Structure microscopique électronique d'une cellule bactérienne typique
Structure microscopique électronique d'une cellule bactérienne typique!
Ce sont essentiellement des systèmes à une enveloppe constitués de matière nucléaire centrale entourée d'un cytoplasme.
La masse totale du protoplaste est enfermée dans une membrane plasmique uniquement.
Les cellules bactériennes présentent une structure procaryote typique. Il est entouré de trois couches, la couche la plus externe recouvrant le mucus, la paroi cellulaire centrale et la membrane plasmique la plus interne.
[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:
C'est une couche gélatineuse présente à la surface extérieure de la paroi cellulaire, généralement composée de polysaccharides (par exemple, dextran, dextrine, lévane) et / ou de chaînes polypeptidiques d'acides aminés. Lorsque les constituants de cette couche ne sont que des polysaccharides qui forment une couche visqueuse, on parle de couche visqueuse. Mais lorsque des substances azotées (acides aminés) sont également présentes avec des polysaccharides, on parle alors de capsule.
La production / formation de la capsule dépend de facteurs environnementaux et nutritionnels. Diverses souches de la même espèce peuvent avoir des capsules de plusieurs polysaccharides spécifiques à une souche différente. Une structure différente, le Glycocalyx, est une masse enchevêtrée de fines fibres de polysaccharide qui s’étendent à partir de la surface bactérienne. La capsule ou le glycocalyx peuvent jouer plusieurs rôles majeurs.
1. Une capsule épaisse peut protéger la cellule de la déshydratation. Cependant, cela n'empêche pas le passage d'éléments nutritifs solubles dans l'eau et de déchets.
2. La capsule protège certains agents pathogènes de l’engloutissement et de la destruction par les globules blancs du corps, contribuant ainsi à la capacité de l’organisme à provoquer des maladies.
3. Contrairement à la capsule, le glycocalyx est incapable de protéger une cellule individuelle de la destruction. Cependant, il peut aider les cellules bactériennes à adhérer les unes aux autres, formant un agrégat bactérien que les cellules sanguines pourraient avoir du mal à engloutir.
4. Le polysaccharide de glycocalyx est responsable de la fixation de certaines bactéries sur les surfaces.
Gaines:
Certaines espèces de bactéries, en particulier celles des eaux douces et des environnements marins, sont enfermées dans une gaine ou un tubule. Les gaines sont composées de composés métalliques insolubles, tels que les oxydes ferrique et manganique, précipités autour des cellules en tant que produits de leur activité métabolique. La gaine n'est pas une partie vitale de la cellule.
Tiges:
Certaines espèces bactériennes se caractérisent par la formation d'un appendice semi-rigide appelé tige qui s'étend à partir de la cellule. Il permet à la cellule de se fixer sur des surfaces solides à l'aide d'une substance adhésive produite à l'extrémité distale.
[II] Paroi cellulaire:
La paroi cellulaire bactérienne est la structure qui entoure immédiatement la membrane cellulaire. La paroi cellulaire est une structure complexe composée de plusieurs substances. La rigidité de la structure de la paroi cellulaire est principalement due au peptidoglycane (également connu sous le nom de murein ou muco-peptide), une substance que l'on ne trouve que chez les procaryotes.
Ces très grands polymères sont composés de trois types de blocs de construction:
1. N-accétyl glucosamine (NAG)
2. N-accétyle muramique et (NAM) et
3. un peptide composé de quatre ou cinq acides aminés, à savoir, la L-alanine, la D-alanine, l'acide D-glutamique et la lysine ou l'acide diaminopimélique.
Les sucres NAG et NAM alternent pour former de longues chaînes parallèles. Les molécules de NAM sont attachées à des chaînes latérales courtes de quatre ou cinq acides aminés. Une seule couche de peptidoglycane est un réseau de chaînes de sucre adjacentes liées ensemble par les chaînes latérales d'acides aminés, formant ainsi une structure réticulée qui couvre la totalité de la cellule.
Certaines bactéries peuvent avoir plusieurs couches de peptidoglycane. Les antibiotiques pénicillines et céphalosporines entraînent la mort des cellules bactériennes en interférant avec la synthèse du peptidoglycane. Les peptidoglycanes, ainsi que deux autres constituants de la paroi cellulaire, l’acide diaminopimélique et l’acide teichoïque, sont uniques aux procaryotes. Il est important de noter que les acides aminés dans le peptide des peptidoglycanes existent dans la configuration D.
Les bactéries à Gram positif et à Gram négatif présentent des différences dans la composition de leur paroi cellulaire. Les propriétés de coloration de ces bactéries dépendent de la composition de leur paroi cellulaire. La résistance aux antibiotiques de certaines souches dépend également de la composition de la paroi cellulaire.
[III] Membrane cytoplasmique:
La paroi cellulaire est suivie de la membrane plasmique ou de la membrane cytoplasmique des lipoprotéines. Il contrôle le passage des substances chimiques en solution dans et hors de la cellule. Il fournit également la machinerie biochimique permettant de déplacer les ions minéraux, les sucres, les acides aminés, les électrons et d'autres métabolites à travers la membrane. La membrane cytoplasmique est une bicouche phospholipide-protéine similaire à celle présente dans les cellules végétales et animales.
La principale différence, cependant, est qu'il n'y a pas de stérols chez les procaryotes. Les enzymes respiratoires (cytochromes, enzymes du cycle de Krebs, NADH, etc.) ne sont pas liées séparément par des membranes comme celles trouvées chez les eucaryotes: la surface interne de la membrane cytoplasmique fournit elle-même des sites pour la fixation de ces enzymes.
La membrane cellulaire est le site de nombreuses fonctions comprenant:
1. Transport de molécules dans et hors de la cellule
2. la sécrétion d'enzymes extracellulaires,
3. Respiration et photosynthèse,
4. Régulation de la reproduction et
5. Synthèse de la paroi cellulaire.
[IV] Inclusions cytoplasmiques et cytoplasmiques:
Le cytoplasme bactérien est un mélange complexe d’hydrates de carbone, de protéines, de lipides, de minéraux, d’acides nucléiques et d’eau. Il stocke les matières organiques sous forme de glycogène, de volutine et de poly-P-hydroxybutyrate. Certaines bactéries photosynthétiques et non photosynthétiques accumulent également du soufre et du fer dans leur cytoplasme.
Les algues bleu-vert peuvent utiliser le CO 2 et l'H 2 O. L'énergie fournie par le soleil est due à la présence de pigments photosynthétiques appelés collectivement «phycobilines», composés de phycocyanine (bleue) et de phycoérythrine (rouge). . Les bactéries photosynthétiques telles que Rhodospirillum sp. et Chromatium sp. doivent leur habitude autotrophe à un type spécial de chlorophylle, bactériochlorophylle.
En plus des parties liquides et des particules de stockage, le cytoplasme bactérien contient également une zone chromatique ou nucléaire et quelques autres inclusions. La cellule bactérienne est dépourvue de mitochondries, de réticulum endoplasmique, de centrosomes et de corps de Golgi.
1. Matière nucléaire:
La caractéristique d'un noyau bactérien est l'absence de membrane nucléaire, de nucléole, de chromonème et de sève nucléaire. Un tel noyau est appelé nucléoïde ou génophore. Au microscope électronique, le nucléoïde semble être fibrillaire et composé d'un ADN double ou simple brin. Il a environ 5 x 10 6 paires de bases et un poids moléculaire d’environ 3 x 10 9 .
La molécule d’ADN a une longueur d’environ 1000 µm et forme généralement une structure en forme d’anneau ou reste parfois diffusée dans le cytoplasme de la cellule. Le nucléoïde d’Escherichia coli possède un noyau central d’ARN, entouré de 12 à 82 super-enroulements d’ADN. Quelques molécules de protéines sont également associées à l'ADN.
L'ADN bactérien est dépourvu d'histones et ne peut donc pas être comparé aux chromosomes des cellules eucaryotes.
2. Plasmides:
Les cellules bactériennes contiennent également des déterminants héréditaires extra-chromosomiques qui sont indépendants des chromosomes bactériens ou qui y sont intégrés. Lederberg (1952) a inventé le terme plasmides pour désigner ces déterminants héréditaires extra-chromosomiques. Les plasmides ne portent que des gènes non essentiels et ne jouent aucun rôle dans la viabilité et la croissance des bactéries. Par conséquent, ils sont également définis comme des éléments autonomes indispensables.
Les plasmides sont des molécules d'ADN circulaires, doubles brins et circulaires, dont la taille varie de 1 Kb (bases Kilobase 1000) à plus de 200 Kb. Souvent, les gènes transmis par les plasmides codent pour des enzymes qui, dans certaines circonstances, sont avantageuses pour l'hôte bactérien.
Parmi les phénotypes conférés par différents plasmides, on trouve:
une. résistance aux antibiotiques
b. production d'antibiotiques
c. dégradation de composés organiques complexes
ré. production de colicines
e. production d'entérotoxines.
F. production d'enzymes de restriction et de modification
Dans des conditions naturelles, de nombreux plasmides sont transmis à de nouveaux hôtes par un processus similaire à la conjugaison. Pour la plupart, la réplication de l'ADN plasmidique est effectuée par le même ensemble d'enzymes utilisé pour dupliquer le chromosome bactérien. Certains plasmides sont sous «contrôle strict», ce qui signifie que leur réplication est couplée à celle de l'hôte, de sorte qu'un seul ou au plus quelques copies du plasmide seront présentes dans chaque cellule bactérienne.
D'autre part, les plasmides sous «contrôle relâché» ont un nombre de copies de 10 à 200 qui peut être augmenté à plusieurs milliers par cellule si la synthèse de la protéine hôte est arrêtée. En l'absence de synthèse protéique, la réplication du plasmide relâché se poursuit alors que la réplication de l'ADN chromosomique et des plasmides «rigoureux» cesse.
3. Ribosomes:
Dans le cytoplasme sont dispersés de nombreux ribosomes constitués d'ARN. Ces particules sont des sites pour la synthèse des protéines et se trouvent dans des groupes appelés «polyribosomes» ou «polysomes» et sont constituées de grandes et de petites sous-unités. Les ribosomes bactériens sont de types S et se composent de deux sous-unités.
La constante de sédimentation de la plus grande sous-unité est de 50 S et celle de la plus petite unité, de 30 S. Les premières possèdent deux molécules d'ARN et 35 acides aminés et la dernière une molécule d'ARN et 21 acides aminés différents.
4. Mésosomes:
Ce sont des infiltrations localisées complexes de la membrane cytoplasmique. Il peut y avoir de 2 à 4 mésosomes dans une cellule et ce nombre est généralement plus élevé chez les bactéries à activité respiratoire élevée, telles que les bactéries nitrifiantes.
On constate souvent qu'ils se forment à un point où la membrane commence à invaginer avant la division cellulaire et qu'ils s'attachent à la région «nucléaire». On pense que les mésosomes fonctionnent lors de la synthèse de la paroi cellulaire et de la division du matériel nucléaire.
[V] Flagella:
Le flagelle bactérien est un long appendice protoplasmique filamenteux en forme de fouet qui se forme dans l'enveloppe de la cellule et s'étend au-delà de la surface de la cellule. La structure et la composition des flagelles bactériens sont entièrement différentes de celles des flagelles eucaryotes. Au lieu de l'arrangement «9 + 2» de microtubules contenant de la tubuline, il existe simplement un seul filament de protéine globulaire appelé flagelline.
C'est une structure protéique nue qui manque de microtubules. Les flagelles sont responsables de la locomotion des cellules bactériennes et sont impliqués dans la chimiotaxie et agissent comme un organe sensoriel de la bactérie. Le flagelle a une longueur allant de 10 µm à 20 µm et une épaisseur d'environ 0, 2 µm. Un flagelle a trois parties.
(a) Corps basal ou granule basal
(b) Crochet comme structure et
c) Filament
Toutes les bactéries ne possèdent pas de flagelles comme chez les bactéries atricheuses (par exemple, Pasteurella, Lactobacillus). Les flagelles bactériens sont rigides et ne font pas de va-et-vient. Au lieu de cela, ils tournent beaucoup comme le propellar d'un bateau.
[VI] Pili (Singular-Pilus):
Aussi connu sous le nom de fimbriae (singulier-fimbria), ceux-ci ne sont visibles que sur une micrographie électronique. Ils sont plus nombreux que les flagelles. Ce sont de petits appendices filamenteux droits, minces, non associés à la motilité de l'organisme. Il s'agit d'une protéine appelée piline disposée en hélice autour d'un noyau central. Leurs fonctions connues incluent:
1. Le type particulier de pilus appelé F. pilus (sex pilus) sert de point d’entrée du matériel génétique lors de l’accouplement bactérien (conjugaison)
2. Servir comme moyen de fixation à diverses surfaces, c’est-à-dire contribuer à l’infection en liant les bactéries aux surfaces cellulaires des animaux et des plantes à partir desquelles elles peuvent obtenir des nutriments.
Mycoplasmes:
Les mycoplasmes sont les plus petits procaryotes aérobies connus sans paroi cellulaire découverts pour la première fois par Pasteur (1843) alors qu'il étudiait l'agent responsable de la pleuropneumonie chez les bovins. Ils ont été désignés sous le nom de PPLO (organismes ressemblant à la pleuropneumonie). En 1898, Nocard et Roux réussirent à obtenir des cultures pures de ces microorganismes dans des milieux contenant du sérum.
Les mycoplasmes sont des contaminants fréquents dans les cultures de tissus riches en matière organique. Ils ont également été trouvés dans des sources d'eau chaude. Ils sont présents dans le sol, les eaux usées et différents substrats, ainsi que chez l'homme, les animaux et les plantes.
Ces micro-organismes pleuromorphes ont été nommés Asterococcus mycoides par Borrel et al. (1910). Nowak (1929) a placé cet organisme dans le genre Mycoplasma, qui appartient à la classe des Mollicutes de l'ordre des Mycoplasmatales. Les mycoplasmes peuvent être cultivés sur des milieux sans cellules.
Structure de Mycoplasmas:
L'absence d'une véritable paroi cellulaire rend ces organismes très plastiques et facilement déformables. Les mycoplasmes sont donc irréguliers et de forme variable. Les cellules peuvent être coccoïdes, granulaires, en forme de poire, en forme de grappe, en anneau ou filamenteuses.
Ces organismes sont recouverts d’une membrane cytoplasmique lipo-protéique unitaire d’une épaisseur de 7, 5 à 10 µm. Le cytoplasme contient des ribosomes et une structure semblable à un nucléoplasme. Bien que le matériel génétique soit composé à la fois d'ADN et d'ARN, il en est généralement moins de la moitié chez les autres procaryotes et constitue peut-être la limite la plus basse requise pour l'organisme cellulaire. La quantité d’ADN peut atteindre 4% et celle d’ARN environ 8%. La teneur en G + C de l’ADN se situe entre 23 et 40%.
Les cellules PPLO possèdent plusieurs enzymes utiles dans la réplication de l'ADN, la transcription et la traduction impliquées dans la synthèse des protéines et la génération d'ATP à partir de sucre de manière anaérobie.
