Torbiel mikrobiologiczna - Microbial cyst

Stadium torbieli Entamoeba histolytica
Torbiel Artemii salina

Torbieli mikrobiologiczna jest spoczynku lub nieaktywnych etap mikroorganizmu, na ogół bakterii lub protist lub rzadziej w bezkręgowców zwierzęcia , który przyczynia się do organizmu na przeżycie w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Można to traktować jako stan zawieszonej animacji, w którym procesy metaboliczne komórki są spowolnione, a komórka przestaje wykonywać wszystkie czynności, takie jak odżywianie i poruszanie się. Encystacja, tworzenie torbieli, również pomaga drobnoustrojowi w łatwym rozprzestrzenianiu się z jednego gospodarza do drugiego lub do bardziej sprzyjającego środowiska. Kiedy otorbiony drobnoustrój dotrze do środowiska sprzyjającego jego wzrostowi i przetrwaniu, ściana torbieli rozpada się w procesie znanym jako ekscystacja . W przypadku ekscystacji dokładny bodziec dla większości protistów jest nieznany.

Niesprzyjające warunki środowiskowe, takie jak brak składników odżywczych czy tlenu, ekstremalne temperatury, brak wilgoci i obecność toksycznych chemikaliów, które nie sprzyjają rozwojowi drobnoustroju, powodują powstawanie torbieli.

Główne funkcje cyst to ochrona przed niekorzystnymi zmianami w środowisku, takimi jak niedobór składników odżywczych, przesuszenie, niekorzystne pH i niski poziom O 2 , są miejscami reorganizacji jądra i podziału komórek, a u gatunków pasożytniczych są stadium zakaźne między hostami.

Tworzenie torbieli u różnych gatunków

W bakteriach

U bakterii (np. Azotobacter sp. ) otorbienie następuje poprzez zmiany w ścianie komórkowej ; z cytoplazmy umowy i gęstnieje ściany komórkowej. Torbiele bakteryjne różnią się od przetrwalników sposobem powstawania, a także stopniem odporności na niekorzystne warunki. Endospory są znacznie bardziej odporne niż cysty.

Bakterie nie zawsze tworzą pojedynczą cystę. Znane są różne przypadki powstawania cyst. Na przykład Rhodospirillium centenum może zmieniać liczbę komórek na torbiel zwykle w zakresie od 4 do 10 komórek na torbiel w zależności od środowiska.

u protistów

Cykl życia Giardia

Protisty, zwłaszcza pierwotniaki , są często narażone na bardzo trudne warunki na różnych etapach swojego cyklu życia. Na przykład Entamoeba histolytica , pospolity pasożyt jelitowy, który powoduje czerwonkę , musi znosić wysoce kwaśne środowisko żołądka, zanim dotrze do jelita oraz różne nieprzewidywalne warunki, takie jak przesuszenie i brak składników odżywczych, gdy znajduje się poza gospodarzem. Otorbiona forma dobrze nadaje się do przetrwania w tak ekstremalnych warunkach, chociaż cysty pierwotniaków są mniej odporne na niekorzystne warunki w porównaniu z cystami bakteryjnymi. Oprócz przeżycia, skład chemiczny ścian cyst pierwotniaków może odgrywać rolę w ich rozprzestrzenianiu się. W sjalo grupy w ściance torbieli Entamoeba histolytica nadawać ładunek ujemny do torbieli, który zapobiega jego mocowanie do ściany jelita, co powoduje jego eliminację z kałem. Inne pasożyty jelitowe pierwotniaków, takie jak Giardia lamblia i Cryptosporidium, również wytwarzają cysty w ramach swojego cyklu życiowego (patrz oocysta ). Ze względu na twardą zewnętrzną powłokę cysty, Cryptosporidium i Giardia są odporne na powszechnie stosowane środki dezynfekcyjne stosowane w zakładach uzdatniania wody, takie jak chlor. U niektórych pierwotniaków organizm jednokomórkowy rozmnaża się podczas lub po otorbieniu i uwalnia wiele trofozoitów po ekscystacji.

Cykl życia Cryptosporidium
Cryptosporidium pod mikroskopem.

W nicieniach

Niektóre żyjące w glebie nicienie pasożytujące na roślinach , takie jak mątwik sojowy lub mątwik tworzący cysty na ziemniakach, tworzą cysty jako normalny element ich cyklu życia.

W przypadku Heterodera rostochiensis (Golden Nematode) przeżycie cyst oceniano w badaniu przeprowadzonym przez Departament Patologii Roślin w New York State College of Agriculture. Badanie to wykazało, że żywotność otorbionych larw gwałtownie spadła przy względnej pokorze 88% i poniżej 2%. Wolne larwy nie przeżyły przedłużonej ekspozycji na względną pokorę powyżej 80 ° F, 20% i 3% w 75 ° F lub 40 ° F. Przeżycie otorbionych larw w glebach suchych, wilgotnych i zalanych wykazywało szybką regresję wraz ze wzrostem wilgotności gleby. Chociaż niektóre cysty były żywotne po zalaniu przez okres ośmiu miesięcy, liczba przeżywalności była największa w glebie powietrznie suchej.

W skorupiakach

Torbiele diapauzy mogą wytwarzać różne rodzaje gałęzi . Jest to przystosowanie do życia w efemerycznych basenach w siedliskach słodkowodnych lub słonowodnych. Pomaga również w rozprzestrzenianiu się przez wiatr lub w przewodzie pokarmowym ptaków. Cysty z Daphnia zostały nawet wskrzeszone po tym, jak były pochowane przez 600 lat. Przykłady wśród gałęzionogów obejmują: Artemia i Streptocephalus in Anostraca ; Triopy w Notostrace ; Cyzicus w Diplostraca ; oraz Alona , Latonopsis , Macrothrix , Moina i Sida w Cladocera .

Wśród innych skorupiaków, niektóre małżoraczki — takie jak Cypridopsis , Cyprinotus , Physocypria i Potamocypris — rozwijają cysty diapauzy. Wśród widłonogi , Cyclops ma również.

Inne zwierzęta

Wrotki wytwarzają również cysty diapauzy.

Skład ściany torbieli

Skład ściany torbieli jest zmienny w różnych organizmach. Ściany cysty bakterii powstają w wyniku pogrubienia normalnej ściany komórkowej dodanymi warstwami peptydoglikanu, natomiast ściany cyst pierwotniaków zbudowane są z chityny , rodzaju glikopolimeru . Ściany torbieli nicieni składają się z chityny wzmocnionej kolagenem. Ściana torbieli składa się z czterech warstw: ektocysty, mezocysty, endocysty i warstwy ziarnistej. Ektocysta cienka gęsta warstwa. Mesocysta jest najgrubszą warstwą i składa się ze zwartego materiału. Endocysta to cienka warstwa, ale nie tak gęsta jak ektocysta. Warstwa ziarnista ma różną grubość i składa się z materiału ziarnistego. Cukry w ścianie torbieli to N-acetyloglukozamina (90%) i glukoza (10%).

Patologia

Chociaż sam składnik torbieli nie jest patogenny, tworzenie torbieli jest tym, co daje Giardia podstawowe narzędzie przetrwania i zdolność do rozprzestrzeniania się z żywiciela na żywiciela. Spożycie skażonej wody, pokarmów lub odchodów powoduje najczęściej diagnozowaną chorobę jelit – Giardiasis .

Podczas gdy wcześniej uważano, że otorbienie służy jedynie celowi samego organizmu, stwierdzono, że cysty pierwotniaków mają działanie kryjące. W cystach wolno żyjących pierwotniaków można również znaleźć pospolite bakterie chorobotwórcze. Czasy przeżycia bakterii w tych cystach wahają się od kilku dni do kilku miesięcy w trudnych warunkach. Nie wszystkie bakterie mają gwarancję przeżycia w formowaniu cyst pierwotniaka; Wiele gatunków bakterii jest trawionych przez pierwotniaki w trakcie wzrostu cyst.

Zobacz też

Bibliografia