PILI: CARACTERISTICI, TIPURI ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

PILI (de păr latin, pilului singular) sunt extensii care sunt situate pe suprafața unor celule bacteriene. Ele sunt în principal legate de mecanismul de transfer de gene orizontal numit conjugare, cu locomoția și adeziunea bacteriilor pe suprafețele biotice și abiotice.

Procesele asemănătoare cu piliul nu trebuie confundate cu flagelele sau fimbriaele, deoarece acestea diferă profund în structură și funcție - deși cu acestea din urmă, au rolul de aderare celulară.

Sursa: Adenozină

Perspectiva istorica

Pilul a fost descoperit datorită implementării microscopiei electronice, în timp ce studiază apendicele filamentoase bacteriene. La mijlocul anilor '50, au fost vizualizate și numite fimbria.

Abia în anii 1960, Brinton a introdus termenul pili, stabilind diferențe între aceste structuri cu fimbria și cu restul extensiilor filamentoase.

Caracteristici generale

Deși organismele procariote sunt considerate „simple” - în comparație cu linia eucariotei - au o serie de caracteristici care le fac destul de complexe, nu numai la interior, ci și la exterior.

Unele bacterii sunt înconjurate de o serie de procese cu multiple funcții, în principal locomoție și schimbul de material genetic.

Una dintre aceste extensii sunt pili, structuri care seamănă cu părul fin și care sunt legate de transferul orizontal al genelor.

Compoziția proteinelor

Piliul este compus în principal dintr-o proteină oligomerică numită pilină (16-20 kDa). Pilinul este dispus într-un mod elicoidal unul cu altul pentru a forma o structură în formă de cilindru. Această proteină își poate modifica aranjamentul structural pentru a participa la locomoție.

Structura și măsurători

Pilii obișnuiți au o lungime medie de 0,3 până la 1,0 um și un diametru de 7 nm. Cu toate acestea, această măsură se poate schimba semnificativ în funcție de specia în cauză.

Acestea sunt distribuite pe suprafața celulelor de bacterii gram pozitive și gram negative, dar piliile sexuale au fost raportate doar într-un grup de bacterii gram negative.

Există și alte extensii care sunt similare cu pilis, dar diferă ca structură și funcție. Prin urmare, este necesar să clarificăm aceste aspecte pentru a evita confuziile. De exemplu, piliul este mult mai subțire și mult mai scurt decât un flagellum.

Deși termenii pili și frimbriae sunt folosiți în mod sinonim de unii autori, fimbriae se găsesc în general în număr mare și participă la fenomenul de adeziune al microorganismelor - ceea ce este relevant pentru a defini capacitatea infecțioasă a celulei în cauză.

Deși participă și la adeziune, pili-urile sunt în număr mai mic și sunt mai lungi.

genetică

Genele bacteriene care codifică formarea piliului pot fi localizate pe cromozomul organismului sau ca o entitate extracromosomală, adică într-o plasmidă.

Tipuri

Istoric, pili-urile au fost grupate luând în considerare caracteristicile fenotipice, precum și proprietățile antigenice. O clasificare stabilită în studiile de pionierat ale pili-ului a avut în vedere capacitatea hemaglutinării, folosind pili-ul prezent în diferite tulpini de E. coli.

O a doua clasificare se bazează pe caracteristicile morfologice relative în trei grupuri: pili flexibil și subțire, flexibil și gros și rigid.

Ultima clasificare propune două categorii principale: piliul obișnuit și piliul sexual. Deoarece clasificarea se bazează în principal pe funcția structurii, vom discuta despre fiecare tip în detaliu în secțiunea următoare.

Caracteristici

Conjugare

Schimbul de material genetic nu se limitează la trecerea ADN-ului de la părinte la copil. În toate liniile vieții, un fenomen cunoscut sub numele de transfer de gene orizontal (THG pe scurt) este larg răspândit, în cazul în care indivizii din același timp de generație - care pot sau nu sunt înrudiți - sunt capabili să facă schimb de ADN.

În procariote, o formă de THG este conjugarea, care implică trecerea materialului genetic de la un individ la altul, iar structura utilizată este pilonul sexual. Această extensie va acționa ca o "punte" în care o bacterie numită F + se va conecta la o F- și va avea loc trecerea ADN-ului.

Una dintre caracteristicile conjugării este că trebuie să existe un contact fizic între bacteriile participante. ADN-ul care este donat adaugă în general o funcție pentru bacteriile primitoare, incluzând rezistența la un antibiotic sau capacitatea de a metaboliza eficient un compus.

Există două tipuri suplimentare de THG, și anume: transformarea și transducția. Împreună cu conjugarea, aceste procese au modelat evoluția genomului speciilor (nu doar a bacteriilor), adăugând un nivel mai mare de complexitate arborelui vieții - dacă adăugăm evenimente THG, este mai bine să ne referim la o rețea și nu un copac.

Locomoţie

La speciile Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, și la tulpinile foarte specifice de E. coli, piliul joacă un rol în locomoție.

Motilitatea acestui grup bacterian apare astfel: o subunitate a proteinelor care le formează - pilina se extinde din pilus. Apoi, această nouă extensie reușește să intre în contact cu o suprafață a celulei străine și atunci când ajunge la ea se retrage, conducând o mișcare în celulă.

Acest prim tip de mișcare este cunoscut sub numele de motilitatea contracției. După cum s-ar putea aștepta, execuția acestui model de locomoție are ca rezultat mișcări scurte, intermitente.

Al doilea tip de motilitate este cunoscut sub numele de motilitate de alunecare și este caracteristic pentru micobacterii. A fost legată de deplasarea celulelor în medii în care proporțiile de apă sunt destul de mici, precum solurile sau biofilmele. Cu toate acestea, mecanismul nu este foarte bine înțeles.

Alți autori diferă în această privință (vezi Zhou și Li, 2015) și sugerează că pili-urile nu sunt structuri legate de locomoție.

Adeziunea și patogenitatea

Pili participă la adeziunea celulelor bacteriene pe diverse suprafețe, atât biotice, cât și abiotice.

În bacteriile gram negative, prezența piliului (și a fimbriei, așa cum s-a menționat mai sus) este asociată cu reglarea interacțiunilor microbi-microbi și gazdă-patogen, care sunt importante în dezvoltarea bolilor.

Rețineți că adeziunea microorganismului la celula gazdă este un pas crucial în stadiile incipiente ale bolii.

Referințe

1. Clewell, DB (Ed.). (2013). Conjugarea bacteriană. Springer Media științifică și de afaceri.
2. De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis care produce adezina Opc leagă receptorii proteoglicani ai celulelor epiteliale. Microbiologie moleculară, 27 (6), 1203-1212.
3. Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Conjugarea bacteriană: un mecanism în două etape pentru transportul ADN-ului. Microbiologie moleculară, 45 (1), 1-8.
4. Schaechter, M. (Ed.). (2010). Enciclopedia de birou a microbiologiei. Presă academică.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). Microbiologie: o introducere. Pearson.
6. Zhou, X., & Li, Y. (Eds.). (2015). Atlasul microbiologiei orale: de la microflora sănătoasă la boli. Presă academică.