내생 포자는 화학적 및 물리적 응력 극단적 저항을 나타내는, 휴지 세포 탈수 피복 보호 층 구성, 특정 세균의 생존의 형태이다. 영양소가 없을 때 무기한으로 지속될 수 있습니다. 그들은 박테리아 내부에서 형성됩니다.
내생 포자는 알려진 가장 저항력이 강한 살아있는 구조입니다. 고온, 자외선, 감마선, 건조, 삼투, 화학 작용제 및 효소 가수 분해에서 살아남을 수 있습니다.
출처 : Dartmouth College, Dartmouth Electron Microscope Facility
환경 조건이 결정되면 내생 포자가 발아하여 먹이를주고 번식하는 활성 박테리아를 발생시킵니다.
내생 포자는 포자의 일종입니다. 곰팡이, 원생 동물, 조류 및 식물이 있습니다. 내생 포자는 생식 기능이 부족합니다. 각 박테리아 세포는 하나만 생성합니다. 반대로 다른 유기체에서는 생식 기능을 가질 수 있습니다.
역사
17 세기 중반, 네덜란드의 직물 상인이자 미생물학의 선구자 인 Antonie van Leeuwenhoek는 스스로 설계하고 만든 독창적 인 현미경을 사용하여 원생 동물, 조류, 효모, 균류 및 박테리아를 포함한 살아있는 미생물을 최초로 관찰했습니다.
1859 년 프랑스 과학 아카데미는 프랑스 화학자 루이 파스퇴르가 참가한 대회를 후원했습니다. 목표는 생명체가 무생물 또는 분해 물질에 존재하는 "생명력"또는 "전달 물질"에서 발생할 수 있다는 고대 가설 인 "자발적 세대"에 대한 실험을 통해 빛을 비추는 것이 었습니다.
파스퇴르는 와인의 경우와 마찬가지로 공기와 고체 입자가 이전에 열로 멸균 된 배양액에서 자라는 미생물의 원천임을 보여주었습니다. 얼마 지나지 않아 1877 년 영국의 물리학자인 John Tyndall은 파스퇴르의 관찰을 확증하여 자연 발생 가설에 최종 타격을가했습니다.
Tyndall은 또한 극도로 내열성 박테리아에 대한 증거를 제공했습니다. 독립적으로, 1872 년에서 1885 년 사이에 현대 미생물학의 창시자로 간주되는 독일 식물 학자 Ferdinand Cohn은 박테리아 내생 포자를 자세히 설명했습니다.
장수
대부분의 유기체는 시간과 공간이 다른 환경에 살고 있습니다. 일시적으로 성장과 번식에 부적합한 환경 조건에서 살아 남기위한 일반적인 전략은 가역적 휴면 상태에 들어가는 것입니다.이 기간 동안 개인은 보호 구조에 피난처를두고 에너지 소비를 최소화합니다.
활성 상태와 잠복 상태 사이의 전환은 대사 적으로 비용이 많이 듭니다. 이 투자는 개인이 외인성 물질로 구성되어 있거나 내부에서 생합성되는 등 자신의 보호 구조를 구축해야 할 때 더 커집니다. 또한 개인은 전환을 유발하는 환경 적 자극에 반응 할 수 있어야합니다.
대기 시간은 유리한 조건이 다시 나타날 때 활성화 될 수있는 휴면 개인의 저장소를 생성합니다. 이 저수지는 개체군과 유전 적 다양성을 보존합니다. 내생 포자 생성 병원성 박테리아의 경우, 잠복기는 전파를 촉진하고 통제를 어렵게 만듭니다.
세균성 내생 포자는 수년 동안 생존 할 수 있습니다. 영구 동토층, 수생 퇴적물, 지하 소금 퇴적물 또는 호박과 같은 고대 기질에 보존 된 내생 포자는 수천 년에서 수백만 년 동안 생존 할 수 있다고 주장되어 왔습니다.
관측
내생 포자의 위치 및 기타 특성을 시각화하는 것은 박테리아 종을 식별하는 데 매우 유용합니다.
내생 포자는 광학 현미경을 사용하여 볼 수 있습니다. 그람 또는 메틸렌 블루 염색 된 박테리아에서 이들은 식물성 박테리아 세포 내에서 무색 영역으로 구별됩니다. 이는 내생 포자의 벽이 일반 염색 시약의 침투에 저항하기 때문입니다.
Schaeffer-Fulton 차등 염색으로 알려진 내생 포자에 대한 특정 염색 방법이 개발되어 명확하게 볼 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 박테리아 식물 세포 내부에있는 세포와 외부에있는 세포를 모두 시각화 할 수 있습니다.
Schaeffer-Fulton 방법은 말라카이트 그린이 내생 포자의 벽을 염색하는 능력을 기반으로합니다. 이 물질을 적용한 후 safranin은 식물 세포를 착색하는 데 사용됩니다.
결과는 내생 포자와 식물 세포의 차별적 인 염색입니다. 전자는 녹색을, 후자는 분홍빛을 띤다.
구조
영양 세포 또는 포자낭 내에서 내생 포자는 말단, 하위 말단 또는 중앙에 위치 할 수 있습니다. 이 박테리아 형태는 수질, 배아 벽, 피질 및 덮개의 4 개의 층을 가지고 있습니다. 일부 종에는 탄수화물을 포함하는 지단백질로 구성된 exosporium이라고하는 다섯 번째 외부 막층이 있습니다.
수질 또는 중심은 내생 포자의 원형질체입니다. 그것은 염색체, 리보솜 및 해당 에너지 생성 시스템을 포함합니다. 호기성 종에서도 시토크롬이 없을 수 있습니다.
발아 에너지는 3- 포스 포 글리세 레이트에 저장됩니다 (ATP가 없음). 고농도의 디피 콜린 산 (내생 포자 건조 중량의 5-15 %)을 함유하고 있습니다.
포자의 배아 벽은 수질 막을 둘러싸고 있습니다. 그것은 전형적인 펩티도 글리 칸을 포함하고 있는데, 이는 임신 중에 식물 세포의 세포벽이됩니다.
피질은 내생 포자의 가장 두꺼운 층입니다. 세균 벽을 둘러싸고 있습니다. 그것은 전형적인 것보다 더 적은 교차 결합을 가진 비정형 펩티도 글리 칸을 포함하고있어 발아에 필요한 리소자임에 의한자가 분해에 매우 민감합니다.
코트는 수많은 분자 내 이황화 결합을 포함하는 케라틴 유사 단백질로 구성됩니다. 피질을 둘러싸고 있습니다. 불 침투성은 화학적 공격에 대한 내성을 부여합니다.
생리학
디피 콜린 산은 잠복기 유지, DNA 안정화 및 내열성에 역할을하는 것으로 보입니다. 이 산에 작은 용해성 단백질이 존재하면 DNA가 포화되고 열, 건조, 자외선 및 화학 물질로부터 DNA를 보호합니다.
비정형 펩티도 글리 칸의 합성은 식물 세포를 분할하는 비대칭 중격이 형성 될 때 시작됩니다. 이런 식으로 펩티도 글리 칸은 포자가 발달 할 줄기 세포를 두 개의 구획으로 나눕니다. Peptidoglycan은 삼투 불균형으로부터 그것을 보호합니다.
피질은 원형질체에서 물을 삼투 적으로 제거하여 열 및 방사선 손상에 대한 저항력을 높입니다.
내생 포자는 골수의 활성화와 그에 따른 발아 과정에서 작용하는 DNA 복구 효소를 포함합니다.
포자
식물성 세균 세포에서 내생 포자를 형성하는 과정을 포자 형성 또는 포자 형성이라고합니다.
내생 포자는 특정 중요 영양소가 부족할 때 더 자주 발생합니다. 영양분이 풍부하고 다른 환경 조건이 유리할 때 멸종에 대한 생명 보험을 나타내는 내생 포자 생산도있을 수 있습니다.
포자 형성은 5 단계로 구성됩니다.
1) 격막 형성 (수막, 포자의 배아 벽). 세포질 (미래 수질)의 일부와 복제 된 염색체가 분리됩니다.
2) 포자의 배아 벽이 발생합니다.
3) 피질이 합성됩니다.
4) 덮개가 형성됩니다.
5) 영양 세포는 분해되어 죽어 내생 포자를 방출합니다.
발아
내생 포자가 식물 세포로 변형되는 과정을 발아라고합니다. 이것은 내생 포자 덮개의 효소 적 분해에 의해 유발되어 골수의 수화 및 대사 활동의 재개를 가능하게합니다.
발아는 세 단계로 구성됩니다.
1) 활성화. 마모, 약품, 열로 인해 커버가 손상 될 때 발생합니다.
2) 발아 (또는 개시). 환경 조건이 좋으면 시작됩니다. 펩티도 글리 칸이 분해되고 디피 콜린 산이 방출되고 세포가 수화됩니다.
3) 발발. 피질이 분해되고 생합성과 세포 분열이 다시 시작됩니다.
병리학
병원성 박테리아의 내생 포자는 식물 세포를 죽이는 가열, 동결, 탈수 및 방사선에 대한 내성으로 인해 심각한 건강 문제입니다.
예를 들어, 일부 내생 포자는 끓는 물 (100 ° C)에서 몇 시간 동안 생존 할 수 있습니다. 대조적으로, 식물 세포는 70 ° C 이상의 온도에 저항하지 않습니다.
Clostridium 및 Bacillus 속의 특정 내생 포자 생성 박테리아는 보툴리누스 중독, 파상풍 및 탄저병을 유발하는 강력한 단백질 독소를 배설합니다.
경우에 따라 치료에는 위 세척, 상처 세정, 항생제 또는 항독소 요법이 포함됩니다. 예방 조치에는 위생, 살균 및 예방 접종이 포함됩니다.
보툴리누스 중독
이는 Clostridium botulinum 포자 오염으로 인해 발생합니다. 가장 명백한 증상은 근육 마비이며, 그 후 사망 할 수 있습니다. 그 발생률은 낮습니다.
보툴리누스 중독에는 세 가지 유형이 있습니다. 유아는 공기에 의해 오염 된 꿀이나 기타 첨가물을 우유에 첨가 한 섭취로 인해 발생합니다. 그 부분에서 식품은 오염 된 식품 (예 : 통조림 식품), 날것 또는 잘 조리되지 않은 식품을 섭취하여 생산됩니다. 마지막으로 C. botulinum의 자연 서식지 인지면과의 접촉으로 부상이 발생합니다.
파상풍
그것은 Clostridium tetani에 의해 발생합니다. 그 증상은 매우 고통스럽고 (그리스어로 "파상풍"이라는 단어는 수축을 의미 함) 너무 강해서 뼈가 부러 질 수있는 근육 수축을 포함합니다. 종종 치명적입니다. 그 발생률은 낮습니다.
C. tetani의 감염성 포자는 일반적으로 발아하는 상처를 통해 체내로 들어갑니다. 상처에 산소가 부족해야하는 성장 과정에서 식물 세포는 파상풍 독소를 생성합니다.
박테리아와 내생 포자는 토양을 포함한 환경에서 흔합니다. 그들은 인간과 동물의 대변에서 발견되었습니다.
탄저병
Bacillus anthracis에 의해 발생합니다. 그 증상은 환경과 감염 부위에 따라 크게 다릅니다. 그것은 심각하고 종종 치명적인 질병입니다. 그 발병률은 적당히 높으며 동물과 인간에게 전염병을 일으 킵니다. 18 세기에 탄저균은 유럽의 양을 죽였습니다.
초식 포유류는 자연 숙주입니다. 인간은 동물과의 접촉 (일반적으로 직업적) 또는 동물성 제품을 취급하거나 섭취함으로써 감염됩니다.
탄저병에는 세 가지 유형이 있습니다.
1) 피부. 항목은 부상으로 생성됩니다. 피부에 거무스름한 괴사 성 궤양이 형성됩니다.
2) 흡입. 호흡 중 입구. 염증과 내부 출혈을 일으키고 혼수 상태로 이어집니다.
3) 위장. 섭취에 의한 항목. 구강 인두 궤양, 심한 복부 출혈 및 설사를 유발합니다.
약 95 %의 경우 인간 탄저병은 피부입니다. 1 % 미만에서는 위장입니다.
제어
내생 포자는 15 psi의 압력과 7–70 분 동안 115–125 ° C의 온도를 결합한 오토 클레이브에서 멸균하면 파괴 될 수 있습니다. 또한 온도와 압력을 번갈아 가면서 제거 할 수 있습니다. 따라서 포자가 발아 한 다음 생성 된 식물성 박테리아가 죽습니다.
과 아세트산은 내생 포자를 파괴하는 데 가장 효과적인 화학 물질 중 하나입니다. 요오드, 팅크 (알코올에 용해) 또는 요오드 포 (유기 분자와 결합)는 일반적으로 내생 포자에 치명적입니다.
수술기구에서 내생 포자의 파괴는 특정 화학 물질이 음압과 전자기장을받는 플라즈마 (자유 라디칼이 풍부한 여기 가스)가 유도되는 용기에 주입함으로써 효과적으로 달성됩니다.
매트리스와 같은 큰 물체의 내생 포자 파괴는 불연성 가스와 결합 된 에틸렌 옥사이드에 몇 시간 동안 노출시킴으로써 달성됩니다.
식품 가공 산업은 수성 용액에 이산화 염소를 사용하여 탄저균의 내생 포자로 잠재적으로 오염 된 영역을 훈증합니다.
육류 제품에 첨가 된 아질산 나트륨과 치즈에 첨가 된 항생제 니신은 내생 포자 생성 박테리아의 성장을 방지합니다.
생물 무기와 생물 테러
Bacillus anthracis는 쉽게 자랄 수 있습니다. 이러한 이유로 두 번의 세계 대전 동안 독일, 영국, 미국, 일본 및 소련의 무기고에 생물학적 무기로 포함되었습니다.
1937 년 일본군은 탄저병을 만주에있는 중국 민간인에 대한 생물학적 무기로 사용했습니다. 1979 년 러시아 스 베르들 롭 스크에서는 군에서 파생 된 B. anthracis 균주의 포자를 우연히 흡입하여 최소 64 명이 사망했습니다. 일본과 미국에서는 탄저병이 테러 목적으로 사용되었습니다.
대조적으로, 현재 내생 포자 코팅을 치료 약물 및 예방 면역 목적으로 생성 된 항원의 매개체로 사용하려는 시도가 이루어지고 있습니다.
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