Das Mesosomen sind Invaginationen in der Plasmamembran von grampositiven und einigen gramnegativen Bakterien, die nur in chemisch fixierten Zellen zur Beobachtung in der Elektronenmikroskopie beobachtet werden.
Mikrobiologen schlugen ursprünglich vor, dass es sich um multifunktionale Organellen handelt. Zu diesen möglichen Funktionen gehörte unter anderem, dass sie an der Synthese von Zellmembranen, an der Bildung von Endosporen, an der Replikation und Segregation von DNA, an der Atmung und am Redoxstoffwechsel beteiligt sein könnten..
Da sie als Erweiterungen der zytoplasmatischen Membran angesehen werden, wurden ihnen außerdem Funktionen in enzymatischen Prozessen wie dem Elektronentransport zugewiesen..
Mesosomen waren in allen grampositiven Bakterien vorhanden, in gramnegativen jedoch selten. In letzterem erschienen sie nur, wenn sie unter bestimmten Bedingungen kultiviert wurden.
Die Substitution chemischer Fixierungsmethoden für elektronenmikroskopische Untersuchungen durch Kryofixierungstechniken (Fixierung bei niedrigen Temperaturen) bewies, dass Mesosomen tatsächlich Membranfehlbildungen aufgrund chemischer Fixierung waren..
Artikelverzeichnis
Die ersten Erwähnungen mesosomischer Strukturen stammen aus den frühen 50er Jahren des letzten Jahrhunderts. Die Struktur wurde jedoch einige Jahre später von Fitz-James (1960) getauft. Dieser Forscher beschrieb Mesosomen von Arten von Bazillus chemisch fixiert.
Während des Jahrzehnts der 70er Jahre begannen zahlreiche Forscher Beweise dafür zu zeigen, dass das Aussehen, die Anzahl und der Typ der Mesosomen von der chemischen Fixierung der Bakterien abhingen.
1981 demonstrierten Ebersold et al. Experimentell die künstliche Natur dieser Strukturen durch Untersuchung chemisch und kryogen fixierter Bakterien..
Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass bei Bakterien, die Antibiotika ausgesetzt waren, ähnliche Membranschäden mit dem daraus resultierenden Auftreten von Mesosomen beobachtet werden können.
Mesosomen wurden als Invaginationen in Form von zytoplasmatischen Taschen beschrieben, die Cluster von Vesikeln und Tubuli enthielten. Sie wurden auch als Membranspirale oder als Kombination beider Arten von Strukturen beschrieben..
Mesosomen traten in allen grampositiven Bakterien und nur in wenigen gramnegativen Spezies auf. In letzterem traten sie nur auf, wenn die Bakterien in Gegenwart von Osmiumtetroxid wuchsen und mit diesem fixierten..
Der Gehalt an Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten wurde als ähnlich wie der der Plasmamembran angesehen. Es gab jedoch gelegentlich signifikante Unterschiede im Phospholipid-, Carotinoid-, Kohlenhydrat- und Menachinon-Gehalt beider Strukturen. RNA und DNA-Spuren wurden auch in der chemischen Zusammensetzung von Mesosomen gefunden.
Zwei Arten von Mesosomen wurden entsprechend ihrer Position und Funktion beschrieben:
Diejenigen, die an der Bildung des Septums bei der Zellteilung beteiligt waren und an der Bildung von Sporen beteiligt waren.
Diesen Mesosomen wurden synthetische und sekretorische Funktionen zugeschrieben.
Viele zytochemische Studien deuteten darauf hin, dass die In-vivo-Redoxreaktionen der Bakterien in den Mesosomen lagen. Diese Studien umfassten die Färbung mit lebenswichtigen Färbungen wie Janus Green B und Tetrazoliumverbindungen..
Biochemische Studien deuteten jedoch darauf hin, dass spezifische Oxidasen, Dehydrogenasen und Cytochrome in mesosomalen Präparaten vollständig oder in reduzierten Konzentrationen fehlten..
Es wurde vermutet, dass das Mesosom den Kern nach einem als Extrusion bezeichneten Prozess an die Zelloberfläche zog..
In frisch hergestellten Protoplasten wurden häufig Fragmente von Mesosomentubuli beobachtet, die außerhalb der Membran hafteten. Diese Vereinigung erfolgte entgegengesetzt zu dem Punkt auf der Innenfläche, an dem der Kern Kontakt mit der Membran hatte..
Nach den Ergebnissen verschiedener Studien wurde darauf hingewiesen, dass zu Beginn der Teilung die beiden Kerne jeweils mit einem Mesosom verbunden waren.
Mit zunehmendem Kernvolumen teilen sich die Mesosomen in zwei Teile und trennen sich dann, vermutlich mit Tochterkernen. Daher wurde angenommen, dass Mesosomen als primitives Analogon der mitotischen Spindel in pflanzlichen und tierischen Zellen wirken..
Die Ergebnisse zur Beteiligung von Mesosomen an der Bildung des Septums (Septum) waren nicht eindeutig. Nach Ansicht einiger Autoren war die Assoziation des Mesosoms mit dem Septum bei einigen Arten wachsender Bakterien eine allgemein anerkannte Tatsache..
Viele experimentelle Ergebnisse deuteten jedoch darauf hin, dass Mesosomen für die normale Funktion des Zellteilungsmechanismus nicht erforderlich waren..
Da angenommen wurde, dass das Mesosom mit dem wachsenden Septum assoziiert ist, wurde vermutet, dass es auch an der Zellwandsynthese beteiligt sein könnte.
Es wurde auch vorgeschlagen, dass das Mesosom aufgrund des unterschiedlichen Einbaus von Lipiden und Proteinvorläufern in mesosomale Vesikel die Membransynthesestelle ist. Es gab jedoch keine schlüssigen Beweise für diese Hypothese..
Einige Antibiotika verursachen Missbildungen, die denen ähneln, die durch die zur Bindung von Bakterien verwendeten Chemikalien verursacht werden. Aufgrund dessen war das Vorhandensein von Mesosomen mit der Möglichkeit verbunden, dass diese Strukturen eine sekretorische Funktion von Enzymen zum Abbau von Antibiotika hatten. Die erhaltenen Beweise waren jedoch widersprüchlich.
Das Episom ist eine bakterielle replizierende extrachromosomale Einheit, die autonom oder mit einem Chromosom funktionieren kann. Eine der angeblich am besten nachgewiesenen Funktionen des Mesosoms bestand darin, als Ort für die Zellanlagerung von Episomen an die Bakterienmembran zu fungieren..
Es wurde angenommen, dass das Mesosom während des Transformationsprozesses als DNA-Aufnahmeorgan fungiert. Diese Annahme basierte jedoch auf indirekten Daten und nicht auf direkten Beweisen..
Zu den von den Forschern aufgezeigten Beweisen, die zeigen, dass Mesosomen keine Organellen sind, sondern Artefakte, die durch Fixierungstechniken verursacht werden, gehören:
1.- Die Anzahl und Größe der mesosomalen Strukturen variiert mit der Fixierungstechnik.
2.- Mesosomen sind nur in chemisch fixierten Proben für die Elektronenmikroskopie zu beobachten.
3.- Mesosomen kommen in kryogen fixierten Bakterien nicht vor.
4.- Diese Strukturen treten bei Bakterien auf, die mit einigen Arten von Antibiotika behandelt wurden und ähnliche Schäden wie chemische Fixiermittel verursachen.
Der Begriff Mesosom hat in der Zoologie andere Bedeutungen:
Das Mesosom ist eine der drei Tagmata, in die der Körper einiger Arthropoden unterteilt ist, die anderen beiden sind Prosoma und Metasom.
Mesosom ist eine von Otto, 1821, beschriebene Gattung von Krebstieren.
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