PILI: CIRI, JENIS DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The pili (dari rambut Latin, Pilus tunggal) adalah sambungan yang terletak di permukaan sesetengah sel bakteria. Mereka terutama berkaitan dengan mekanisme pemindahan gen mendatar yang disebut konjugasi, dengan pergerakan dan perekatan bakteria ke permukaan biotik dan abiotik.

Proses seperti pili tidak boleh dikelirukan dengan flagella atau fimbriae, kerana proses dan strukturnya sangat berbeza - walaupun dengan proses yang kedua, mereka mempunyai fungsi perekatan sel.

Sumber: Adenosine

Perspektif bersejarah

Pili ditemui berkat pelaksanaan mikroskop elektron, sambil mempelajari pelengkap filamen bakteria. Pada pertengahan 1950-an, mereka digambarkan dan disebut sebagai fimbria.

Tidak sampai tahun 1960-an Brinton memperkenalkan istilah pili, mewujudkan perbezaan antara struktur ini dengan fimbriae dan dengan sisa-sisa sambungan filamen.

Ciri umum

Walaupun organisma prokariotik dianggap "sederhana" - berbanding keturunan eukariot - mereka mempunyai rangkaian ciri yang menjadikannya cukup kompleks, tidak hanya di bahagian dalam, tetapi juga di luar.

Beberapa bakteria dikelilingi oleh serangkaian proses dengan pelbagai fungsi, terutama pergerakan dan pertukaran bahan genetik.

Salah satu peluasan ini adalah pili, struktur yang menyerupai rambut halus dan berkaitan dengan pemindahan gen secara mendatar.

Komposisi protein

Pili terutamanya terdiri daripada protein oligomer yang disebut pilin (16-20 kDa). Pilin disusun secara heliks antara satu sama lain untuk membentuk struktur berbentuk silinder. Protein ini dapat mengubah susunan strukturnya untuk mengambil bahagian dalam pergerakan.

Struktur dan ukuran

Pili biasa mempunyai panjang rata-rata 0.3 hingga 1.0 µm dan diameter 7 nm. Walau bagaimanapun, ukuran ini dapat berubah dengan ketara bergantung pada spesies yang dimaksudkan.

Mereka disebarkan pada permukaan sel bakteria gram positif dan gram negatif, tetapi pil seksual hanya dilaporkan dalam sekumpulan bakteria gram negatif.

Terdapat sambungan lain yang serupa dengan pilis, tetapi berbeza dalam struktur dan fungsinya. Oleh itu, perlu menjelaskan aspek-aspek ini untuk mengelakkan kekeliruan. Contohnya, pili jauh lebih nipis dan lebih pendek daripada flagellum.

Walaupun istilah pili dan frimbriae digunakan secara sinonim oleh beberapa pengarang, fimbriae umumnya dijumpai dalam jumlah besar dan mengambil bahagian dalam fenomena lekatan mikroorganisma - yang relevan untuk menentukan kapasiti berjangkit sel yang dimaksudkan.

Walaupun mereka turut serta dalam lekatan, pili dalam jumlah lebih sedikit dan lebih panjang.

Genetik

Gen bakteria yang memberi kod untuk pembentukan pili dapat terletak pada kromosom organisma atau sebagai entitas ekstrakromosom, iaitu pada plasmid.

Jenis-Jenis

Dari segi sejarah, pili telah dikelompokkan dengan mengambil kira ciri fenotipik dan juga sifat antigenik. Klasifikasi yang dibuat dalam kajian perintis pili memperhitungkan kemampuan hemaglutinasi, menggunakan pili yang terdapat pada strain E. coli yang berlainan.

Klasifikasi kedua berdasarkan ciri-ciri morfologi relatif dalam tiga kumpulan: pili fleksibel dan nipis, fleksibel dan tebal dan tegar.

Klasifikasi terakhir mencadangkan dua kategori utama: pili biasa dan pili seksual. Oleh kerana klasifikasi ini berdasarkan fungsi struktur, kita akan membincangkan setiap jenis secara terperinci di bahagian seterusnya.

ciri-ciri

Konjugasi

Pertukaran bahan genetik tidak terhad kepada pemindahan DNA dari ibu bapa kepada anak. Dalam semua garis keturunan, fenomena yang dikenali sebagai pemindahan gen mendatar (THG untuk jangka pendek) tersebar luas, di mana individu dari masa generasi yang sama - yang mungkin atau mungkin tidak berkaitan - mampu bertukar DNA.

Dalam prokariota, satu bentuk THG adalah konjugasi, yang melibatkan penyebaran bahan genetik dari satu individu ke individu lain dan struktur yang digunakan adalah pil seksual. Sambungan ini akan bertindak sebagai "jambatan" di mana bakteria yang disebut F + akan menyambung ke F- dan laluan DNA akan berlaku.

Salah satu ciri konjugasi adalah bahawa mesti ada hubungan fizikal antara bakteria yang mengambil bahagian. DNA yang disumbangkan secara amnya menambahkan fungsi pada bakteria penerima, termasuk daya tahan terhadap antibiotik atau kemampuan untuk memetabolisme suatu senyawa secara efisien.

Terdapat dua jenis THG tambahan, iaitu: transformasi dan transduksi. Bersama dengan konjugasi proses ini telah membentuk evolusi genom spesies (bukan hanya bakteria), menambahkan tahap kerumitan yang lebih tinggi pada pokok kehidupan - jika kita menambahkan peristiwa THG, lebih baik merujuk kepada rangkaian dan bukan pokok.

Pergerakan

Pada spesies Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, dan dalam strain E.coli yang sangat spesifik, pili berperanan dalam pergerakan.

Motilitas kumpulan bakteria ini berlaku seperti berikut: subunit protein yang membentuknya - pilin meluas dari pilus. Kemudian, pelanjutan baru ini berjaya bersentuhan dengan permukaan sel asing dan ketika sampai di atasnya ia menarik kembali, mendorong pergerakan di dalam sel.

Jenis pergerakan pertama ini dikenali sebagai pergerakan penguncupan. Seperti yang dijangkakan, pelaksanaan pola pergerakan ini menghasilkan pergerakan pendek dan berselang.

Jenis kedua motilitas dikenali sebagai gelongsor motilitas dan merupakan ciri myxobacteria. Ini terkait dengan perpindahan sel di lingkungan di mana bahagian air cukup rendah, seperti tanah atau biofilm. Walau bagaimanapun, mekanisme ini tidak difahami dengan baik.

Penulis lain berbeza dalam pandangan ini (lihat Zhou & Li, 2015), dan menyarankan bahawa pili bukan struktur yang berkaitan dengan pergerakan.

Lekat dan patogenik

Pili mengambil bahagian dalam lekatan sel bakteria ke pelbagai permukaan, baik biotik maupun abiotik.

Pada bakteria gram negatif, kehadiran pili (dan fimbriae seperti yang disebutkan di atas) dikaitkan dengan pengaturan interaksi mikroba-mikroba dan host-patogen, yang penting dalam perkembangan penyakit.

Perhatikan bahawa lekatan mikroorganisma ke sel inang adalah langkah penting pada peringkat awal penyakit.

Rujukan

1. Clewell, DB (Ed.). (2013). Konjugasi bakteria. Springer Science & Business Media.
2. De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis yang menghasilkan Adc adhesin mengikat reseptor proteoglikan sel epitelium. Mikrobiologi molekul, 27 (6), 1203-1212.
3. Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Konjugasi bakteria: mekanisme dua langkah untuk pengangkutan DNA. Mikrobiologi molekul, 45 (1), 1-8.
4. Schaechter, M. (Ed.). (2010). Ensiklopedia mikrobiologi meja. Akhbar Akademik.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). Mikrobiologi: pengenalan. Pearson.
6. Zhou, X., & Li, Y. (Eds.). (2015). Atlas Mikrobiologi Mulut: Dari Mikroflora Sihat hingga Penyakit. Akhbar Akademik.