Bakterielle celleveggegenskaper, biosyntese, funksjoner

De Bakteriell cellevegg Det er en kompleks og semi -igid struktur, ansvarlig for å gi beskyttelse og form til bakterier. Strukturelt sett er det sammensatt av et molekyl kalt peptidoglycan. I tillegg til beskyttelse av trykk, gir bakterieveggen et forankringssted for strukturer som flagella eller pilis og definerer flere egenskaper relatert til virulens og cellemotilitet.

En mye brukt metodikk for å klassifisere bakterier i henhold til strukturen til celleveggen deres er Grams farging. Dette består av en systematisk anvendelse av lilla og rosa fargestoffer, der bakterier med tykk vegg og rik på peptidoglykan er farget lilla (gram positive) og de som har en fin vegg omgitt av lipopolysakkarider er farget rosa (gram negativt).

Pixabay Fountain.com

Selv om andre organiske vesener som buer, alger, sopp og planter har cellevegg, skiller strukturen og sammensetningen av disse seg dypt fra bakteriecelleveggen.

[TOC]

Egenskaper og struktur

Bakterieveggen: Et peptidoglykan -nettverk

I biologi definerer vi vanligvis grensene mellom de levende og ikke levende ved hjelp av plasmamembranen. Imidlertid er det mange organismer som er omgitt av en ekstra barriere: celleveggen.

I bakterier er celleveggen sammensatt av et intrikat og komplekst nettverk av et makromolekyl kalt peptidoglycan, også kjent som Mureina.

I tillegg kan vi finne andre typer stoffer på veggen som er kombinert med peptidoglykan, for eksempel karbohydrater og polypeptider varierte i lengde og struktur.

Kjemisk er peptidoglykan et disakkarid hvis monomere enheter er n-acetylglukosamin og n-acetylmuramamikk (rot Murus, Hva betyr vegg).

Vi finner alltid en kjede dannet av tetrapéptider, som består av fire aminosyrerester festet til N-acetylmisk.

Strukturen bakteriecelleveggen følger to skjemaer eller to generelle mønstre, kjent som gram positive og gramnegative. I den følgende delen vil vi utvikle denne ideen grundig.

Strukturer utenfor celleveggen

Vanligvis er celleveggen til bakterier omgitt av noen ytre strukturer, for eksempel glycochalix, flagella, aksiale filamenter, fimbrias og pilis.

Glycochalix består av en matrise av gelatinøs konsistens som omgir veggen, og er av variabel sammensetning (polysakkarider, polypeptider, etc.). I noen bakterielle stammer bidrar sammensetningen av denne kapselen til virulens. Det er også en avgjørende komponent i dannelsen av biofilmer.

Flagella er filamentøse strukturer, hvis form minner en pisk og bidrar til organismenes mobilitet. Resten av de nevnte filamentene bidrar til ankeret til cellen, bevegelighet og utveksling av genetisk materiale.

Atypiske bakteriecellevegger

Selv om strukturen nevnt ovenfor kan generaliseres til de aller fleste bakterieorganismer, er det veldig spesifikke unntak som ikke passer til dette celleveggskjemaet, siden de mangler det eller har veldig lite materiale.

Medlemmene av sjangeren Mycoplasma og fylogenetisk organismer relatert til dette er av de minste bakteriene som er registrert. På grunn av deres lille størrelse har de ikke en cellevegg. Faktisk ble de til å begynne med betraktet som virus og ikke som bakterier.

Imidlertid må det være en måte hvorfor disse små bakteriene får beskyttelse. Dette oppnås takket være tilstedeværelsen av spesielle lipider kalt steroler, som bidrar til beskyttelse mot cellelysering.

Funksjoner

-Biologiske funksjoner av bakteriecelleveggen

Beskyttelse

Hovedfunksjonen til celleveggen i bakterier er å gi beskyttelse til cellen, og fungerer som et slags eksoskjelett (for eksempel leddyr).

Kan tjene deg: Integriner: Kjennetegn, struktur og funksjoner

Bakterier inneholder en betydelig mengde oppløste oppløste stoffer inne. På grunn av fenomenet osmose, vil det omkringliggende vannet prøve å komme inn i cellen ved å skape osmotisk trykk, som om ikke kontrollert kan føre til lysis av cellen.

Hvis bakterieveggen ikke eksisterte, ville den eneste beskyttende barrieren til celleinteriøret være den skjøre plasmamembranen til lipid natur, som raskt ville gi etter for trykket forårsaket av fenomenet osmose.

Bakteriecelleveggen danner en barrikade av ly i møte med pressende svingninger som kan oppstå, som gjør det mulig å forhindre cellelysering.

Stivhet og form

Takket være stivhetsegenskapene hjelper veggen med å forme bakteriene. Det er grunnen til at vi kan skille mellom flere former for bakterier i henhold til dette elementet, og vi kan bruke denne egenskapen til å etablere en klassifisering basert på de vanligste morfologiene (kokosnøtter eller baciller, blant andre).

Ankerstedet

Til slutt fungerer celleveggen som et forankringssted for andre strukturer relatert til bevegelighet og forankring, for eksempel Scourges.

-Celleveggapplikasjoner

I tillegg til disse biologiske funksjonene, har bakterieveggen også kliniske og taksonomiske anvendelser. Som vi vil se senere, brukes veggen til å skille mellom forskjellige typer bakterier. I tillegg tillater strukturen oss å forstå virulensen til bakteriene og hva slags antibiotika kan være mottagelig.

Ettersom de kjemiske komponentene i celleveggen er unike for bakterier (mangler den menneskelige gjesten), er dette elementet en potensiell hvit for antibiotikautvikling.

Klassifisering i henhold til Grams farging

I mikrobiologi er farging mye brukte prosedyrer. Noen av dem er enkle, og deres formål er å tydelig demonstrere tilstedeværelsen av en organisme. Imidlertid er annen farging av en differensiell type, der brukte fargestoffer reagerer avhengig av type bakterier.

En av de mest brukte differensielle fargingene i mikrobiologi er Grams farging, en teknikk utviklet i 1884 av bakteriologen Hans Christian Gram. Teknikken gjør det mulig å klassifisere bakterier i store grupper: gram positivt og gram negativt.

I dag regnes det som en teknikk for stor medisinsk nytteverdi, selv om noen bakterier ikke reagerer på riktig måte på farge. Det brukes vanligvis når bakterier er unge og vokser.

Gramfargingsprotokoll

(Yo) Primær fargestoffapplikasjon: En prøve festet med varme er dekket med et grunnleggende lilla fargestoff, det fiolette glasset brukes vanligvis til det. Dette fargestoffet gjennomsyrer alle celler som finnes i prøven.

(Ii) IODO -applikasjon: Etter en kort periode fjernes det lilla fargestoffet fra prøven og påfører jod, et bittmiddel. På dette stadiet er både de positive og negative bakteriene farget av en intens lilla.

(Iii) Vasket: Det tredje trinnet innebærer fargestoffet til fargestoffet med en alkoholløsning eller med en blanding av alkohol-aceton. Disse løsningene har muligheten til å eliminere farge, men bare fra noen prøver.

(Iv) Safranine applikasjon: Endelig blir løsningen som brukes i forrige trinn eliminert og et annet fargestoff brukes, Safranine. Dette er et rødt grunnleggende fargestoff. Dette fargestoffet til dette fargestoffet vaskes og prøven er klar til å bli observert i lys av det optiske mikroskopet.

Kan tjene deg: gametophyte

Gram positiv bakterievegg

I passasjen (iii) av farging er det bare noen bakterier som beholder det lilla fargestoffet, og de er kjent som gram positive bakterier. Fargen på Safranine påvirker dem ikke, og på slutten av fargen blir de som tilhører denne typen observert lilla.

Det teoretiske fargeprinsippet er basert på strukturen til bakteriecelleveggen, siden dette avhenger av flukten eller ikke av lilla fargestoff, som danner et kompleks sammen med jod.

Den grunnleggende forskjellen mellom gram -negative og positive bakterier er mengden peptidoglykan de presenterer. De positive gramene har et tykt lag av denne forbindelsen som lar dem beholde lilla fargelegging, til tross for den bakre vaskingen.

Den fiolette krystallen som kommer inn i cellen i det første trinnet danner et kompleks med jod, noe som gjør det vanskelig med alkoholvask, takket være det tykke peptidoglykanlaget som omgir dem.

Rommet mellom peptidoglykanen lå. I tillegg er gram positive bakterier preget av å ha en serie teikosyrer forankret til veggen.

Eksempel på denne typen bakterier er arten Staphylococcus aureus, som er et patogen for mennesket.

Gram negativ bakteriecellevegg

Bakteriene som ikke beholder fargen på passasjen (iii), er, ved å kaste, det negative gram. Dette er grunnen til at et andre fargestoff (Safranine) blir brukt for å kunne visualisere denne gruppen av prokaryoter. Dermed observeres gram negative bakterier fra en rosa farge.

I motsetning til det tykke laget av peptidoglykan som presenterer de positive grambakteriene, har de negative et mye tynnere lag. I tillegg har de et lag med lipopolysakkarider som er en del av celleveggen deres.

Vi kan bruke analogien til en sandwich: brødet representerer to lipidmembraner og interiøret eller fyllingen vil være peptidoglykan.

Lipopolysakkaridet lå.

Når en slik bakterie dør, frigjør lipid A, som fungerte som et endotoksin. Lipiden er relatert til symptomatologien forårsaket av infeksjoner av gramnegative bakterier, som feber eller utvidelse av blodkar, blant andre.

Dette fine laget beholder ikke det lilla fargestoffet påført i det første trinnet, siden alkoholvask eliminerer lipopolysakkaridene (og sammen med det fargestoffet). De inneholder ikke teikosyrene som er nevnt i de positive gramene.

Et eksempel på dette bakteriecelleveggorganisasjonsmønsteret er de berømte bakteriene OG. coli.

Medisinske konsekvenser av tincion av gram

Fra et medisinsk perspektiv er det viktig å kjenne strukturen til bakterieveggen, siden gram positive bakterier vanligvis lett blir eliminert ved å påføre antibiotika som penicillin og cephalosporin.

I kontrast er gramnegative bakterier vanligvis resistente mot anvendelse av antibiotika som ikke klarer å trenge gjennom barrieren for lipopolysakkarider.

Kan tjene deg: Basal Stratum: Karakteristikker og funksjoner

Andre fargelegg

Selv om Grams farging er viden kjent og anvendt i laboratoriet, er det også andre metoder som tillater differensiering av bakterier i henhold til strukturelle aspekter av celleveggen. En av dem er den syrlige fargen som støtter bakteriene som har vokstype forenet til veggen.

Dette brukes spesielt til å skille arter fra Mycobacterium av andre arter av bakterier.

Biosyntese

Syntesen av bakteriecelleveggen kan oppstå i cytoplasmaet til cellen eller i den indre membranen. Når de strukturelle enhetene er syntetisert, fortsetter veggmonteringen utenfor bakteriene.

Syntesen av peptidoglykanen forekommer i cytoplasmaet, hvor det dannes nukleotider som vil tjene som forløpere for dette makromolekylet som komponerer veggen.

Syntese følger banen i plasmamembranen, der generasjonen av membranlipidforbindelser finner sted. Inne i plasmamembranen oppstår polymerisasjonen av enhetene som utgjør peptidoglykanen. Hele prosessen hjelper av forskjellige bakterieenzymer.

Nedbrytning

Celleveggen kan nedbrytes takket være den enzymatiske virkningen av lyszymet, enzymet som naturlig finnes i væsker som tårer, slim og spytt.

Dette enzymet virker mer effektivt i veggene av gram positive bakterier, sistnevnte er mer utsatt for lysis.

Mekanismen til dette enzymet består av hydrolyse av koblingene som holder sammen med de monomere blokker av peptidoglykanen.

Cellevegg i buer

Livet er delt inn i tre hoveddomener: bakterier, eukaryoter og buer. Selv om sistnevnte overfladisk husker bakterier, er arten av celleveggen annerledes.

I buene kan det være en cellevegg. I tilfelle det er en kjemisk sammensetning, varierer det inkludert en serie polysakkarider og proteiner, men foreløpig er det ikke rapportert om noen arter med en peptidoglykansk vegg.

Imidlertid kan de inneholde et stoff kjent som pseudomurein. I tilfelle Grams farging blir brukt, vil alt være gram negativt. Derfor er ikke fargelegging nyttig i buer.

Referanser

1. Albers, s. V., & Meyer, B. H. (2011). Archaeal Cell Avenope. Naturen vurderer mikrobiologi, 9(6), 414-426.
2. Alberts, f., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland Science.
3. Cooper, g. (2000). The Cell: A Approach Molecular. 2. utgave. Sinaauer Associates.
4. Cooper, g. M., & Hausman, r. OG. (2007). The Cell: A Approach Molecular. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, d. R. (2010). Praktisk atlas for bakteriell identifikasjon. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, k. P., & Van Gelder, P. (2000). Struktur og funksjon av bakterielle ytre membranproteiner: tønner i et nøtteskall. Mikrobiologi molekylær, 37(2), 239-253.
7. Lodish, h., Berk, a., Zipursky, s. L., Matsudaira, p., Baltimore, d., & Darnell, J. (2000). Molecular Cell Biology 4. utgave. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon, bokhylle.
8. Scheffers, d. J., & Pinho, m. G. (2005). Bakteriell celleveggsyntese: Ny innsikt fra stedsstudier. Mikrobiologi og molekylærbiologianmeldelser, 69(4), 585-607.
9. Tortora, g. J., Funke, f. R., & Case, C. L. (2016). Mikrobiologi. En introduksjon. Pearson.