דו"ח מעבדה מספר 6 – אפיון תהליכים תאיים באמצעות מיקרוסקופית אור (דו"ח בדוק עם הערות)

מוסד לימוד
סוג העבודה
מקצוע
מילות מפתח ,
שנת הגשה 2014
מספר מילים 4238

תקציר העבודה

דו"ח מעבדה מספר 6 – אפיון תהליכים תאיים באמצעות מיקרוסקופית אור מגישות:
מבוא
בקטריות מסוימות מסוגלות ליצר מבנים מיוחדים הנקראים נבגים (endospores) בתהליך הנקרא ספורלציה. נבגים הם תאים מובדלים העמידים מאוד לחום ואינם נהרסים בקלות, גם לא על ידי כימיקלים קשים. בנוסף, נבגים עמידים בפני התייבשות, קרינה, חומצות וחומרי חיטוי כימיים ויכולים להישאר "רדומים" לתקופה ממושכת. הנבג מורכב מ- exosporium שהינו מעטה דק ועדין העשוי חלבונים. מתחתיו מצוי ה-coat של הנבג המכיל שכבות של חלבונים הספציפיים לנבג. מתחתיו ה-cortex הכולל רשת רופפת של פפטידוגליקן. בתוך הקורטקס מצויה הליבה המכילה את דופן התא (core wall), הממברנה הציטופלזמטית, הציטופלזמה ושאר מרכיבי התא.
בליבה ישנו גם מרכיב כימי הייחודי לנבג- Dipicolinic-Acid (DPA)  וריכוזים גבוהים של סידן הנמצאים בקומפלקס עם ה-DPA. הליבה מכילה מעט מאוד מים ולכן הציטופלזמה בעלת מרקם של ג'ל עבה, מה שתורם לעמידות הנבג מפני חום וכימיקלים ומאפשר את הפסקת פעילות האנזימים כאשר הנבג רדום. בנוסף, הציטופלזמה מכילה ריכוזים גבוהים של חלבונים ספציפיים לנבג הנקראים SASPs. תפקידם של חלבונים אלה הם להיקשר בחוזקה לדנ"א ולהגן עליו מפני סכנות הרס. בנוסף, הם מתפקדים כמקור אנרגיה לגדילה של תא וגטטיבי בתהליך הנביטה. בחיידקים, יצירת הנבג מתרחשת בשלב הסטציונרי כאשר יש חסר בנוטריינטים חשובים כמו פחמן או חנקן ודורשת תהליכים מורכבים של התמיינות תאית. בתחילת הספורלציה הדנ"א נדחס, יש יצירת ציר ושני הכרומוזומים מהסיבוב האחרון של שלב הרפליקציה נודדים לשני קצוות התא. לאחר מכן נוצרת מחיצה בקצה אחד מרוחק מהאמצע. החלק הגדול נקרא mother והקטן forespore.
תא האם בולע את ה-forespore והוא נהפך לפרוטופלסט חופשי בתוך תא האם. ה-forespore מתבגר תוך כדי תהליכים מורכבים של ביוסינתזה ותהליכים מורפולוגיים ל-spore: נוצר ה-exosporium וקורטקס ראשוני ויש איבוד מים. בשלב הבא יש הכללה של סידן ו- DPAוייבוש. תא האם מייצר את החלבונים המרכיבים את ה-coat של הנבג וה-forespore מייצר כמות גדולה של חלבוני SASPs. לאחר מכן נוצרת דופן התא על גבי הממברנה של ה-forespore ומעליו ה-cortex.
לבסוף יש ליזיס של תא האם והנבג משתחרר.
הנביטה של נבגים רדומים הוא הצעד הראשון של חזרה לתא וגטטיבי. לנביטה דרושים נוטריינטים הכוללים חומצות אמינו, סוכרים או פורינים. ישנם גם תערובות של נוטריינטים המגרות  נביטה כמו AGFK הכוללת אספרג'ין, גלוקוז, פרוקטוז ואשלגן. ברגע שהנבג מקבל את אלו והוא חש בשינויים הסביבתיים, הוא מחויב לתהליך הנביטה. על גבי הממברנה הפנימים של הנבג ישנם רצפטורים המקודדים על ידי הגנים gerA, gerB ו-gerK והם קושרים אליהם באופן ספציפי את הנוטריינטים השונים ומאקטבים את תחילת הנביטה. בנוסף לנוטריינטים הנ"ל נביטה גם מתרחשת כתגובה לריאגנטים נוספים הכוללים ליזוזים, מלחים, לחץ גבוה, הקומפלקס Ca2+-DPA וקטיונים כמו Dodecylamine.
תהליך זה כולל שלושה שלבים: השלב הראשון הינו אקטיבציה הכוללת חימום הנבג למשך מספר דקות בטמפרטורה גבוהה.
השלב השני הוא שלב הנביטה המתרחש כאשר נותנים לנבג נוטריינטים ספציפיים. תחילה, יש שחרור של קטיונים מה-coat, דבר המעלה את החומציות- שינוי הכרחי לתחילת מטבוליזם. לאחר מכן יש שחרור של סידן ו- DPA וכניסה של מים המסייעת בהמסה של הליבה ומורידה את העמידות של הנבג מפני חום. לאחר מכן יש הידרוליזה של הפפטידוגליקן בקורטקס ולבסוף ערבול הליבה עם מים נוספים והרחבה של דופן התא. רק לאחר שלב זה מתאפשרת תנועת חלבונים בליבה והאנזימים הופכים לפעילים. השלב השלישי הוא ה-outgrowth בו התא מגיח מה-coat ומתחיל להתחלק, יש מטבוליזם וסינתזה של מקרומולקולות ודגרדציה של חלבוני ה-SASPs. בסיום שלושת השלבים יש מעבר מתא נבגי יבש ועמיד לתא וגטטיבי מטבולי ולח המסוגל להתחלק ולהתרבות.
בניסוי זה ביצענו מעקב ואפיון תהליכים תאיים כמו תהליך הנביטה של ספורות Bacillus.subtilas ותהליכי חלוקת תא בחיידקים באמצעות מיקרוסקופית אור. מבוא טוב מאוד –     ציון סופי: 93