De endosporen Het zijn vormen van overleving van bepaalde bacteriën, bestaande uit gedehydrateerde slaapcellen die zijn bedekt met beschermende lagen, die extreem goed bestand zijn tegen fysieke en chemische stress. Ze zijn in staat om voor onbepaalde tijd mee te gaan in afwezigheid van voedingsstoffen. Ze vormen zich in bacteriën.
Endosporen zijn de meest resistente levende structuren die we kennen. Ze kunnen hoge temperaturen, ultraviolet licht, gammastraling, uitdroging, osmose, chemische middelen en enzymatische hydrolyse overleven.
Wanneer de omgevingsomstandigheden dit bepalen, ontkiemen endosporen en ontstaan er actieve bacteriën die zich voeden en zich vermenigvuldigen.
Endosporen zijn een soort sporen. Er zijn schimmels, protozoa, algen en planten die hun eigen soorten produceren. Endosporen missen reproductieve functie: elke bacteriële cel produceert er maar één. In andere organismen kunnen ze daarentegen een voortplantingsfunctie hebben.
Artikel index
In het midden van de 17e eeuw was de Nederlandse lakenhandelaar en voorloper van de microbiologie Antonie van Leeuwenhoek, met behulp van ingenieuze microscopen die hij zelf had ontworpen en vervaardigd, de eerste die levende micro-organismen observeerde, waaronder protozoa, algen, gisten, schimmels en bacteriën..
In 1859 sponsorde de Franse Academie van Wetenschappen een wedstrijd waaraan de Franse chemicus Louis Pasteur deelnam. Het doel was om licht te werpen door middel van een experiment over "spontane generatie", een oude hypothese die stelde dat leven kan voortkomen uit "vitale krachten" of "overdraagbare substanties" die aanwezig zijn in niet-levende of ontbindende materie..
Pasteur toonde aan dat, net als in het geval van wijn, lucht en vaste deeltjes de bron zijn van de microben die groeien in kweekbouillons die eerder met warmte zijn gesteriliseerd. Kort daarna, in 1877, bevestigde de Engelse natuurkundige John Tyndall de observaties van Pasteur en gaf hij de genadeslag aan de hypothese van spontane generatie..
Tyndall leverde ook bewijs voor extreem hittebestendige vormen van bacteriën. Onafhankelijk daarvan beschreef de Duitse botanicus Ferdinand Cohn, die wordt beschouwd als de grondlegger van de moderne microbiologie, tussen 1872 en 1885 de bacteriële endosporen in detail..
De meeste organismen leven in omgevingen die variëren in tijd en ruimte. Een veel voorkomende strategie om omgevingsomstandigheden te overleven die tijdelijk ongeschikt zijn voor groei en voortplanting, is om in een staat van omkeerbare kiemrust te komen, waarin individuen hun toevlucht zoeken in beschermende structuren en hun energieverbruik minimaliseren..
De overgang tussen actieve en latente toestanden is metabolisch kostbaar. Deze investering is groter wanneer individuen hun eigen beschermende structuren moeten bouwen, of deze nu zijn samengesteld uit exogene materialen of van binnen gebiosynthetiseerd. Bovendien moeten individuen kunnen reageren op prikkels uit de omgeving die de transitie veroorzaken..
Kiemrust genereert een reservoir van slapende individuen die kunnen worden geactiveerd wanneer er weer gunstige omstandigheden verschijnen. Deze reservoirs maken het behoud van populaties en hun genetische diversiteit mogelijk. Als het gaat om pathogene endospore-producerende bacteriën, vergemakkelijkt latentie hun overdracht en maakt het hun controle moeilijk..
Bacteriële endosporen kunnen vele jaren levensvatbaar blijven. Er wordt beweerd dat endosporen die bewaard zijn gebleven in oude substraten, zoals permafrost, waterafzettingen, ondergrondse zoutafzettingen of barnsteen, duizenden en zelfs miljoenen jaren levensvatbaar kunnen blijven..
Het visualiseren van de positie en andere kenmerken van de endosporen is erg nuttig voor de identificatie van bacteriesoorten..
Endosporen kunnen worden gezien met een lichtmicroscoop. In bacteriën die zijn onderworpen aan Gram- of methyleenblauwkleuring, worden deze onderscheiden als kleurloze gebieden binnen de vegetatieve bacteriële cel. Dit komt doordat de endospore-wanden bestand zijn tegen penetratie door gewone kleuringsreagentia..
Er is een specifieke kleuringsmethode voor endosporen ontwikkeld, bekend als de Schaeffer-Fulton differentiële kleuring, waardoor ze duidelijk zichtbaar zijn. Deze methode maakt het mogelijk om zowel degenen die zich in de bacteriële vegetatieve cel bevinden als degenen die zich daarbuiten bevinden, te visualiseren.
De Schaeffer-Fulton-methode is gebaseerd op het vermogen van malachietgroen om de wand van endosporen te kleuren. Na het aanbrengen van deze stof wordt safranine gebruikt om de vegetatieve cellen te kleuren.
Het resultaat is een differentiële kleuring van endosporen en vegetatieve cellen. De eerste krijgen een groene kleur en de tweede een roze kleur..
Binnen de vegetatieve cel, of sporangium, kunnen de endosporen terminaal, subterminaal of centraal gelokaliseerd zijn. Deze bacterievorm heeft vier lagen: medulla, kiemwand, cortex en dekking. Bij sommige soorten is er een vijfde buitenste vliezige laag genaamd exosporium, samengesteld uit lipoproteïne dat koolhydraten bevat.
De medulla of het centrum is de protoplast van de endospore. Het bevat het chromosoom, ribosomen en een glycolytisch energieopwekkend systeem. Heeft mogelijk geen cytochromen, zelfs niet bij aërobe soorten.
De energie voor kieming wordt opgeslagen in 3-fosfoglyceraat (er is geen ATP). Het heeft een hoge concentratie dipicolinezuur (5-15% van het drooggewicht van de endospore).
De kiemwand van de sporen omgeeft het medullaire membraan. Bevat typisch peptidoglycaan, dat tijdens verdubbeling de celwand van de vegetatieve cel wordt.
De cortex is de dikste laag van de endospore. Omringt de kiemwand. Bevat atypisch peptidoglycaan, met minder kruisverbindingen dan normaal, waardoor het zeer gevoelig is voor autolyse door lysozymen, noodzakelijk voor kieming.
De vacht is samengesteld uit een keratine-achtig eiwit dat talrijke intramoleculaire disulfidebindingen bevat. Omgeeft de cortex. Zijn ondoordringbaarheid geeft weerstand tegen chemische aanvallen.
Dipicolinezuur lijkt een rol te spelen bij latentiebehoud, DNA-stabilisatie en hittebestendigheid. De aanwezigheid van kleine oplosbare eiwitten in dit zuur verzadigt het DNA en beschermt het tegen hitte, uitdroging, ultraviolet licht en chemische middelen..
De synthese van het atypische peptidoglycaan begint wanneer een asymmetrisch septum wordt gevormd dat de vegetatieve cel verdeelt. Op deze manier verdeelt het peptidoglycaan de stamcel waarin de prespore zich zal ontwikkelen in twee compartimenten. Peptidoglycaan beschermt het tegen osmotische onevenwichtigheden.
De cortex verwijdert osmotisch water uit de protoplast, waardoor deze beter bestand is tegen hitte en stralingsschade..
Endosporen bevatten DNA-reparatie-enzymen, die werken tijdens de activering van het merg en de daaropvolgende ontkieming.
Het proces van vorming van een endospore uit een vegetatieve bacteriële cel wordt sporulatie of sporogenese genoemd..
Endosporen komen vaker voor wanneer bepaalde kritische voedingsstoffen schaars zijn. Er kan ook sprake zijn van productie van endosporen, die levensverzekeringen tegen uitsterven vertegenwoordigen, wanneer voedingsstoffen overvloedig aanwezig zijn en andere omgevingsomstandigheden gunstig zijn..
Sporulatie bestaat uit vijf fasen:
1) Vorming van het septum (medullair membraan, kiemwand van de sporen). Een deel van het cytoplasma (toekomstige medulla) en een gerepliceerd chromosoom worden geïsoleerd.
2) De kiemwand van de sporen ontwikkelt zich.
3) De cortex wordt gesynthetiseerd.
4) De hoes is gevormd.
5) De vegetatieve cel wordt afgebroken en sterft, waardoor de endospore vrijkomt.
Het proces waarbij een endospore verandert in een vegetatieve cel, wordt kieming genoemd. Dit wordt veroorzaakt door de enzymatische afbraak van de endospore-omhulling, waardoor het merg wordt gehydrateerd en de metabolische activiteit opnieuw wordt gestart..
Kieming bestaat uit drie fasen:
1) Activering. Treedt op wanneer schuren, een chemisch middel of hitte de hoes beschadigen.
2) Kieming (of initiatie). Het begint als de omgevingsomstandigheden gunstig zijn. Peptidoglycaan wordt afgebroken, dipicolinezuur komt vrij en de cel wordt gehydrateerd.
3) Uitbraak. De cortex wordt afgebroken en de biosynthese en celdeling worden hervat.
De endosporen van pathogene bacteriën vormen een ernstig gezondheidsprobleem vanwege hun weerstand tegen verhitting, bevriezing, uitdroging en straling, die vegetatieve cellen doodt.
Sommige endosporen kunnen bijvoorbeeld enkele uren overleven in kokend water (100 ° C). Daarentegen zijn vegetatieve cellen niet bestand tegen temperaturen boven 70 ° C.
Bepaalde endospore-producerende bacteriën van de geslachten Clostridium Y Bacil scheiden krachtige eiwittoxines uit die botulisme, tetanus en miltvuur veroorzaken.
Afhankelijk van het geval omvatten behandelingen maagspoeling, wondreiniging, antibiotica of antitoxinetherapie. Preventieve maatregelen zijn onder meer hygiëne, sterilisatie en vaccinatie.
Het wordt veroorzaakt door besmetting met sporen van Clostridium botulinum. Het meest voor de hand liggende symptoom is spierverlamming, die kan worden gevolgd door de dood. De incidentie is laag.
Er zijn drie soorten botulisme. Baby wordt veroorzaakt door de inname van honing of andere toevoegingen, verontreinigd door lucht, die aan melk zijn toegevoegd. Voedsel van zijn kant wordt geproduceerd door inname van besmet voedsel (zoals ingeblikt voedsel), rauw of slecht gekookt. Ten slotte wordt de verwonding veroorzaakt door contact met de aarde, die de natuurlijke habitat is C. botulinum.
Het is veroorzaakt door Clostridium tetani. De symptomen zijn onder meer spiercontracties die zeer pijnlijk zijn (in het Grieks betekent het woord "tetanus" samentrekken) en zo sterk dat ze botbreuken kunnen veroorzaken. Het is vaak dodelijk. De incidentie is laag.
Besmettelijke sporen van C. tetani ze komen meestal het lichaam binnen via een wond, waarin ze ontkiemen. Tijdens de groei, waarbij de wond niet goed zuurstofrijk is, produceren de vegetatieve cellen tetanustoxine.
De bacteriën en zijn endosporen komen veel voor in het milieu, inclusief de bodem. Ze zijn gevonden in de uitwerpselen van mensen en dieren.
Het is veroorzaakt door Bacillus anthracis. De symptomen variëren sterk, afhankelijk van de omgeving en de plaats van infectie. Het is een ernstige en vaak dodelijke ziekte. De incidentie is matig hoog, wat leidt tot epidemieën bij dieren en mensen. In de 18e eeuw heeft miltvuur de schapen van Europa gedecimeerd.
Herbivore zoogdieren zijn de natuurlijke gastheer. Mensen raken besmet door contact (meestal beroepsmatig) met dieren, of door dierlijke producten te hanteren of in te nemen.
Er zijn drie soorten miltvuur:
1) Cutaan. De ingang wordt veroorzaakt door verwondingen. Op de huid ontstaan zwartachtige, necrotische zweren.
2) Door inademing. Entree tijdens het ademen. Veroorzaakt ontstekingen en inwendige bloedingen en leidt tot coma.
3) Gastro-intestinaal. Binnenkomst door inslikken. Veroorzaakt orofaryngeale ulcera, ernstige buikbloedingen en diarree.
In ongeveer 95% van de gevallen is menselijke miltvuur cutaan. Bij minder dan 1% is het gastro-intestinaal type.
Endosporen kunnen worden vernietigd door sterilisatie in autoclaven, waarbij drukken van 15 psi en temperaturen van 115-125 ° C gedurende 7-70 minuten worden gecombineerd. Ze kunnen ook worden geëlimineerd door veranderingen in temperatuur en druk af te wisselen, zodat sporen ontkiemen, gevolgd door de dood van de resulterende vegetatieve bacteriën..
Perazijnzuur is een van de meest effectieve chemische middelen om endosporen te vernietigen. Jodium, tinctuur (opgelost in alcohol) of jodofoor (gecombineerd met een organisch molecuul) is ook vaak dodelijk voor endosporen..
De vernietiging van endosporen in chirurgische instrumenten wordt effectief bereikt door ze in een container te brengen waarin een plasma (aangeslagen gas dat rijk is aan vrije radicalen) wordt geïnduceerd, waarvoor bepaalde chemische agentia worden blootgesteld aan negatieve druk en een elektromagnetisch veld..
De vernietiging van endosporen in grote voorwerpen, zoals matrassen, wordt bereikt door ze gedurende enkele uren bloot te stellen aan ethyleenoxide in combinatie met een niet-ontvlambaar gas..
Voedselverwerkende industrieën gebruiken chloordioxide in waterige oplossing om gebieden te ontsmetten die mogelijk besmet zijn met endosporen van miltvuur..
Natriumnitriet toegevoegd aan vleesproducten en het antibioticum nisine toegevoegd aan kaas voorkomen de groei van endospore-producerende bacteriën.
Bacillus anthracis het is gemakkelijk te kweken. Om deze reden werd het tijdens de twee wereldoorlogen als biologisch wapen opgenomen in de arsenalen van Duitsland, Groot-Brittannië, de Verenigde Staten, Japan en de Sovjet-Unie..
In 1937 gebruikte het Japanse leger miltvuur als biologisch wapen tegen Chinese burgers in Mantsjoerije. In 1979 stierven in Sverdlovsk, Rusland, ten minste 64 mensen door het per ongeluk inademen van sporen van een stam van B. anthracis van militaire oorsprong. In Japan en de Verenigde Staten is miltvuur gebruikt voor terroristische doeleinden.
Daarentegen worden momenteel pogingen ondernomen om endospore-coatings te gebruiken als drager voor therapeutische geneesmiddelen en voor antigenen die zijn gemaakt voor preventieve immunisatiedoeleinden..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.