Har prokaryoter cellevægge?

Prokaryoter repræsenterer en af ​​de to største klassifikationer i livet. De andre er eukaryoter.

Prokaryoter er adskilt ved deres lavere kompleksitetsniveau. De er alle mikroskopiske, men ikke nødvendigvis encellede. De er opdelt i domænerne archaea og bakterie, men langt størstedelen af ​​kendte prokaryote arter er bakterier, som har været på jorden i omkring 3,5 milliarder år.

Prokaryote celler har ikke kerner eller membranbundne organeller. 90 procent af bakterierne har det dog cellevægge, som med undtagelse af planteceller og nogle svampeceller mangler eukaryote celler. Disse cellevægge danner det yderste lag af bakterier og udgør en del af bakteriekapsel.

De stabiliserer og beskytter cellen og er afgørende for, at bakterier kan inficere værtsceller såvel som bakteriens reaktion på antibiotika.

Alle celler i naturen deler mange funktioner til fælles. En af disse er tilstedeværelsen af ​​en ekstern celle membran, eller plasma membran, som danner den fysiske grænse for cellen på alle sider. En anden er stoffet kendt som

En tredjedel er inkluderingen af ​​genetisk materiale i form af DNA, eller deoxyribonukleinsyre. En fjerde er tilstedeværelsen af ribosomer, der fremstiller proteiner. Hver levende celle bruger ATP (adenosintrifosfat) til energi.

Strukturen af ​​prokaryoter er enkel. I disse celler findes DNA, snarere end at blive pakket i en kerne, der er lukket inde i en kernemembran, mere løst samlet i cytoplasmaet i form af en krop kaldet en nukleoid.

Dette er normalt i form af et cirkulært kromosom.

Ribosomerne i den prokaryote celle findes spredt gennem cellecytoplasmaet, hvorimod i eukaryoter findes nogle af dem i organeller, såsom Golgi-apparat og endoplasmatisk retikulum. Ribosomers job er proteinsyntese.

Bakterier reproducerer ved binær fission eller simpelthen opdeling i to og opdeling af cellekomponenterne lige, inklusive den genetiske information i det eneste lille kromosom.

I modsætning til mitose kræver denne form for celledeling ikke forskellige stadier.

De unikke peptidoglykaner: Alle plantecellevægge og bakteriecellevægge består hovedsageligt af kulhydratkæder.

Men mens plantecellevægge indeholder cellulose, som du vil se opført i ingredienserne i adskillige fødevarer, indeholder væggene i bakterieceller et stof kaldet peptidoglycan, som du ikke vil.

Denne peptidoglycan, som er findes kun i prokaryoter, findes i forskellige typer; det giver cellen som helhed sin form og giver cellen beskyttelse mod mekaniske fornærmelser.

Peptidoglycaner består af en kaldet rygrad glycan, som i sig selv består af muraminsyre og glucosamin, som begge igen har acetylgrupper bundet til deres nitrogenatomer. De inkluderer også peptidkæder af aminosyrer, der er tværbundet til andre nærliggende peptidkæder.

Styrken af ​​disse "brodannende" interaktioner varierer meget mellem forskellige peptidoglycaner og derfor mellem forskellige bakterier.

Denne egenskab, som du vil se, gør det muligt for bakterier at blive klassificeret i forskellige typer baseret på hvordan deres cellevægge reagerer på et bestemt kemikalie.

Tværbindingerne dannes ved virkningen af ​​et enzym kaldet a transpeptidase, som er målet for en klasse antibiotika, der bruges til at bekæmpe smitsom sygdom hos mennesker og andre organismer.

Mens alle bakterier har en cellevæg, ændres dens sammensætning fra art til art på grund af forskelle i peptidoglycanindholdet, hvoraf cellevæggene delvist eller for det meste er fremstillet.

Bakterier kan opdeles i to typer kaldet gram-positiv og gram-negativ.

Disse er opkaldt efter biologen Hans Christian Gram, en pioner inden for cellebiologi, der udviklede en farvningsteknik i 1880'erne, passende kaldet Gram plet, der fik visse bakterier til at blive lilla eller blå, og andre blev røde eller lyserøde.

Den tidligere type bakterier blev kendt som gram-positivog deres farvningsegenskaber kan tilskrives det faktum, at deres cellevægge indeholder en meget høj fraktion af peptidoglycan i forhold til hele væggen.

De røde eller lyserøde farvende bakterier er kendt som gram-negativ, og som du måske gætter på, har disse bakterier vægge, der består af beskedne til små mængder peptidoglycan.

I gramnegative bakterier ligger en tynd membran uden for cellevæggen og danner cellekonvolut.

Dette lag svarer til plasmamembranen i cellen, der ligger på den anden side af cellevæggen tættere på det indre af cellen. I nogle gramnegative celler, såsom E. coli, kommer cellemembranen og den nukleare hylster faktisk i kontakt nogle steder og trænger igennem peptidoglykanen i den tynde væg imellem.

Denne nukleare kuvert indeholder kaldet udadgående molekyler lipopolysaccharider, eller LPS. Murein-lipoproteiner strækker sig fra det indre af denne membran, der er fastgjort i den yderste ende til ydersiden af ​​cellevæggen.

Grampositive bakterier har en tyk peptidoglycan-cellevæg, ca. 20 til 80 nm (nanometer eller en milliardedel af en meter) tyk.

Eksempler inkluderer stafylokokker, streptokokker, lactobaciller og Bacillus arter.

Disse bakterier pletter lilla eller rød, men normalt lilla, med Gram-plet, da peptidoglykanen bevarer det violette farvestof, der påføres tidligt i proceduren, når præparatet senere vaskes med alkohol.

Denne mere robuste cellevæg giver grampositive bakterier mere beskyttelse mod de fleste ydre fornærmelser sammenlignet med gramnegative bakterier, selvom de højt peptidoglykanindhold af disse organismer gør deres mure til noget af en endimensionel fæstning, hvilket igen skaber en noget lettere strategi for, hvordan den skal ødelægges.

•••Videnskabelig

Grampositive bakterier er generelt mere modtagelige for antibiotika, der er målrettet mod cellevæggen, end de er gramnegative arter, da den udsættes for miljøet i modsætning til at sidde under eller inde i en celle kuvert.

Peptidoglycanlagene af grampositive bakterier har normalt mange molekyler, der kaldes teichoic syrer, eller TA'er.

Disse er kulhydratkæder, der når igennem og undertiden forbi peptidoglycanlaget.

TA menes at stabilisere peptidoglykanen omkring det simpelthen ved at gøre det mere stift, snarere end ved at udøve nogen kemiske egenskaber.

TA er delvist ansvarlig for visse gram-positive bakteriers evne, såsom streptokokarter, til at binde til specifikke proteiner på overfladen af ​​værtsceller, hvilket letter deres evne til at forårsage infektion og i mange tilfælde sygdom.

Når bakterier eller andre mikroorganismer er i stand til at forårsage infektiøs sygdom, kaldes de patogen.

Cellevæggene af bakterier i Mycobacteria familieud over at indeholde peptidoglycan og TA'er, har et eksternt "voksagtigt" lag lavet af mycolsyrer. Disse bakterier er kendt som “syrefast,”Fordi der er behov for pletter af denne type for at trænge igennem dette voksagtige lag for at muliggøre nyttig mikroskopisk undersøgelse.

Gramnegative bakterier har, ligesom deres gram-positive modstykker, peptidoglycan cellevægge.

Væggen er dog meget tyndere, kun ca. 5 til 10 nm tyk. Disse vægge pletter ikke lilla med Gram-plet, fordi deres mindre peptidoglycan-indhold betyder væggen kan ikke bevare meget farvestof, når præparatet vaskes med alkohol, hvilket resulterer i en lyserød eller rødlig farve i ende.

Som nævnt ovenfor er cellevæggen ikke den yderste senere af disse bakterier, men er i stedet dækket af en anden plasmamembran, cellehylsteret eller den ydre membran.

Dette lag er ca. 7,5 til 10 nm tykt, svarende til eller overstiger cellevæggens tykkelse.

I de fleste gramnegative bakterier er cellehylsteret knyttet til en type lipoproteinmolekyle kaldet Brauns lipoprotein, som igen er knyttet til peptidoglycan i cellevæggen.

Gramnegative bakterier er generelt mindre modtagelige for antibiotika, der er målrettet mod cellevæggen, fordi de ikke udsættes for miljøet; den har stadig den ydre membran til beskyttelse.

Derudover optager en gelignende matrix i gramnegative bakterier territoriet inden i cellevæggen og uden for plasmamembranen kaldet det periplasmiske rum.

Peptidoglycankomponenten i cellevæggen af ​​gramnegative bakterier er kun ca. 4 nm tyk.

Hvor en grampositiv bakteriel cellevæg ville have flere peptidoglycaner til at give sin vægstof, har en gramnegativ bug andre værktøjer i lager i sin ydre membran.

Hvert LPS-molekyle er sammensat af en fedtsyrerig lipid A-underenhed, et lille kernepolysaccharid og en O-sidekæde lavet af sukkerlignende molekyler. Denne O-sidekæde danner den ydre side af LPS.

Sidekædens nøjagtige sammensætning varierer mellem forskellige bakteriearter.

Dele af O-sidekæden kendt som antigener kan identificeres via laboratorietest for at identificere specifikke patogene bakteriestammer (en "stamme" er en undertype af en bakterieart, som en race af hund).

Archaea er mere forskelligartede end bakterier, og det samme er deres cellevægge. Især indeholder disse vægge ikke peptidoglycan.

Snarere indeholder de normalt et lignende kaldet molekyle kaldet pseudopeptidoglycan, eller pseudomurein. I dette stof erstattes en del af almindelig peptidoglycan kaldet NAM med en anden underenhed.

Nogle arkæer kan i stedet have et lag af glykoproteiner eller polysaccharider den erstatning for cellevæggen i stedet for pseudopeptidoglycan. Endelig, som med nogle bakteriearter, mangler nogle få arkæer cellevægge helt.

Archaea, der indeholder pseudomurein er ufølsom over for antibiotika i penicillinklassen fordi disse lægemidler er transpeptidaseinhibitorer, der virker til at interferere med peptidoglycansyntese.

I disse arkæer er der ingen peptidoglycaner, der syntetiseres og derfor intet for penicilliner at reagere på.

Bakterieceller, der mangler cellevægge, kan have yderligere celleoverfladestrukturer ud over de diskuterede, såsom glykokalyser (ental er glycocalyx) og S-lag.

En glycocalyx er et lag sukkerlignende molekyler, der findes i to hovedtyper: kapsler og slimlag. En kapsel er et velorganiseret lag af polysaccharider eller proteiner. Et slimlag er mindre tæt organiseret, og det er mindre tæt knyttet til cellevæggen nedenfor end en glykokalyx.

Som et resultat er en glycocalyx mere modstandsdygtig over for at blive vasket væk, mens et slimlag lettere kan forskydes. Slimlaget kan være sammensat af polysaccharider, glycoproteiner eller glycolipider.

Disse anatomiske variationer egner sig til stor klinisk betydning.

Glycocalyces tillader celler at klæbe til bestemte overflader, hvilket hjælper med dannelsen af ​​kolonier af kaldte organismer biofilm der kan danne flere lag og beskytte individerne i gruppen. Af denne grund lever de fleste bakterier i naturen i biofilm dannet fra blandede bakteriesamfund. Biofilm hindrer virkningen af ​​både antibiotika og desinfektionsmidler.

Alle disse egenskaber bidrager til vanskeligheden ved at eliminere eller reducere mikrober og udrydde infektioner.

Bakteriestammer, der er naturligt resistente over for et givet antibiotikum takket være en tilfældig fordelagtig mutation, "udvælges" i humane populationer fordi det er de bugs, der er efterladt, når de antibiotikafølsomme dræbes, og disse "superbugs" formerer sig og fortsætter med at forårsage sygdom.

I det andet årti af det 21. århundrede er en række gramnegative bakterier blevet mere og mere modstandsdygtig over for antibiotika, hvilket fører til øget sygdom og død ved infektioner og fremskynder sundhedsvæsenet omkostninger. Antibiotikaresistens er et arketypisk eksempel på et naturligt udsnit af tidsskalaer, der kan observeres for mennesker.

Eksempler inkluderer:

• E. coli, som forårsager urinvejsinfektioner (UTI'er).
• Acinetobacter baumanii, der hovedsagelig skaber problemer i sundhedsvæsenet.
• Pseudomonas aeruginosa, som forårsager blodinfektioner og lungebetændelse hos indlagte patienter og lungebetændelse hos patienter med den arvelige sygdom cystisk fibrose.
• Klebsiella pneumoniae, som er ansvarlig for mange infektioner i sundhedsrelaterede indstillinger, blandt dem lungebetændelse, blodinfektioner og urinvejsinfektioner.
• Neisseria gonorrhoeae, der forårsager den seksuelt overførte sygdom gonoré, den næst hyppigst rapporterede smitsomme sygdom i USA

Medicinske forskere arbejder på at holde trit med resistente bugs i, hvad der svarer til et mikrobiologisk våbenløb.