एंडोस्पोरस: विशेषताएं, संरचना, गठन, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

Endospores कुछ बैक्टीरिया के अस्तित्व के रूप हैं, निष्क्रिय कोशिकाओं और निर्जलित लेपित सुरक्षात्मक परतों से मिलकर रासायनिक और शारीरिक तनाव की चरम प्रतिरोध दिखा। वे पोषक तत्वों की अनुपस्थिति में अनिश्चित काल तक चलने में सक्षम हैं। वे बैक्टीरिया के अंदर बनते हैं।

एंडोस्पोर्स सबसे प्रतिरोधी जीवित संरचनाएं हैं। वे उच्च तापमान, पराबैंगनी प्रकाश, गामा विकिरण, desiccation, परासरण, रासायनिक एजेंटों, और एंजाइमी हाइड्रोलिसिस से बच सकते हैं।

स्रोत: डार्टमाउथ इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप सुविधा, डार्टमाउथ कॉलेज

जब पर्यावरण की स्थिति इसे निर्धारित करती है, तो एंडोस्पोरस सक्रिय बैक्टीरिया को जन्म देते हैं जो फ़ीड और गुणा करते हैं।

एंडोस्पोर एक प्रकार का बीजाणु है। कवक, प्रोटोजोआ, शैवाल और पौधे हैं जो अपने प्रकार का उत्पादन करते हैं। एंडोस्पोरस में प्रजनन क्रिया का अभाव होता है: प्रत्येक जीवाणु कोशिका केवल एक पैदा करती है। अन्य जीवों में, इसके विपरीत, उनका प्रजनन कार्य हो सकता है।

इतिहास

17 वीं शताब्दी के मध्य में, डच कपड़ा व्यापारी और माइक्रोबायोलॉजी एंटनी वैन लीउवेनहोके के अग्रणी, स्वयं द्वारा डिज़ाइन किए गए सरल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए, पहले जीवित सूक्ष्मजीवों का निरीक्षण करने वाले थे, जिसमें प्रोटोजोआ, शैवाल, खमीर, कवक और बैक्टीरिया शामिल थे।

1859 में, फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज ने एक प्रतियोगिता आयोजित की जिसमें फ्रांसीसी रसायनज्ञ लुई पाश्चर ने भाग लिया। इसका उद्देश्य "सहज पीढ़ी" पर एक प्रयोग के माध्यम से प्रकाश डालना था, जो एक प्राचीन परिकल्पना थी जिसने प्रस्तावित किया था कि जीवन "महत्वपूर्ण बलों" या गैर-जीवित या विघटित पदार्थों में मौजूद "पारगम्य पदार्थों" से उत्पन्न हो सकता है।

पाश्चर ने दिखाया कि शराब, हवा और ठोस कणों के मामले में, रोगाणुओं के स्रोत हैं जो पहले से निष्फल गर्मी के साथ संस्कृति शोरबा में बढ़ते हैं। कुछ ही समय बाद, 1877 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जॉन टायंडाल ने पाश्चर की टिप्पणियों की पुष्टि की, जिससे सहज पीढ़ी की परिकल्पना को अंतिम झटका लगा।

टाइन्डाल ने जीवाणुओं के अत्यधिक गर्मी प्रतिरोधी रूपों के लिए सबूत भी प्रदान किए। स्वतंत्र रूप से, 1872 और 1885 के बीच, जर्मन वनस्पतिशास्त्री फर्डिनेंड कोहन ने आधुनिक माइक्रोबायोलॉजी के संस्थापक माना, बैक्टीरियल एंडोस्पोर्स का विस्तार से वर्णन किया।

दीर्घायु

अधिकांश जीव ऐसे वातावरण में रहते हैं जो समय और स्थान में भिन्न होते हैं। विकास और प्रजनन के लिए अस्थायी रूप से अनुपयुक्त रहने वाली पर्यावरणीय स्थितियों के लिए एक आम रणनीति प्रतिवर्ती निष्क्रियता की स्थिति में प्रवेश करना है, जिसके दौरान व्यक्ति सुरक्षात्मक संरचनाओं की शरण लेते हैं और अपने ऊर्जा व्यय को कम करते हैं।

सक्रिय और अव्यक्त अवस्थाओं के बीच संक्रमण चयापचय महंगा है। यह निवेश तब अधिक होता है जब व्यक्तियों को अपने स्वयं के सुरक्षात्मक ढांचे का निर्माण करना चाहिए, वे बाहरी सामग्री या बायोसिंथेसाइज़ से बने होते हैं। इसके अलावा, व्यक्तियों को पर्यावरणीय उत्तेजनाओं का जवाब देने में सक्षम होना चाहिए जो संक्रमण का कारण बनते हैं।

लेटेंसी सुप्त व्यक्तियों का एक जलाशय उत्पन्न करती है, जिसे तब अनुकूल स्थिति में लाया जाता है, जब उसे सक्रिय किया जा सकता है। ये जलाशय आबादी और उनकी आनुवंशिक विविधता के संरक्षण की अनुमति देते हैं। जब एन्डोस्पोर-उत्पादक रोगजनक बैक्टीरिया की बात आती है, तो विलंबता उनके संचरण की सुविधा देती है और उनके नियंत्रण को मुश्किल बना देती है।

बैक्टीरियल एंडोस्पोरस कई वर्षों तक व्यवहार्य रह सकते हैं। यह तर्क दिया गया है कि प्राचीन सब्सट्रेट में संरक्षित एन्डोस्पोर्स, जैसे कि पेराफ्रोस्ट, जलीय तलछट, भूमिगत नमक जमा, या एम्बर हजारों और लाखों वर्षों तक व्यवहार्य रह सकते हैं।

अवलोकन

जीवाणुओं की प्रजातियों की पहचान के लिए एंडोस्पोरस की स्थिति और अन्य विशेषताओं को देखना बहुत उपयोगी है।

एंडोस्पोरस को एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके देखा जा सकता है। ग्राम या मेथिलीन ब्लू धुंधला के अधीन बैक्टीरिया में, ये वनस्पति जीवाणु कोशिका के भीतर रंगहीन क्षेत्रों के रूप में प्रतिष्ठित हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि एंडोस्पोर की दीवारें साधारण धुंधला अभिकर्मकों द्वारा प्रवेश के लिए प्रतिरोधी हैं।

एंडोस्पोर्स के लिए एक विशिष्ट धुंधला विधि, जिसे शेफ़र-फुल्टन अंतर दाग के रूप में जाना जाता है, विकसित किया गया है जो उन्हें स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। यह विधि उन दोनों की कल्पना करने की अनुमति देती है जो बैक्टीरिया वनस्पति सेल के अंदर हैं और जो इसके बाहर हैं।

स्कैफ़र-फुल्टन विधि एंडोस्पोरस की दीवार को दागने के लिए मैलाकाइट ग्रीन की क्षमता पर आधारित है। इस पदार्थ को लगाने के बाद, वानस्पतिक कोशिकाओं को रंग देने के लिए सफारी का उपयोग किया जाता है।

इसका परिणाम एंडोस्पोरस और वनस्पति कोशिकाओं का एक अंतर धुंधला हो जाना है। पूर्व में एक हरा रंग और दूसरा गुलाबी रंग होता है।

संरचना

वनस्पति कोशिका, या स्पोरैन्जियम के भीतर, एंडोस्पोरस टर्मिनल, भूमिगत, या केंद्र में स्थित हो सकते हैं। इस बैक्टीरिया के रूप में चार परतें हैं: मज्जा, रोगाणु दीवार, प्रांतस्था और आवरण। कुछ प्रजातियों में एक पांचवीं बाहरी झिल्लीदार परत होती है जिसे एक्सोस्पोरियम कहा जाता है, जिसमें लिपोप्रोटीन होता है जिसमें कार्बोहाइड्रेट होते हैं।

मज्जा या केंद्र एन्डोस्पोर का प्रोटोप्लास्ट है। इसमें गुणसूत्र, राइबोसोम और एक ग्लाइकोलाइटिक ऊर्जा-उत्पादक प्रणाली शामिल है। एरोबिक प्रजातियों में भी यह साइटोक्रोम नहीं हो सकता है।

अंकुरण के लिए ऊर्जा को 3-फॉस्फोग्लिसरेट (कोई एटीपी नहीं है) में संग्रहीत किया जाता है। इसमें डिपिकोलिनिक एसिड (एंडोस्पोर के सूखे वजन का 5-15%) की उच्च एकाग्रता है।

बीजाणु की कीटाणु मज्जा झिल्ली को घेर लेता है। इसमें विशिष्ट पेप्टिडोग्लाइकन होता है, जो कि मणिभ के दौरान वनस्पति कोशिका की कोशिका भित्ति बन जाता है।

कोर्टेक्स एंडोस्पोर की सबसे मोटी परत है। रोगाणु की दीवार के चारों ओर। इसमें एटिपिकल पेप्टिडोग्लाइकन होता है, जिसमें विशिष्ट की तुलना में कम क्रॉस-लिंक होते हैं, जो इसे अंकुरित करने के लिए आवश्यक, लाइसोजाइम द्वारा ऑटोलिसिस के प्रति बहुत संवेदनशील बनाता है।

कोट एक केराटिन जैसे प्रोटीन से बना होता है जिसमें कई इंट्रामोल्युलर डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड होते हैं। कोर्टेक्स को घेर लेता है। इसकी अभेद्यता रासायनिक हमलों का प्रतिरोध करती है।

शरीर क्रिया विज्ञान

लेपिसोलिनिक एसिड में विलंबता रखरखाव, डीएनए स्थिरीकरण और गर्मी प्रतिरोध में एक भूमिका दिखाई देती है। इस एसिड में छोटे घुलनशील प्रोटीन की मौजूदगी डीएनए को संतृप्त करती है और इसे गर्मी, निर्जलीकरण, पराबैंगनी प्रकाश और रसायनों से बचाती है।

एटिपिकल पेप्टिडोग्लाइकन का संश्लेषण तब शुरू होता है जब एक असममित सेप्टम बनता है जो वनस्पति कोशिका को विभाजित करता है। इस तरह, पेप्टिडोग्लाइकन स्टेम सेल को विभाजित करता है जिसमें प्रीस्पोर दो डिब्बों में विकसित होगा। पेप्टिडोग्लाइकन इसे आसमाटिक असंतुलन से बचाता है।

कोर्टेक्स ऑस्मोटेटिक रूप से प्रोटोप्लास्ट से पानी निकालता है, जिससे यह गर्मी और विकिरण क्षति के लिए अधिक प्रतिरोधी हो जाता है।

एंडोस्पोरस में डीएनए मरम्मत एंजाइम होते हैं, जो मज्जा की सक्रियता और उसके बाद के अंकुरण के दौरान कार्य करते हैं।

sporulation

एक वनस्पति जीवाणु कोशिका से एक एंडोस्पोर बनाने की प्रक्रिया को स्पोरुलेशन या स्पोरोजेनेसिस कहा जाता है।

एन्डोस्पोर्स अधिक बार होते हैं जब कुछ महत्वपूर्ण पोषक तत्व कम आपूर्ति में होते हैं। एंडोस्पोर उत्पादन भी हो सकता है, विलुप्त होने के खिलाफ जीवन बीमा का प्रतिनिधित्व करता है, जब पोषक तत्व प्रचुर मात्रा में होते हैं और अन्य पर्यावरणीय परिस्थितियां अनुकूल होती हैं।

स्पोरुलेशन में पाँच चरण होते हैं:

1) सेप्टम का गठन (मज्जा झिल्ली, बीजाणु की रोगाणु दीवार)। साइटोप्लाज्म (भविष्य मज्जा) के एक हिस्से और एक प्रतिकृति गुणसूत्र को अलग किया जाता है।

2) बीजाणु की रोगाणु दीवार विकसित होती है।

3) कोर्टेक्स को संश्लेषित किया जाता है।

४) आवरण बनता है।

5) वानस्पतिक कोशिका का क्षरण होता है और इस प्रकार वह एन्डोस्पोर को छोड़ता है।

अंकुरण

वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक एंडोस्पोर एक वनस्पति कोशिका में बदल जाता है, अंकुरण कहलाता है। यह एन्डोस्पोर कवरिंग के एंजाइमैटिक टूटने से शुरू होता है, जो मज्जा के जलयोजन और चयापचय गतिविधि को फिर से शुरू करने की अनुमति देता है।

अंकुरण में तीन चरण होते हैं:

1) सक्रियण। यह तब होता है जब घर्षण, एक रासायनिक एजेंट, या गर्मी आवरण को नुकसान पहुंचाता है।

2) अंकुरण (या दीक्षा)। यह तब शुरू होता है जब पर्यावरण की स्थिति अनुकूल होती है। पेप्टिडोग्लाइकन को नीचा दिखाया जाता है, द्विध्रुवीय एसिड जारी किया जाता है, और कोशिका हाइड्रेटेड होती है।

३) प्रकोप। प्रांतस्था अपमानित है और जैवसंश्लेषण और कोशिका विभाजन पुनः आरंभ होता है।

विकृति विज्ञान

हीटिंग, ठंड, निर्जलीकरण और विकिरण के प्रतिरोध के कारण रोगजनक बैक्टीरिया के एंडोस्पोरस एक गंभीर स्वास्थ्य समस्या है, जो वनस्पति कोशिकाओं को मारते हैं।

उदाहरण के लिए, कुछ एंडोस्पोर उबलते पानी (100 डिग्री सेल्सियस) में कई घंटों तक जीवित रह सकते हैं। इसके विपरीत, वनस्पति कोशिकाएं 70 ° C से ऊपर तापमान का विरोध नहीं करती हैं।

जेना क्लोस्ट्रीडियम और बेसिलस के कुछ एन्डोस्पोर-उत्पादक बैक्टीरिया पोटेशियम प्रोटीन विषाक्त पदार्थों का उत्सर्जन करते हैं जो बोटुलिज़्म, टेटनस और एंथ्रेक्स का कारण बनते हैं।

मामले के आधार पर, उपचार में गैस्ट्रिक पानी से धोना, घाव की सफाई, एंटीबायोटिक्स या एंटीटॉक्सिन थेरेपी शामिल हैं। निवारक उपायों में स्वच्छता, बंध्याकरण और टीकाकरण शामिल हैं।

बोटुलिज़्म

यह क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम के बीजाणु के साथ संदूषण के कारण होता है। इसका सबसे स्पष्ट लक्षण मांसपेशी पक्षाघात है, जो मृत्यु के बाद हो सकता है। इसकी घटना कम है।

वनस्पति शास्त्र के तीन प्रकार हैं। शिशु शहद या अन्य एडिटिव्स के घूस के कारण होता है, जो हवा से दूषित होता है, जिसे दूध में मिलाया जाता है। इसके भाग के लिए, भोजन दूषित भोजन (जैसे डिब्बाबंद भोजन) के अंतर्ग्रहण द्वारा निर्मित होता है, कच्चा या खराब पकाया जाता है। अंत में, चोट जमीन के संपर्क से उत्पन्न होती है, जो सी। बोटुलिनम का प्राकृतिक आवास है।

धनुस्तंभ

यह क्लोस्ट्रीडियम टेटानी के कारण होता है। इसके लक्षणों में मांसपेशियों के संकुचन शामिल हैं जो बहुत दर्दनाक हैं (ग्रीक में, "टेटनस" शब्द का अर्थ अनुबंध करना है) और इतना मजबूत है कि वे टूटी हुई हड्डियों का कारण बन सकते हैं। यह अक्सर घातक होता है। इसकी घटना कम है।

सी। टेटानी का संक्रमण फैलाने वाले घाव आमतौर पर एक घाव के माध्यम से शरीर में प्रवेश करते हैं, जिसमें वे अंकुरित होते हैं। विकास के दौरान, जिसके कारण घाव को खराब ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, वनस्पति कोशिकाएं टेटनस विष का उत्पादन करती हैं।

बैक्टीरिया और उनके एंडोस्पोर्स मिट्टी सहित पर्यावरण में आम हैं। वे मनुष्यों और जानवरों के मल में पाए गए हैं।

बिसहरिया

यह बैसिलस एन्थ्रेसिस के कारण होता है। इसके लक्षण पर्यावरण और संक्रमण के स्थान के आधार पर बहुत भिन्न होते हैं। यह एक गंभीर और अक्सर घातक बीमारी है। जानवरों और मनुष्यों में इसकी घटना मध्यम रूप से उच्च होती है, जो महामारी पैदा करती है। 18 वीं शताब्दी में, एंथ्रेक्स ने यूरोप की भेड़ों को नष्ट कर दिया।

शाकाहारी स्तनधारी इसके प्राकृतिक मेजबान हैं। मनुष्य जानवरों के साथ संपर्क (आमतौर पर व्यावसायिक) से संक्रमित हो जाते हैं, या जानवरों के उत्पादों को संभालते हैं या उनसे प्रभावित होते हैं।

एंथ्रेक्स के तीन प्रकार हैं:

1) त्वचीय। प्रवेश चोटों द्वारा निर्मित है। त्वचा पर कालापन, नेक्रोटिक अल्सर बनते हैं।

2) साँस लेना द्वारा। सांस लेने के दौरान प्रवेश। यह सूजन और आंतरिक रक्तस्राव पैदा करता है और कोमा की ओर जाता है।

3) जठरांत्र। प्रवेश द्वारा प्रवेश। यह ऑरोफरीन्जियल अल्सर, गंभीर पेट से रक्तस्राव और दस्त का कारण बनता है।

लगभग 95% मामलों में, मानव एंथ्रेक्स त्वचीय है। 1% से कम में यह जठरांत्र है।

नियंत्रण

आटोक्लेव में नसबंदी से एंडोस्पोरस को नष्ट किया जा सकता है, 15 psi के दबाव और 7–70 मिनट के लिए 115–125 डिग्री सेल्सियस के तापमान का संयोजन किया जा सकता है। तापमान और दबाव में वैकल्पिक परिवर्तन से भी इन्हें समाप्त किया जा सकता है, जैसे कि बीजाणुओं का अंकुरण होता है जिसके परिणामस्वरूप वनस्पति बैक्टीरिया की मृत्यु हो जाती है।

पेरासिटिक एसिड एंडोस्पोर को नष्ट करने के लिए सबसे प्रभावी रासायनिक एजेंटों में से एक है। आयोडीन, टिंचर में (शराब में भंग) या आयोडोफोर (एक कार्बनिक अणु के साथ संयुक्त) भी आमतौर पर एंडोस्पोर्स के लिए घातक होता है।

सर्जिकल उपकरणों में एंडोस्पोर्स के विनाश को प्रभावी ढंग से एक कंटेनर में पेश करके प्राप्त किया जाता है जिसमें एक प्लाज्मा (मुक्त कणों में समृद्ध गैस) प्रेरित होता है, जिसके लिए कुछ रासायनिक एजेंटों को नकारात्मक दबाव और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के अधीन किया जाता है।

बड़ी वस्तुओं में एंडोस्पोरस का विनाश, जैसे कि गद्दे, एक गैर-ज्वलनशील गैस के साथ मिलकर एथिलीन ऑक्साइड को कई घंटों तक उजागर करने से प्राप्त होता है।

खाद्य प्रसंस्करण उद्योग जलीय घोल में क्लोरीन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं, जो एंथ्रेक्स एंडोस्पोर से संभावित रूप से दूषित क्षेत्रों को सुखा देता है।

सोडियम नाइट्राइट को मांस उत्पादों में जोड़ा जाता है, और एंटीबायोटिक निसिन पनीर में जोड़ा जाता है, एन्डोस्पोर-उत्पादक बैक्टीरिया के विकास को रोकता है।

जैविक हथियार और जीवनी शक्ति

बैसिलस एन्थ्रेसिस को विकसित करना आसान है। इस कारण से, दो विश्व युद्धों के दौरान इसे जर्मनी, ग्रेट ब्रिटेन, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और सोवियत संघ के शस्त्रागार में एक जैविक हथियार के रूप में शामिल किया गया था।

1937 में जापानी सेना ने मंचूरिया में चीनी नागरिकों के खिलाफ एक जैविक हथियार के रूप में एंथ्रेक्स का इस्तेमाल किया। 1979 में, रूस के सेवरडलोव्स्क में, बी। एन्थ्रेसिस के एक सैन्य-व्युत्पन्न तनाव से कम से कम 64 लोगों की दुर्घटनावश बीजाणु से मृत्यु हो गई। जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका में, एंथ्रेक्स का उपयोग आतंकवादी उद्देश्यों के लिए किया गया है।

इसके विपरीत, वर्तमान में चिकित्सीय दवाओं के लिए एक वाहन के रूप में एंडोस्पोर कोटिंग्स का उपयोग करने और निवारक टीकाकरण उद्देश्यों के लिए बनाए गए एंटीजन के लिए प्रयास किए जा रहे हैं।

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