Imaju li prokarioti stanične zidove?

Prokarioti predstavljaju jednu od dvije glavne klasifikacije života. Ostali su eukarioti.

Prokarioti su odvojeni nižom razinom složenosti. Svi su mikroskopski, iako ne nužno jednoćelijski. Podijeljeni su u domene arheje i bakterije, ali velika većina poznatih vrsta prokariota su bakterije koje su na Zemlji oko 3,5 milijarde godina.

Prokariotske stanice nemaju jezgre ni organele povezane s membranom. 90 posto bakterija to ipak ima stanične stijenke, koja, osim biljnih stanica i nekih gljivičnih stanica, nedostaje eukariotskim stanicama. Te stanične stjenke čine najudaljeniji sloj bakterija i čine dio bakterijska kapsula.

Oni stabiliziraju i štite stanicu i vitalni su za bakterije koje mogu zaraziti stanice domaćina, kao i za odgovor bakterija na antibiotike.

Sve stanice u prirodi dijele mnoga zajednička obilježja. Jedna od njih je prisutnost vanjskog stanična membrana, ili plazma membrana, koji čini fizičku granicu stanice sa svih strana. Druga je supstanca poznata kao citoplazma nalazi se unutar stanične membrane.

Treće je uključivanje genetskog materijala u obliku DNA, ili deoksiribonukleinska kiselina. Četvrta je prisutnost ribosomi, koji proizvode proteine. Svaka živa stanica koristi ATP (adenozin trifosfat) za energiju.

Građa prokariota je jednostavna. U tim se stanicama DNA, umjesto da je zapakirana unutar jezgre zatvorene unutar nuklearne membrane, nalazi labavije sakupljena u citoplazmi, u obliku tijela koje se naziva nukleoidni.

To je obično u obliku kružnog kromosoma.

Nalaze se ribosomi prokariotske stanice raštrkani po staničnoj citoplazmi, dok se kod eukariota neki od njih nalaze u organelama poput Golgijev aparat i endoplazmatski retikulum. Posao ribosoma je sinteza proteina.

Bakterije se razmnožavaju binarnom cijepanjem ili jednostavno dijeljenjem na dva dijela i podjelom staničnih komponenata podjednako, uključujući genetske podatke u pojedinačnom malom kromosomu.

Za razliku od mitoze, ovaj oblik diobe stanica ne zahtijeva različite faze.

Jedinstveni peptidoglikani: Sve stanične stijenke biljaka i bakterijske stanične stijenke sastoje se uglavnom od lanaca ugljikohidrata.

No dok zidovi biljnih stanica sadrže celulozu, za koju ćete vidjeti da je navedena u sastojcima brojne hrane, stijenke bakterijskih stanica sadrže tvar tzv. peptidoglikan, što nećete.

Ovaj peptidoglikan, koji je nalaze se samo u prokarionima, dolazi u različitim vrstama; daje ćeliji u cjelini oblik i pruža joj stanicu od mehaničkih uvreda.

Peptidoglikani se sastoje od okosnice tzv glikan, koja se sama sastoji od muramska kiselina i glukozamin, a obje imaju za svoje atome dušika acetilne skupine. Oni također uključuju peptidne lance aminokiselina koji su umreženi s drugim, obližnjim peptidnim lancima.

Snaga ovih "premošćujućih" interakcija uvelike varira između različitih peptidoglikana, a time i između različitih bakterija.

Ova karakteristika, kao što ćete vidjeti, omogućuje razvrstavanje bakterija u različite vrste na temelju reakcije njihovih staničnih stijenki na određenu kemikaliju.

Poprečne veze nastaju djelovanjem enzima zvanog a transpeptidaza, koja je meta klase antibiotika koji se koriste za borbu protiv zaraznih bolesti kod ljudi i drugih organizama.

Iako sve bakterije imaju staničnu stijenku, njezin se sastav mijenja od vrste do vrste zbog razlika u sadržaju peptidoglikana od kojih su stanični zidovi djelomično ili uglavnom stvoreni.

Bakterije se mogu podijeliti u dvije vrste koje se nazivaju gram-pozitivne i gram-negativne.

Oni su dobili ime po biologu Hans Christian Gram, pionir u staničnoj biologiji koji je razvio tehniku ​​bojenja 1880-ih, prikladno nazvan Mrlja po Gramu, zbog čega su neke bakterije postale ljubičaste ili plave, a druge crvene ili ružičaste.

Nekadašnja vrsta bakterija postala je poznata kao gram-pozitivna, a njihova svojstva bojenja mogu se pripisati činjenici da njihove stanične stijenke sadrže vrlo visok udio peptidoglikana u odnosu na cjelinu zida.

Crvene ili ružičaste bakterije poznate su kao gram-negativan, i kao što pretpostavljate, ove bakterije imaju zidove koji se sastoje od skromnih do malih količina peptidoglikana.

U gram negativnih bakterija tanka membrana leži izvan stanične stijenke, tvoreći omotnica ćelije.

Ovaj je sloj sličan plazemskoj membrani stanice koja leži s druge strane stanične stijenke, bliže unutrašnjosti stanice. U nekim gram-negativnim stanicama, kao što su E. coli, stanična membrana i nuklearna ovojnica na nekim mjestima zapravo dolaze u kontakt prodirući kroz peptidoglikan tankog zida između.

Ova nuklearna ovojnica sadrži molekule koje se šire prema van, tzv lipopolisaharidi, ili LPS. Iz unutrašnjosti ove membrane protežu se mureinski lipoproteini koji su na krajnjem mjestu pričvršćeni na vanjsku stranu staničnog zida.

Gram-pozitivne bakterije imaju debelu staničnu stijenku peptidoglikana, debelu oko 20 do 80 nm (nanometara ili milijardu dijelova metra).

Primjeri uključuju stafilokoki, streptokoki, laktobacili i Bacil vrsta.

Te bakterije mrlje ljubičasta ili crvena, ali obično ljubičasto, s Gramovom mrljom, jer peptidoglikan zadržava ljubičastu boju nanesenu rano u postupku kada se pripravak kasnije opere alkoholom.

Ova robusnija stanična stijenka nudi gram-pozitivnim bakterijama veću zaštitu od većine vanjskih uvreda u usporedbi s gram-negativnim bakterijama, iako visok sadržaj peptidoglikana ovih organizama svoje zidove čini jednodimenzionalnom tvrđavom, stvarajući zauzvrat nešto lakšu strategiju kako je uništiti.

•••Znanstveno

Gram-pozitivne bakterije općenito su osjetljivije na antibiotike koji ciljaju stanični zid nego što jesu gram negativne vrste, jer je izložena okolišu za razliku od sjedenja ispod ili unutar stanice omotnica.

Slojevi peptidoglikana gram-pozitivnih bakterija obično imaju puno molekula tzv teihoične kiseline, ili TAs.

To su lanci ugljikohidrata koji dopiru kroz sloj peptidoglikana i ponekad ga prelaze.

Vjeruje se da TA stabilizira peptidoglikan oko sebe jednostavno čineći ga krutijim, umjesto da daje bilo kakva kemijska svojstva.

TA je dijelom odgovoran za sposobnost određenih gram-pozitivnih bakterija, poput streptokoknih vrsta, da se vežu za specifični proteini na površini stanica domaćina, što u mnogim slučajevima olakšava njihovu sposobnost izazivanja infekcije bolest.

Kad su bakterije ili drugi mikroorganizmi sposobni izazvati zarazne bolesti, nazivaju se patogeni.

Stanični zidovi bakterija Obitelj mikobakterija, osim što sadrže peptidoglikan i TA, imaju i vanjski "voštani" sloj od mikolinske kiseline. Te su bakterije poznate kao „otporan na kiseline,”Jer su mrlje ove vrste potrebne da prodru u ovaj voštani sloj kako bi se omogućilo korisno mikroskopsko ispitivanje.

Gram-negativne bakterije, poput svojih gram-pozitivnih kolega, imaju peptidoglikanske stanične stijenke.

Međutim, zid je puno tanji, debeo samo oko 5 do 10 nm. Ti zidovi ne obojavaju ljubičastu boju po Gramu jer njihov manji sadržaj peptidoglikana znači zid ne može zadržati puno boje kada se pripravak pere alkoholom, što rezultira ružičastom ili crvenkastom bojom kraj.

Kao što je gore spomenuto, stanična stijenka kasnije nije najudaljenija od ovih bakterija, već je pokrivena drugom plazemskom membranom, staničnom ovojnicom ili vanjskom membranom.

Ovaj je sloj debeo oko 7,5 do 10 nm, koji nadmašuje ili premašuje debljinu stanične stijenke.

U većini gram-negativnih bakterija omotač stanice povezan je s vrstom molekule lipoproteina koja se naziva Braunov lipoprotein, a koja je zauzvrat povezana s peptidoglikanom stanične stijenke.

Gram-negativne bakterije općenito su manje osjetljive na antibiotike koji ciljaju staničnu stijenku jer nije izložena okolišu; još uvijek ima vanjsku membranu za zaštitu.

Uz to, u gram negativnih bakterija, gel sličan matriksu zauzima teritorij unutar stanične stijenke i izvan plazmatske membrane koji se naziva periplazmatski prostor.

Peptidoglikanska komponenta stanične stijenke gram negativnih bakterija debela je samo oko 4 nm.

Tamo gdje bi gram-pozitivna bakterijska stanična stijenka imala više peptidoglikana da dade supstancu svog zida, gram-negativna bubica u svojoj vanjskoj membrani sprema druge alate.

Svaka molekula LPS-a sastoji se od podjedinice Lipida A bogate masnim kiselinama, polisaharida male jezgre i lanca s O strane izrađenog od molekula sličnih šećeru. Ovaj O-bočni lanac čini vanjsku stranu LPS-a.

Točan sastav bočnog lanca varira između različitih vrsta bakterija.

Dijelovi O-bočnog lanca poznati kao antigeni mogu se identificirati laboratorijskim testovima za identifikaciju specifični patogeni sojevi bakterija ("soj" je podvrsta bakterijske vrste, poput pasmine pas).

Arheje raznolikiji su od bakterija pa tako i njihove stanične stijenke. Značajno je da ovi zidovi ne sadrže peptidoglikan.

Umjesto toga, obično sadrže slično nazvanu molekulu tzv pseudopeptidoglikan, ili pseudomurein. U ovoj tvari, dio redovnog peptidoglikana nazvan NAM zamjenjuje se drugom podjedinicom.

Neke arheje umjesto toga mogu imati sloj glikoproteini ili polisaharidi ta zamjena za staničnu stijenku umjesto pseudopeptidoglikana. Konačno, kao i kod nekih bakterijskih vrsta, nekoliko arheja uopće nema stanične stijenke.

Arheje koje sadrže pseudomurein su neosjetljiv na antibiotike klase penicilina jer su ti lijekovi inhibitori transpeptidaze koji djeluju na ometanje sinteze peptidoglikana.

U tim se arhejama ne sintetiziraju peptidoglikani, a time i ništa na što penicilini ne bi mogli djelovati.

Bakterijske stanice kojima nedostaju stanične stijenke mogu imati dodatne strukture stanične površine uz one o kojima se raspravljalo, kao što su glikokalije (jednina je glikokaliks) i S-slojevi.

Glikokaliks je omotač molekula sličnih šećeru koji postoji u dvije glavne vrste: kapsule i slojevi sluzi. Kapsula je dobro organizirani sloj polisaharida ili proteina. Sluzni sloj manje je čvrsto organiziran i manje je čvrsto pričvršćen na staničnu stijenku od glikokaliksa.

Kao rezultat toga, glikokaliks je otporniji na ispiranje, dok se sloj sluzi može lakše premjestiti. Sluzni sloj može se sastojati od polisaharida, glikoproteina ili glikolipida.

Te anatomske varijacije pridaju veliko kliničko značenje.

Glikokalice omogućuju da se stanice lijepe za određene površine, pomažući u stvaranju kolonija tzv biofilmovi koji mogu tvoriti nekoliko slojeva i zaštititi pojedince u grupi. Iz tog razloga većina bakterija u divljini živi u biofilmovima nastalim iz miješanih bakterijskih zajednica. Biofilmi priječe djelovanje antibiotika kao i dezinficijensa.

Svi ti atributi pridonose poteškoćama uklanjanja ili smanjenja mikroba i iskorjenjivanja infekcija.

Sojevi bakterija koji su prirodno otporni na određeni antibiotik zahvaljujući slučajno povoljnoj mutaciji "odabrani su" u ljudskim populacijama jer su to greške koje ostaju kad se ubiju antibiotici osjetljivi, a te "superbube" se množe i nastavljaju uzrokovati bolest.

Do drugog desetljeća 21. stoljeća, razne gram negativne bakterije postaju sve više otporan na antibiotike, što dovodi do povećanih bolesti i smrti od infekcija i potaknuće zdravstvene zaštite troškovi. Otpornost na antibiotike arhetipski je primjer prirodnog presjeka na vremenskim ljestvicama uočljivim ljudima.

Primjeri uključuju:

• E. coli, koji uzrokuje infekcije mokraćnog sustava (UTI).
• Acinetobacter baumanii, što uzrokuje probleme uglavnom u zdravstvenim ustanovama.
• Pseudomonas aeruginosa, koji uzrokuje infekcije krvi i upalu pluća u hospitaliziranih bolesnika i upalu pluća u bolesnika s nasljednom bolešću cistična fibroza.
• Klebsiella pneumoniae, koji je odgovoran za puno infekcija u ustanovama povezanim sa zdravstvenom zaštitom, među kojima su upala pluća, infekcije krvi i UTI.
• Neisseria gonorrhoeae, koja uzrokuje spolno prenosivu bolest gonoreju, drugu najčešće zabilježenu zaraznu bolest u SAD-u

Medicinski istraživači rade na tome da drže korak s otpornim kukacama u mikrobiološkoj utrci u naoružanju.