Onko prokaryooteilla soluseiniä?

Prokaryootit edustavat yhtä elämän kahdesta pääluokituksesta. Muut ovat eukaryootit.

Prokaryootit erotetaan toisistaan ​​matalammalla monimutkaisuudella. Ne ovat kaikki mikroskooppisia, vaikkakaan ei välttämättä yksisoluisia. Ne on jaettu verkkotunnuksiin arkkia ja bakteerit, mutta valtaosa tunnetuista prokaryoottilajeista on bakteereja, jotka ovat olleet maan päällä noin 3,5 miljardia vuotta.

Prokaryoottisoluilla ei ole ytimiä tai membraaniin sitoutuneita organelleja. 90 prosentilla bakteereista on kuitenkin soluseinät, josta, lukuun ottamatta kasvisoluja ja joitain sienisoluja, eukaryoottisoluista puuttuu. Nämä soluseinät muodostavat uloimman bakteerikerroksen ja muodostavat osan bakteerikapseli.

Ne stabiloivat ja suojaavat solua ja ovat elintärkeitä bakteereille, jotka kykenevät tartuttamaan isäntäsolut, sekä bakteerien reaktiolle antibiooteihin.

Kaikilla luonnon soluilla on monia yhteisiä piirteitä. Yksi näistä on ulkopuolisen läsnäolo solukalvotai plasmakalvo

Kolmas on geneettisen materiaalin sisällyttäminen muodossa DNA, tai deoksiribonukleiinihappo. Neljäs on läsnäolo ribosomit, jotka valmistavat proteiineja. Jokainen elävä solu käyttää ATP: tä (adenosiinitrifosfaattia) energiaksi.

Prokaryoottien rakenne on yksinkertainen. Näissä soluissa DNA, sen sijaan, että se olisi pakattu ydinkalvoon suljettuun ytimeen, löytyy löyhemmin sytoplasmasta kehon muodossa, jota kutsutaan nukleoidi.

Tämä on normaalisti pyöreän kromosomin muodossa.

Prokaryoottisen solun ribosomeja esiintyy hajallaan solusytoplasmassa, kun taas eukaryooteissa jotkut niistä löytyvät organelleista, kuten Golgin laite ja endoplasminen verkkokalvo. Ribosomien tehtävä on proteiinisynteesi.

Bakteerit lisääntyvät binaarifissiolla tai yksinkertaisesti jakautumalla kahteen osaan ja jakamalla solukomponentit tasaisesti, mukaan lukien geneettiset tiedot yhdessä pienessä kromosomissa.

Toisin kuin mitoosi, tämä solujen jakautumisen muoto ei vaadi erillisiä vaiheita.

Ainutlaatuiset peptidoglykaanit: Kaikki kasvisoluseinät ja bakteerisoluseinät koostuvat pääosin hiilihydraattiketjuista.

Mutta vaikka kasvisoluseinät sisältävät selluloosaa, jonka näet useiden elintarvikkeiden ainesosissa, bakteerisolujen seinät sisältävät ainetta nimeltä peptidoglykaani, jota et.

Tämä peptidoglykaani, joka on löytyy vain prokaryooteista, tulee erityyppisiksi; se antaa solulle kokonaisuudessaan muodon ja suojaa solua mekaanisilta loukkauksilta.

Peptidoglykaanit koostuvat kutsutusta selkärangasta glykaani, joka itsessään koostuu muramiinihappo ja glukosamiini, joissa molemmissa puolestaan ​​on asetyyliryhmiä kiinnittyneinä typpiatomeihin. Ne sisältävät myös aminohappojen peptidiketjut, jotka on silloitettu muihin läheisiin peptidiketjuihin.

Näiden "silloittavien" vuorovaikutusten vahvuus vaihtelee suuresti eri peptidoglykaanien ja siten eri bakteerien välillä.

Kuten näette, tämä ominaisuus mahdollistaa bakteerien luokittelun erillisiin tyyppeihin sen perusteella, miten niiden soluseinät reagoivat tiettyyn kemikaaliin.

Ristisidokset muodostuvat a-nimisen entsyymin vaikutuksesta transpeptidaasi, joka on antibioottien luokan kohde, jota käytetään ihmisten ja muiden organismien tartuntatautien torjunnassa.

Vaikka kaikilla bakteereilla on soluseinä, sen koostumus muuttuu lajeista lajeihin johtuen eroista peptidoglykaanipitoisuudessa, josta soluseinät on tehty osittain tai suurimmaksi osaksi.

Bakteerit voidaan erottaa kahteen tyyppiin, joita kutsutaan gram-positiivisiksi ja gram-negatiivisiksi.

Nämä on nimetty biologin mukaan Hans Christian Gram, solubiologian edelläkävijä, joka kehitti värjäystekniikan 1880-luvulla, jota kutsutaan osuvasti Gram tahra, joka sai tietyt bakteerit muuttumaan violetiksi tai siniseksi ja toiset punaisiksi tai vaaleanpunaisiksi.

Aikaisempi bakteerityyppi tunnettiin nimellä gram-positiivinenja niiden värjäysominaisuudet johtuvat siitä, että niiden soluseinät sisältävät erittäin suuren osan peptidoglykaania suhteessa koko seinään.

Punaista tai vaaleanpunaa tahraavat bakteerit tunnetaan nimellä gram-negatiivinen, ja kuten arvata saattaa, näillä bakteereilla on seinät, jotka koostuvat vaatimattomasta tai pieneen määrään peptidoglykaania.

Gramnegatiivisissa bakteereissa ohut kalvo sijaitsee soluseinän ulkopuolella muodostaen solun solun kirjekuori.

Tämä kerros on samanlainen kuin solun plasmakalvo, joka sijaitsee toisella puolella soluseinää, lähempänä solun sisäosaa. Joissakin gram-negatiivisissa soluissa, kuten E. coli, solukalvo ja ydinvaippa todella joutuvat kosketuksiin joissakin paikoissa tunkeutuen niiden välisen ohuen seinän peptidoglykaaniin.

Tämä ydinkuori sisältää ulospäin ulottuvia molekyylejä, joita kutsutaan lipopolysakkaridit, tai LPS. Tämän kalvon sisäpuolelta ulottuvat mureiinilipoproteiinit, jotka ovat kiinnittyneet kauimmassa päässä soluseinän ulkopuolelle.

Grampositiivisilla bakteereilla on paksu peptidoglykaanisoluseinä, paksuus noin 20 - 80 nm (nanometriä tai miljardi metriä).

Esimerkkejä ovat stafylokokit, streptokokit, laktobasillit ja Basilli lajeja.

Nämä bakteerit tahraavat violetti tai punainen, mutta yleensä purppuraa, Gram-tahralla, koska peptidoglykaani säilyttää violetin väriaineen, joka on levitetty menettelyn alkuvaiheessa, kun valmiste pestään myöhemmin alkoholilla.

Tämä vankempi soluseinä tarjoaa gram-positiivisia bakteereita enemmän suojaa useimmilta ulkopuolisilta loukkauksilta verrattuna gram-negatiivisiin bakteereihin, vaikka korkea peptidoglykaanipitoisuus näistä organismeista tekee niiden muureista jonkin verran yksiulotteisen linnoituksen, mikä puolestaan ​​tekee hieman helpommasta strategiasta sen tuhoamiseksi.

•••Tutkiminen

Grampositiiviset bakteerit ovat yleensä herkempiä soluseinään kohdistuville antibiooteille kuin ovat gram-negatiivisia lajeja, koska se altistuu ympäristölle eikä istu solun alla tai sisällä kirjekuori.

Grampositiivisten bakteerien peptidoglykaanikerroksissa on yleensä paljon molekyylejä, joita kutsutaan teikoehapottai TA: t.

Nämä ovat hiilihydraattiketjuja, jotka ulottuvat peptidoglykaanikerroksen läpi ja joskus sen ohi.

TA: n uskotaan stabiloivan peptidoglykaania sen ympärillä yksinkertaisesti tekemällä siitä jäykempi kuin käyttämällä mitään kemiallisia ominaisuuksia.

TA on osittain vastuussa tiettyjen grampositiivisten bakteerien, kuten streptokokkilajien, kyvystä sitoutua spesifiset proteiinit isäntäsolujen pinnalla, mikä helpottaa niiden kykyä aiheuttaa infektioita ja monissa tapauksissa tauti.

Kun bakteerit tai muut mikro-organismit pystyvät aiheuttamaan tartuntatauteja, niihin viitataan patogeeninen.

.Bakteerin soluseinät Mycobacteria-perhePeptidoglykaanin ja TA: iden lisäksi niiden ulkopinnasta on valmistettu "vahamainen" kerros mykolihapot. Nämä bakteerit tunnetaan nimellähaponkestävä,”Koska tämän tyyppisiä tahroja tarvitaan tunkeutumaan tähän vahamaiseen kerrokseen hyödyllisen mikroskooppisen tutkimuksen mahdollistamiseksi.

Gramnegatiivisilla bakteereilla, kuten gram-positiivisilla vastaavilla, on peptidoglykaanisoluseinät.

Seinä on kuitenkin paljon ohuempi, vain noin 5-10 nm paksu. Nämä seinät eivät värjäydy violettiin Gram-tahralla, koska niiden pienempi peptidoglykaanipitoisuus tarkoittaa seinää ei voi säilyttää paljon väriainetta, kun valmiste pestään alkoholilla, mikä johtaa vaaleanpunaisiin tai punertaviin väreihin loppuun.

Kuten edellä todettiin, soluseinä ei ole näiden bakteerien uloin myöhempi, vaan sen sijaan peittää toinen plasmakalvo, soluvaippa tai ulkokalvo.

Tämä kerros on noin 7,5 - 10 nm paksu, kilpailee tai ylittää soluseinän paksuuden.

Useimmissa gramnegatiivisissa bakteereissa solun vaippa on kytketty erään tyyppiseen lipoproteiinimolekyyliin, jota kutsutaan Braunin lipoproteiiniksi, joka puolestaan ​​liittyy soluseinän peptidoglykaaniin.

Gramnegatiiviset bakteerit ovat yleensä vähemmän herkkiä soluseinään kohdistuville antibiooteille, koska se ei ole alttiina ympäristölle; siinä on edelleen ulkokalvo suojaamiseksi.

Lisäksi gramnegatiivisissa bakteereissa geelimainen matriisi vie alueen soluseinän sisällä ja plasmakalvon ulkopuolella olevan alueen, jota kutsutaan periplasmiseksi tilaksi.

Gramnegatiivisten bakteerien soluseinän peptidoglykaanikomponentti on vain noin 4 nm paksu.

Jos grampositiivisella bakteerisoluseinällä olisi enemmän peptidoglykaaneja antamaan seinäainetta, gramnegatiivisen virheen ulkomembraanissa on muita työkaluja.

Jokainen LPS-molekyyli koostuu rasvahappoja sisältävästä rasva-A-alayksiköstä, pienestä ytimen polysakkaridista ja sokerimaisista molekyyleistä valmistetusta O-sivuketjusta. Tämä O-sivuketju muodostaa LPS: n ulkopinnan.

Sivuketjun tarkka koostumus vaihtelee bakteerilajien välillä.

Antigeeneiksi kutsutun O-sivuketjun osat voidaan tunnistaa laboratoriokokeiden avulla spesifiset patogeeniset bakteerikannat ("kanta" on bakteerilajin alatyyppi, kuten rotu koira).

Archaea ovat monipuolisempia kuin bakteerit, ja samoin niiden soluseinät. Erityisesti nämä seinät eivät sisällä peptidoglykaania.

Pikemminkin ne sisältävät yleensä vastaavasti kutsutun molekyylin, jota kutsutaan pseudopeptidoglykaanitai pseudomureiini. Tässä aineessa osa tavallisesta peptidoglykaanista, nimeltään NAM, korvataan toisella alayksiköllä.

Joillakin arkeilla voi sen sijaan olla kerros glykoproteiinit tai polysakkaridit joka korvaa soluseinän pseudopeptidoglykaanin sijasta. Lopuksi, kuten joillakin bakteerilajeilla, muutamasta arkeasta puuttuu soluseinät kokonaan.

Pseudomureiinia sisältävät arkkia ovat herkkä penisilliiniluokan antibiooteille koska nämä lääkkeet ovat transpeptidaasin estäjiä, jotka vaikuttavat häiritsemään peptidoglykaanisynteesiä.

Näissä arkeissa ei ole syntetisoitavia peptidoglykaaneja, joten penisilliinien ei ole mitään toimia.

Bakteerisoluilla, joista puuttuu soluseinät, voi olla muita solupintarakenteita keskusteltujen lisäksi, kuten glykokalysiot (yksikkö on glykokaleksi) ja S-kerrokset.

Glykokaleksi on sokerimaisten molekyylien kerros, jota on kahta päätyyppiä: kapselit ja liman kerrokset. Kapseli on hyvin organisoitu kerros polysakkarideja tai proteiineja. Lima-kerros on vähemmän tiukasti järjestetty ja se on kiinnitetty vähemmän tiukasti alla olevaan soluseinään kuin glykokaleksi.

Tämän seurauksena glykokalyksi kestää paremmin pestyä, kun taas limakerros voidaan siirtää helpommin. Limakerros voi koostua polysakkarideista, glykoproteiineista tai glykolipideistä.

Näillä anatomisilla vaihteluilla on suuri kliininen merkitys.

Glykokalysiinit antavat solujen tarttua tiettyihin pintoihin, mikä auttaa muodostettujen organismien pesäkkeiden muodostumisessa biofilmit joka voi muodostaa useita kerroksia ja suojata ryhmän yksilöitä. Tästä syystä suurin osa luonnossa olevista bakteereista elää biofilmeissä, jotka ovat muodostuneet bakteeriyhdistelmistä. Biofilmit estävät antibioottien sekä desinfiointiaineiden toimintaa.

Kaikki nämä ominaisuudet lisäävät vaikeuksia poistaa mikrobeja tai vähentää ja poistaa infektioita.

Bakteerikannat, jotka ovat luonnollisesti resistenttejä tietylle antibiootille mahdollisuuden kannalta edullisen mutaation ansiosta, "valitaan" ihmispopulaatioihin koska nämä ovat vikoja, jotka jäävät taakse, kun antibiooteille alttiit tappetaan, ja nämä "superbugit" lisääntyvät ja aiheuttavat edelleen tauti.

2000-luvun toisella vuosikymmenellä monista gram-negatiivisista bakteereista on tullut yhä enemmän antibiooteille vastustuskykyinen, mikä johtaa lisääntyneeseen sairauteen ja infektiokuolemaan ja lisää terveydenhoitoa kustannukset. Antibioottiresistenssi on arkkityyppinen esimerkki ihmisille havaittavista luonnollisista aikaskaaloista.

Esimerkkejä ovat:

• E. coli, joka aiheuttaa virtsatieinfektioita (UTI).
• Acinetobacter baumanii, joka aiheuttaa ongelmia pääasiassa terveydenhuollossa.
• Pseudomonas aeruginosa, joka aiheuttaa veren infektioita ja keuhkokuumetta sairaalahoidossa olevilla potilailla ja keuhkokuume potilailla, joilla on perinnöllinen sairaus kystinen fibroosi.
• Klebsiella pneumoniae, joka on vastuussa monista infektioista terveydenhuollossa, mukaan lukien keuhkokuume, veri-infektiot ja virtsatiet.
• Neisseria gonorrhoeae, joka aiheuttaa sukupuolitautien gonorreaa, toiseksi yleisimmin ilmoitettua tartuntatautia Yhdysvalloissa

Lääketieteelliset tutkijat pyrkivät pysymään vastustuskykyisten vikojen tasalla, mikä tarkoittaa mikrobiologista aseiden kilpailua.