Onko prokaryooteilla soluseiniä?

Sisältö

• Solujen yleiset ominaisuudet
• Yleinen prokaryoottinen solurakenne
• Bakteerisoluseinämän rakenne
• Gram-positiiviset ja gram-negatiiviset bakteerit
• Gram-positiiviset bakteerisoluseinät
• Teikohappojen merkitys
• Gramnegatiiviset bakteerisoluseinät
• Gramnegatiivisten bakteerien työkalut
• Archaea -seinäseinät
• Miksi soluseinä on tärkeä?
• Antibioottinen vastustuskyky

prokaryooteissa edustavat yhtä elämän kahdesta pääluokasta. Muut ovat eukaryootit.

Prokaryootit erotetaan toisistaan ​​alhaisemman monimutkaisuuden vuoksi. Ne ovat kaikki mikroskooppisia, vaikkakaan eivät välttämättä yksisoluisia. Ne on jaettu verkkotunnuksiin archaea ja bakteerit, mutta suurin osa tunnetuista prokaryoottilajeista on bakteereja, jotka ovat olleet maan päällä noin 3,5 miljardia vuotta.

Prokaryoottisoluissa ei ole ytimiä tai kalvoon sitoutuneita organelleja. 90 prosentilla bakteereista kuitenkin on soluseinät, josta eukaryoottisoluista puuttuu kasvisoluja ja joitain sienisoluja lukuun ottamatta. Nämä soluseinät muodostavat uloimman bakteerikerroksen ja muodostavat osan bakteerikapseli.

Ne stabiloivat ja suojaavat solua ja ovat elintärkeitä bakteereille, jotka kykenevät tartuttamaan isäntäsoluja samoin kuin bakteerien vasteessa antibiooteille.

Solujen yleiset ominaisuudet

Kaikilla luonnon soluilla on monia yhteisiä piirteitä. Yksi näistä on ulkoisen olemassaolo solukalvotai plasmakalvo, joka muodostaa solun fyysisen rajan kaikilla puolilla. Toinen aine on nimeltään sytoplasma löytyy solukalvosta.

Kolmas kohta on geneettisen materiaalin sisällyttäminen muuntogeeniseen muotoon DNA: ta, tai deoksiribonukleiinihappo. Neljäs on ribosomit, jotka valmistavat proteiineja. Jokainen elävä solu käyttää energiaa ATP (adenosiinitrifosfaatti).

Yleinen prokaryoottinen solurakenne

Prokaryoottien rakenne on yksinkertainen. Näissä soluissa DNA: n sijaan, että se pakataan ydinmembraanin suljettuun ytimeen, löydetään löysämmin sytoplasmassa kehon muodossa, jota kutsutaan nukleoidi.

Tämä on normaalisti pyöreä kromosomi.

Prokaryoottisolun ribosomit löytyvät hajallaan solusytoplasmassa, kun taas eukaryooteissa jotkut niistä löytyvät organelleista, kuten Golgin laite ja endoplasminen reticulum. Ribosomien tehtävä on proteiinisynteesi.

Bakteerit lisääntyvät binaarifissiolla tai yksinkertaisesti jakamalla kahteen osaan ja jakamalla solukomponentit tasaisesti, mukaan lukien geneettiset tiedot yhdessä pienessä kromosomissa.

Toisin kuin mitoosi, tämä solujen jakautumisen muoto ei vaadi erillisiä vaiheita.

Bakteerisoluseinämän rakenne

Ainutlaatuiset peptidiglykaanit: Kaikki kasvisolujen seinät ja bakteerisolujen seinät koostuvat pääosin hiilihydraattiketjuista.

Mutta vaikka kasvisolujen seinät sisältävät selluloosaa, jonka näet lueteltuina monien elintarvikkeiden ainesosissa, bakteerisolujen seinät sisältävät ainetta nimeltä peptidoglykaanisynteesin, jota et tule.

Tämä peptidoglykaani, joka on löytyy vain prokaryooteista, on erityyppisiä; se antaa solulle kokonaisuutena muodon ja suojaa kennoa mekaanisilta vaurioilta.

Peptidoglykaanit koostuvat selkärangasta, jota kutsutaan glykaanin, joka itse koostuu muraamihappo ja glukosamiini, joissa molemmissa puolestaan ​​on asetyyliryhmät kiinnittyneinä typpiatomiinsa. Ne sisältävät myös aminohappojen peptidiketjut, jotka on silloitettu muihin, läheisiin peptidiketjuihin.

Näiden "silloittavien" vuorovaikutusten vahvuus vaihtelee suuresti erilaisten peptidoglykaanien välillä ja siten eri bakteerien välillä.

Tämä ominaisuus, kuten näette, sallii bakteerien luokitella erillisiin tyyppeihin sen perusteella, kuinka niiden soluseinät reagoivat tiettyyn kemikaaliin.

Ristisidokset muodostetaan a-nimisen entsyymin vaikutuksesta transpeptidasi, joka on ihmisille ja muille organismeille aiheutuvien tartuntatautien torjuntaan käytettävän antibioottien luokan kohde.

Gram-positiiviset ja gram-negatiiviset bakteerit

Vaikka kaikilla bakteereilla on soluseinä, sen koostumus muuttuu lajeista toisiin peptidoglykaanipitoisuuksien erojen vuoksi, joista soluseinät tehdään osittain tai enimmäkseen.

Bakteerit voidaan jakaa kahteen tyyppiin, joita kutsutaan gram-positiivisiksi ja gram-negatiivisiksi.

Ne on nimetty biologin mukaan Hans Christian Gram, solubiologian edelläkävijä, joka kehitti värjäystekniikan 1880-luvulla Gram tahra, joka sai tietyt bakteerit violetiksi tai siniseksi ja toiset punaiseksi tai vaaleanpunaiseksi.

Entinen bakteerityyppi tuli tunnetuksi nimellä gram-positiivisia, ja niiden värjäysominaisuudet johtuvat tosiasiasta, että niiden soluseinät sisältävät erittäin suuren osan peptidoglykaanista suhteessa seinämän kokonaisuuteen.

Punaisia ​​tai vaaleanpunaisia ​​värjääviä bakteereja tunnetaan nimellä gram-negatiivinen, ja kuten saatat arvata, näillä bakteereilla on seinät, jotka koostuvat vaatimattomista tai pienistä määristä peptidoglykaania.

Gramnegatiivisissa bakteereissa ohut kalvo sijaitsee soluseinämän ulkopuolella muodostaen solu kirjekuori.

Tämä kerros on samanlainen kuin solun plasmamembraani, joka sijaitsee soluseinän toisella puolella lähempänä solun sisäosaa. Joissakin gram-negatiivisissa soluissa, kuten E. coli, solukalvo ja ydinvaippa tosiasiallisesti joutuvat kosketuksiin joissain paikoissa, tunkeutuen peptidoglykaaniin ohuen seinämän välillä.

Tämä ydinvaippa sisältää ulospäin suuntautuvia molekyylejä, joita kutsutaan lipopolysakkarideja, tai LPS. Tämän kalvon sisäpuolelta ulottuvat mureiinilipoproteiinit, jotka kiinnittyvät etäpäästä soluseinän ulkopuolelle.

Gram-positiiviset bakteerisoluseinät

Gram-positiivisilla bakteereilla on paksu peptidoglykaanisoluseinämä, paksuus noin 20 - 80 nm (nanometrit tai yksi miljardi metriä).

Esimerkkejä ovat stafylokokit, streptokokit, maitobakteerit ja Basilli lajeja.

Nämä bakteerit värjäävät violetti tai punainen, mutta yleensä violetti, Gram-värjäyksellä, koska peptidoglykaani säilyttää violetin väriaineen, joka on levitetty varhaisessa vaiheessa menettelyä, kun valmiste pestään myöhemmin alkoholilla.

Tämä vankempi soluseinä tarjoaa gram-positiivisille bakteereille enemmän suojaa useimmilta ulkopuolisilta loukkauksilta verrattuna gram-negatiivisiin bakteereihin, vaikkakin korkea peptidoglykaanipitoisuus näistä organismeista tekee niiden seinistä jotain yhden ulottuvuuden linnoitusta, mikä puolestaan ​​antaa jonkin verran helpomman strategian sen tuhoamiseksi.

••• Tieteellinen

Gram-positiiviset bakteerit ovat yleensä herkempiä antibiooteille, jotka kohdistuvat soluseinämään kuin gram-negatiiviset lajit, koska ne ovat alttiina ympäristölle sen sijaan, että istuvat solukotelon alla tai sisällä.

Teikohappojen merkitys

Gram-positiivisten bakteerien peptidoglykaanikerrokset ovat yleensä korkeita molekyyleissä, joita kutsutaan teichoic hapottai avustajat.

Nämä ovat hiilihydraattiketjuja, jotka päästävät peptidoglykaanikerroksen läpi ja joskus sen ohi.

TA uskotaan stabiloivan peptidoglykaania sen ympärillä yksinkertaisesti tekemällä siitä jäykempää kuin tarjoamalla mitään kemiallisia ominaisuuksia.

TA on osittain vastuussa tiettyjen gram-positiivisten bakteerien, kuten streptokokkien, kyvystä sitoutua spesifisiin proteiineihin isäntäsolujen pinnalla, mikä helpottaa niiden kykyä aiheuttaa infektioita ja monissa tapauksissa tautia.

Kun bakteerit tai muut mikro-organismit kykenevät aiheuttamaan tartuntatauteja, niihin viitataan patogeeninen.

Bakteerien soluseinät Mykobakteerien perhesisältää peptidoglykaania ja TA: ita lisäksi ulkoisen "vahamaisen" kerroksen, joka on valmistettu mykolihapot. Nämä bakteerit tunnetaan nimellä “haponkestävien,", Koska tämän tyyppisiä tahroja tarvitaan tunkeutumaan tähän vahamaiseen kerrokseen hyödyllisen mikroskooppisen tutkimuksen mahdollistamiseksi.

Gramnegatiiviset bakteerisoluseinät

Gramnegatiivisilla bakteereilla, kuten niiden gram-positiivisilla vastineilla, on peptidoglykaanisoluseinämät.

Seinä on kuitenkin paljon ohuempi, vain noin 5-10 nm paksu. Nämä seinät eivät värjä purppuraa Gram-värjäyksellä, koska niiden pienempi peptidoglykaanipitoisuus tarkoittaa, että seinä ei pysty säilyttämään paljon väriainetta, kun valmiste pestään alkoholilla, mistä seuraa lopulta vaaleanpunainen tai punertava väri.

Kuten yllä todettiin, soluseinämä ei ole näiden bakteerien myöhemmin ulompi, vaan sen sijaan peittää toinen plasmamembraani, soluverho tai ulkokalvo.

Tämän kerroksen paksuus on noin 7,5-10 nm, kilpaileva tai ylittää soluseinämän paksuuden.

Useimmissa gram-negatiivisissa bakteereissa soluvaippa on kytketty tiettyyn lipoproteiinimolekyyliin, jota kutsutaan Brauns-lipoproteiiniksi, joka puolestaan ​​on kytketty soluseinämän peptidoglykaaniin.

Gramnegatiivisten bakteerien työkalut

Gramnegatiiviset bakteerit ovat yleensä vähemmän alttiita soluseinään kohdistuville antibiooteille, koska ne eivät ole alttiina ympäristölle; siinä on silti ulkomembraani suojausta varten.

Lisäksi gramnegatiivisissa bakteereissa geelimäinen matriisi miehittää alueen soluseinämän sisällä ja plasmakalvon ulkopuolella, jota kutsutaan periplasmaiseksi tilaksi.

Gramnegatiivisten bakteerien soluseinämän peptidoglykaanikomponentti on vain noin 4 nm paksu.

Jos gram-positiivisessa bakteerisolujen seinämässä olisi enemmän peptidoglykaaneja antamaan seinämänsä ainetta, gram-negatiivisessa bugissa on muita työkaluja, jotka ovat varastossa sen ulkomembraanissa.

Jokainen LPS-molekyyli koostuu rasvahappirikkaisesta lipidi A -yksiköstä, pienestä ytimen polysakkaridista ja O-sivuketjusta, joka on valmistettu sokerimaisista molekyyleistä. Tämä O-puolinen ketju muodostaa LPS: n ulkopinnan.

Sivuketjun tarkka koostumus vaihtelee bakteerien välillä.

Antigeeneiksi tunnetut O-sivuketjun osat voidaan tunnistaa laboratoriokokeilla spesifisten patogeenisten bakteerikantojen tunnistamiseksi (”kanta” on bakteerilajin alatyyppi, kuten koiranrotu).

Archaea -seinäseinät

archaea ovat monimuotoisempia kuin bakteerit ja samoin niiden soluseinät. Erityisesti nämä seinät eivät sisällä peptidoglykaania.

Pikemminkin, ne sisältävät yleensä samanlaisen nimeltään molekyylin, nimeltään pseudopeptidoglycantai pseudomurein. Tässä aineessa osa normaalista peptidoglykaanista, nimeltään NAM, korvataan toisella alayksiköllä.

Jotkut arhaea voivat sen sijaan olla kerros glykoproteiinit tai polysakkaridit joka korvaa soluseinän pseudopeptidoglykaanin tilalle. Viimeinkin, kuten joillakin bakteerilajeilla, muutama archaea puuttuu kokonaan soluseinämistä.

Archaea, jotka sisältävät pseudomureiinia, ovat herkkä penisilliiniluokan antibiooteille koska nämä lääkkeet ovat transpeptidaasin estäjiä, jotka vaikuttavat häiritsemään peptidoglykaanisynteesiä.

Näissä arhaassa ei ole syntetisoitu peptidoglykaaneja, joten penisilliinien ei tarvitse toimia.

Miksi soluseinä on tärkeä?

Bakteerisoluilla, joilla ei ole soluseiniä, voi olla keskusteltujen lisäksi muita solun pintarakenteita, kuten glycocalyces (yksikkö on glycocalyx) ja S-kerrokset.

Glykokalyksi on sokerimaisten molekyylien kerros, jota on kahta päätyyppiä: kapselit ja liman kerrokset. Kapseli on hyvin organisoitu polysakkaridien tai proteiinien kerros. Limakerros on vähemmän tiukasti järjestetty ja se on kiinnitetty vähemmän tiukasti alla olevaan soluseinään kuin glykokalyksi.

Seurauksena on glykokalyksi, joka kestää paremmin pestämisen, kun taas limakerros voidaan siirtää helpommin. Limakerros voi koostua polysakkarideista, glykoproteiineista tai glykolipideistä.

Nämä anatomiset variaatiot antavat itselleen suuren kliinisen merkityksen.

Glyokosyytit antavat solujen tarttua tietyille pinnoille auttaen muodostuneiden organismien pesäkkeiden muodostumisessa biofilmejä jotka voivat muodostaa useita kerroksia ja suojata ryhmän yksilöitä. Tästä syystä suurin osa luonnonvaraisista bakteereista elää biofilmeissä, jotka on muodostettu sekoitetuista bakteereista. Biokalvot estävät sekä antibioottien että desinfiointiaineiden vaikutusta.

Kaikki nämä ominaisuudet myötävaikuttavat mikrobien poistamisen tai vähentämisen ja infektioiden hävittämisen vaikeuteen.

Antibioottinen vastustuskyky

Bakteerikanat, jotka ovat luonnollisesti resistenttejä tietylle antibiootille mahdollisen edullisen mutaation ansiosta, "valitaan" ihmispopulaatioissa, koska nämä ovat virheet, jotka jäävät jäljelle, kun antibioottiherkät tapettavat, ja nämä "superbugit" lisääntyvät ja jatkavat aiheuttaa taudin.

2000-luvun toiseen vuosikymmeneen mennessä monista gram-negatiivisista bakteereista on tullut entistä resistenttejä antibiooteille, mikä on lisännyt sairauksia ja kuolemia infektioista ja nostanut terveydenhuollon kustannuksia. Antibioottiresistenssi on arkkityyppinen esimerkki luonnollisesta leikkauksesta ihmisille havaittavissa olevilla aikaväleillä.

Esimerkkejä ovat:

Lääketieteelliset tutkijat pyrkivät pysymään pysyvien virheiden kanssa mikrobiologisessa asekilpailussa.