lungimi diferite, dar diametrul lor este de obicei de 20 nm. Ele nu sunt vizibile la un microscop cu lumină decât dacă preparatele sunt mai întâi tratate cu reactivi care măresc diametrul flagelului. Figura de mai jos arată că flagelii sunt formați din trei domenii distincte: filamentul, cârligul și corpul bazal. Filamentul flagel constă din structuri repetate ale proteinelor flageline. Flagelinele sunt proteine bacteriene foarte conservate, ceea ce sugerează că mișcarea celulelor care implică flageli este caracteristică formelor primitive de organisme vii. În punctul de atașare a flagelului de celulă există un corp bazal, care este structura complexa format din multe proteine.
Filament flagel se conectează la corpul bazal printr-un cârlig. La bacteriile Gram-negative, corpul bazal se extinde prin membrana exterioară, proteoglicanul peretelui celular și membrana citoplasmatică. Flagelul este conectat la membrana exterioară printr-un inel L. Două perechi de inele, S-M și P, promovează atașarea flagelului la membrana citoplasmatică și, respectiv, la peretele celular. Fiecare inel este format din multe proteine membranare. Există două proteine Mot pe membrana citoplasmatică, care acționează ca motoare care conduc flagelul. Un alt set de proteine este încorporat în membrana citoplasmatică și îndeplinește o funcție inversă în raport cu motoarele flagelului. Deoarece organismele Gram pozitive nu au o membrană exterioară, au doar inele S-M.
ÎN formarea şi asamblarea filamentelor de flageli Sunt implicate câteva zeci de gene diferite. Activitatea acestora este strict reglementată în funcție de ordinea procesului de asamblare. Astfel, genele implicate în asamblarea corpului bazal și a cârligului sunt exprimate mai întâi, iar apoi vine rândul genelor responsabile de formarea subunităților flagelului. Exprimarea subunităților de flagelină nu are loc până când ansamblul cârligului este complet. În acest moment, un supresor transcripțional iese prin canalul cârlig și astfel este eliberată suprimarea expresiei flagelinei. Subunitățile de flagelină sunt exportate prin flagel și adăugate la capătul său de creștere.
Astfel de mecanism asigură asamblarea filamentului numai după formarea structurii cârligului. Această structură este relevantă și pentru alte sisteme secretoare de proteine.
Sistem chimiotaxie determină prezența componentelor nutritive și apoi determină direcția de rotație a flagelului. În absența componentelor nutriționale, flagelii se rotesc în sensul acelor de ceasornic, ceea ce face ca celula să se rotească. Mișcarea unei celule către sau departe de moleculele unui compus chimic se numește chemotaxie. În această secțiune vom lua în considerare mișcarea unei celule procariote în prezența unui atractant, care este un produs nutritiv.
Pentru a asigura celulei o astfel de mișcare, rigid flagel ar trebui să se rotească ca o elice, datorită energiei furnizate de forța motrice a protonilor. Mișcarea celulei constă dintr-o serie de curse drepte urmate de viraje rapide, neregulate. Când flagelul se rotește în sens invers acelor de ceasornic, celula se mișcă în linie dreaptă, iar când se rotește în sensul acelor de ceasornic, celula face ture. Deoarece celula ia poziții aleatorii ca urmare a rotațiilor, s-ar crede că rezultatul general al mișcării ar fi zero. Cu toate acestea, frecvența alergărilor este reglată în funcție de disponibilitatea componentei nutritive: alergările mai lungi sunt caracteristice mișcării celulei către sursa de hrană, iar numărul de întoarceri crește atunci când celula este îndreptată departe de aceasta.
Deși direcția alergărilor individuale este încă aleatorie, rezultatul general este mișcarea celulei către atractant.
Căi de transmisie a semnalului chimiotaxie la procariote se caracterizează printr-un caracter extrem de conservator. Singurul organism cunoscut al cărui genom nu are gene de chimiotaxie este Mycoplasma. Următoarele proteine de chimiotaxie conservate se găsesc în aproape toate procariotele: CheR, CheA, CheY, CheW și CheB. Printr-o cascadă complexă de evenimente, inclusiv fosforilarea și metilarea, aceste proteine oferă un răspuns celular complex, coordonat și extrem de flexibil la prezența atractanților și repellenților în mediu. Descriem modul în care aceste evenimente apar în celulele E. coli.
Prezent în mediu atractante sau repellenții se leagă de receptorii localizați pe membrana citoplasmatică. CheA kinaza, situată și în membrana citoplasmatică, interacționează cu acești receptori. Această kinază fosforilează CheY, care apoi se leagă de motorul flagelar, determinând flagelul să-și schimbe direcția de rotație și determinând rotirea celulei. Fosfataza CheZ elimină gruparea fosfat din CheY. La concentrații scăzute de atracție, are loc autofosforilarea CheA, gruparea fosfat este transferată la CheY, iar aceasta din urmă migrează către motorul flagelului, schimbând modelul de mișcare a celulei pentru a se întoarce.
Sistem de chimiotaxie caracterizat printr-un alt nivel de complexitate care permite celulei să se adapteze constant la condițiile existente în mediu. Pe măsură ce celula se mișcă de-a lungul gradientului de concentrație al compușilor chimici, celula poate răspunde la mici fluctuații care apar. O astfel de memorie pe termen scurt este asigurată de metilarea receptorilor membranari. CheR metilează receptorii membranari, iar CheB elimină grupările metil.