Имају ли прокариоти ћелијске зидове?

Садржај

• Опште карактеристике ћелија
• Општа прокариотска ћелијска структура
• Структура ћелије бактеријског зида
• Грам-позитивне и грам-негативне бактерије
• Грам-позитивне зидове бактеријских ћелија
• Улога техијских киселина
• Грам-негативни зидови бактеријских ћелија
• Алати грам-негативних бактерија
• Арцхаеа Целл Валлс
• Зашто је ћелијски зид важан?
• Отпорност на антибиотике

Прокариоти представљају једну од две главне класификације живота. Остали су еукариоти.

Прокариоте је издвојен нижим нивоом сложености. Све су микроскопске, иако не нужно и једноћелијске. Подељени су у домене арцхаеа и бактерије, али велика већина познатих врста прокариота су бактерије, које су на Земљи већ око 3,5 милијарди година.

Прокариотске ћелије немају језгре или мембрана везане органеле. Међутим, 90 процената бактерија има ћелијски зидови, којих, са изузетком биљних ћелија и неких гљивичних ћелија, еукариотским ћелијама недостаје. Ти ћелијски зидови формирају најудаљенији слој бактерија и чине део бактеријска капсула.

Они стабилизирају и штите ћелију и од виталног су значаја за бактерије које могу да заразе ћелије домаћина, као и одговор бактерија на антибиотике.

Опште карактеристике ћелија

Све ћелије у природи имају многе заједничке карактеристике. Једна од њих је присуство спољашње ћелијске мембране, или Плазма мембране, која формира физичку границу ћелије на свим странама. Друга је супстанца позната као цитоплазма која се налази унутар ћелијске мембране.

Трећа је укљученост генетског материјала у облику ДНК, или дезоксирибонуклеинска киселина. Четврто је присуство рибозоми, који производе протеине. Свака жива ћелија користи АТП (аденозин трифосфат) за енергију.

Општа прокариотска ћелијска структура

Структура прокариота је једноставна. У тим ћелијама ДНК, уместо да буде упакована у језгро затворено у нуклеарној мембрани, налази се лабавије у цитоплазми, у облику тела званог нуклеоидни.

Обично је у облику кружног хромосома.

Рибосоми прокариотске ћелије налазе се разбацани по целој ћелијској цитоплазми, док се у еукариотама неки од њих налазе у органелама као што су Голџијев апарат и тхе ендоплазматични ретикулум. Посао Рибосома је синтеза протеина.

Бактерије се размножавају бинарном цепљењем или једноставним цепањем на две и поделу ћелија једнако, укључујући генетске информације у једном малом хромозому.

За разлику од митозе, овај облик ћелијске деобе не захтева различите фазе.

Структура ћелије бактеријског зида

Јединствени пептидогликани: Сви ћелијски зидови биљака и ћелије бактерија састоје се углавном од ланаца угљених хидрата.

Али док ћелије биљних зидова садрже целулозу, коју ћете видети наведену у састојцима бројне хране, зидови бактеријских ћелија садрже супстанцу која се назива пептидогликан, што нећеш.

Овај пептидогликан, који је налази се само у прокариотима, долази у различитим типовима; даје ћелији у целини облик и пружа заштиту ћелије од механичких увреда.

Пептидогликани се састоје од кичме зване гликанкоја се и сама састоји мурамна киселина и глукозаминОбоје заузврат имају ацетилне групе везане за своје атоме азота. Такође укључују пептидне ланце аминокиселина које су умрежене са другим, оближњим пептидним ланцима.

Снага ових „премошћивања“ интеракција веома варира између различитих пептидогликана, а самим тим и између различитих бактерија.

Ова карактеристика, као што ћете видети, омогућава разврставање бактерија у различите врсте на основу начина на који ћелијски зидови реагују на одређену хемијску супстанцу.

Повезане везе настају дејством ензима који се зове а транспептидаза, који је мета класе антибиотика који се користе у борби против заразних болести код људи и других организама.

Грам-позитивне и грам-негативне бактерије

Иако све бактерије имају ћелијску стијенку, њен састав се мења из врсте у врсту због разлика у садржају пептидогликана од којих су ћелијске стијенке делом или углавном направљене.

Бактерије се могу раздвојити на две врсте које се зову грам-позитивне и грам-негативне.

Они су добили име по биологу Ханс Цхристиан Грам, пионир у ћелијској биологији који је развио технику бојења 1880-их, прикладно звано Грам мрља, због чега су неке бактерије постале љубичасте или плаве, а друге црвене или ружичасте боје.

Бивша врста бактерија постала је позната као грам-позитивнои њихова својства бојења могу се приписати чињеници да њихове ћелијске стијенке садрже веома висок удио пептидогликана у односу на целину зида.

Познате су као бактерије црвене или ружичасте боје грам негативани као што можда претпостављате, ове бактерије имају зидове који се састоје од скромних до малих количина пептидогликана.

Код грам-негативних бактерија танка мембрана се налази изван ћелијског зида, формирајући ћелијска овојница.

Овај слој је сличан плазма мембрани ћелије која се налази на другој страни ћелијског зида, ближе унутрашњости ћелије. У неким грам-негативним ћелијама, као што су Е. цоли, ћелијска мембрана и нуклеарна овојница дођу у контакт на неким местима, продишући у пептидогликан танке стијенке између.

Ова нуклеарна овојница садржи молекуле који се шире према спољу, а које се називају липополисахариди, или ЛПС. Из унутрашњости ове мембране протежу се липопротеини муреина који су причвршћени на крајњем делу спољашње ћелијске стијенке.

Грам-позитивне зидове бактеријских ћелија

Грам-позитивне бактерије имају дебелу ћелијску стијенку пептидогликана, дебљину од око 20 до 80 нм (нанометар или једну милијарду).

Примери укључују стафилококи, стрептококи, лактобацили и Бациллус врста.

Ове бактерије мрље љубичаста или црвена, али обично љубичасте боје, мрље по Граму, јер пептидогликан задржава љубичасту боју која се наноси рано у поступку када се препарат касније опере алкохолом.

Овај робуснији ћелијски зид пружа грам-позитивним бактеријама већу заштиту од већине спољашњих увреда у поређењу с грам-негативним бактеријама, мада висок садржај пептидогликана ових организама чини њихове зидове нешто као једнодимензионална тврђава, што заузврат доноси нешто лакшу стратегију у вези с њеним уништавањем.

••• Знање

Грам-позитивне бактерије су углавном подложније антибиотицима који циљају ћелијску стијенку него грам-негативне врсте, пошто су изложене окружењу за разлику од седишта испод или у ћелијској овојници.

Улога техијских киселина

Пептидогликански слојеви грам-позитивних бактерија обично се налазе у великим бројевима молекула теихоичне киселине, или ТА.

То су ланци угљених хидрата који доспевају кроз, а понекад и пролазе кроз пептидогликански слој.

Сматра се да ТА стабилизује пептидогликан око њега само чинећи га чвршћим, уместо да испољава било која хемијска својства.

ТА је делом одговорна за способност одређених грам-позитивних бактерија, као што су Стрептоцоццал врсте, да се везују за специфичне протеине на површини ћелија домаћина, што олакшава њихову способност да изазову инфекцију и у многим случајевима болест.

Када су бактерије или други микроорганизми способни да изазову заразне болести, о њима се говори патогени.

Ћелијске стијенке бактерија Породица микобактеријаПоред тога што садрже пептидогликан и ТА, имају спољашњи "воштани" слој миколичне киселине. Ове бактерије су познате као „брзо киселина,"Јер су флеке овог типа потребне да би продрле у овај воштани слој да би се омогућило корисно микроскопско испитивање.

Грам-негативни зидови бактеријских ћелија

Грам-негативне бактерије, попут њихових грам-позитивних колега, имају ћелијске зидове пептидогликана.

Међутим, зид је знатно тањи, дебљине је само око 5 до 10 нм. Ови зидови не боје љубичасту боју по Граму, јер њихов мањи садржај пептидогликана значи да зид не може задржати пуно боје када се препарат опере алкохолом, што на крају има ружичасту или црвенкасту боју.

Као што је горе поменуто, ћелијска стијенка није крајњи крајњи део тих бактерија, већ је прекривена другом плазма мембраном, ћелијском овојницом или спољном мембраном.

Овај слој је дебљине око 7,5 до 10 нм, супарнички или прелазећи дебљину ћелијског зида.

У већини грам-негативних бактерија ћелијска овојница је повезана са молекулом липопротеина који се зове Браунсов липопротеин, а који је заузврат повезан са пептидогликаном ћелијске стијенке.

Алати грам-негативних бактерија

Грам-негативне бактерије су углавном мање подложне антибиотицима који циљају ћелијски зид јер нису изложени животној средини; и даље има спољну мембрану за заштиту.

Поред тога, код грам-негативних бактерија, гел сличан матриксу заузима територију унутар ћелијског зида и изван плазма мембране названу периплазматски простор.

Пептидогликанска компонента ћелијске стијенке грам-негативних бактерија дебљина је само око 4 нм.

Тамо где би у грам-позитивној станици бактеријског зида било више пептидогликана који би дали супстанцу у зиду, грам-негативна бубица има у свом спољашњој мембрани друге алате.

Сваки молекул ЛПС сачињен је од подјединице богате масним киселинама, подјединице малог језгра, полисахарида мале језгре и ланца на страни О, који су начињени од молекула сличних шећеру. Овај ланац са О стране чини спољну страну ЛПС.

Тачан састав бочног ланца варира између различитих врста бактерија.

Делови ланца О-стране познати као антигени могу се идентификовати лабораторијским тестовима како би се идентификовали специфични патогени сојеви бактерија („сој“ је подврста бактеријске врсте, попут пасмине паса).

Арцхаеа Целл Валлс

Арцхаеа разноврсније су од бактерија, па тако и ћелијских зидова. Приметно, ови зидови не садрже пептидогликане.

Уместо тога, они обично садрже сличан молекул зван псеудопептидоглицан, или псеудомуреин. У овој супстанци, део обичног пептидогликана који се назива НАМ замењује се другом подјединицом.

Неке археје могу имати слој гликопротеини или полисахариди која замењује ћелијску стијенку уместо псеудопептидогликана. Напокон, као и код неких врста бактерија, неколико археја уопште недостаје ћелијске стијенке.

Археје које садрже псеудомуреин су неосјетљив на антибиотике класе пеницилина јер су ови лекови инхибитори транспептидазе који делују ометајући синтезу пептидогликана.

У тим археама не постоје синтетизовани пептидогликани и самим тим ништа на то да делују пеницилини.

Зашто је ћелијски зид важан?

Бактеријске ћелије којима недостају ћелијске стијенке могу имати додатне структуре ћелијске површине поред оних о којима се расправља, као што су гликокалице (једнина је гликокаликс) и С слојеве.

Гликокаликс је омотач молекула сличних шећеру који се добија у две главне врсте: капсуле и слузи слојеви. Капсула је добро организован слој полисахарида или протеина. Слим слој је мање чврсто организиран и мање је чврсто причвршћен на ћелијску стијенку испод гликокаликса.

Као резултат тога, гликокаликс је отпорнији на испирање, док се слузасти слој лакше уклања. Слој слузи може бити састављен од полисахарида, гликопротеина или гликолипида.

Ове анатомске варијације имају велики клинички значај.

Гликокалице омогућавају ћелијама да се лепе на одређене површине, помажући у стварању колонија названих организама биофилми који могу формирати неколико слојева и заштитити појединце у групи. Из тог разлога, већина бактерија у дивљини живи у биофилмима који су формирани из мешовитих бактеријских заједница. Биофилми спречавају деловање антибиотика као и дезинфицијенса.

Сви ови атрибути доприносе потешкоћама у уклањању или смањењу микроба и искорјењивању инфекција.

Отпорност на антибиотике

Сојеви бактерија који су природно резистентни на одређени антибиотик захваљујући случајно повољној мутацији су "одабрани" у људској популацији, јер су то бубе које остају када угине осетљиве на антибиотике, а ове "супербабе" се множе и настављају да узроковати болест.

У другој декади 21. века, разне грам-негативне бактерије постале су све отпорније на антибиотике, што је довело до пораста болести и смрти од инфекција и довело до повећања трошкова здравствене заштите. Отпорност на антибиотике је архетипски пример природног одсека на временским размерама које људи могу приметити.

Примери укључују:

Медицински истраживачи раде на томе да се одрже отпорне грешке у количини микробиолошке трке у наоружању.