პროკარიოტებს აქვთ უჯრედის კედლები?

პროკარიოტები წარმოადგენს ცხოვრების ორი ძირითადი კლასიფიკაციიდან ერთს. სხვები არიან ეუკარიოტები.

პროკარიოტები გამოყოფილია სირთულის დაბალი დონით. ისინი ყველა მიკროსკოპულია, თუმცა სულაც არ არის ერთუჯრედიანი. ისინი დაყოფილია დომენებად არქეა და ბაქტერიები, მაგრამ ცნობილი პროკარიოტების სახეობების აბსოლუტური უმრავლესობა ბაქტერიებია, რომლებიც დედამიწაზე დაახლოებით 3.5 მილიარდი წლის განმავლობაში არსებობენ.

პროკარიოტულ უჯრედებს არ აქვთ ბირთვები ან გარსით შეკრული ორგანულები. ბაქტერიების 90 პროცენტს აქვს უჯრედის კედლები, რომელსაც, მცენარეული უჯრედების და ზოგიერთი სოკოვანი უჯრედების გარდა, ეუკარიოტული უჯრედები არ გააჩნიათ. ეს უჯრედის კედლები ქმნის ბაქტერიების უკიდურეს შრეს და წარმოადგენს ნაწილის ნაწილს ბაქტერიული კაფსულა.

ისინი სტაბილიზირებენ და იცავს უჯრედს და სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ბაქტერიებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ დაინფიცირდნენ მასპინძელი უჯრედები, ასევე ბაქტერიების რეაქცია ანტიბიოტიკებზე.

ბუნების ყველა უჯრედი ბევრ საერთო მახასიათებელს იზიარებს. ერთ-ერთი ასეთია ექსტერიერის არსებობა

მესამე არის გენეტიკური მასალის სახით შეტანა დნმ, ან დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა. მეოთხე არის ყოფნა რიბოსომები, რომლებიც წარმოქმნიან ცილებს. ყველა ცოცხალი უჯრედი იყენებს ATP- ს (ადენოზინტრიფოსფატი) ენერგიის მისაღებად.

პროკარიოტების სტრუქტურა მარტივია. ამ უჯრედებში დნმ, ვიდრე ბირთვულ მემბრანაში ჩასმულ ბირთვშია შეფუთული, უფრო თავისუფლად გვხვდება ციტოპლაზმაში, სხეულის სახით ნუკლეოიდი.

ეს ჩვეულებრივ წრიული ქრომოსომის ფორმისაა.

პროკარიოტული უჯრედის რიბოსომები გვხვდება მიმოფანტული უჯრედის ციტოპლაზმაში, ხოლო ეუკარიოტებში ზოგი მათგანი გვხვდება ორგანელებში, როგორიცაა გოლჯის აპარატი და ენდოპლაზმურ ბადეში. რიბოსომების საქმეა ცილების სინთეზი.

ბაქტერიები მრავლდებიან ორობითი განხეთქილებით, ან უბრალოდ ორად იყოფა და უჯრედის კომპონენტებს თანაბრად ყოფენ, მათ შორის გენეტიკური ინფორმაცია ერთ პატარა ქრომოსომაში.

მიტოზისგან განსხვავებით, უჯრედების დაყოფის ეს ფორმა არ საჭიროებს მკაფიო ეტაპებს.

უნიკალური პეპტიდოგლიკანები: მცენარეთა უჯრედების ყველა კედელი და ბაქტერიული უჯრედის კედლები ძირითადად ნახშირწყლების ჯაჭვებისგან შედგება.

მიუხედავად იმისა, რომ მცენარეთა უჯრედების კედლები შეიცავს ცელულოზას, რომელსაც ნახავთ ჩამოთვლილი მრავალი საკვების ინგრედიენტებში, ბაქტერიული უჯრედების კედლები შეიცავს ნივთიერებას ე.წ. პეპტიდოგლიკანი, რაც თქვენ არ გექნებათ.

ეს პეპტიდოგლიკანია, რაც არის გვხვდება მხოლოდ პროკარიოტებში, გამოდის სხვადასხვა ტიპის; იგი მთლიანობაში უჯრედს აძლევს თავის ფორმას და უჯრედის დაცვას ანიჭებს მექანიკური შეურაცხყოფისგან.

პეპტიდოგლიკანები შედგება ხერხემალისგან, რომელსაც ეწოდება გლიკანი, რომელიც თავად შედგება მურამინის მჟავა და გლუკოზამინი, ორივეს თავის მხრივ აცეტილის ჯგუფები აქვთ მიერთებული აზოტის ატომებზე. მათში ასევე შედის ამინომჟავების პეპტიდური ჯაჭვები, რომლებიც ჯვარედინადაა დაკავშირებული სხვა, ახლომდებარე პეპტიდურ ჯაჭვებთან.

ამ "ხიდიანი" ურთიერთქმედების სიძლიერე მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა პეპტიდოგლიკანებს შორის და, შესაბამისად, სხვადასხვა ბაქტერიებს შორის.

როგორც ეს დაინახავთ, ეს მახასიათებელი საშუალებას აძლევს ბაქტერიების კლასიფიცირებას მკაფიო ტიპებად, იმის მიხედვით, თუ როგორ რეაგირებენ მათი უჯრედების კედლები გარკვეულ ქიმიურ ნივთიერებაზე.

ჯვარედინი კავშირები წარმოიქმნება ფერმენტის მოქმედებით, რომელსაც ეწოდება a ტრანსპეპტიდაზა, რომელიც მიზნად ისახავს ანტიბიოტიკების იმ ჯგუფს, რომლებიც გამოიყენება ინფექციურ დაავადებებთან საბრძოლველად ადამიანებსა და სხვა ორგანიზმებში.

მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ბაქტერიას აქვს უჯრედის კედელი, მისი შემადგენლობა სახეობიდან სახეობამდე იცვლება, იმის გამო, რომ პეპტიდოგლიკანში შემცველობა განსხვავებულია უჯრედის კედლების ნაწილობრივ ან მეტწილად.

ბაქტერიები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად, რომლებსაც გრამდადებითი და გრამუარყოფითი ეწოდება.

ესენი ბიოლოგის სახელს ატარებენ ჰანს კრისტიან გრამი, უჯრედის ბიოლოგიის პიონერი, რომელმაც 1880-იან წლებში შეიმუშავა შეღებვის ტექნიკა, რომელსაც უწოდეს გრამის ლაქა, რამაც გამოიწვია გარკვეული ბაქტერიების მეწამული ან ლურჯი გახდომა და სხვები წითელი ან ვარდისფერი.

ყოფილი ტიპის ბაქტერიები ცნობილი გახდა, როგორც გრამდადებითი, და მათი შეღებვის თვისებები გამოწვეულია იმით, რომ მათი უჯრედის კედლები შეიცავს პეპტიდოგლიკანის ძალიან მაღალ ნაწილს კედლის მთლიანობასთან მიმართებაში.

წითელი ან ვარდისფერი შეფერილობის ბაქტერიები ცნობილია, როგორც გრამუარყოფითიდა, როგორც თქვენ წარმოიდგენთ, ამ ბაქტერიებს აქვთ კედლები, რომლებიც შედგება მცირე და მცირე რაოდენობით პეპტიდოგლიკანისგან.

გრამუარყოფით ბაქტერიებში, თხელი გარსი მდგომარეობს უჯრედის კედლის გარეთ და ქმნის მას უჯრედის კონვერტი.

ეს ფენა უჯრედის პლაზმური მემბრანის მსგავსია, რომელიც უჯრედის კედლის მეორე მხარეს მდებარეობს, უჯრედის ინტერიერთან უფრო ახლოს. ზოგიერთ გრამუარყოფით უჯრედში, მაგალითად, ე. კოლი, უჯრედის მემბრანა და ბირთვული კონვერტი ზოგან კონტაქტში ხვდება და წვრილი კედლის პეპტიდოგლიკანში შედის.

ეს ბირთვული კონვერტი შეიცავს გარედან გაშლილ მოლეკულებს, რომლებსაც ე.წ. ლიპოპოლისაქარიდები, ან LPS. ამ მემბრანის ინტერიერიდან ვრცელდება მურეინის ლიპოპროტეინები, რომლებიც მიმაგრებულია უჯრედის კედლის გარეთა მხარეს.

გრამდადებითი ბაქტერიების აქვს სქელი პეპტიდოგლიკანის უჯრედის კედელი, სისქით დაახლოებით 20-დან 80 ნმ-მდე (ნანომეტრი ან მეტრიანი მეტრიანი მეტრი).

მაგალითები მოიცავს სტაფილოკოკები, სტრეპტოკოკები, ლაქტობაცილები და ბაცილუსი სახეობები.

ეს ბაქტერიები ლაქავს მეწამული ან წითელი, მაგრამ, როგორც წესი, მეწამული, გრამის ლაქით, რადგან პეპტიდოგლიკანი ინარჩუნებს იისფერ საღებავს, რომელიც პროცედურაზე ადრე გამოიყენეს, როდესაც პრეპარატი მოგვიანებით დაიბანეთ სპირტით.

ეს უფრო მტკიცე უჯრედის კედელი გრამდადებითი ბაქტერიას უფრო მეტ დაცვას უწევს გარეგანი შეურაცხყოფისგან, გრამუარყოფით ბაქტერიასთან შედარებით, თუმცა პეპტიდოგლიკანის მაღალი შემცველობა ამ ორგანიზმების კედლები მათი ერთგანზომილებიანი ციხესიმაგრეა, რაც თავის მხრივ გარკვეულწილად უფრო მარტივ სტრატეგიას ქმნის, თუ როგორ უნდა გაანადგურონ იგი.

•••მეცნიერება

გრამდადებითი ბაქტერიები ზოგადად უფრო მგრძნობიარეა ანტიბიოტიკების მიმართ, რომლებიც გულისხმობენ უჯრედის კედელს გრამუარყოფითი სახეობები, ვინაიდან ის ექვემდებარება გარემოს, ვიდრე უჯრედის ქვეშ ან მის შიგნით ჯდომა კონვერტი

გრამდადებითი ბაქტერიების პეპტიდოგლიკანური შრეები, როგორც წესი, შეიცავს მოლეკულას, რომელსაც ე.წ. teichoic მჟავებიან TA.

ეს არის ნახშირწყლების ჯაჭვები, რომლებიც პეპტიდოგლიკანის ფენას გადიან და ზოგჯერ გადიან.

ითვლება, რომ TA ახდენს პეპტიდოგლიკანის სტაბილიზაციას მის გარშემო უფრო უბრალოდ ხისტით, ვიდრე რაიმე ქიმიური თვისებების გამოყენებით.

TA ნაწილობრივ პასუხისმგებელია გარკვეული გრამდადებითი ბაქტერიების, მაგალითად, სტრეპტოკოკური სახეობების, შეკავშირებაზე მასპინძელი უჯრედების ზედაპირზე არსებული სპეციფიკური ცილები, რაც ხელს უწყობს მათ ინფექციის გამოწვევის უნარს და ხშირ შემთხვევაში დაავადება.

როდესაც ბაქტერიებს ან სხვა მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ ინფექციური დაავადების გამოწვევა, მათ მოიხსენიებენ, როგორც პათოგენური.

ბაქტერიების უჯრედის კედლები მიკობაქტერიების ოჯახიგარდა იმისა, რომ შეიცავს პეპტიდოგლიკანს და TA- ს, აქვს გარედან ”ცვილისებრი” ფენა მიკოლის მჟავები. ეს ბაქტერიები ცნობილია როგორც "მჟავა-სწრაფი,”რადგან ამ ტიპის ლაქები საჭიროა ამ ცვილისებრ ფენაში შეღწევისთვის, რათა მოხდეს სასარგებლო მიკროსკოპული გამოკვლევა.

გრამუარყოფითი ბაქტერიები, ისევე როგორც მათი გრამდადებითი კოლეგები, აქვთ პეპტიდოგლიკანის უჯრედის კედლები.

ამასთან, კედელი გაცილებით თხელია, სისქით მხოლოდ 5-10 ნმ. ეს კედლები იასამნისფერი არ არის გრამის ლაქით, რადგან მათი პატარა პეპტიდოგლიკანის შემცველობა ნიშნავს კედელს არ შეუძლია შეინარჩუნოს ბევრი საღებავი, როდესაც პრეპარატი ირეცხება სპირტით, რის შედეგადაც ვარდისფერი ან მოწითალო ფერი ხდება დასასრული.

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, უჯრედის კედელი ამ ბაქტერიებს შორის არ არის ყველაზე შორეული, მაგრამ დაფარულია სხვა პლაზმური მემბრანით, უჯრედის კონვერტით ან გარსით.

ამ ფენის სისქე დაახლოებით 7,5-დან 10 ნმ-მდეა, უჯრედის კედლის სისქეს კონკურენციას ან სჭარბობს.

გრამუარყოფითი ბაქტერიების უმეტესობაში, უჯრედის კონვერტი უკავშირდება ლიპოპროტეინის მოლეკულის ტიპს, რომელსაც ბრაუნის ლიპოპროტეინს უწოდებენ, რომელიც, თავის მხრივ, უკავშირდება უჯრედის კედლის პეპტიდოგლიკანს.

გრამუარყოფითი ბაქტერიები ზოგადად ნაკლებად მგრძნობიარეა ანტიბიოტიკების მიმართ, რომლებიც მიმართულია უჯრედის კედელზე, რადგან ის არ ექვემდებარება გარემოს ზემოქმედებას; მას ჯერ კიდევ აქვს გარე გარსი დასაცავად.

გარდა ამისა, გრამუარყოფით ბაქტერიებში გელისმაგვარი მატრიქსი იკავებს უჯრედის კედლის შიგნით და პლაზმური გარსის გარეთ მდებარე ტერიტორიას, რომელსაც პერიპლაზმურ სივრცეს უწოდებენ.

გრამუარყოფითი ბაქტერიების უჯრედის კედლის პეპტიდოგლიკანის კომპონენტი მხოლოდ 4 ნმ სისქისაა.

სადაც გრამდადებითი ბაქტერიული უჯრედის კედელს უფრო მეტი პეპტიდოგლიკანი ექნება კედლის ნივთიერების მისაცემად, გრამუარყოფით შეცდომას სხვა იარაღები ინახავს მის გარეთა გარსში.

თითოეული LPS მოლეკულა შედგება ცხიმოვანი მჟავებით მდიდარი ლიპიდ A ქვედანაყოფისგან, მცირე ბირთვიანი პოლისაქარიდიდან და O- გვერდიანი ჯაჭვისგან, რომელიც დამზადებულია შაქრის მსგავსი მოლეკულებისგან. ეს O- გვერდიანი ჯაჭვი ქმნის LPS- ის გარე მხარეს.

გვერდითი ჯაჭვის ზუსტი შემადგენლობა განსხვავდება სხვადასხვა ბაქტერიულ სახეობებს შორის.

ანტიგენების სახელით ცნობილი O- მხარის ჯაჭვის ნაწილების იდენტიფიცირება შესაძლებელია ლაბორატორიული ტესტების საშუალებით სპეციფიკური პათოგენური ბაქტერიული შტამები ("შტამი" არის ბაქტერიული სახეობის ქვეტიპი, როგორც ჯიშის ჯიში ძაღლი).

არქეა უფრო მრავალფეროვანია, ვიდრე ბაქტერიები და ასევე მათი უჯრედების კედლები. აღსანიშნავია, რომ ეს კედლები არ შეიცავს პეპტიდოგლიკანს.

უფრო მეტიც, ისინი, ჩვეულებრივ, შეიცავს ანალოგიურად მოლეკულას, რომელსაც ეწოდება ფსევდოპეპტიდოგლიკანიან ფსევდომურეინი. ამ ნივთიერებაში, ჩვეულებრივი პეპტიდოგლიკანის ნაწილი, რომელსაც NAM ეწოდება, შეიცვლება განსხვავებული ქვედანაყოფით.

ზოგიერთ არქეას შეიძლება ჰქონდეს ფენის ფენა გლიკოპროტეინები ან პოლისაქარიდები ეს არის უჯრედის კედლის შემცვლელი ფსევდოპეპტიდოგლიკანის ადგილას. დაბოლოს, ისევე როგორც ზოგიერთ ბაქტერიულ სახეობასთან, რამდენიმე არქეას საერთოდ აკლია უჯრედის კედლები.

არქეები, რომლებიც შეიცავს ფსევდომურეინს, არის პენიცილინის კლასის ანტიბიოტიკების მიმართ მგრძნობიარე არ არის რადგან ეს წამლები არის ტრანსპეპტიდაზას ინჰიბიტორები, რომლებიც მოქმედებენ პეპტიდოგლიკანის სინთეზის ჩარევაში.

ამ არქეებში არ არის პეპტიდოგლიკანების სინთეზირება და, შესაბამისად, პენიცილინების მოქმედების არაფერია.

ბაქტერიულ უჯრედებს, რომელთაც არ აქვთ უჯრედის კედლები, განხილულთა გარდა შეიძლება ჰქონდეთ უჯრედის ზედაპირის დამატებითი სტრუქტურები, მაგალითად გლიკოკალიზები (სინგულარული არის გლიკოკალიქსი) და S- ფენებს.

გლიკოკალიქსი არის შაქრის მსგავსი მოლეკულების ფენა, რომელიც გვხვდება ორ ძირითად ტიპად: კაფსულები და ლაქის ფენები. კაფსულა არის პოლისაქარიდების ან ცილების კარგად ორგანიზებული ფენა. ნაჭრის ფენა ნაკლებად მჭიდროდ არის ორგანიზებული და ის უფრო ნაკლებად მჭიდროდ არის მიმაგრებული უჯრედის კედელზე, ვიდრე გლიკოკალიქსი.

შედეგად, გლიკოკალიქსი უფრო მდგრადია ჩამორეცხვისგან, ხოლო ნაჭრის ფენა უფრო ადვილად შეიძლება გადაადგილდეს. ნაჭრის ფენა შეიძლება შედგებოდეს პოლისაქარიდების, გლიკოპროტეინების ან გლიკოლიპიდებისგან.

ეს ანატომიური ვარიაციები დიდ კლინიკურ მნიშვნელობას იძენს.

გლიკოკალიზები საშუალებას აძლევს უჯრედებს გარკვეულ ზედაპირებზე, რაც ხელს უწყობს ორგანიზმების კოლონიების წარმოქმნას ბიოფილმები რომელსაც შეუძლია შექმნას რამდენიმე ფენა და დაიცვას ჯგუფის ინდივიდუალური პირები. ამ მიზეზით, ბუნებაში ბაქტერიების უმეტესობა ცხოვრობს ბიოფილმებში, რომლებიც წარმოქმნილია შერეული ბაქტერიული საზოგადოებებისგან. ბიოფილმები ხელს უშლიან როგორც ანტიბიოტიკების მოქმედებას, ასევე სადეზინფექციო საშუალებებს.

ყველა ეს ატრიბუტი ხელს უწყობს მიკრობების აღმოფხვრას ან შემცირებას და ინფექციების აღმოფხვრას.

ბაქტერიული შტამები, რომლებიც ბუნებრივად რეზისტენტულია მოცემული ანტიბიოტიკის მიმართ, შანსით მომგებიანი მუტაციის წყალობით, ადამიანთა პოპულაციებში "შერჩეულია" იმიტომ, რომ ეს არის შეცდომები, რომლებიც ანტიბიოტიკებისადმი მგრძნობიარეების განადგურებისას დარჩა და ეს "სუპერბაგები" მრავლდება და იწვევს დაავადება.

XXI საუკუნის მეორე ათწლეულის განმავლობაში, გრამუარყოფითი ბაქტერიების მრავალფეროვნება სულ უფრო და უფრო იზრდება რეზისტენტულია ანტიბიოტიკების მიმართ, რაც იწვევს დაავადებების ზრდას და ინფექციებისგან სიკვდილს და ზრდის ჯანდაცვას ღირს. ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობა არის ადამიანისთვის შესამჩნევი დროის მასშტაბების ბუნებრივი მონაკვეთის არქეტიპული მაგალითი.

მაგალითები მოიცავს:

• ე. კოლი, რაც იწვევს საშარდე გზების ინფექციებს (UTI).
• აცინეტობაქტერი ბაუმანი, რაც პრობლემებს იწვევს ძირითადად ჯანმრთელობის დაცვის პირობებში.
• Pseudomonas aeruginosa, რაც იწვევს სისხლის ინფექციებსა და პნევმონიას ჰოსპიტალიზებულ პაციენტებში და პნევმონიას მემკვიდრეობითი დაავადების მქონე კისტოზური ფიბროზის მქონე პაციენტებში.
• Klebsiella pneumoniae, რომელიც პასუხისმგებელია ჯანმრთელობის დაცვასთან დაკავშირებულ უამრავ ინფექციაზე, მათ შორის პნევმონიაში, სისხლის ინფექციებსა და UTI– ებში.
• Neisseria gonorrhoeae, რაც იწვევს სქესობრივი გზით გადამდები დაავადება გონორეას, მეორე ყველაზე ხშირად დაფიქსირებულ ინფექციურ დაავადებას აშშ-ში.

სამედიცინო მკვლევარები ცდილობენ შეინარჩუნონ რეზისტენტული შეცდომები, რაც მიკრობიოლოგიური იარაღის რასის ტოლია.