Značilnosti bakterijske celične stene, biosinteza, funkcije

The Bakterijska celična stena Gre. Strukturno je sestavljena iz molekule, imenovane peptidoglikan. Poleg zaščite tlakov bakterijska stena zagotavlja tudi sidrno mesto za strukture, kot sta flagela ali pilis, in določa več lastnosti, povezanih z virulenco in gibljivostjo celice.

Široko uporabljena metodologija za razvrščanje bakterij glede na strukturo njihove celične stene je Gramovo obarvanje. To je sestavljeno iz sistematične uporabe vijoličnih in roza barvil, kjer so bakterije z debelo steno in bogato s peptidoglikanom barvane vijolične (gram pozitivne), tiste, ki imajo fino steno, obdano z lipopolisaharidi, pa so barvane roza (gram negativne).

Vodnjak Pixabay.com

Čeprav imajo druga organska bitja, kot so loki, alge, glive in rastline.

[TOC]

Značilnosti in struktura

Bakterijska stena: peptidoglikanska mreža

V biologiji običajno definiramo meje med živimi in ne živimi z uporabo plazemske membrane. Vendar pa obstaja veliko organizmov, ki jih obdaja dodatna ovira: celična stena.

V bakterijah je celična stena sestavljena iz zapletene in zapletene mreže makromolekule, imenovane peptidoglikana, znana tudi kot Mureina.

Poleg tega lahko na steni najdemo druge vrste snovi, ki so v kombinaciji s peptidoglikanom, kot so ogljikovi hidrati in polipeptidi, ki so spreminjali po dolžini in strukturi.

Kemično je peptidoglikan disaharid, katerega monomerne enote so N-acetilglukozamin in N-acetilmuramika (korenina Murus, kaj pomeni zid).

Vedno najdemo verigo, ki jo tvori tetrapéptides, ki jo sestavljajo štirje aminokislinski ostanki, pritrjeni na N-acetilmični.

Struktura bakterijske celične stene sledi dvema shemama ali dvema splošnimi vzorci, znani kot Gram pozitivni in gram negativni. V naslednjem razdelku bomo to idejo temeljito razvili.

Strukture zunaj celične stene

Običajno je celična stena bakterij obdana z nekaterimi zunanjimi strukturami, kot so glikokaliks, flagela, aksialne filamente, fimbrije in pilis.

Glycochalix je sestavljen iz matrice želatinske konsistence, ki obdaja steno, in je spremenljive sestave (polisaharidi, polipeptidi itd.). V nekaterih bakterijskih sevih sestava te kapsule prispeva k virulentnosti. Je tudi ključna sestavina pri tvorbi biofilmov.

Flagele so nitaste strukture, katerih oblika spominja na bič in prispeva k mobilnosti organizma. Preostali od zgoraj omenjenih filamentov prispevajo k sidrišču celice, gibljivosti in izmenjavi genetskega materiala.

Atipične bakterijske celične stene

Čeprav je zgoraj omenjena struktura mogoče posplošiti na veliko večino bakterijskih organizmov, obstajajo zelo posebne izjeme, ki ne ustrezajo tej shemi celične stene, saj ji primanjkuje ali imajo zelo malo materiala.

Člani žanra Mikoplazma in filogenetski organizmi, povezani s tem. Zaradi svoje majhnosti nimajo celične stene. Pravzaprav so sprva veljali za virus in ne kot bakterije.

Vendar mora biti na nek način, zakaj te majhne bakterije pridobijo zaščito. To je doseženo zahvaljujoč prisotnosti posebnih lipidov, imenovanih steroli, ki prispevajo k zaščiti pred celično lizo.

Funkcije

-Biološke funkcije bakterijske celične stene

Zaščita

Glavna funkcija celične stene v bakterijah je, da celico podelimo zaščito, ki deluje kot nekakšen eksoskelet (kot so členonožci).

Lahko vam služi: Integrins: Značilnosti, struktura in funkcije

Bakterije vsebujejo veliko količino raztopljenih topljencev v notranjosti. Zaradi pojava osmoze bo okoliška voda poskušala vstopiti v celico z ustvarjanjem osmotskega tlaka, ki če ga ne nadzoruje, lahko privede do lize celice.

Če bakterijske stene ne bi obstajala, bi bila edina zaščitna pregrada celične notranjosti krhka plazemska membrana lipidne narave, ki bi hitro prepustila tlaku, ki ga povzroča pojav osmoze.

Bakterijska celična stena tvori barikado zavetišča pred stiskalnimi nihanji, ki se lahko pojavijo, kar omogoča preprečevanje lize celic.

Togost in oblika

Zahvaljujoč lastnosti togosti, stena pomaga oblikovati bakterije. Zato lahko v skladu s tem elementom razlikujemo med več oblikami bakterij in to značilnost lahko uporabimo za vzpostavitev klasifikacije, ki temelji na najpogostejših morfologijah (kokosi ali bacili, med drugim).

Sidrišče

Končno celična stena služi kot sidralno mesto za druge strukture, povezane z gibljivostjo in sidranjem, kot so motnje.

-Uporaba celične stene

Poleg teh bioloških funkcij ima bakterijska stena tudi klinične in taksonomske aplikacije. Kot bomo videli kasneje, se stena uporablja za razlikovanje med različnimi vrstami bakterij. Poleg tega nam struktura omogoča razumevanje virulence bakterij in kakšne antibiotike je lahko dovzetno.

Ker so kemične sestavine celične stene edinstvene za bakterije (ki jim primanjkuje človeškega gosta), je ta element potencialni bel za razvoj antibiotikov.

Klasifikacija v skladu z Gramovim obarvanjem

V mikrobiologiji se obarvanje široko uporabljajo postopki. Nekateri so preprosti in njihov namen je jasno pokazati prisotnost organizma. Vendar pa so druga obarvanje diferencialnega tipa, kjer se uporabljajo barvila, odvisno od vrste bakterij.

Eden najbolj uporabljenih diferencialnih obarvanja v mikrobiologiji je Gramovo obarvanje, tehnika, ki jo je leta 1884 razvil bakteriolog Hans Christian Gram. Tehnika omogoča razvrščanje bakterij v velikih skupinah: gram pozitiven in gram negativen.

Dandanes velja za tehniko velike zdravstvene uporabnosti, čeprav nekatere bakterije ne reagirajo pravilno na barvo. Običajno se uporablja, ko so bakterije mlade in rastejo.

Protokol za obarvanje grama

(Yo) Primarna uporaba barvila: Vzorec, pritrjen s toploto, je prekrit z osnovnim vijoličnim barvilom, zanj se običajno uporablja vijolično steklo. To barvilo prežema vse celice, ki jih najdemo v vzorcu.

(Ii) Aplikacija jodo: Po kratkem času se vijolično barvilo odstrani iz vzorca in uporabi jod, sredstvo za ugriz. Na tej stopnji sta tako pozitivni kot negativni bakteriji barvi intenzivne vijolične.

(Iii) Oprano: Tretji korak pomeni barvilo barvila z alkoholno raztopino ali z mešanico alkohola-acetona. Te rešitve lahko odpravljajo barvo, vendar le iz nekaterih vzorcev.

(Iv) Uporaba safranina: Končno se raztopina, uporabljena v prejšnjem koraku, odpravi in ​​nanese drugo barvilo, safranin. To je rdeče osnovno barvilo. To barvilo tega barvila se opere in vzorec je pripravljen za opazovanje v luči optičnega mikroskopa.

Vam lahko služi: gametophyte

Gram pozitivna bakterijska stena

V odlomku (III) obarvanja le nekatere bakterije zadržijo vijolično barvilo, ki so znane kot gram pozitivne bakterije. Barva safranina nanje ne vpliva in na koncu obarvanja tiste, ki pripadajo tej vrsti, opazimo vijolično.

Teoretično načelo obarvanja temelji na strukturi bakterijske celične stene, saj je to odvisno od pobega ali ne od vijoličnega barvila, ki tvori kompleks skupaj z jodom.

Osnovna razlika med gram negativnimi in pozitivnimi bakterijami je količina peptidoglikana, ki jo predstavljajo. Pozitivni grami imajo debelo plast te spojine, ki jim omogoča, da ohranijo vijolično obarvanost, kljub posteriornemu pranju.

Vijolični kristal, ki vstopi v celico v prvem koraku, tvori kompleks z jodom, kar otežuje pranje alkohola, zahvaljujoč debelemu peptidoglikanskemu sloju, ki jih obdaja.

Prostor med peptidoglikanom je ležal. Poleg tega je za gram pozitivne bakterije značilno, da je na steno zasidrana vrsta teikojskih kislin.

Primer te vrste bakterij je vrsta zlati stafilokok, kar je patogen za človeka.

Gram negativna bakterijska celična stena

Bakterije, ki ne zadržujejo barve prehoda (iii), so z zavrženjem negativni gram. To je razlog, zakaj se uporablja drugo barvilo (safranin), da lahko vizualizira to skupino prokariotov. Tako gram negativne bakterije opazimo iz rožnate barve.

Za razliko od debele plasti peptidoglikana, ki predstavljajo pozitivne gram bakterije, imajo negativni veliko tanjši sloj. Poleg tega imajo plast lipopolisaharidov, ki so del njihove celične stene.

Lahko uporabimo analogijo sendviča: kruh predstavlja dve lipidni membrani in notranjost ali nadev bi bil peptidoglikan.

Lipopolisaharid je ležal.

Ko taka bakterija umre, osvobodi lipid A, ki je deloval kot endotoksin. Lipid je med drugim povezan s simptomatologijo, ki jo povzročajo okužbe gram negativnih bakterij, kot je vročina ali dilatacija krvnih žil.

Ta fina plast ne zadrži vijoličnega barvila, uporabljenega v prvem koraku, saj pranje alkohola odpravi lipopolisaharide (in skupaj z njim barvilo). Ne vsebujejo teikojskih kislin, omenjenih v pozitivnih gramih.

Primer tega vzorca organizacije bakterijske celične stene so znane bakterije In. coli.

Medicinske posledice ticije grama

Z medicinske perspektive je pomembno poznati strukturo bakterijske stene, saj se Gram pozitivne bakterije običajno zlahka izločijo z uporabo antibiotikov, kot sta penicilin in cefalosporin.

V nasprotju s tem so gram negativne bakterije običajno odporne na uporabo antibiotikov, ki ne prodrejo v pregrado lipopolisaharidov.

Vam lahko služi: bazalni sloj: značilnosti in funkcije

Druge obarvanje

Čeprav je Gramovo obarvanje splošno znano in uporabljeno v laboratoriju, obstajajo tudi druge metodologije, ki omogočajo razlikovanje bakterij glede na strukturne vidike celične stene. Ena od njih je obarvanost kisline, ki podpira bakterije, ki imajo vosek združeni s steno.

To se posebej uporablja za razlikovanje vrst od Mycobacterium drugih vrst bakterij.

Biosinteza

Sinteza bakterijske celične stene se lahko pojavi v citoplazmi celice ali v notranji membrani. Ko se konstrukcijske enote sintetizirajo, se stenski sklop nadaljuje zunaj bakterij.

Sinteza peptidoglikana se pojavi v citoplazmi, kjer nastanejo nukleotidi, ki bodo služili kot predhodniki za to makromolekulo, ki sestavlja steno.

Sinteza sledi svoji poti v plazemski membrani, kjer poteka nastajanje membranskih lipidnih spojin. Znotraj plazemske membrane se pojavi polimerizacija enot, ki sestavljajo peptidoglikan. Celoten postopek pomagajo različni bakterijski encimi.

Degradacija

Celično steno se lahko razgradi zaradi encimskega delovanja lizzima, encima, ki ga seveda najdemo v tekočinah, kot so solze, sluz in slina.

Ta encim deluje učinkoviteje v stenah gram pozitivnih bakterij, slednji pa je bolj ranljiv za lizo.

Mehanizem tega encima je sestavljen iz hidrolize povezav, ki ohranjajo skupaj z monomernimi bloki peptidoglikana.

Celična stena v lokih

Življenje je razdeljeno na tri glavne domene: bakterije, evkariote in loki. Čeprav se slednje površno spominjajo bakterij, je narava njihove celične stene drugačna.

V lokih je lahko celična stena. V primeru, da obstaja kemična sestava, se spreminja, vključno z vrsto polisaharidov in beljakovin, vendar do zdaj ni bilo poročanih o vrstah s peptidoglikansko steno.

Vendar lahko vsebujejo snov, znano kot pseudomurein. V primeru, da se Gramovo obarvanje uporablja, bodo vsi gram negativni. Zato barvanje ni koristno v lokih.

Reference

1. Albers, s. V., & Meyer, b. H. (2011). Arhealna celica avolope. Nature pregleduje mikrobiologijo, 9(6), 414–426.
2. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
3. Cooper, g. (2000). Celica: molekularna pristop. 2. izdaja. Sinauer Associates.
4. Cooper, g. M., & Hausman, r. In. (2007). Celica: molekularna pristop. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, d. R. (2010). Praktični atlas za identifikacijo bakterij. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, k. Str., & Van Gelder, str. (2000). Struktura in funkcija bakterijskih zunanjih membranskih beljakovin: sodi na kratko. Molekularna mikrobiologija, 37(2), 239-253.
7. Lodish, h., Berk, a., Zipursky, s. L., Matsudaira, str., Baltimore, d., & Darnell, J. (2000). 4. izdaja molekularne celice Biologija. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji, knjižna polica.
8. Scheffers, d. J., & Pinho, m. G. (2005). Sinteza bakterijske celične stene: Novi vpogledi iz lokacijskih študij. Pregledi mikrobiologije in molekularne biologije, 69(4), 585–607.
9. Tortora, g. J., Funke, b. R., & Case, c. L. (2016). Mikrobiologija. Uvod. Pearson.