Bakteerisolujen seinämän ominaisuudet, biosynteesi, toiminnot

Se Bakteerisoluseinä Se on monimutkainen ja puolivälissä oleva rakenne, joka vastaa bakteereille suojan ja muodon antamisesta. Rakenteellisesti se koostuu molekyylistä, nimeltään peptidoglykaani. Paineiden suojaamisen lisäksi bakteeriseinä tarjoaa ankkurointikohdan rakenteille, kuten Flagella tai Pilis, ja määrittelee useita virulenssiin ja solujen liikkuvuuteen liittyviä ominaisuuksia.

Laajasti käytetty metodologia bakteerien luokittelemiseksi heidän soluseinämänsä rakenteen mukaan Gramin värjäys. Tämä koostuu purppura- ja vaaleanpunaisten väriaineiden systemaattisesta levityksestä, jossa bakteerit, joissa on paksu seinä ja runsaasti peptidoglykaania, on värjätty violetti (grampositiivinen) ja ne, joiden hieno seinä on lipopolysakkaridit, värjäytetään vaaleanpunaisena (gramman negatiivisesti).

Pixabay -suihkulähde.com

Vaikka muilla orgaanisilla olentoilla, kuten kaarilla, levällä, sienillä ja kasveilla on soluseinä, näiden rakenteessa ja koostumuksella eroaa syvästi bakteerisoluseinämästä.

[TOC]

Ominaisuudet ja rakenne

Bakteeriseinä: peptidoglykaaniverkko

Biologiassa määrittelemme yleensä elämisen ja ei elossa olevat rajat plasmamembraanin avulla. On kuitenkin monia organismeja, joita ympäröi ylimääräinen este: soluseinämä.

Bakteereissa soluseinä koostuu monimutkaisesta ja monimutkaisesta verkosta makromolekyylistä, nimeltään peptidoglykaani, joka tunnetaan myös nimellä Mureina.

Lisäksi voimme löytää seinältä muun tyyppisiä aineita, jotka yhdistetään peptidoglykaaniin, kuten hiilihydraateihin ja polypeptideihin, vaihtelivat pituuden ja rakenteen.

Kemiallisesti peptidoglykaani on disakkaridi, jonka monomeeriset yksiköt ovat N-asetyyliglukosamiini ja N-asetyylikuramiikka (juuri Murus, Mikä tarkoittaa seinää).

Löydämme aina Tetrapéptidesin muodostaman ketjun, joka koostuu neljästä aminohappotähteestä, jotka on kiinnitetty N-asetyyliön.

Bakteerisoluseinämä rakenne seuraa kahta tai kahta yleistä mallia, jotka tunnetaan nimellä grampositiivinen ja gram negatiivinen. Seuraavassa osassa kehitämme tämän idean perusteellisesti.

Soluseinämän ulkopuoliset rakenteet

Yleensä bakteerien soluseinämää ympäröivät jotkut ulkoiset rakenteet, kuten glycochalix, flagella, aksiaaliset filamentit, fimbrias ja pilis.

Glycochalix koostuu seinämää ympäröivästä gelatiinisen konsistenssin matriisista ja muuttuvasta koostumuksesta (polysakkaridit, polypeptidit jne.). Joissakin bakteerikannoissa tämän kapselin koostumus myötävaikuttaa virulenssiin. Se on myös ratkaiseva komponentti biofilmien muodostumisessa.

Flagella ovat rihmarakenteita, joiden muoto muistuttaa piiskaa ja myötävaikuttaa organismin liikkuvuuteen. Loput edellä mainitut filamentit vaikuttavat solun ankkuriin, liikkuvuuteen ja geneettisen materiaalin vaihtoon.

Epätyypilliset bakteerisoluseinät

Vaikka edellä mainittu rakenne voidaan yleistää valtaosaan bakteeri -organismeista, on hyvin erityisiä poikkeuksia, jotka eivät sovi tähän soluseinämäjärjestelmään, koska niistä puuttuu tai niillä on hyvin vähän materiaalia.

Genren jäsenet Mycoplasma ja tähän liittyvät fylogeneettisesti organismit ovat pienimpiä bakteereja, jotka on kirjattu. Pienen koon takia heillä ei ole soluseinää. Itse asiassa aluksi niitä pidettiin viruksina eikä bakteereina.

On kuitenkin jonkin verran tapaa, miksi nämä pienet bakteerit saavat suojan. Tämä saavutetaan steroliksi kutsuttujen erityisten lipidien läsnäolon ansiosta, jotka edistävät suojaa solujen hajoamiselta.

Funktiot

-Bakteerisoluseinämän biologiset toiminnot

Suoja

Bakteerien soluseinämän päätehtävä on antaa suojaa solulle, joka toimii eräänlaisena eksoskeletona (kuten niveljalkaiset).

Voi palvella sinua: integriinit: ominaisuudet, rakenne ja toiminnot

Bakteerit sisältävät huomattavan määrän liuenneen liuenneita aineita. Osmoosin ilmiön takia ympäröivä vesi yrittää päästä soluun luomalla osmoottisen paineen, joka, jos sitä ei ole kontrolloitu, voi johtaa solun hajoamiseen.

Jos bakteeriseinämää ei ole, solun sisäosan ainoa suojaeste olisi lipidisen luonteen hauras plasmamembraani, joka antaisi nopeasti osmoosin ilmiön aiheuttamaan paineeseen.

Bakteerisoluseinämä muodostaa suojan barikaadin painettavien värähtelyjen edessä, mikä mahdollistaa solujen hajoamisen estämisen.

Jäykkyys ja muoto

Jäykkyysominaisuuksien ansiosta seinä auttaa muokkaamaan bakteereja. Siksi voimme erottaa useita bakteerimuotoja tämän elementin mukaisesti, ja voimme käyttää tätä ominaisuutta luodakseen luokituksen yleisimpiin morfologioihin (kookospähkinät tai bacillit, muun muassa).

Ankkuripaikka

Lopuksi, soluseinä toimii ankkurointipaikkana muille liikkuvuuteen ja ankkurointiin liittyville rakenteille, kuten vitsaukset.

-Soluseinäsovellukset

Näiden biologisten toimintojen lisäksi bakteeriseinällä on myös kliinisiä ja taksonomisia sovelluksia. Kuten myöhemmin näemme, seinää käytetään erottelemaan erityyppisiä bakteereja. Lisäksi rakenne antaa meille mahdollisuuden ymmärtää bakteerien virulenssi ja millainen antibiootti voi olla herkkä.

Koska soluseinämän kemialliset komponentit ovat ainutlaatuisia bakteereille (ihmis vieraasta), tämä elementti on potentiaalinen valkoinen antibioottien kehitykseen.

Luokittelu Gramin värjäyksen mukaan

Mikrobiologiassa värjäys on laajalti käytettyjä menettelyjä. Jotkut heistä ovat yksinkertaisia ​​ja niiden tarkoituksena on osoittaa selvästi organismin läsnäolo. Muut värjäykset ovat kuitenkin differentiaalityyppejä, joissa käytetyt väriaineet reagoivat bakteerien tyypistä riippuen.

Yksi mikrobiologian eniten käytetyistä differentiaalisista värjäyksistä on Gramin värjäys, bakteriologi Hans Christian Gram vuonna 1884 kehittämä tekniikka. Tekniikka mahdollistaa bakteerien luokittelun suuriin ryhmiin: grampositiivinen ja gram negatiivinen.

Nykyään sitä pidetään suuren lääketieteellisen hyödyllisyyden tekniikkana, vaikka jotkut bakteerit eivät reagoi oikein väriin. Sitä käytetään yleensä, kun bakteerit ovat nuoria ja kasvavat.

Gram -värjäysprotokolla

(Yo) Ensisijainen väriainesovellus: Lämmöllä kiinnitetty näyte peitetään violetilla perusväriaineella, violetti lasia käytetään yleensä siihen. Tämä väriaine läpäisee kaikki näytteessä olevat solut.

(Ii) IODO -sovellus: Lyhyen ajan kuluttua violetti väriaine poistetaan näytteestä ja soveltaa jodia, purema -ainetta. Tässä vaiheessa sekä positiiviset että negatiiviset bakteerit ovat värjätty voimakkaasta violetista.

(Iii) Pesty: Kolmas vaihe merkitsee väriaineen väriainetta alkoholiliuoksella tai alkoholiasetonin seoksella. Näillä ratkaisuilla on kyky eliminoida väri, mutta vain joistakin näytteistä.

(Iv) Safraniinisovellus: Lopuksi edellisessä vaiheessa käytetty ratkaisu eliminoidaan ja toinen väriaine, safraniini. Tämä on punainen perusväriaine. Tämä väriaineen väriaine pestiin ja näyte on valmis havaitsemaan optisen mikroskoopin valossa.

Voi palvella sinua: gametofyytti

Grampositiivinen bakteeriseinä

Värjäytymisen kohdalla (III) vain jotkut bakteerit pitävät purppuranvärit, ja ne tunnetaan grampositiivisina bakteerina. Safraniinin väri ei vaikuta heihin, ja tämän tyyppiin kuuluvien värin lopussa havaitaan violetti.

Värityksen teoreettinen periaate perustuu bakteerisoluseinämän rakenteeseen, koska tämä riippuu poistumisesta tai ei purppuranväristä, joka muodostaa kompleksin yhdessä jodin kanssa.

Gram -negatiivisten ja positiivisten bakteerien välinen emäksinen ero on niiden läsnä olevan peptidoglykaanin määrä. Positiivisilla grammilla on paksu kerros tästä yhdisteestä, joka antaa heille mahdollisuuden säilyttää violetti väri, takapesusta huolimatta.

Ensimmäisen askeleen soluun saapuva violetti kide muodostaa kompleksin jodin kanssa, mikä vaikeuttaa alkoholin pesua, paksun peptidoglykaanikerroksen ansiosta, joka ympäröi niitä.

Peptidoglykaani välinen tila makaa. Lisäksi gram -positiivisia bakteereja on ominaista seinään ankkuroitujen teoiinihapon sarja.

Esimerkki tämän tyyppisistä bakteereista on laji Staphylococcus aureus, joka on ihmisen taudinaiheuttaja.

Gram -negatiivinen bakteerisoluseinä

Bakteerit, jotka eivät säilytä kulun värejä (III), ovat negatiivinen gramma,. Tästä syystä sovelletaan toista väriainetta (safraniini), jotta voidaan visualisoida tämä prokaryootit. Siten gram -negatiivisia bakteereja havaitaan vaaleanpunaisesta väristä.

Toisin kuin paksut peptidoglykaanikerros, joka sisältää positiivisia grambakteereja, negatiivisilla on paljon ohuempi kerros. Lisäksi heillä on kerros lipopolysakkarideja, jotka ovat osa heidän soluseinämäänsä.

Voimme käyttää voileivän analogiaa: leipä edustaa kahta lipidikalvoa ja sisä- tai täyttö olisi peptidoglykaani.

Lipopolysakkaridi makasi.

Kun tällainen bakteeri kuolee, vapauttaa lipidi A: n, joka toimi endotoksiinina. Lipidi liittyy gram -negatiivisten bakteerien infektioiden, kuten kuume tai verisuonten laajentumisen aiheuttamiin oireisiin.

Tämä hieno kerros ei säilytä ensimmäisessä vaiheessa levitettyä violettia väriainetta, koska alkoholin pesu eliminoi lipopolysakkaridit (ja yhdessä sen väriaineen kanssa). Ne eivät sisällä positiivisissa grammissa mainittuja teoiinihappoja.

Esimerkki tästä bakteerisolujen seinämän organisaatiokuviosta on kuuluisat bakteerit JA. koli.

Gramman tincionin lääketieteelliset seuraukset

Lääketieteellisestä näkökulmasta on tärkeää tietää bakteeriseinämän rakenne, koska grampositiiviset bakteerit yleensä eliminoidaan helposti soveltamalla antibiootteja, kuten penisilliiniä ja kefalosporiinia.

Sitä vastoin gram -negatiiviset bakteerit ovat yleensä resistenttejä antibioottien levittämiselle, jotka eivät pääse tunkeutumaan lipopolysakkaridien esteeseen.

Voi palvella sinua: Peruskerros: Ominaisuudet ja toiminnot

Muut värit

Vaikka Gramin värjäys tunnetaan laajasti ja sitä käytetään laboratoriossa, on myös muita menetelmiä, jotka sallivat bakteerien erottamisen soluseinämän rakenteellisten näkökohtien mukaisesti. Yksi niistä on happoväri, joka tukee bakteereja, joissa on vahatyyppinen yhdistynyt seinään.

Tätä käytetään erityisesti lajien erottamiseen Mycobacterium Muita bakteerilajeja.

Biosynteesi

Bakteerisoluseinämän synteesi voi esiintyä solun sytoplasmassa tai sisäisessä kalvossa. Kun rakenneyksiköt on syntetisoitu, seinäkokoonpano etenee bakteerien ulkopuolelle.

Peptidoglykaanin synteesi esiintyy sytoplasmassa, missä muodostuu nukleotideja, jotka toimivat tämän makromolekyylin edeltäjinä, jotka säveltävät seinää.

Synteesi seuraa sen polkua plasmamembraanissa, missä tapahtuu kalvon lipidiyhdisteiden muodostuminen. Plasmamembraanin sisällä tapahtuu peptidoglykaanin muodostavien yksiköiden polymerointi. Koko prosessia avustaa erilaiset bakteerientsyymit.

Heikkeneminen

Soluseinä voidaan hajota lystsyymin entsyymin entsymaattisen vaikutuksen ansiosta, jota esiintyy luonnollisesti nesteissä, kuten kyyneleissä, limassa ja sylkissä.

Tämä entsyymi toimii tehokkaammin Gram -positiivisten bakteerien seinämissä, jälkimmäinen on alttiimpi hajoamiselle.

Tämän entsyymin mekanismi koostuu linkkien hydrolyysistä, jotka pitävät yhdessä peptidoglykaanin monomeeristen lohkojen kanssa.

Soluseinä kaareina

Elämä on jaettu kolmeen päädomeeniin: bakteerit, eukaryootit ja kaaret. Vaikka jälkimmäinen muistaa pinnallisesti bakteerit, niiden soluseinämän luonne on erilainen.

Kaareissa voi olla soluseinä. Jos kemiallinen koostumus on, se vaihtelee, mukaan lukien sarja polysakkarideja ja proteiineja, mutta toistaiseksi lajeja ei ole ilmoitettu peptidoglykaanin seinällä.

Ne voivat kuitenkin sisältää pseudomurein -nimisen aineen. Jos Gramin värjäys on käytetty, kaikki ovat grammaisia. Siksi väritys ei ole hyödyllistä kaareissa.

Viitteet

1. Albers, S. V., & Meyer, b. H. (2011). Arkaalisolun avelope. Luontoarvostelut mikrobiologia, 9(6), 414-426.
2. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a. D -d., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Välttämätön solubiologia. Garlantitiede.
3. Cooper, G. (2000). Solu: lähestymistapa molekyyli. 2. painos. Sinauer Associates.
4. Cooper, G. M., & Hausman, R. JA. (2007). Solu: lähestymistapa molekyyli. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, D. R -. (2010). Käytännöllinen atlas bakteerien tunnistamiseen. CRC -lehdistö.
6. Koebnik, r., Locher, k. P., & Van Gelder, P. (2000). Bakteerien ulkokalvoproteiinien rakenne ja toiminta: tynnyrit pähkinänkuoressa. Mikrobiologia molekyyli, 37(2), 239-253.
7. Loodish, h., Berk, a., Zipursky, s. Lens., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekyylisolubiologia 4. painos. Kansallinen bioteknologian keskus, kirjahylly.
8. Scheffers, D. J -., & Pinho, M. G. (2005). Bakteerisoluseinän synteesi: Uudet näkemykset sijaintitutkimuksista. Mikrobiologia ja molekyylibiologiakatsaukset, 69(4), 585-607.
9. Tortora, G. J -., Funke, b. R -., & Tapaus, c. Lens. (2016). Mikrobiologia. Esittely. Pearson.