MESOSOMEN: KENMERKEN, TYPEN EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

De mesosomen zijn invaginaties op het plasmamembraan van grampositieve bacteriën en sommige gramnegatieve bacteriën, die alleen worden waargenomen in cellen die chemisch zijn gefixeerd voor waarneming door elektronenmicroscopie.

Microbiologen suggereerden oorspronkelijk dat het multifunctionele organellen waren. Onder deze mogelijke functies waren dat ze onder meer konden deelnemen aan de synthese van celmembranen, aan de vorming van endosporen, aan de replicatie en segregatie van DNA, aan de ademhaling en aan het redox-metabolisme.

Diagram van een prokaryote cel met mesosoom. Overgenomen en bewerkt van Mariana Ruiz LadyofHats, via Wikimedia Commons Een tijdlang werd erkend dat het mesosoomsysteem op een complexe manier verbonden was met nucleair materiaal en gerelateerd was aan de replicatie ervan.

Bovendien, omdat ze worden beschouwd als verlengstukken van het cytoplasmatische membraan, kregen ze functies toegewezen in enzymatische processen, zoals elektronentransport.

Mesosomen waren aanwezig in alle grampositieve bacteriën, maar waren zeldzaam in gramnegatieve bacteriën. In de laatste kwamen ze alleen voor als ze onder bepaalde omstandigheden werden gekweekt.

De vervanging van chemische fixatiemethoden voor elektronenmicroscopiestudies door cryofixatietechnieken (fixatie bij lage temperaturen) bewees dat mesosomen in feite membraanmisvormingen waren als gevolg van chemische fixatie.

Geschiedenis

De eerste vermeldingen van mesosomale structuren dateren uit de vroege jaren 50 van de vorige eeuw. Het gebouw werd echter enkele jaren later gedoopt door Fitz-James (1960). Deze onderzoeker beschreef mesosomen van chemisch gefixeerde Bacillus-soorten.

In de jaren zeventig begonnen talrijke onderzoekers te bewijzen dat het uiterlijk, het aantal en het type mesosomen afhingen van de chemische fixatie van de bacteriën.

In 1981 hebben Ebersold et al. Experimenteel de kunstmatige aard van deze structuren aangetoond door chemisch en cryogeen gefixeerde bacteriën te bestuderen.

Recente bevindingen geven aan dat vergelijkbare membraanschade, met als gevolg het verschijnen van mesosomen, kan worden waargenomen bij bacteriën die zijn blootgesteld aan antibiotica.

Algemene karakteristieken

Een bacterie, organismen waarin mesosomen zijn gerapporteerd.
Bron: NIAID, via Wikimedia Commons

Mesosomen werden beschreven als invaginaties, in de vorm van cytoplasmatische holtes die clusters van blaasjes en tubuli bevatten. Ze werden ook beschreven als vliezige spir ales, of als een combinatie van beide soorten structuren.

Mesosomen kwamen voor in alle grampositieve bacteriën en alleen in een paar gramnegatieve soorten. In de laatste verschenen ze alleen wanneer de bacteriën groeiden in de aanwezigheid van en gefixeerd met osmiumtetroxide.

Het gehalte aan lipiden, eiwitten en koolhydraten werd beschouwd als vergelijkbaar met dat van het plasmamembraan. Er waren echter af en toe significante verschillen in het gehalte aan fosfolipiden, carotenoïden, koolhydraten en menachinonen van beide structuren. RNA en sporen van DNA werden ook gevonden in de chemische samenstelling van mesosomen.

Soorten

Twee soorten mesosomen werden beschreven op basis van hun locatie en functie:

Septals

Degenen die deelnamen aan de vorming van het septum bij celdeling en betrokken waren bij de vorming van sporen.

Kant

Aan deze mesosomen werden synthetische en secretoire functies toegeschreven.

Kenmerken

Energie- en ademhalingsmetabolisme

Veel cytochemische studies suggereerden dat de in vivo redoxreacties van de bacteriën in de mesosomen woonden. Deze onderzoeken omvatten kleuring met vitale kleurstoffen zoals Janus Green B en tetrazoliumverbindingen.

Biochemische studies suggereerden echter dat specifieke oxidasen, dehydrogenases en cytochromen volledig afwezig of in verminderde concentraties waren in mesosomale preparaten.

Nucleaire koppeling met het membraan

Er werd gesuggereerd dat het mesosoom de kern naar het celoppervlak trok na een proces dat extrusie wordt genoemd.

In vers bereide protoplasten werden vaak fragmenten van mesosomale tubuli die extern aan het membraan waren bevestigd, waargenomen. Deze vereniging vond plaats tegenover het punt op het binnenoppervlak waar de kern contact maakte met het membraan.

Nucleaire divisie

Volgens de resultaten verkregen uit verschillende onderzoeken werd aangegeven dat aan het begin van de deling de twee kernen elk verbonden waren met een mesosoom.

Naarmate het nucleaire volume toeneemt, worden de mesosomen in tweeën gedeeld en vervolgens gescheiden, vermoedelijk met dochterkernen. Om deze reden werd aangenomen dat mesosomen werken als een primitief analoog van de mitotische spoel in planten- en dierencellen.

Septum vorming

De resultaten over de deelname van mesosomen aan de vorming van het septum (septum) waren dubbelzinnig. Volgens sommige auteurs was de associatie van het mesosoom met het septum bij sommige soorten groeiende bacteriën een vaststaand feit.

Veel experimentele resultaten suggereerden echter dat mesosomen niet nodig waren voor de normale werking van het celdelingsmechanisme.

Celwandsynthese

Omdat werd aangenomen dat het mesosoom geassocieerd was met het groeiende septum, werd gesuggereerd dat het ook betrokken zou kunnen zijn bij celwandsynthese.

Membraansynthese

Het mesosoom werd ook voorgesteld als de plaats van membraansynthese vanwege de differentiële opname van lipiden en eiwitvoorlopers in mesosomale blaasjes. Er was echter geen sluitend bewijs om deze hypothese te ondersteunen.

Synthese en afscheiding van exocellulaire enzymen

Sommige antibiotica veroorzaken misvormingen die vergelijkbaar zijn met die veroorzaakt door de chemicaliën die worden gebruikt om bacteriën te binden. Hierdoor werd de aanwezigheid van mesosomen geassocieerd met de mogelijkheid dat deze structuren een secretoire functie hadden van enzymen om antibiotica af te breken. Het verkregen bewijs was echter tegenstrijdig.

Plaats van bevestiging van het episoom aan het membraan

Het episoom is een bacteriële replicerende extrachromosomale eenheid die autonoom of met één chromosoom kan functioneren. Een van de zogenaamd best bewezen functies van het mesosoom was om te fungeren als een plaats voor celhechting van episomen aan het bacteriële membraan.

DNA-opnameplaats tijdens transformatie

Aangenomen werd dat het mesosoom tijdens het transformatieproces fungeerde als een orgaan voor de opname van DNA. Deze aanname was echter gebaseerd op indirecte gegevens en niet op direct bewijs.

Bewijs voor de kunstmatige aard van mesosomen

Onder de door de onderzoekers aangevoerde bewijzen om aan te tonen dat mesosomen geen organellen zijn, maar artefacten die worden veroorzaakt door fixatietechnieken, zijn:

1.- Het aantal en de grootte van de mesosomale structuren varieert met de fixatietechniek.

2.- Mesosomen zijn alleen waarneembaar in chemisch gefixeerde monsters voor elektronenmicroscopie.

3.- Mesosomen komen niet voor in cryogeen gefixeerde bacteriën.

4.- Deze structuren komen voor in bacteriën die zijn behandeld met sommige soorten antibiotica en die schade veroorzaken die vergelijkbaar is met chemische fixeermiddelen.

Vorming van "mesosomen" door verschillende omstandigheden van aanhechting van bacteriële cellen. Aangepast overgenomen uit Nanninga N. (1971). «Het mesosoom van Bacillus subtilis wordt aangetast door chemische en fysische fixatie. Genomen en bewerkt vanuit: Origineel bestand gemaakt door TimVickers Vectorized door Kkairri, via Wikimedia Commons.

Andere betekenissen van de term mesosoom

De term mesosoom heeft andere betekenissen in de zoölogie:

Anatomie

Mesosoom is een van de drie tagmata waarin het lichaam van sommige geleedpotigen is verdeeld, de andere twee zijn prosoma en metasoom.

Taxonomie

Mesosoma is een geslacht van schaaldieren beschreven door Otto, 1821.

Referenties

1. HR Ebersold, JL Cordier, P. Lüthy (1981). Bacteriële mesosomen: methode-afhankelijke artefacten. Archives of Microbiology.
2. VM Reusch Jr, MM Burger (1973). Het bacteriële mesosoom. Biochimica et Biophysica Acta.
3. MRJ Salton (1994). Hoofdstuk 1. De bacteriële celenvelop - een historisch perspectief. In: J.-M. Ghuysen, R. Hakenbeck (Eds.), Bacferiol-celwand. Elsevier Science BV
4. T.Silva, JC Sousa, JJ Polónia, MA Macedo, AM Parente (1976). Bacteriële mesosomen. Echte structuren of artefacten? Biochimica et Biophysica Acta.
5. Mesosoom. Op Wikipedia. Hersteld van https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosome
6. Mesosoom. Op Wikipedia. Hersteld van https://en.wikipedia.org/wiki/Mesosoma