Bakteriecellväggegenskaper, biosyntes, funktioner

De Bakteriecellvägg Det är en komplex och semi -rigid struktur, ansvarig för att ge skydd och form till bakterier. Strukturellt sett består den av en molekyl som kallas peptidoglycan. Förutom skyddet av tryck ger bakterieväggen en förankringsplats för strukturer som flagella eller pilis och definierar flera egenskaper relaterade till virulens och cellmotilitet.

En allmänt använt metod för att klassificera bakterier enligt strukturen på deras cellvägg är gram färgning. Detta består av en systematisk applicering av lila och rosa färgämnen, där bakterier med tjock vägg och rik på peptidoglykan färgas lila (Gram -positiva) och de som har en fin vägg omgiven av lipopolysackarider färgas rosa (gram negativt).

Pixabay fontän.com

Även om andra organiska varelser som bågar, alger, svampar och växter har cellvägg, skiljer sig strukturen och sammansättningen av dessa djupt från bakteriecellväggen.

[TOC]

Egenskaper och struktur

Bakterieväggen: ett peptidoglycan -nätverk

I biologi definierar vi vanligtvis gränserna mellan de levande och inte levande med plasmamembranet. Det finns emellertid många organismer som är omgiven av en ytterligare barriär: cellväggen.

I bakterier består cellväggen av ett komplicerat och komplext nätverk av en makromolekyl som kallas peptidoglycan, även känd som Mureina.

Dessutom kan vi hitta andra typer av ämnen på väggen som kombineras med peptidoglykan, såsom kolhydrater och polypeptider varierade i längd och struktur.

Kemiskt är peptidoglykan en disackarid vars monomera enheter är N-acetylglukosamin och N-acetylmuramiska (rot My, Vad betyder vägg).

Vi hittar alltid en kedja bildad av tetrapéptider, som består av fyra aminosyrarester fästa vid N-acetylmiska.

Strukturen Bakteriell cellvägg följer två scheman eller två allmänna mönster, kända som Gram Positive och Gram Negative. I följande avsnitt kommer vi att utveckla denna idé grundligt.

Strukturer yttre till cellväggen

Vanligtvis är cellväggen i bakterier omgiven av vissa yttre strukturer, såsom glycochalix, flagella, axiella filament, fimbrias och pilis.

Glycochalix består av en matris av gelatinös konsistens som omger väggen och är av variabel sammansättning (polysackarider, polypeptider etc.). I vissa bakteriestammar bidrar sammansättningen av denna kapsel till virulens. Det är också en avgörande komponent i bildandet av biofilmer.

Flagella är filamentösa strukturer, vars form påminner en piska och bidrar till organismens rörlighet. Resten av de ovannämnda filamenten bidrar till cellens ankare, rörlighet och utbyte av genetiskt material.

Atypiska bakteriecellväggar

Även om strukturen som nämns ovan kan generaliseras till den stora majoriteten av bakterieorganismer, finns det mycket specifika undantag som inte passar detta cellväggsschema, eftersom de saknar det eller har väldigt lite material.

Medlemmarna i genren Mycoplasma och fylogenetiskt organismer relaterade till detta är av de minsta bakterierna som har registrerats. På grund av deras lilla storlek har de inte en cellvägg. Faktum är att de först betraktades som virus och inte som bakterier.

Det måste dock finnas något sätt varför dessa små bakterier får skydd. Detta uppnås tack vare närvaron av speciella lipider som kallas steroler, som bidrar till skyddet mot celllys.

Funktioner

-Biologiska funktioner i bakteriecellväggen

Skydd

Cellväggens huvudfunktion i bakterier är att bevilja skydd för cellen och fungera som ett slags exoskelett (såsom leddjur).

Kan tjäna dig: integriner: egenskaper, struktur och funktioner

Bakterier innehåller en betydande mängd upplösta lösta ämnen inuti. På grund av fenomenet osmos kommer det omgivande vattnet att försöka komma in i cellen genom att skapa osmotiskt tryck, vilket om inte kontrolleras kan leda till lysering av cellen.

Om bakterieväggen inte fanns, skulle den enda skyddande barriären för cellinredningen vara det bräckliga plasmamembranet i lipid natur, som snabbt skulle ge efter för trycket orsakat av fenomenet osmos.

Bakteriell cellvägg bildar en barrikad av skydd inför pressande svängningar som kan uppstå, vilket gör det möjligt att förhindra celllys.

Styvhet och form

Tack vare sina styvhetsegenskaper hjälper väggen att forma bakterierna. Det är därför vi kan skilja mellan flera former av bakterier enligt detta element, och vi kan använda denna egenskap för att skapa en klassificering baserad på de vanligaste morfologierna (kokosnötter eller baciller, bland andra).

Ankare

Slutligen fungerar cellväggen som en förankringsplats för andra strukturer relaterade till rörlighet och förankring, såsom scourges.

-Cellväggsapplikationer

Utöver dessa biologiska funktioner har bakterieväggen också kliniska och taxonomiska tillämpningar. Som vi kommer att se senare används väggen för att skilja mellan olika typer av bakterier. Dessutom tillåter strukturen oss att förstå bakteriernas virulens och vilken typ av antibiotikum kan vara mottaglig.

Eftersom de kemiska komponenterna i cellväggen är unika för bakterier (saknar den mänskliga gästen) är detta element ett potentiellt vitt för antibiotikautveckling.

Klassificering enligt Grams färgning

I mikrobiologi är färgning allmänt använda procedurer. Några av dem är enkla och deras syfte är att tydligt visa närvaron av en organisme. Andra färgningar är emellertid av en differentiell typ, där använda färgämnen reagerar beroende på typ av bakterier.

En av de mest använda differentiella färgningarna i mikrobiologi är Grams färgning, en teknik utvecklad 1884 av bakteriologen Hans Christian Gram. Tekniken gör det möjligt att klassificera bakterier i stora grupper: gram positivt och gram negativt.

Numera betraktas det som en teknik för stor medicinsk nytta, även om vissa bakterier inte reagerar ordentligt på färg. Det appliceras vanligtvis när bakterier är unga och växer.

Gramfärgningsprotokoll

(Yo) Primär färgämne: Ett prov fixerat med värme täcks med ett grundläggande lila färgämne, det violetta glaset används vanligtvis för det. Detta färgämne genomsyrar alla celler som finns i provet.

(Ii) Jodapplikation: Efter en kort tid avlägsnas det lila färgämnet från provet och tillämpar jod, ett bettmedel. I detta skede färgas både de positiva och negativa bakterierna av en intensiv lila.

(Iii) Tvättad: Det tredje steget innebär färgämnet på färgämnet med en alkohollösning eller med en blandning av alkohol-aceton. Dessa lösningar har förmågan att eliminera färg, men endast från vissa prover.

(Iv) Safraninapplikation: Slutligen elimineras lösningen i föregående steg och ett annat färgämne appliceras, Safranine. Detta är ett rött grundläggande färgämne. Detta färgämne av detta färgämne tvättas och provet är redo att observeras mot bakgrund av det optiska mikroskopet.

Kan tjäna dig: gametophyte

Gram positiv bakterievägg

I passagen (iii) av färgning behåller bara vissa bakterier det lila färgämnet, och de är kända som Gram Positive Bacteria. Färgen på safranin påverkar dem inte, och i slutet av färgen observeras de som tillhör denna typ lila lila.

Den teoretiska färgprincipen är baserad på strukturen på bakteriecellväggen, eftersom detta beror på flykten eller inte på lila färgämne, som bildar ett komplex tillsammans med jod.

Den grundläggande skillnaden mellan Gram -negativa och positiva bakterier är mängden peptidoglycan de presenterar. De positiva gramarna har ett tjockt lager av denna förening som gör att de kan behålla lila färgning, trots den bakre tvätten.

Den violetta kristallen som kommer in i cellen i det första steget bildar ett komplex med jod, vilket gör det svårt med alkoholtvätt, tack vare det tjocka peptidoglykanskiktet som omger dem.

Utrymmet mellan peptidoglycan låg. Dessutom kännetecknas Gram -positiva bakterier av att ha en serie teicoinsyror förankrade på väggen.

Exempel på denna typ av bakterier är arten Staphylococcus aureus, vilket är en patogen för människan.

Gram negativ bakteriecellvägg

Bakterierna som inte behåller färgen på passagen (iii) är genom kassering det negativa gram. Detta är anledningen till att ett andra färgämne (Safranin) används för att kunna visualisera denna grupp prokaryoter. Således observeras gram negativa bakterier från en rosa färg.

Till skillnad från det tjocka skiktet av peptidoglykan som presenterar de positiva grambakterierna, har de negativa ett mycket tunnare lager. Dessutom har de ett lager av lipopolysackarider som är en del av deras cellvägg.

Vi kan använda analogin av en smörgås: brödet representerar två lipidmembran och interiören eller fyllningen skulle vara den peptidoglycan.

Lipopolysackariden låg.

När en sådan bakterie dör, befriar lipid A, som fungerade som en endotoxin. Lipiden är relaterad till symptomatologin orsakad av infektioner av Gram -negativa bakterier, såsom feber eller utvidgning av blodkärl, bland andra.

Detta fina skikt behåller inte det lila färgämne som appliceras i det första steget, eftersom alkoholtvätt eliminerar lipopolysackariderna (och tillsammans med det färgämnet). De innehåller inte de teicoinsyror som nämns i de positiva gram.

Ett exempel på detta bakteriecellväggorganisationsmönster är de berömda bakterierna OCH. coli.

Medicinska konsekvenser av gramens tincion

Ur ett medicinskt perspektiv är det viktigt att känna till bakterieväggens struktur, eftersom Gram -positiva bakterier vanligtvis lätt elimineras genom att applicera antibiotika såsom penicillin och cephalosporin.

Däremot är GRAM -negativa bakterier vanligtvis resistenta mot applicering av antibiotika som inte penetrerar barriären för lipopolysackarider.

Kan tjäna dig: basal stratum: egenskaper och funktioner

Andra färg

Även om Grams färgning är allmänt känd och applicerad i laboratoriet, finns det också andra metoder som tillåter differentierande av bakterier beroende på strukturella aspekter av cellväggen. En av dem är den syrafärgning som stöder bakterierna som har vaxtyp förenade till väggen.

Detta används specifikt för att skilja arter från Mycobacterium av andra arter av bakterier.

Biosyntes

Syntesen av bakteriecellväggen kan uppstå i cytoplasma i cellen eller i det inre membranet. När de strukturella enheterna syntetiseras fortsätter väggmonteringen utanför bakterierna.

Syntesen av peptidoglykan förekommer i cytoplasma, där nukleotider bildas som kommer att fungera som föregångare för denna makromolekyl som komponerar väggen.

Syntesen följer dess väg i plasmamembranet, där genereringen av membranlipidföreningar äger rum. Inuti plasmamembranet inträffar polymerisationen av enheterna som utgör peptidoglykan. Hela processen stöds av olika bakterieenzymer.

Degradering

Cellväggen kan försämras tack vare den enzymatiska verkan av lyszymet, enzym som naturligtvis finns i vätskor som tårar, slem och saliv.

Detta enzym fungerar mer effektivt i väggarna i Gram -positiva bakterier, den senare är mer sårbar för lys.

Mekanismen för detta enzym består av hydrolysen av länkarna som håller tillsammans med de monomera blocken av peptidoglykan.

Cellvägg i bågar

Livet är uppdelat i tre huvuddomäner: bakterier, eukaryoter och bågar. Även om de senare ytligt minns bakterier, är deras cellväggs natur annorlunda.

I bågarna kan det finnas en cellvägg. Om det finns en kemisk sammansättning varierar den inklusive en serie polysackarider och proteiner, men hittills har ingen arter rapporterats med en peptidoglycan vägg.

De kan emellertid innehålla ett ämne som kallas pseudomurein. I händelse av att Grams färgning appliceras kommer alla att vara gram negativt. Därför är färgning inte användbart i bågar.

Referenser

1. Albers, s. V., & Meyer, f. H. (2011). Archaeal cellavelope. Nature Reviews Microbiology, 9(6), 414-426.
2. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, m.,... & Walter, s. (2013). Essential Cell Biology. Kransvetenskap.
3. Cooper, g. (2000). Cellen: En metodmolekylär. 2: a upplagan. Sinauer Associates.
4. Cooper, g. M., & Hausman, r. OCH. (2007). Cellen: En metodmolekylär. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, D. R. (2010). Praktisk atlas för bakteriell identifiering. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, K. P., & Van Gelder, s. (2000). Struktur och funktion av bakteriella yttre membranproteiner: fat i ett nötskal. Mikrobiologi molekyl, 37(2), 239-253.
7. Lodish, h., Berk, A., Zipursky, s. L., Matsudaira, s., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular Cell Biology 4th Edition. National Center for Biotechnology Information, Bookhelf.
8. Scheffers, D. J., & Pinho, m. G. (2005). Bakteriell cellväggssyntes: Ny insikt från platsstudier. Mikrobiologi och molekylärbiologiska recensioner, 69(4), 585-607.
9. Tortora, g. J., Funke, b. R., & Fall, c. L. (2016). Mikrobiologi. En introduktion. Pearson.