Majú prokaryoty bunkové steny?

Obsah

• Všeobecné vlastnosti buniek
• Všeobecná štruktúra prokaryotických buniek
• Štruktúra bakteriálnej bunkovej steny
• Gram-pozitívne a gram-negatívne baktérie
• Gram-pozitívne bakteriálne bunkové steny
• Úloha kyselín teichoických
• Gramnegatívne bakteriálne bunkové steny
• Nástroje gramnegatívnych baktérií
• Bunkové steny Archaea
• Prečo je bunková stena dôležitá?
• Antibiotická rezistencia

prokaryotes predstavujú jednu z dvoch hlavných klasifikácií života. Ostatné sú eukaryota.

Prokaryoty sa oddeľujú svojou nízkou úrovňou zložitosti. Všetky sú mikroskopické, aj keď nie nevyhnutne jednobunkové. Sú rozdelené do domén archea a baktérie, ale drvivá väčšina známych prokaryotných druhov sú baktérie, ktoré sa nachádzajú na Zemi približne 3,5 miliardy rokov.

Prokaryotické bunky neobsahujú jadrá alebo membrány viazané organely. 90 percent baktérií však má bunkové steny, ktoré s výnimkou rastlinných buniek a niektorých hubových buniek eukaryotické bunky nemajú. Tieto bunkové steny tvoria najvzdialenejšiu vrstvu baktérií a tvoria súčasť bakteriálna kapsula.

Stabilizujú a chránia bunku a sú životne dôležité pre baktérie, ktoré sú schopné infikovať hostiteľské bunky, ako aj reakciu baktérií na antibiotiká.

Všeobecné vlastnosti buniek

Všetky bunky v prírode zdieľajú mnoho spoločných vlastností. Jedným z nich je prítomnosť externého bunková membránaalebo plazmatická membrána, ktorý tvorí fyzickú hranicu bunky na všetkých stranách. Ďalšou je látka známa ako cytoplazma nachádzajúce sa v bunkovej membráne.

Treťou je zahrnutie genetického materiálu do formy DNA, alebo deoxyribonukleová kyselina, Štvrtá je prítomnosť ribozómy, ktoré vyrábajú proteíny. Každá živá bunka využíva ATP (adenozíntrifosfát) na energiu.

Všeobecná štruktúra prokaryotických buniek

Štruktúra prokaryot je jednoduchá. V týchto bunkách sa DNA, skôr než je zabalená do jadra uzavretého v jadrovej membráne, nachádza v cytoplazme vo väčšej miere zhromažďovaná vo forme tela nazývaného nucleoid.

Normálne je to vo forme kruhového chromozómu.

Ribozómy prokaryotickej bunky sa nachádzajú rozptýlené v bunkovej cytoplazme, zatiaľ čo v eukaryotoch sa niektoré nachádzajú v organelách, ako sú napr. Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum, Ribozómová práca je syntéza proteínov.

Baktérie sa rozmnožujú binárnym štiepením alebo sa jednoducho delia na dve časti a rovnomerne sa delia zložky bunky vrátane genetickej informácie v jednom malom chromozóme.

Na rozdiel od mitózy si táto forma bunkového delenia nevyžaduje odlišné štádiá.

Štruktúra bakteriálnej bunkovej steny

Unikátne peptidyoglykány: Všetky rastlinné bunkové steny a bakteriálne bunkové steny sa skladajú väčšinou z uhľohydrátových reťazcov.

Ale zatiaľ čo rastlinné bunkové steny obsahujú celulózu, ktorú uvidíte v zložkách mnohých potravín, steny bakteriálnych buniek obsahujú látku nazývanú peptidoglycan, ktoré nebudete.

Tento peptidoglykán, ktorý je nachádza sa iba v prokaryotoch, prichádza v rôznych typoch; dáva bunke ako celku jej tvar a poskytuje bunke ochranu pred mechanickým poškodením.

Peptidoglykány sa skladajú z tzv glykan, z ktorých pozostáva kyselina muramová a glukosamín, pričom obe majú na svojom atóme dusíka acetylové skupiny. Zahŕňajú tiež peptidové reťazce aminokyselín, ktoré sú zosieťované s inými peptidovými reťazcami v blízkosti.

Sila týchto „premosťovacích“ interakcií sa medzi rôznymi peptidoglykánami, a teda medzi rôznymi baktériami, veľmi líši.

Táto vlastnosť, ako uvidíte, umožňuje klasifikáciu baktérií do rôznych typov na základe toho, ako ich bunkové steny reagujú na určitú chemikáliu.

Zosieťovania sa vytvárajú pôsobením enzýmu nazývaného a transpeptidázy, ktorá je cieľom skupiny antibiotík používaných na boj proti infekčným chorobám u ľudí a iných organizmov.

Gram-pozitívne a gram-negatívne baktérie

Zatiaľ čo všetky baktérie majú bunkovú stenu, jej zloženie sa mení z druhu na druh v dôsledku rozdielov v obsahu peptidoglykánov, z ktorých sa čiastočne alebo väčšinou tvoria bunkové steny.

Baktérie sa dajú rozdeliť na dva typy nazývané gram-pozitívne a gram-negatívne.

Pomenujú sa podľa biológa Hans Christian Gram, priekopník v bunkovej biológii, ktorý vyvinul farbiacu techniku ​​v 80. rokoch 20. storočia, vhodne nazývanú Gramové škvrny, ktoré spôsobili, že niektoré baktérie sa stali fialovými alebo modrými a iné sa stali červenými alebo ružovými.

Prvý typ baktérií sa stal známym grampozitívnea ich farbiace vlastnosti možno pripísať skutočnosti, že ich bunkové steny obsahujú veľmi vysokú frakciu peptidoglykánu vo vzťahu k celej stene.

Červené alebo ružové farbiace baktérie sú známe ako gramnegatívnea ako možno hádate, tieto baktérie majú steny, ktoré pozostávajú z malého až malého množstva peptidoglykánu.

V gramnegatívnych baktériách leží mimo bunkovej steny tenká membrána, ktorá tvorí bunková obálka.

Táto vrstva je podobná plazmatickej membráne bunky, ktorá leží na druhej strane steny bunky, bližšie k jej vnútrajšku. V niektorých gramnegatívnych bunkách, ako je napr E. colibunková membrána a jadrový obal skutočne prichádzajú do styku na niektorých miestach a prenikajú peptidoglykánom tenkej steny medzi nimi.

Táto jadrová obálka obsahuje molekuly, ktoré sa nazývajú smerom von lipopolysacharid, alebo LPS, Z vnútrajška tejto membrány vyčnievajú lipoproteíny mureínu, ktoré sú pripojené na vzdialenom konci k vonkajšej časti bunkovej steny.

Gram-pozitívne bakteriálne bunkové steny

Gram-pozitívne baktérie majú hrubú peptidoglykánovú bunkovú stenu hrubú asi 20 až 80 nm (nanometre alebo jednu miliardtinu metra).

Príklady zahŕňajú: stafylokoky, streptokoky, laktobacily a bacil druhy.

Tieto baktérie sa zafarbia fialová alebo červená, ale obvykle fialové, s Gramovým farbením, pretože peptidoglykán si zachováva fialové farbivo použité na začiatku postupu, keď sa prípravok neskôr premyje alkoholom.

Táto robustnejšia bunková stena ponúka gram-pozitívne baktérie väčšiu ochranu pred väčšinou vonkajších útokov v porovnaní s gram-negatívnymi baktériami, aj keď vysoký obsah peptidoglykánov Tieto organizmy robia z ich stien niečo ako jednodimenzionálnu pevnosť, čo zase vedie k trochu ľahšej stratégii, ako ju zničiť.

••• Vedenie

Grampozitívne baktérie sú všeobecne náchylnejšie na antibiotiká, ktoré sa zameriavajú na bunkovú stenu, ako gramnegatívne druhy, pretože sú vystavené životnému prostrediu na rozdiel od sedenia pod alebo vnútri bunkovej obálky.

Úloha kyselín teichoických

Peptidoglykánové vrstvy grampozitívnych baktérií majú obvykle vysoké množstvo tzv kyseliny teichoovéalebo TA.

Sú to uhľohydrátové reťazce, ktoré siahajú cez peptidoglykánovú vrstvu a niekedy cez ňu.

Predpokladá sa, že TA stabilizuje peptidoglykán okolo neho jednoducho tým, že ho skôr sprísňuje, než uplatňuje akékoľvek chemické vlastnosti.

TA je čiastočne zodpovedná za schopnosť určitých grampozitívnych baktérií, ako sú napríklad streptokokové druhy, viazať sa na špecifické proteíny na povrchu hostiteľských buniek, čo uľahčuje ich schopnosť spôsobiť infekciu av mnohých prípadoch ochorenie.

Ak sú baktérie alebo iné mikroorganizmy schopné spôsobiť infekčné choroby, označujú sa ako patogénne.

Bunkové steny baktérií Rodina mykobaktérií, okrem toho, že obsahujú peptidoglykán a TA, majú vonkajšiu „voskovú“ vrstvu vyrobenú z kyseliny mykolové, Tieto baktérie sú známe ako „acidorezistentné,“, Pretože škvrny tohto typu sú potrebné na prienik do tejto voskovej vrstvy, aby sa umožnilo užitočné mikroskopické vyšetrenie.

Gramnegatívne bakteriálne bunkové steny

Gramnegatívne baktérie, rovnako ako ich grampozitívne náprotivky, majú peptidoglykánové bunkové steny.

Stena je však oveľa tenšia, len asi 5 až 10 nm hrubá. Tieto steny nezafarbujú purpurovo s Gramovým farbením, pretože ich menší obsah peptidoglykánu znamená, že stena nedokáže udržať veľa farbiva, keď je prípravok umytý alkoholom, čo nakoniec vedie k ružovej alebo červenkastej farbe.

Ako je uvedené vyššie, bunková stena nie je najvzdialenejšou neskoršou z týchto baktérií, ale je zakrytá inou plazmatickou membránou, bunkovým obalom alebo vonkajšou membránou.

Táto vrstva je asi 7,5 až 10 nm hrubá, súperiaca alebo presahujúca hrúbku bunkovej steny.

Vo väčšine gramnegatívnych baktérií je bunkový obal spojený s typom lipoproteínovej molekuly nazývanej Brauns lipoproteín, ktorý je zase spojený s peptidoglykánom bunkovej steny.

Nástroje gramnegatívnych baktérií

Gramnegatívne baktérie sú zvyčajne menej citlivé na antibiotiká namierené na bunkovú stenu, pretože nie sú vystavené životnému prostrediu; stále má vonkajšiu membránu na ochranu.

Okrem toho v gramnegatívnych baktériách gélová matrica zaberá územie vnútri bunkovej steny a mimo plazmovej membrány nazývanej periplazmatický priestor.

Peptidoglykánová zložka bunkovej steny gramnegatívnych baktérií je hrubá iba asi 4 nm.

Tam, kde by grampozitívna bakteriálna bunková stena mala viac peptidoglykánov, aby poskytla jej látku na stene, má gramnegatívna chyba vo svojej vonkajšej membráne ďalšie nástroje.

Každá molekula LPS sa skladá z podjednotky lipidu A bohatej na mastné kyseliny, polysacharidu s malým jadrom a bočného reťazca O vyrobeného z molekúl podobných cukru. Tento reťazec na strane O tvorí vonkajšiu stranu LPS.

Presné zloženie postranného reťazca sa medzi rôznymi bakteriálnymi druhmi líši.

Časti O-bočného reťazca známe ako antigény sa dajú identifikovať pomocou laboratórnych testov na identifikáciu špecifických patogénnych bakteriálnych kmeňov („kmeň“ je podtyp bakteriálneho druhu, ako je plemeno psa).

Bunkové steny Archaea

Archaea sú rozmanitejšie ako baktérie, rovnako ako ich bunkové steny. Tieto steny predovšetkým neobsahujú peptidoglykán.

Skôr zvyčajne obsahujú podobne nazývanú molekulu nazývanú pseudopeptidoglycanalebo pseudomurein, V tejto látke je časť bežného peptidoglykánu nazývaná NAM nahradená inou podjednotkou.

Niektoré archaea môžu mať namiesto toho vrstvu glykoproteíny alebo polysacharidy ktoré nahrádzajú bunkovú stenu namiesto pseudopeptidoglykánu. Nakoniec, rovnako ako u niektorých bakteriálnych druhov, niekoľko archaea úplne chýba bunkovým stenám.

Archaea, ktoré obsahujú pseudomureín, sú necitlivý na antibiotiká triedy penicilínov pretože tieto lieky sú inhibítory transpeptidázy, ktoré pôsobia tak, že narúšajú syntézu peptidoglykánov.

V týchto archaea nie sú syntetizované žiadne peptidoglykány, a preto nič, pre čo by penicilíny pôsobili.

Prečo je bunková stena dôležitá?

Bakteriálne bunky, ktorým chýbajú bunkové steny, môžu mať popri diskutovaných bunkách, ako sú napr glycocalyces (jednotné číslo je glycocalyx) a vrstvy S.

Glykokaly je obal molekúl podobných cukru, ktorý sa dodáva v dvoch hlavných typoch: kapsule a vrstvy slizu, Kapsula je dobre usporiadaná vrstva polysacharidov alebo proteínov. Vrstva slizu je menej pevne usporiadaná a je menej pevne pripojená k bunkovej stene pod glykalyly.

Výsledkom je, že glykalyly sú odolnejšie voči odplaveniu, zatiaľ čo vrstva slizu sa môže ľahšie premiestniť. Vrstva slizu môže pozostávať z polysacharidov, glykoproteínov alebo glykolipidov.

Tieto anatomické variácie majú veľký klinický význam.

Glykológia umožňuje bunkám držať sa na určitých povrchoch, čo pomáha pri tvorbe kolónií organizmov, ktoré sa nazývajú biofilmy ktoré môžu tvoriť niekoľko vrstiev a chrániť jednotlivcov v skupine. Z tohto dôvodu väčšina voľne žijúcich baktérií žije v biofilmoch vytvorených zo zmiešaných bakteriálnych spoločenstiev. Biofilmy bránia pôsobeniu antibiotík a dezinfekčných prostriedkov.

Všetky tieto atribúty prispievajú k ťažkostiam pri odstraňovaní alebo znižovaní mikróbov a odstraňovaní infekcií.

Antibiotická rezistencia

Bakteriálne kmene, ktoré sú prirodzene rezistentné na dané antibiotikum vďaka náhodnej výhodnej mutácii, sa „vyberú“ v ľudskej populácii, pretože to sú chyby, ktoré zostali po usmrtení antibiotík citlivých na antibiotiká, a tieto „superbugy“ sa množia a naďalej spôsobiť chorobu.

V druhej dekáde 21. storočia sa rôzne gramnegatívne baktérie stávajú stále viac rezistentnými na antibiotiká, čo vedie k nárastu chorôb a úmrtí na infekcie a zvyšuje náklady na zdravotnú starostlivosť. Antibiotická rezistencia je archetypálnym príkladom prirodzenej sekcie v časových mierkach pozorovateľných pre človeka.

Príklady zahŕňajú:

Lekárski vedci sa snažia držať krok s odolnými chybami, čo predstavuje mikrobiologický preteky v zbrojení.