原核生物 人生の2つの主要な分類の1つを表します。 他は 真核生物.
原核生物は、複雑さのレベルが低いことで際立っています。 それらはすべて微視的ですが、必ずしも単細胞ではありません。 それらはドメインに分けられます 古細菌 そして バクテリア、 しかし、既知の原核生物種の大部分は細菌であり、地球上に約35億年存在しています。
原核細胞は核や膜結合細胞小器官を持っていません。 しかし、バクテリアの90パーセントは 細胞壁、植物細胞といくつかの真菌細胞を除いて、真核細胞は欠けています。 これらの細胞壁はバクテリアの最外層を形成し、その一部を構成します 莢膜.
それらは細胞を安定化および保護し、細菌が宿主細胞に感染できること、および抗生物質に対する細菌の応答に不可欠です。
細胞の一般的な特徴
自然界のすべての細胞は、多くの共通の特徴を共有しています。 これらの1つは、外部の存在です 細胞膜、または 原形質膜、これはすべての側面でセルの物理的な境界を形成します。 もう一つはとして知られている物質です 細胞質 細胞膜内に見られます。
三つ目は、次の形で遺伝物質を含めることです DNA、 または デオキシリボ核酸. 4番目はの存在です リボソーム、タンパク質を製造します。 すべての生細胞はエネルギーにATP（アデノシン三リン酸）を使用します。
一般的な原核細胞の構造
原核生物の構造は単純です。 これらの細胞では、DNAは核膜に囲まれた核内にパッケージされているのではなく、細胞質内に、 核様体.
これは通常、環状染色体の形をしています。
原核細胞のリボソームは細胞質全体に散在しているのに対し、真核生物では、それらのいくつかは細胞小器官などに見られます。 ゴルジ体 そしてその 小胞体. リボソームの仕事はタンパク質合成です。
細菌は、二分裂、または単に2つに分裂し、単一の小さな染色体の遺伝情報を含む細胞成分を均等に分割することによって繁殖します。
有糸分裂とは異なり、この形態の細胞分裂は明確な段階を必要としません。
細菌の細胞壁の構造
ユニークなペプチドグリカン： すべての植物細胞壁と細菌細胞壁は、主に炭水化物鎖で構成されています。
しかし、植物の細胞壁にはセルロースが含まれていますが、これは多くの食品の成分に記載されていますが、細菌の細胞壁には次のような物質が含まれています ペプチドグリカン、あなたはしません。
このペプチドグリカンは 原核生物にのみ見られる、さまざまなタイプがあります。 それは細胞全体にその形状を与え、機械的損傷から細胞を保護します。
ペプチドグリカンは、 グリカン、それ自体で構成されています ムラミン酸 そして グルコサミン、どちらも窒素原子にアセチル基が結合しています。 それらはまた、他の近くのペプチド鎖に架橋されているアミノ酸のペプチド鎖を含む。
これらの「架橋」相互作用の強さは、異なるペプチドグリカン間、したがって異なる細菌間で大きく異なります。
ご覧のとおり、この特性により、細菌は、細胞壁が特定の化学物質にどのように反応するかに基づいて、異なるタイプに分類できます。
架橋は、と呼ばれる酵素の作用によって形成されます トランスペプチダーゼ、これは、人間や他の生物の感染症と戦うために使用される抗生物質のクラスのターゲットです。
グラム陽性菌とグラム陰性菌
すべての細菌は細胞壁を持っていますが、細胞壁が部分的または大部分で作られているペプチドグリカン含有量の違いにより、その組成は種ごとに異なります。
細菌は、グラム陽性菌とグラム陰性菌と呼ばれる2つのタイプに分けることができます。
これらは生物学者にちなんで名付けられました ハンスクリスチャングラム、1880年代に染色技術を開発した細胞生物学のパイオニアであり、適切に グラム染色、特定のバクテリアが紫または青になり、他のバクテリアが赤またはピンクになりました。
前者のタイプのバクテリアは、 グラム陽性、およびそれらの染色特性は、それらの細胞壁が壁全体に比べて非常に高い割合のペプチドグリカンを含むという事実に起因している。
赤またはピンクの染色細菌は、 グラム陰性、そしてあなたが推測するかもしれないように、これらのバクテリアは中程度から少量のペプチドグリカンからなる壁を持っています。
グラム陰性菌では、薄い膜が細胞壁の外側にあり、 細胞外皮.
この層は、細胞壁の反対側、細胞の内部に近い細胞の原形質膜に似ています。 グラム陰性菌の中には、 E。 大腸菌、細胞膜と核膜は実際にいくつかの場所で接触し、その間の薄い壁のペプチドグリカンに浸透します。
この核膜には、 リポ多糖、 または LPS. この膜の内部から伸びているのは、細胞壁の外側の遠端に付着しているムレインリポタンパク質です。
グラム陽性菌の細胞壁
グラム陽性菌は、ペプチドグリカンの細胞壁が厚く、約20〜80 nm（ナノメートルまたは10億分の1メートル）の厚さです。
例としては ブドウ球菌、連鎖球菌、乳酸桿菌 そして バチルス 種。
これらのバクテリアは汚れます 紫または赤、しかし通常は紫色で、グラム染色があります。ペプチドグリカンは、手順の早い段階で適用された紫色の染料を保持し、後で調製物をアルコールで洗浄するためです。
このより堅牢な細胞壁は、グラム陰性菌と比較して、グラム陽性菌をほとんどの外部からの傷害からより保護しますが、 ペプチドグリカン含有量が高い これらの有機体のうちの1つは、壁を1次元の要塞のようなものにし、それを破壊する方法に関するやや簡単な戦略を作成します。
•••科学
グラム陽性菌は一般に、細胞壁を標的とする抗生物質よりも感受性が高い グラム陰性菌は、細胞の下や細胞内に座っているのではなく、環境にさらされているためです。 封筒。
タイコ酸の役割
グラム陽性菌のペプチドグリカン層は通常、 タイコ酸、または TA.
これらは、ペプチドグリカン層を通過し、時には通過する炭水化物鎖です。
TAは、化学的性質を発揮するのではなく、単にペプチドグリカンをより硬くすることによって、周囲のペプチドグリカンを安定化させると考えられています。
TAは、連鎖球菌種などの特定のグラム陽性菌が結合する能力に部分的に関与しています。 宿主細胞の表面にある特定のタンパク質。これにより、感染を引き起こす能力が促進され、多くの場合、 疾患。
細菌または他の微生物が感染症を引き起こす可能性がある場合、それらはと呼ばれます 病原性.
の細菌の細胞壁 マイコバクテリアファミリー、ペプチドグリカンとTAを含むことに加えて、で作られた外部の「ワックス状」層を持っています ミコール酸. これらのバクテリアは「抗酸菌、有用な顕微鏡検査を可能にするために、このタイプの汚れがこのワックス状の層に浸透する必要があるためです。
グラム陰性菌の細胞壁
グラム陰性菌は、グラム陽性菌と同様に、ペプチドグリカンの細胞壁を持っています。
ただし、壁ははるかに薄く、厚さは約5〜10nmです。 これらの壁は、ペプチドグリカンの含有量が少ないため壁を意味するため、グラム染色で紫色に染色されません。 製剤をアルコールで洗浄すると染料をあまり保持できず、ピンクまたは赤みがかった色になります 終わり。
上記のように、細胞壁はこれらの細菌の最も外側ではなく、代わりに別の原形質膜、細胞外皮または外膜で覆われています。
この層の厚さは約7.5〜10 nmで、細胞壁の厚さに匹敵するか、それを超えています。
ほとんどのグラム陰性菌では、細胞外皮はブラウンのリポタンパク質と呼ばれる一種のリポタンパク質分子にリンクされており、これは次に細胞壁のペプチドグリカンにリンクされています。
グラム陰性菌のツール
グラム陰性菌は、環境にさらされていないため、一般的に細胞壁を標的とする抗生物質の影響を受けにくくなっています。 それはまだ保護のための外膜を持っています。
さらに、グラム陰性菌では、ゲル状のマトリックスが細胞壁の内側と細胞膜の外側のペリプラズム空間と呼ばれる領域を占めています。
グラム陰性菌の細胞壁のペプチドグリカン成分は、わずか約4nmの厚さです。
グラム陽性菌の細胞壁がその壁物質を与えるためにより多くのペプチドグリカンを持っている場合、グラム陰性菌はその外膜に他のツールを保管しています。
各LPS分子は、脂肪酸が豊富なリピドAサブユニット、小さなコア多糖類、および糖様分子でできたO側鎖で構成されています。 このO側鎖はLPSの外側を形成します。
側鎖の正確な組成は、細菌種によって異なります。
抗原として知られているO側鎖の部分は、特定するための臨床検査によって特定することができます 特定の病原性細菌株（「株」は、細菌種のサブタイプであり、 犬）。
古細菌の細胞壁
古細菌 バクテリアよりも多様であり、細胞壁も多様です。 特に、これらの壁にはペプチドグリカンが含まれていません。
むしろ、それらは通常、同様に呼ばれる分子を含んでいます 偽ペプチドグリカン、または シュードムレイン. この物質では、NAMと呼ばれる通常のペプチドグリカンの一部が別のサブユニットに置き換えられています。
いくつかの古細菌は代わりにの層を持っているかもしれません 糖タンパク質 または 多糖類 偽ペプチドグリカンの代わりに細胞壁の代わりになります。 最後に、いくつかの細菌種と同様に、いくつかの古細菌は細胞壁を完全に失っています。
シュードムレインを含む古細菌は ペニシリンクラスの抗生物質に鈍感 これらの薬はペプチドグリカン合成を妨げるように作用するトランスペプチダーゼ阻害剤だからです。
これらの古細菌では、ペプチドグリカンが合成されていないため、ペニシリンが作用することはありません。
細胞壁が重要なのはなぜですか？
細胞壁を欠く細菌細胞は、議論されたものに加えて、以下のような追加の細胞表面構造を有する可能性がある。 糖鎖菌 （単数は グリコカリックス）およびS層。
糖衣は、砂糖のような分子のコートであり、主に2つのタイプがあります。 カプセル そして スライム層. カプセルは、多糖類またはタンパク質のよく組織化された層です。 スライム層はあまりしっかりと組織化されておらず、糖衣よりも下の細胞壁にしっかりと付着していません。
その結果、糖衣は洗い流されにくくなり、スライム層はより簡単に移動できます。 スライム層は、多糖類、糖タンパク質、または糖脂質で構成されていてもよい。
これらの解剖学的変化は、臨床的に非常に重要です。
糖鎖菌は、細胞が特定の表面に付着することを可能にし、と呼ばれる生物のコロニーの形成を支援します バイオフィルム それはいくつかの層を形成し、グループ内の個人を保護することができます。 このため、野生のほとんどの細菌は、混合細菌群集から形成されたバイオフィルムに住んでいます。 バイオフィルムは、抗生物質や消毒剤の作用を妨げます。
これらの属性はすべて、微生物を排除または削減し、感染を根絶することの難しさに貢献しています。
抗生物質耐性
有利な突然変異の可能性のおかげで特定の抗生物質に自然に耐性がある細菌株は、ヒト集団で「選択」されます これらは抗生物質感受性のものが殺されたときに残されたバグであり、これらの「スーパーバグ」は増殖し続けているためです 疾患。
21世紀の20年までに、さまざまなグラム陰性菌がますます増えています 抗生物質に耐性があり、感染症による病気や死亡の増加につながり、ヘルスケアを促進します コスト。 抗生物質耐性は、人間が観察できる時間スケールでの自然淘汰の典型的な例です。
例は次のとおりです。
- E。 大腸菌、尿路感染症（UTI）を引き起こします。
- アシネトバクター・バウマニ、これは主に医療現場で問題を引き起こします。
- 緑膿菌、これは入院患者に血液感染と肺炎を引き起こし、遺伝性疾患の嚢胞性線維症の患者に肺炎を引き起こします。
- クレブシエラニューモニアエ、肺炎、血液感染症、尿路感染症など、医療関連の設定で多くの感染症の原因となっています。
- ナイセリア淋菌、これは性感染症の淋病を引き起こします。これは、米国で2番目に一般的に報告されている感染症です。
医学研究者は、微生物の軍拡競争に相当する耐性のある虫に追いつくために取り組んでいます。