Charakteristiky bakteriálnej bunkovej steny, biosyntéza, funkcie

Ten Bakteriálna bunková stena Je to komplexná a polo -rigidná štruktúra, zodpovedná za poskytovanie ochrany a formy baktérií. Štruktúrne sa skladá z molekuly nazývanej peptidoglykán. Okrem ochrany tlakov poskytuje bakteriálna stena miesto ukotvenia pre štruktúry, ako sú bičíky alebo Pilis a definuje niekoľko vlastností súvisiacich s virulenciou a pohyblivosťou buniek.

Všeobecne používaná metodika na klasifikáciu baktérií podľa štruktúry ich bunkovej steny je Gramovo farbenie. Pozostáva zo systematického uplatňovania fialových a ružových farbív, kde baktérie s hustou stenou a bohaté na peptidoglykán sú farbené fialovou (gram pozitívnou) a tie, ktoré majú jemnú stenu obklopenú lipopolysacharidmi, sú farbené ružovou farbou (gram negatívne).

Fontána Pixabay.com

Aj keď iné organické bytosti, ako sú oblúky, riasy, huby a rastliny, majú bunkovú stenu, ich štruktúra a zloženie sa hlboko líši od bakteriálnej bunkovej steny.

[TOC]

Vlastnosti

Bakteriálna stena: peptidoglykánska sieť

V biológii zvyčajne definujeme hranice medzi živými a nie živými pomocou plazmovej membrány. Existuje však veľa organizmov, ktoré sú obklopené ďalšou bariérou: bunková stena.

V baktériách je bunková stena zložená z zložitej a komplexnej siete makromolekuly nazývanej peptidoglykán, známa tiež ako Mureina.

Okrem toho na stene nájdeme ďalšie typy látok, ktoré sú kombinované s peptidoglykánom, ako sú uhľohydráty a polypeptidy, sa líšili v dĺžke a štruktúre.

Chemicky, peptidoglykán je disacharid, ktorého monomérne jednotky sú N-acetylglukozamín a N-acetylmuram (koreň Murus, čo znamená múr).

Vždy nájdeme reťaz tvorenú tetrapéptidmi, ktorý pozostáva zo štyroch aminokyselinových zvyškov pripevnených k N-acetylmike.

Štruktúra Bakteriálna bunková stena sleduje dve schémy alebo dva všeobecné vzorce, známe ako gram pozitívny a gram negatívny. V nasledujúcej časti túto myšlienku dôkladne vyvinieme.

Štruktúry vonkajšie k bunkovej stene

Zvyčajne je bunková stena baktérií obklopená niektorými vonkajšími štruktúrami, ako je Glycochalix, bičíky, axiálne vlákna, fimbrias a pilis.

Glycochalix pozostáva z matrice želatínovej konzistencie, ktorá obklopuje stenu, a má variabilné zloženie (polysacharidy, polypeptidy atď.). V niektorých bakteriálnych kmeňoch zloženie tejto kapsuly prispieva k virulencii. Je tiež rozhodujúcou zložkou pri tvorbe biofilmov.

Bičíky sú vláknité štruktúry, ktorých forma pripomína bič a prispieva k mobilite organizmu. Zvyšok vyššie uvedených vlákien prispieva k kotve bunky, pohyblivosti a výmene genetického materiálu.

Atypické bakteriálne bunkové steny

Aj keď vyššie uvedená štruktúra je možné zovšeobecniť na drvivú väčšinu bakteriálnych organizmov, existujú veľmi špecifické výnimky, ktoré nezodpovedajú tejto schéme bunkovej steny, pretože im chýbajú alebo majú veľmi málo materiálu.

Členovia žánru Mykoplazma a fylogeneticky organizmy súvisiace s tým sú zaznamenané najmenšie baktérie. Kvôli svojej malej veľkosti nemajú bunkovú stenu. V skutočnosti boli spočiatku považované za vírus a nie za baktérie.

Musí však existovať nejakým spôsobom, prečo tieto malé baktérie získavajú ochranu. Dosahuje sa to vďaka prítomnosti špeciálnych lipidov nazývaných steroly, ktoré prispievajú k ochrane pred bunkovou lýzou.

Funkcia

-Biologické funkcie bakteriálnej bunkovej steny

Ochrana

Hlavnou funkciou bunkovej steny v baktériách je udeliť ochranu bunke a funguje ako druh exoskeletu (napríklad článkonožce).

Môže vám slúžiť: Integríny: Charakteristiky, štruktúra a funkcie

Baktérie obsahujú vo vnútri významné množstvo rozpustených rozpustených látok. V dôsledku fenoménu osmózy sa okolitá voda pokúsi vstúpiť do bunky vytvorením osmotického tlaku, ktorý, ak nie je kontrolovaný, môže viesť k lýze bunky.

Keby bakteriálna stena neexistovala, jedinou ochrannou bariérou bunkového vnútra by bola krehká plazmatická membrána lipidovej povahy, ktorá by sa rýchlo vzdala tlaku spôsobeného javom osmózy.

Bakteriálna bunková stena tvorí barikádu prístrešku v tvár lisovacích osciláciách, ktoré sa môžu vyskytnúť, čo umožňuje zabrániť bunkovej lýze.

Tuhosť

Vďaka svojim vlastnostiam tuhosti stena pomáha formovať baktérie. Z tohto dôvodu môžeme rozlišovať medzi niekoľkými formami baktérií podľa tohto prvku a túto charakteristiku môžeme použiť na vytvorenie klasifikácie založenej na najbežnejších morfológiách (kokosové orechy alebo bacily).

Kotvená stránka

Nakoniec, bunková stena slúži ako ukotvené miesto pre ďalšie štruktúry týkajúce sa pohyblivosti a ukotvenia, ako sú bičenia.

-Aplikácie bunkovej steny

Okrem týchto biologických funkcií má bakteriálna stena klinické a taxonomické aplikácie. Ako uvidíme neskôr, stena sa používa na rozlíšenie medzi rôznymi typmi baktérií. Štruktúra nám navyše umožňuje pochopiť virulenciu baktérií a aký druh antibiotika môže byť náchylný.

Pretože chemické zložky bunkovej steny sú jedinečné pre baktérie (bez ľudského hosťa), tento prvok je potenciálnym bielym pre vývoj antibiotík.

Klasifikácia podľa Gramovo zafarbenia

V mikrobiológii sa zafarbenie široko používajú postupy. Niektoré z nich sú jednoduché a ich cieľom je jasne demonštrovať prítomnosť organizmu. Iné zafarbenie sú však diferenciálneho typu, kde používané farbivá reagujú v závislosti od typu baktérií.

Jedným z najpoužívanejších diferenciálnych farbení v mikrobiológii je Gramovo farbenie, technika vyvinutá v roku 1884 bakteriológ Hans Christian Gram. Táto technika umožňuje klasifikovať baktérie vo veľkých skupinách: gram pozitívny a gram negatívny.

V súčasnosti sa považuje za techniku ​​skvelej lekárskej užitočnosti, hoci niektoré baktérie nereagujú na farbu správne. Zvyčajne sa aplikuje, keď sú baktérie mladé a rastú.

Protokol farbenia gramu

(Jo) Primárna aplikácia: Vzorka fixovaná teplom je pokrytá základným fialovým farbivom, fialové sklo sa zvyčajne používa. Toto farbivo prechádza všetkými bunkami nachádzajúcimi sa vo vzorke.

Ii) Aplikácia Iodo: Po krátkom časovom období je fialové farbivo odstránené zo vzorky a aplikuje jód, kouso činidlo. V tejto fáze sú pozitívne aj negatívne baktérie zafarbené z intenzívnej fialovej.

(Iii) Umytý: Tretí krok znamená farbivo farbiva s alkoholovým roztokom alebo so zmesou alkohol-acetónu. Tieto riešenia majú schopnosť eliminovať farbu, ale iba z niektorých vzoriek.

(Iv) Aplikácia Safranine: Nakoniec, riešenie použité v predchádzajúcom kroku je eliminované a použije sa ďalšie farbivo, safranín. Toto je červené základné farbivo. Toto farbivo tohto farbiva sa premyje a vzorka je pripravená na pozorovanie vo svetle optického mikroskopu.

Môže vám slúžiť: gametofyt

Gram pozitívna bakteriálna stena

V pasáži (iii) farbenia si iba niektoré baktérie zachovávajú fialové farbivo a tie sú známe ako gram pozitívne baktérie. Farba safranínu ich neovplyvňuje a na konci sfarbenia, ktoré patria do tohto typu, sú pozorované fialové.

Teoretický princíp sfarbenia je založený na štruktúre bakteriálnej bunkovej steny, pretože to závisí od úniku alebo nie od fialového farbiva, ktorý tvorí komplex spolu s jódom.

Základný rozdiel medzi gramne negatívnymi a pozitívnymi baktériami je množstvo peptidoglykánu, ktoré prezentujú. Pozitívne gramy majú silnú vrstvu tejto zlúčeniny, ktorá im umožňuje udržať si fialové sfarbenie, napriek zadnému premývaniu.

Fialový kryštál, ktorý vstupuje do bunky v prvom kroku, tvorí komplex s jódom, čo sťažuje pri umývaní alkoholu vďaka hustej peptidoglykánovej vrstve, ktorá ich obklopuje.

Priestor medzi peptidoglykánom leží. Okrem toho sa gram pozitívne baktérie charakterizujú tým, že majú k stene sériu kyselín teikoových.

Príkladom tohto typu baktérií je druh Stafylococcus aureus, čo je patogén pre človeka.

Gram negatívna bakteriálna bunková stena

Baktérie, ktoré si nezachovávajú farbu priechodu (iii), sú vyradením negatívneho gramu. To je dôvod, prečo sa druhé farbivo (safranín) používa na to, aby bolo možné vizualizovať túto skupinu prokaryotov. Gram negatívne baktérie sa teda pozorujú z ružovej farby.

Na rozdiel od hrubej vrstvy peptidoglykánu, ktoré vykazujú pozitívne gramové baktérie, majú negatívne baktérie omnoho tenšiu vrstvu. Okrem toho majú vrstvu lipopolysacharidov, ktorá je súčasťou ich bunkovej steny.

Môžeme použiť analógiu sendviča: chlieb predstavuje dve lipidové membrány a interiér alebo náplň by bol peptidoglykán.

Ležanie lipopolysacharidu.

Keď takáto baktéria zomrie, uvoľní lipidy A, ktoré fungovali ako endotoxín. Lipid súvisí so symptomatológiou spôsobenou infekciami gramne negatívnych baktérií, ako je napríklad horúčka alebo dilatácia krvných ciev.

Táto jemná vrstva si nezachováva fialové farbivo aplikované v prvom kroku, pretože umývanie alkoholu eliminuje lipopolysacharidy (a spolu s ním farbivo). Neobsahujú kyseliny teikoovej uvedené v pozitívnych gramoch.

Príkladom tohto vzoru organizácie bakteriálnej bunkovej steny sú slávne baktérie A. coli.

Lekárske následky Tincion gram

Z lekárskeho hľadiska je dôležité poznať štruktúru bakteriálnej steny, pretože gram pozitívne baktérie sa zvyčajne ľahko eliminujú nanášaním antibiotík, ako je penicilín a cefalosporín.

Na rozdiel od toho sú gramálne negatívne baktérie zvyčajne rezistentné na aplikáciu antibiotík, ktoré nedokážu preniknúť do bariéry lipopolysacharidov.

Môže vám slúžiť: bazálna vrstva: Charakteristiky a funkcie

Ostatné sfarbenie

Aj keď je Gramovo zafarbenie všeobecne známe a uplatňované v laboratóriu, existujú aj ďalšie metodiky, ktoré umožňujú rozlíšenie baktérií podľa štrukturálnych aspektov bunkovej steny. Jedným z nich je kyslé sfarbenie, ktoré podporuje baktérie, ktoré majú typ vosku spojené so stenou.

Toto sa špecificky používa na odlíšenie druhov od Mycobacterium iných druhov baktérií.

Biosyntéza

Syntéza bakteriálnej bunkovej steny sa môže vyskytnúť v cytoplazme bunky alebo vo vnútornej membráne. Po syntetizovaní štrukturálnych jednotiek sa zostava steny prebieha mimo baktérií.

Syntéza peptidoglykánu sa vyskytuje v cytoplazme, kde sa tvoria nukleotidy, ktoré budú slúžiť ako prekurzory pre túto makromolekulu, ktorá skladá stenu.

Syntéza sleduje svoju cestu v plazmatickej membráne, kde dochádza k tvorbe membránových lipidových zlúčenín. Vo vnútri plazmatickej membrány sa vyskytuje polymerizácia jednotiek, ktoré tvoria peptidoglykán. Celým procesom pomáha rôzne bakteriálne enzýmy.

Degradácia

Bunkovú stenu sa dá degradovať vďaka enzymatickému pôsobeniu lyzzymu, enzýmu, ktorý sa prirodzene nachádza v tekutinách, ako sú slzy, hliena a sliny.

Tento enzým pôsobí efektívnejšie v stenách gramne pozitívnych baktérií, ktoré sú zraniteľnejšie voči lýze.

Mechanizmus tohto enzýmu pozostáva z hydrolýzy väzieb, ktoré sa držia spolu s monomérnymi blokmi peptidoglykánu.

Bunková stena v oblúkoch

Život je rozdelený do troch hlavných oblastí: baktérie, eukaryoty a oblúky. Aj keď posledne menované si povrchne pamätá baktérie, povaha ich bunkovej steny je iná.

V oblúkoch môže byť bunková stena. V prípade, že dôjde k chemickému zloženiu, líši sa vrátane série polysacharidov a proteínov, ale doteraz nebol hlásený žiadny druh s peptidoglykánskou stenou.

Môžu však obsahovať látku známu ako pseudomureín. V prípade, že sa aplikuje Gramovo zafarbenie, všetko bude Gram negatívne. Preto sfarbenie nie je v oblúkoch užitočné.

Odkazy

1. Albers, s. Vložka., & Meyer, B. H. (2011). Archaal Cell Avelope. Recenzie prírody mikrobiológia, 9(6), 414-426.
2. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Girlandská veda.
3. Cooper, G. (2000). Bunka: Molekulárny prístup k prístupu. 2. vydanie. Sinaueroví spolupracovníci.
4. Cooper, G. M., & Hausman, R. A. (2007). Bunka: Molekulárny prístup k prístupu. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, D. R. (2010). Praktický atlas na bakteriálnu identifikáciu. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, K. P., & Van Gelder, P. (2000). Štruktúra a funkcia bakteriálnych vonkajších membránových proteínov: sudy v skratke. Molekulárny mikrobiológia, 37(2), 239-253.
7. Ubytovňa, h., Berk, a., Zipursky, s. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Biológia molekulárnych buniek 4. vydanie. Národné centrum pre biotechnologické informácie, knižnica.
8. Scheffers, D. J., & Pinho, m. G. (2005). Syntéza bakteriálnej bunkovej steny: nové poznatky z polohových štúdií. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie, 69(4), 585-607.
9. Tortora, G. J., Funke, b. R., & Case, c. L. (2016). Mikrobiológia. Predstavenie. Pearson.