Mají prokaryoti buněčné stěny?

Prokaryotes představují jednu ze dvou hlavních klasifikací života. Ostatní jsou eukaryoty.

Prokaryoty jsou odlišeny nižší úrovní složitosti. Všichni jsou mikroskopičtí, i když ne nutně jednobuněční. Jsou rozděleny do domén archaea a bakterie, ale drtivá většina známých druhů prokaryot jsou bakterie, které jsou na Zemi přibližně 3,5 miliardy let.

Prokaryotické buňky nemají jádra ani na membránu vázané organely. 90 procent bakterií ano buněčné stěny, které s výjimkou rostlinných buněk a některých houbových buněk chybí eukaryotické buňky. Tyto buněčné stěny tvoří nejvzdálenější vrstvu bakterií a tvoří část bakteriální kapsle.

Stabilizují a chrání buňku a jsou životně důležité pro bakterie schopné infikovat hostitelské buňky, jakož i pro reakci bakterií na antibiotika.

Všechny buňky v přírodě sdílejí mnoho společných funkcí. Jedním z nich je přítomnost externího buněčná membránanebo plazmatická membrána, který tvoří fyzickou hranici buňky ze všech stran. Další je látka známá jako cytoplazma nachází se v buněčné membráně.

Třetí je zahrnutí genetického materiálu ve formě DNA, nebo deoxyribonukleová kyselina. Čtvrtý je přítomnost ribozomy, které vyrábějí bílkoviny. Každá živá buňka používá pro energii ATP (adenosintrifosfát).

Struktura prokaryot je jednoduchá. V těchto buňkách se DNA nachází spíše v jádře uzavřeném v jaderné membráně a nachází se volněji shromážděná v cytoplazmě ve formě těla zvaného nukleoid.

To je obvykle ve formě kruhového chromozomu.

Ribozomy prokaryotické buňky se nacházejí rozptýlené v buněčné cytoplazmě, zatímco u eukaryot se některé z nich nacházejí v organelách, jako je Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Úkolem ribozomů je syntéza bílkovin.

Bakterie se množí binárním štěpením nebo jednoduše rozdělením na dvě části a rovnoměrným rozdělením buněčných složek, včetně genetické informace v jediném malém chromozomu.

Na rozdíl od mitózy nevyžaduje tato forma buněčného dělení odlišná stadia.

Unikátní peptidoglykany: Všechny buněčné stěny rostlin a bakteriální buněčné stěny se skládají převážně z uhlohydrátových řetězců.

Ale zatímco buněčné stěny rostlin obsahují celulózu, kterou uvidíte uvedenou ve složkách mnoha potravin, stěny bakteriálních buněk obsahují látku zvanou peptidoglykan, což nebudete.

Tento peptidoglykan, který je lze nalézt pouze u prokaryot, se dodává v různých typech; dává buňce jako celku svůj tvar a poskytuje buňce ochranu před mechanickými nárazy.

Peptidoglykany se skládají z tzv. Páteře glykan, ze kterého se skládá kyselina muramová a glukosamin, které oba zase mají acetylové skupiny připojené k jejich atomům dusíku. Zahrnují také peptidové řetězce aminokyselin, které jsou zesítěny s jinými blízkými peptidovými řetězci.

Síla těchto „přemosťovacích“ interakcí se velmi liší mezi různými peptidoglykany, a tedy mezi různými bakteriemi.

Tato vlastnost, jak uvidíte, umožňuje klasifikaci bakterií do různých typů podle toho, jak jejich buněčné stěny reagují na určitou chemikálii.

Zesíťování je tvořeno působením enzymu zvaného a transpeptidáza, což je cíl třídy antibiotik používaných v boji proti infekčním chorobám u lidí a jiných organismů.

I když všechny bakterie mají buněčnou stěnu, její složení se mění od druhu k druhu v důsledku rozdílů v obsahu peptidoglykanu, z něhož jsou buněčné stěny částečně nebo většinou vyrobeny.

Bakterie lze rozdělit na dva typy, které se nazývají grampozitivní a gramnegativní.

Jsou pojmenovány po biologovi Hans Christian Gram, průkopník v buněčné biologii, který vyvinul barvicí techniku ​​v 80. letech 19. století, trefně nazvanou Gramovo barvení, který způsobil, že některé bakterie začaly být fialové nebo modré a jiné červené nebo růžové.

Bývalý typ bakterií se stal známým jako grampozitivnía jejich barvicí vlastnosti lze přičíst skutečnosti, že jejich buněčné stěny obsahují velmi vysoký podíl peptidoglykanu v poměru k celé stěně.

Červené nebo růžově zbarvené bakterie jsou známé jako gramnegativní, a jak asi tušíte, tyto bakterie mají stěny, které se skládají ze skromného až malého množství peptidoglykanu.

U gramnegativních bakterií leží tenká membrána mimo buněčnou stěnu a tvoří obálka buňky.

Tato vrstva je podobná plazmatické membráně buňky, která leží na druhé straně buněčné stěny, blíže k vnitřku buňky. V některých gramnegativních buňkách, jako je E. coli, buněčná membrána a jaderný obal ve skutečnosti na některých místech přicházejí do styku a pronikají do peptidoglykanu tenké stěny mezi nimi.

Tato jaderná obálka obsahuje vnější molekuly zvané lipopolysacharidy, nebo LPS. Z vnitřku této membrány vyčnívají mureinové lipoproteiny, které jsou připojeny na vzdáleném konci k vnějšku buněčné stěny.

Grampozitivní bakterie mají tlustou buněčnou stěnu peptidoglykanu, tlustou asi 20 až 80 nm (nanometry nebo miliardtinu metru).

Mezi příklady patří stafylokoky, streptokoky, laktobacily a Bacil druh.

Tyto bakterie skvrna fialová nebo červená, ale obvykle fialová, s barvením podle Grama, protože si peptidoglykan zachovává fialové barvivo aplikované na začátku procedury, když se přípravek později promyje alkoholem.

Tato robustnější buněčná stěna nabízí grampozitivním bakteriím větší ochranu před většinou vnějších urážek ve srovnání s gramnegativními bakteriemi, ačkoli vysoký obsah peptidoglykanů z těchto organismů dělá ze svých zdí něco jako jednorozměrnou pevnost, což zase o něco usnadňuje strategii, jak ji zničit.

•••Vědění

Grampozitivní bakterie jsou obecně náchylnější k antibiotikům, která cílí na buněčnou stěnu, než jsou gramnegativní druhy, protože jsou vystaveny prostředí, místo aby seděly pod buňkou nebo v ní obálka.

Peptidoglykanové vrstvy grampozitivních bakterií mají obvykle vysoký obsah nazývaných molekul teichoové kyselinynebo TA.

Jedná se o sacharidové řetězce, které procházejí skrz vrstvu peptidoglykanu a někdy i přes ni.

Předpokládá se, že TA stabilizuje peptidoglykan kolem sebe jednoduše tím, že je spíše rigidnější než použitím jakýchkoli chemických vlastností.

TA je částečně zodpovědný za schopnost určitých grampozitivních bakterií, jako jsou streptokokové druhy, vázat se na specifické proteiny na povrchu hostitelských buněk, což v mnoha případech usnadňuje jejich schopnost způsobit infekci choroba.

Pokud jsou bakterie nebo jiné mikroorganismy schopné způsobit infekční onemocnění, jsou označovány jako patogenní.

Buněčné stěny bakterií Rodina mykobakterií, kromě toho, že obsahují peptidoglykan a TA, mají vnější „voskovou“ vrstvu vyrobenou z kyseliny mykolové. Tyto bakterie jsou známé jako „kyselinovzdorné,„Protože k proniknutí touto voskovou vrstvou jsou zapotřebí skvrny tohoto typu, aby bylo možné provést užitečné mikroskopické vyšetření.

Gramnegativní bakterie, stejně jako jejich grampozitivní protějšky, mají buněčné stěny peptidoglykanu.

Stěna je však mnohem tenčí, jen asi 5 až 10 nm silná. Tyto stěny nezbarví fialovou barvou podle Grama, protože jejich menší obsah peptidoglykanů znamená zeď nemůže po zadržení přípravku zadržet příliš mnoho barviva, což má za následek růžové nebo načervenalé zabarvení konec.

Jak je uvedeno výše, buněčná stěna není nejvzdálenější z těchto bakterií, ale je místo toho pokryta jinou plazmatickou membránou, buněčným obalem nebo vnější membránou.

Tato vrstva je silná asi 7,5 až 10 nm, konkuruje nebo překračuje tloušťku buněčné stěny.

U většiny gramnegativních bakterií je buněčný obal spojen s typem lipoproteinové molekuly nazývanou Braunův lipoprotein, který je zase spojen s peptidoglykanem buněčné stěny.

Gramnegativní bakterie jsou obecně méně náchylné k antibiotikům zaměřeným na buněčnou stěnu, protože nejsou vystaveny prostředí; stále má vnější membránu pro ochranu.

U gramnegativních bakterií navíc gelová matice zabírá území uvnitř buněčné stěny a mimo plazmatickou membránu, které se říká periplazmatický prostor.

Peptidoglykánová složka buněčné stěny gramnegativních bakterií má tloušťku pouze asi 4 nm.

Tam, kde by grampozitivní buněčná stěna bakterií měla více peptidoglykanů, aby poskytla svou substanci, má gramnegativní chyba ve své vnější membráně další nástroje.

Každá molekula LPS je složena z podjednotky lipidů A bohaté na mastné kyseliny, malého jádra polysacharidu a řetězce O-strany vyrobeného z molekul podobných cukru. Tento řetězec na straně O tvoří vnější stranu LPS.

Přesné složení postranního řetězce se u různých bakteriálních druhů liší.

Části řetězce O-strany známé jako antigeny lze identifikovat laboratorními testy k identifikaci specifické patogenní bakteriální kmeny („kmen“ je podtyp bakteriálního druhu, jako je plemeno Pes).

Archaea jsou rozmanitější než bakterie a stejně tak jejich buněčné stěny. Je pozoruhodné, že tyto stěny neobsahují peptidoglykan.

Spíše obvykle obsahují podobně nazývanou molekulu zvanou pseudopeptidoglykannebo pseudomurein. V této látce je část běžného peptidoglykanu zvaného NAM nahrazena jinou podjednotkou.

Některé archaea mohou místo toho mít vrstvu glykoproteiny nebo polysacharidy ta náhrada za buněčnou stěnu místo pseudopeptidoglykanu. Nakonec, stejně jako u některých bakteriálních druhů, chybí několika archaeám buněčné stěny úplně.

Archaea, které obsahují pseudomurein, jsou necitlivý na antibiotika třídy penicilinů protože tyto léky jsou inhibitory transpeptidázy, které interferují se syntézou peptidoglykanu.

V těchto archaeách nejsou syntetizovány žádné peptidoglykany, a proto nic, na co by peniciliny působily.

Bakteriální buňky postrádající buněčné stěny mohou mít kromě těch, o nichž se diskutuje, také další povrchové struktury buněk, jako jsou glykokalyly (singulární je glykokalyx) a S-vrstvy.

Glykokalyx je vrstva molekul podobných cukru, která se dodává ve dvou hlavních typech: kapsle a slizové vrstvy. Tobolka je dobře organizovaná vrstva polysacharidů nebo proteinů. Slizová vrstva je méně pevně organizovaná a je méně pevně připojena k buněčné stěně níže než glykokalyx.

Výsledkem je, že glykokalyx je odolnější vůči odplavení, zatímco slizová vrstva může být snadněji vytlačena. Slizová vrstva může být složena z polysacharidů, glykoproteinů nebo glykolipidů.

Tyto anatomické varianty mají velký klinický význam.

Glykokalyly umožňují buňkám držet se na určitých površích a pomáhat při tvorbě kolonií zvaných organismů biofilmy které mohou tvořit několik vrstev a chránit jednotlivce ve skupině. Z tohoto důvodu většina bakterií ve volné přírodě žije v biofilmech vytvořených ze smíšených bakteriálních komunit. Biofilmy brání působení antibiotik i dezinfekčních prostředků.

Všechny tyto atributy přispívají k obtížnosti eliminace nebo omezení mikrobů a eradikace infekcí.

V lidských populacích jsou „vybrány“ bakteriální kmeny, které jsou přirozeně rezistentní vůči danému antibiotiku díky náhodně výhodné mutaci protože to jsou chyby, které po sobě zanechaly, když jsou ty citlivé na antibiotika zabity, a tyto „superbugy“ se množí a stále způsobují choroba.

Do druhého desetiletí 21. století se stále častěji objevuje řada gramnegativních bakterií odolný vůči antibiotikům, což vede ke zvýšenému onemocnění a úmrtí na infekce a ke zvyšování zdravotní péče náklady. Antibiotická rezistence je archetypálním příkladem přirozené části časových měřítek pozorovatelných u lidí.

Mezi příklady patří:

• E. coli, který způsobuje infekce močových cest (UTI).
• Acinetobacter baumanii, což způsobuje problémy hlavně ve zdravotnických zařízeních.
• Pseudomonas aeruginosa, který způsobuje krevní infekce a zápal plic u hospitalizovaných pacientů a zápal plic u pacientů s dědičným onemocněním cystická fibróza.
• Klebsiella pneumoniae, který je zodpovědný za mnoho infekcí v zařízeních souvisejících se zdravotní péčí, mezi nimi pneumonie, infekce krve a infekce močových cest.
• Neisseria gonorrhoeae, která způsobuje pohlavně přenosnou chorobu kapavku, druhou nejčastěji hlášenou infekční chorobu v USA

Lékařští vědci pracují na tom, aby drželi krok s odolnými brouky, což odpovídá mikrobiologickému závodu ve zbrojení.