I procarioti hanno pareti cellulari?

procarioti rappresentano una delle due principali classificazioni della vita. Gli altri sono i eucarioti.

I procarioti si distinguono per il loro basso livello di complessità. Sono tutti microscopici, anche se non necessariamente unicellulari. Sono divisi nei domini archea e batteri, ma la stragrande maggioranza delle specie di procarioti conosciute sono batteri, che sono sulla Terra da circa 3,5 miliardi di anni.

Le cellule procariotiche non hanno nuclei o organelli legati alla membrana. Il 90% dei batteri, tuttavia, ha pareti cellulari, che, ad eccezione delle cellule vegetali e di alcune cellule fungine, mancano alle cellule eucariotiche. Queste pareti cellulari formano lo strato più esterno di batteri e costituiscono parte del capsula batterica.

Stabilizzano e proteggono la cellula e sono vitali affinché i batteri siano in grado di infettare le cellule ospiti e la risposta dei batteri agli antibiotici.

Tutte le cellule in natura condividono molte caratteristiche in comune. Uno di questi è la presenza di un esterno

Un terzo è l'inclusione di materiale genetico sotto forma di DNA, o acido desossiribonucleico. Un quarto è la presenza di ribosomi, che producono proteine. Ogni cellula vivente utilizza l'ATP (adenosina trifosfato) per produrre energia.

La struttura dei procarioti è semplice. In queste cellule, il DNA, anziché essere impacchettato all'interno di un nucleo racchiuso all'interno di una membrana nucleare, si trova più debolmente raccolto nel citoplasma, sotto forma di un corpo chiamato nucleoide.

Questo è normalmente sotto forma di un cromosoma circolare.

I ribosomi della cellula procariotica si trovano sparsi in tutto il citoplasma cellulare, mentre negli eucarioti alcuni di essi si trovano in organelli come il Apparato del Golgi e il reticolo endoplasmatico. Il compito dei ribosomi è la sintesi proteica.

I batteri si riproducono per fissione binaria, o semplicemente per scissione in due e dividendo equamente i componenti cellulari, inclusa l'informazione genetica nel singolo piccolo cromosoma.

A differenza della mitosi, questa forma di divisione cellulare non richiede fasi distinte.

I Peptidoglicani Unici: Tutte le pareti cellulari vegetali e batteriche sono costituite principalmente da catene di carboidrati.

Ma mentre le pareti cellulari delle piante contengono cellulosa, che vedrai elencata negli ingredienti di numerosi alimenti, le pareti delle cellule batteriche contengono una sostanza chiamata peptidoglicano, che non lo farai.

Questo peptidoglicano, che è si trova solo nei procarioti, è disponibile in diversi tipi; dà forma alla cellula nel suo insieme e conferisce protezione alla cellula dagli insulti meccanici.

I peptidoglicani sono costituiti da una spina dorsale chiamata glicano, che a sua volta consiste in acido muramico e glucosamina, entrambi i quali a loro volta hanno gruppi acetile attaccati ai loro atomi di azoto. Includono anche catene peptidiche di amminoacidi che sono reticolate ad altre catene peptidiche vicine.

La forza di queste interazioni "ponte" varia ampiamente tra i diversi peptidoglicani e quindi tra i diversi batteri.

Questa caratteristica, come vedrai, consente ai batteri di essere classificati in tipi distinti in base a come le loro pareti cellulari reagiscono a una determinata sostanza chimica.

I legami incrociati sono formati dall'azione di un enzima chiamato a transpeptidasi, che è l'obiettivo di una classe di antibiotici utilizzati per combattere le malattie infettive nell'uomo e in altri organismi.

Mentre tutti i batteri hanno una parete cellulare, la sua composizione cambia da specie a specie a causa delle differenze nel contenuto di peptidoglicani di cui le pareti cellulari sono in parte o in gran parte costituite.

I batteri possono essere separati in due tipi chiamati gram-positivi e gram-negativi.

Questi prendono il nome dal biologo Hans Christian Gram, un pioniere della biologia cellulare che sviluppò una tecnica di colorazione nel 1880, giustamente chiamata the, colorazione di Gram, che ha fatto sì che alcuni batteri diventassero viola o blu e altri diventassero rossi o rosa.

Il primo tipo di batteri divenne noto come Gram positivo, e le loro proprietà coloranti sono attribuibili al fatto che le loro pareti cellulari contengono una frazione molto elevata di peptidoglicano rispetto alla totalità della parete.

I batteri di colorazione rossa o rosa sono noti come gram-negativi, e come puoi immaginare, questi batteri hanno pareti costituite da modeste o piccole quantità di peptidoglicano.

Nei batteri gram-negativi, una sottile membrana si trova all'esterno della parete cellulare, formando il involucro cellulare.

Questo strato è simile alla membrana plasmatica della cellula che si trova dall'altra parte della parete cellulare, più vicino all'interno della cellula. In alcune cellule gram-negative, come e. coli, la membrana cellulare e l'involucro nucleare entrano effettivamente in contatto in alcuni punti, penetrando nel peptidoglicano della sottile parete di mezzo.

Questo involucro nucleare contiene molecole che si estendono verso l'esterno chiamate lipopolisaccaridi, o LPS. Dall'interno di questa membrana si estendono le lipoproteine ​​della mureina che sono attaccate all'estremità opposta all'esterno della parete cellulare.

I batteri Gram-positivi hanno una spessa parete cellulare di peptidoglicano, spessa circa 20-80 nm (nanometri o un miliardesimo di metro).

Esempi inclusi stafilococchi, streptococchi, lattobacilli e Bacillo specie.

Questi batteri si macchiano viola o rosso, ma solitamente viola, con colorazione di Gram, poiché il peptidoglicano trattiene il colorante viola applicato all'inizio della procedura quando la preparazione viene successivamente lavata con alcool.

Questa parete cellulare più robusta offre ai batteri gram-positivi una maggiore protezione dalla maggior parte degli insulti esterni rispetto ai batteri gram-negativi, sebbene il alto contenuto di peptidoglicani di questi organismi rende le loro mura una sorta di fortezza unidimensionale, rendendo a sua volta una strategia un po' più semplice su come distruggerla.

•••scienze

I batteri Gram-positivi sono generalmente più suscettibili agli antibiotici che colpiscono la parete cellulare di quanto non lo siano specie gram-negative, poiché è esposta all'ambiente invece di sedersi sotto o all'interno di una cellula a Busta.

Gli strati di peptidoglicano dei batteri gram-positivi sono solitamente ricchi di molecole chiamate acidi teicoici, o TAs.

Queste sono catene di carboidrati che raggiungono e talvolta oltre lo strato di peptidoglicano.

Si ritiene che l'AT stabilizzi il peptidoglicano attorno ad esso semplicemente rendendolo più rigido, piuttosto che esercitando proprietà chimiche.

L'AT è in parte responsabile della capacità di alcuni batteri gram-positivi, come le specie streptococciche, di legarsi a proteine ​​specifiche sulla superficie delle cellule ospiti, che facilita la loro capacità di causare infezioni e in molti casi malattia.

Quando batteri o altri microrganismi sono in grado di causare malattie infettive, sono indicati come patogeno.

Le pareti cellulari dei batteri del Famiglia dei micobatteri, oltre a contenere peptidoglicano e TA, hanno uno strato esterno “ceroso” di acidi micolici. Questi batteri sono conosciuti come "acido-resistente,” perché macchie di questo tipo sono necessarie per penetrare questo strato ceroso per consentire un utile esame microscopico.

I batteri Gram-negativi, come le loro controparti Gram-positivi, hanno pareti cellulari peptidoglicano.

Tuttavia, la parete è molto più sottile, con uno spessore di soli 5-10 nm circa. Queste pareti non si colorano di viola con la colorazione di Gram perché il loro contenuto di peptidoglicano più piccolo significa la parete non può trattenere molto colorante quando la preparazione viene lavata con alcool, risultando in un colore rosa o rossastro nel fine.

Come notato sopra, la parete cellulare non è la più esterna di questi batteri, ma è invece coperta da un'altra membrana plasmatica, l'involucro cellulare o la membrana esterna.

Questo strato ha uno spessore di circa 7,5-10 nm, rivaleggiando o superando lo spessore della parete cellulare.

Nella maggior parte dei batteri gram-negativi, l'involucro cellulare è legato a un tipo di molecola lipoproteica chiamata lipoproteina di Braun, che a sua volta è legata al peptidoglicano della parete cellulare.

I batteri Gram-negativi sono generalmente meno sensibili agli antibiotici che prendono di mira la parete cellulare perché non sono esposti all'ambiente; ha ancora la membrana esterna per la protezione.

Inoltre, nei batteri gram-negativi, una matrice gelatinosa occupa il territorio all'interno della parete cellulare e all'esterno della membrana plasmatica chiamato spazio periplasmatico.

Il componente peptidoglicano della parete cellulare dei batteri gram-negativi ha uno spessore di soli 4 nm circa.

Laddove una parete cellulare batterica gram-positiva avrebbe più peptidoglicani per fornire la sostanza della sua parete, un insetto gram-negativo ha altri strumenti in serbo nella sua membrana esterna.

Ogni molecola di LPS è composta da una subunità lipidica A ricca di acidi grassi, un piccolo polisaccaride centrale e una catena laterale O costituita da molecole simili allo zucchero. Questa catena del lato O forma il lato esterno dell'LPS.

L'esatta composizione della catena laterale varia tra le diverse specie batteriche.

Porzioni della catena del lato O note come antigeni possono essere identificate tramite test di laboratorio per identificare ceppi batterici patogeni specifici (un "ceppo" è un sottotipo di una specie batterica, come una razza di cane).

Archea sono più diversi dei batteri e così sono le loro pareti cellulari. In particolare, queste pareti non contengono peptidoglicano.

Piuttosto, di solito contengono una molecola chiamata allo stesso modo chiamata pseudopeptidoglicano, o pseudomureina. In questa sostanza, una porzione di peptidoglicano normale chiamata NAM viene sostituita con una subunità diversa.

Alcuni archaea possono invece avere uno strato di glicoproteine o polisaccaridi che sostituisce la parete cellulare al posto dello pseudopeptidoglicano. Infine, come con alcune specie batteriche, ad alcuni archaea mancano del tutto le pareti cellulari.

Gli archaea che contengono pseudomureina sono insensibile agli antibiotici della classe delle penicilline perché questi farmaci sono inibitori della transpeptidasi che agiscono per interferire con la sintesi del peptidoglicano.

In questi archaea, non ci sono peptidoglicani in fase di sintesi e quindi niente su cui agire per le penicilline.

Le cellule batteriche prive di pareti cellulari possono avere strutture di superficie cellulare aggiuntive oltre a quelle discusse, come glicocalici (singolare è glicocalice) e strati S.

Un glicocalice è uno strato di molecole simili allo zucchero che si presenta in due tipi principali: capsule e strati di melma. Una capsula è uno strato ben organizzato di polisaccaridi o proteine. Uno strato di melma è organizzato meno strettamente ed è meno attaccato alla parete cellulare sottostante rispetto a un glicocalice.

Di conseguenza, un glicocalice è più resistente al lavaggio, mentre uno strato di melma può essere spostato più facilmente. Lo strato di melma può essere composto da polisaccaridi, glicoproteine ​​o glicolipidi.

Queste variazioni anatomiche si prestano a un grande significato clinico.

I glicocalissi consentono alle cellule di aderire a determinate superfici, coadiuvando la formazione di colonie di organismi detti biofilm che possono formare più strati e proteggere gli individui del gruppo. Per questo motivo, la maggior parte dei batteri in natura vive in biofilm formati da comunità batteriche miste. I biofilm impediscono l'azione degli antibiotici e dei disinfettanti.

Tutti questi attributi contribuiscono alla difficoltà di eliminare o ridurre i microbi e sradicare le infezioni.

I ceppi batterici che sono naturalmente resistenti a un dato antibiotico grazie a una possibile mutazione vantaggiosa sono "selezionati per" nelle popolazioni umane perché questi sono gli insetti lasciati indietro quando quelli sensibili agli antibiotici vengono uccisi, e questi "superbatteri" si moltiplicano e continuano a causare malattia.

Entro la seconda decade del 21° secolo, una varietà di batteri gram-negativi è diventata sempre più resistente agli antibiotici, portando ad un aumento delle malattie e dei decessi per infezioni e aumentando l'assistenza sanitaria costi. La resistenza agli antibiotici è un esempio archetipico di sezione naturale su scale temporali osservabili dall'uomo.

Esempi inclusi:

• e. coli, che causa infezioni del tratto urinario (UTI).
• Acinetobacter baumanii, che causa problemi principalmente nelle strutture sanitarie.
• Pseudomonas aeruginosa, che causa infezioni del sangue e polmonite nei pazienti ospedalizzati e polmonite nei pazienti con la fibrosi cistica, malattia ereditaria.
• Klebsiella pneumoniae, che è responsabile di molte infezioni negli ambienti associati all'assistenza sanitaria, tra cui polmonite, infezioni del sangue e infezioni delle vie urinarie.
• Neisseria gonorrhoeae, che causa la gonorrea, una malattia a trasmissione sessuale, la seconda malattia infettiva più comunemente segnalata negli Stati Uniti.

I ricercatori medici stanno lavorando per tenere il passo con gli insetti resistenti in quella che equivale a una corsa agli armamenti microbiologica.