MESOSOMI: CARATTERISTICHE, TIPI E FUNZIONI - BIOLOGIA

I mesosomi sono invaginazioni sulla membrana plasmatica di batteri Gram positivi e alcuni Gram - negativi, osservati solo in cellule fissate chimicamente per l'osservazione al microscopio elettronico.

I microbiologi hanno inizialmente suggerito che fossero organelli multifunzionali. Tra queste possibili funzioni c'era quella di poter partecipare alla sintesi delle membrane cellulari, alla formazione di endospore, alla replicazione e segregazione del DNA, alla respirazione e al metabolismo redox, tra le altre funzioni.

Schema di una cellula procariota con mesosoma. Tratto e modificato da Mariana Ruiz LadyofHats, tramite Wikimedia Commons Per un certo periodo è stato riconosciuto che il sistema mesosoma era connesso in modo complesso con il materiale nucleare ed era correlato alla sua replicazione.

Inoltre, poiché sono considerati estensioni della membrana citoplasmatica, sono state assegnate funzioni nei processi enzimatici, come il trasporto di elettroni.

I mesosomi erano presenti in tutti i batteri Gram positivi ma erano rari in quelli Gram negativi. In queste ultime apparivano solo se coltivate in condizioni particolari.

La sostituzione dei metodi di fissazione chimica per gli studi di microscopia elettronica con tecniche di criofissazione (fissazione a basse temperature) ha dimostrato che i mesosomi erano in realtà malformazioni della membrana dovute alla fissazione chimica.

Storia

Le prime menzioni di strutture mesosomiali risalgono ai primi anni '50 del secolo scorso. Tuttavia, la struttura fu battezzata diversi anni dopo da Fitz-James (1960). Questo ricercatore ha descritto mesosomi da specie di Bacillus fissate chimicamente.

Durante gli anni '70, numerosi ricercatori iniziarono a dimostrare che l'aspetto, il numero e il tipo di mesosomi dipendevano dalla fissazione chimica dei batteri.

Nel 1981 Ebersold et al.hanno dimostrato sperimentalmente la natura artificiale di queste strutture studiando batteri fissati chimicamente e criogenicamente.

Recenti scoperte indicano che un danno della membrana simile, con la conseguente comparsa di mesosomi, può essere osservato nei batteri che sono stati esposti agli antibiotici.

Caratteristiche generali

Un batterio, organismi in cui sono stati segnalati mesosomi.
Fonte: NIAID, tramite Wikimedia Commons

I mesosomi sono stati descritti come invaginazioni, sotto forma di sacche citoplasmatiche contenenti grappoli di vescicole e tubuli. Sono state anche descritte come spirali membranose o come una combinazione di entrambi i tipi di strutture.

I mesosomi sono comparsi in tutti i batteri Gram positivi e solo in alcune specie Gram negative. In quest'ultimo, sono apparsi solo quando i batteri sono cresciuti in presenza di e fissati con, tetrossido di osmio.

Il contenuto di lipidi, proteine e carboidrati è stato considerato simile a quello della membrana plasmatica. Tuttavia, c'erano occasionalmente differenze significative nel contenuto di fosfolipidi, carotenoidi, carboidrati e menachinone di entrambe le strutture. RNA e tracce di DNA sono stati trovati anche nella composizione chimica dei mesosomi.

tipi

Sono stati descritti due tipi di mesosomi in base alla loro posizione e funzione:

Septals

Quelli che hanno partecipato alla formazione del setto nella divisione cellulare e sono stati coinvolti nella formazione delle spore.

Lato

A questi mesosomi sono state attribuite funzioni sintetiche e secretorie.

Caratteristiche

Metabolismo energetico e respiratorio

Molti studi citochimici hanno suggerito che le reazioni redox in vivo dei batteri risiedessero nei mesosomi. Questi studi includevano la colorazione con coloranti vitali come Janus Green B e composti di tetrazolio.

Tuttavia, studi biochimici hanno suggerito che specifiche ossidasi, deidrogenasi e citocromi erano totalmente assenti o in concentrazioni ridotte nelle preparazioni mesosomiali.

Accoppiamento nucleare alla membrana

È stato suggerito che il mesosoma abbia attratto il nucleo sulla superficie cellulare dopo un processo chiamato estrusione.

Nei protoplasti appena preparati, sono stati spesso osservati frammenti di tubuli mesosomiali attaccati esternamente alla membrana. Questa unione è avvenuta di fronte al punto sulla superficie interna in cui il nucleo è entrato in contatto con la membrana.

Divisione nucleare

Secondo i risultati ottenuti da vari studi, è stato indicato che, all'inizio della divisione, i due nuclei erano collegati ciascuno ad un mesosoma.

All'aumentare del volume nucleare, i mesosomi si sono divisi in due e poi separati, presumibilmente portando nuclei figlie. Per questo motivo, si credeva che i mesosomi agissero come un analogo primitivo del fuso mitotico nelle cellule vegetali e animali.

Formazione del setto

I risultati sulla partecipazione dei mesosomi alla formazione del setto (setto) erano ambigui. Secondo alcuni autori, l'associazione del mesosoma con il setto in alcune specie di batteri in crescita era un fatto ben stabilito.

Tuttavia, molti risultati sperimentali hanno suggerito che i mesosomi non erano necessari per il normale funzionamento del meccanismo di divisione cellulare.

Sintesi della parete cellulare

Poiché il mesosoma era considerato associato al setto in crescita, è stato suggerito che potesse essere coinvolto anche nella sintesi della parete cellulare.

Sintesi di membrana

Il mesosoma è stato anche proposto come sito di sintesi della membrana a causa dell'incorporazione differenziale di lipidi e precursori di proteine nelle vescicole mesosomiali. Tuttavia, non c'erano prove conclusive a sostegno di questa ipotesi.

Sintesi e secrezione di enzimi esocellulari

Alcuni antibiotici causano malformazioni simili a quelle causate dalle sostanze chimiche utilizzate per legare i batteri. A causa di ciò, la presenza di mesosomi era associata alla possibilità che queste strutture avessero una funzione secretoria di enzimi per degradare gli antibiotici. Tuttavia, le prove ottenute erano contraddittorie.

Luogo di attacco dell'episoma alla membrana

L'episoma è un'unità extracromosomica replicante batterica che può funzionare autonomamente o con un cromosoma. Una delle funzioni presumibilmente meglio provate del mesosoma era quella di agire come un sito per l'attaccamento cellulare degli episomi alla membrana batterica.

Sito di assorbimento del DNA durante la trasformazione

Si credeva che il mesosoma agisse come un organo di assorbimento del DNA durante il processo di trasformazione. Tuttavia, questa ipotesi era basata su dati indiretti e non su prove dirette.

Prove per la natura artificiale dei mesosomi

Tra le prove evidenziate dai ricercatori per dimostrare che i mesosomi non sono organelli ma artefatti causati dalle tecniche di fissazione sono:

1.- Il numero e la dimensione delle strutture mesosomiali varia con la tecnica di fissazione.

2.- I mesosomi sono osservabili solo in campioni fissati chimicamente per microscopia elettronica.

3.- I mesosomi non compaiono nei batteri fissati criogenicamente.

4.- Queste strutture compaiono nei batteri trattati con alcuni tipi di antibiotici, che causano danni simili ai fissatori chimici.

Formazione di "mesosomi" da diverse condizioni di attaccamento di cellule batteriche. Adattato da Nanninga N. (1971). «Il mesosoma Bacillus subtilis affetto da fissazione chimico-fisica. Tratto e modificato da: File originale realizzato da TimVickersVectorized da Kkairri, tramite Wikimedia Commons.

Altri significati del termine mesosoma

Il termine mesosoma ha altri significati in zoologia:

Anatomia

Il mesosoma è uno dei tre tagmata in cui è suddiviso il corpo di alcuni artropodi, gli altri due sono prosoma e metasoma.

Tassonomia

Il mesosoma è un genere di crostacei descritto da Otto, 1821.

Riferimenti

HR Ebersold, JL Cordier, P. Lüthy (1981). Mesosomi batterici: artefatti dipendenti dal metodo. Archivi di microbiologia.
VM Reusch Jr, MM Burger (1973). Il mesosoma batterico. Biochimica et Biophysica Acta.
MRJ Salton (1994). Capitolo 1. L'involucro delle cellule batteriche - una prospettiva storica. In: J.-M. Ghuysen, R. Hakenbeck (a cura di), parete cellulare Bacferiol. Elsevier Science BV
T. Silva, JC Sousa, JJ Polónia, MA Macedo, AM Parente (1976). Mesosomi batterici. Strutture o manufatti reali? Biochimica et Biophysica Acta.
Mesosoma. Su Wikipedia. Recuperato da https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosome
Mesosoma. Su Wikipedia. Recuperato da https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosoma

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