Ar prokariotai turi ląstelių sienas?

Prokariotai yra viena iš dviejų pagrindinių gyvenimo klasifikacijų. Kiti yra eukariotai.

Prokariotus skiria žemesnis jų sudėtingumo lygis. Jie visi yra mikroskopiniai, nors nebūtinai vienaląsčiai. Jie yra suskirstyti į domenus archėjos ir bakterijos, tačiau didžioji dauguma žinomų prokariotų rūšių yra bakterijos, kurios Žemėje buvo maždaug 3,5 milijardo metų.

Prokariotinėse ląstelėse nėra branduolių ar su membrana susijusių organelių. Tačiau 90 procentų bakterijų turi ląstelių sienos, kurio, išskyrus augalų ląsteles ir kai kurias grybelines ląsteles, trūksta eukariotų ląstelėse. Šios ląstelių sienos sudaro išorinį bakterijų sluoksnį ir sudaro dalį bakterinė kapsulė.

Jie stabilizuoja ir apsaugo ląstelę ir yra gyvybiškai svarbūs bakterijoms, galinčioms užkrėsti ląsteles šeimininkes, taip pat bakterijų reakcijai į antibiotikus.

Visos gamtos ląstelės turi daug bendrų bruožų. Vienas iš jų yra išorės buvimas ląstelės membranaarba plazmos membrana, kuris formuoja fizinę ląstelės ribą iš visų pusių. Kita yra medžiaga, žinoma kaip

Trečiasis yra genetinės medžiagos įtraukimas į DNR, arba Deoksiribonukleorūgštis. Ketvirtas yra buvimas ribosomos, kurie gamina baltymus. Kiekviena gyva ląstelė energijai naudoti naudoja ATP (adenozino trifosfatą).

Prokariotų struktūra yra paprasta. Šiose ląstelėse DNR, užuot supakuota į branduolį, uždarytą branduolio membranoje, yra laisviau surenkama citoplazmoje, kūno pavidalu, vadinamu nukleoidas.

Paprastai tai yra apskritos chromosomos forma.

Prokariotinės ląstelės ribosomos randamos išsibarsčiusios po ląstelės citoplazmą, o eukariotuose kai kurios iš jų yra organeliuose, tokiuose kaip Goldžio kompleksas ir endoplazminis Tinklelis. Ribosomų darbas yra baltymų sintezė.

Bakterijos dauginasi dvejetainiu dalijimusi arba tiesiog dalydamosi į dvi dalis ir dalijant ląstelių komponentus vienodai, įskaitant genetinę informaciją vienoje mažoje chromosomoje.

Skirtingai nuo mitozės, šiai ląstelių dalijimosi formai nereikia atskirų etapų.

Unikalūs peptidoglikanai: Visos augalų ląstelių sienelės ir bakterijų ląstelių sienelės daugiausia susideda iš angliavandenių grandinių.

Nors augalų ląstelių sienelėse yra celiuliozės, kurią pamatysite išvardytose daugelio maisto ingredientuose, bakterijų ląstelių sienelėse yra medžiagos, vadinamos peptidoglikanas, ko jūs nepadarysite.

Šis peptidoglikanas, kuris yra randama tik prokariotuose, yra įvairių tipų; ji suteikia ląstelei visumos formą ir suteikia ląstelei apsaugą nuo mechaninių įžeidimų.

Peptidoglikanai susideda iš vadinamojo stuburo glikanas, kuri pati susideda iš muramo rūgštis ir gliukozaminas, kurios abi savo ruožtu turi acetilo grupes, prijungtas prie azoto atomų. Jie taip pat apima aminorūgščių peptidines grandines, kurios yra susietos su kitomis, netoliese esančiomis peptidinėmis grandinėmis.

Šios „jungiančios“ sąveikos stiprumas įvairiuose peptidoglikanuose, taigi ir skirtingose ​​bakterijose, labai skiriasi.

Ši savybė, kaip pamatysite, leidžia bakterijas suskirstyti į skirtingas rūšis, atsižvelgiant į tai, kaip jų ląstelių sienos reaguoja į tam tikrą cheminę medžiagą.

Kryžminiai ryšiai susidaro veikiant fermentui, vadinamam a transpeptidazė, kuris yra antibiotikų, naudojamų kovojant su žmonių ir kitų organizmų infekcinėmis ligomis, klasės taikinys.

Nors visos bakterijos turi ląstelių sienelę, jos sudėtis įvairiose rūšyse keičiasi dėl peptidoglikano kiekio, iš kurio arba iš dalies yra pagamintos ląstelių sienelės, skirtumų.

Bakterijos gali būti suskirstytos į dvi rūšis, kurios vadinamos gramteigiamomis ir gramneigiamomis.

Jie pavadinti biologo vardu Hansas Christianas Gramas, ląstelių biologijos pradininkas, 1880-aisiais sukūręs dažymo techniką, taikliai vadinamas Gramo dėmė, dėl kurio tam tikros bakterijos tapo violetinės arba mėlynos, o kitos - raudonos arba rausvos.

Buvęs bakterijų tipas buvo žinomas kaip gramteigiamasir jų dažymo savybės yra siejamos su tuo, kad jų ląstelių sienelėse yra labai didelė peptidoglikano dalis visos sienos atžvilgiu.

Raudonos arba rausvos spalvos bakterijos yra žinomos kaip gramneigiamasir, kaip jūs galite atspėti, šios bakterijos turi sienas, kurias sudaro nedidelis ar nedidelis peptidoglikano kiekis.

Gramneigiamose bakterijose plona membrana guli už ląstelės sienelės, formuodama ląstelių vokas.

Šis sluoksnis yra panašus į ląstelės plazminę membraną, esančią kitoje ląstelės sienelės pusėje, arčiau ląstelės vidaus. Kai kuriose gramneigiamose ląstelėse, tokiose kaip E. coli, ląstelių membrana ir branduolio apvalkalas kai kuriose vietose iš tikrųjų liečiasi, prasiskverbdami tarp plonos sienos peptidoglikano.

Šiame branduolio apvalkale yra į išorę besitęsiančios molekulės, vadinamos lipopolisacharidai, arba LPS. Iš šios membranos vidaus tęsiasi mureino lipoproteinai, kurie yra pritvirtinti tolimiausiame gale prie ląstelės sienos išorės.

Grampozityvios bakterijos turi storą peptidoglikano ląstelių sienelę, kurios storis yra nuo 20 iki 80 nm (nanometrų arba milijardo metro vienetų).

Pavyzdžiai: stafilokokai, streptokokai, laktobacilos ir Bacilos rūšių.

Šios bakterijos dėmės violetinė arba raudona, bet dažniausiai violetinė, su Gramo dėmėmis, nes peptidoglikanas išlaiko violetinius dažus, naudojamus procedūros pradžioje, kai vėliau preparatas nuplaunamas alkoholiu.

Ši tvirtesnė ląstelių sienelė suteikia gramteigiamoms bakterijoms daugiau apsaugos nuo daugumos išorinių įžeidimų, palyginti su gramneigiamomis bakterijomis, nors didelis peptidoglikano kiekis šių organizmų jų sienos tampa tarsi vienmatės tvirtovės, savo ruožtu kuriant šiek tiek lengvesnę strategiją, kaip ją sunaikinti.

•••Mokslo

Gramteigiamos bakterijos paprastai yra jautresnės antibiotikams, nukreiptiems į ląstelės sienelę, nei yra gramneigiamų rūšių, nes ji yra veikiama aplinkos, o ne sėdi po ląstele ar jos viduje vokas.

Gramteigiamų bakterijų peptidoglikano sluoksniuose paprastai yra daug molekulių, vadinamų teichoinės rūgštysarba TA.

Tai yra angliavandenių grandinės, kurios pasiekia peptidoglikano sluoksnį ir kartais praeina pro jį.

Manoma, kad TA stabilizuoja peptidoglikaną aplink jį paprasčiausiai padarydama jį standesnį, o ne naudodama bet kokias chemines savybes.

TA iš dalies yra atsakinga už tam tikrų gramteigiamų bakterijų, tokių kaip streptokokų rūšys, gebėjimą prisijungti specifiniai baltymai ląstelių-šeimininkų paviršiuje, o tai palengvina jų gebėjimą sukelti infekciją ir daugeliu atvejų liga.

Kai bakterijos ar kiti mikroorganizmai gali sukelti infekcinę ligą, jie vadinami patogeniškas.

Bakterijų ląstelių sienelės Mikobakterijų šeima, be peptidoglikano ir TA, turi išorinį „vaškinį“ sluoksnį iš mikolio rūgštys. Šios bakterijos yra žinomos kaipgreitai rūgštis,“, Nes norint įsiskverbti į šį vaškinį sluoksnį reikalingos tokio tipo dėmės, kad būtų galima atlikti mikroskopinį tyrimą.

Gramneigiamos bakterijos, kaip ir jų gramteigiamos, turi peptidoglikano ląstelių sieneles.

Tačiau siena yra daug plonesnė, tik apie 5–10 nm storio. Šios sienos nenudažo violetinės spalvos su Gramo dėmėmis, nes jų mažesnis peptidoglikano kiekis reiškia sieną Negalima sulaikyti daug dažų, kai preparatas plaunamas alkoholiu, todėl vaisto sudėtyje yra rausvos arba rausvos spalvos galas.

Kaip minėta aukščiau, ląstelių sienelė nėra tolimiausia šių bakterijų vėlyvoji dalis, bet ją uždengia kita plazmos membrana - ląstelės apvalkalas arba išorinė membrana.

Šis sluoksnis yra apie 7,5–10 nm storio, lenkiantis arba viršijantis ląstelės sienelės storį.

Daugumoje gramneigiamų bakterijų ląstelių apvalkalas yra susietas su tam tikros rūšies lipoproteino molekule, vadinama Brauno lipoproteinu, kuris savo ruožtu yra susijęs su ląstelės sienos peptidoglikanu.

Gramneigiamos bakterijos paprastai yra mažiau jautrios antibiotikams, nukreiptiems į ląstelės sienelę, nes ji nėra veikiama aplinkos; jis vis dar turi išorinę membraną apsaugai.

Be to, gramneigiamose bakterijose į gelį panaši matrica užima teritoriją ląstelės sienelės viduje ir už plazmos membranos ribų, vadinamą periplazmine erdve.

Gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelės peptidoglikano komponentas yra tik apie 4 nm storio.

Jei gramteigiamoje bakterijų ląstelių sienelėje būtų daugiau peptidoglikanų, kurie suteiktų sienelės medžiagos, gramneigiamos klaidos išorinėje membranoje yra kitų įrankių.

Kiekvieną LPS molekulę sudaro riebalų rūgščių turtingas Lipid A subvienetas, mažas branduolio polisacharidas ir O pusės grandinė, pagaminta iš į cukrų panašių molekulių. Ši O pusės grandinė sudaro išorinę LPS pusę.

Tiksli šoninės grandinės sudėtis skiriasi nuo skirtingų bakterijų rūšių.

O-šoninės grandinės, vadinamos antigenais, dalis galima nustatyti atlikus laboratorinius tyrimus specifinės patogeniškos bakterijų padermės („padermė“ yra bakterijų rūšies, kaip ir veislės, potipis šuo).

Archėja yra įvairesni nei bakterijos, taip pat jų ląstelių sienos. Pažymėtina, kad šiose sienose nėra peptidoglikano.

Atvirkščiai, juose paprastai yra panašiai vadinama molekulė, vadinama pseudopeptidoglikanasarba pseudomureinas. Šioje medžiagoje įprasto peptidoglikano, vadinamo NAM, dalis pakeičiama kitu subvienetu.

Kai kuriose archėjose gali būti sluoksnis glikoproteinai arba polisacharidai tas vietoj pseudopeptidoglikano pakeičia ląstelės sienelę. Galiausiai, kaip ir kai kurioms bakterijų rūšims, kelioms archėjoms trūksta ląstelių sienelių.

Archos, kuriose yra pseudomureino, yra nejautrus penicilino klasės antibiotikams nes šie vaistai yra transpeptidazės inhibitoriai, kurie veikia trikdydami peptidoglikano sintezę.

Šiose archėjose nėra sintetinamų peptidoglikanų, todėl penicilinai neturi nieko veikti.

Bakterinės ląstelės, neturinčios ląstelių sienelių, be aptartų, gali turėti papildomų ląstelių paviršiaus struktūrų, tokių kaip glikokalicijos (vienaskaita yra glikokaliksas) ir S sluoksniai.

Glikokaliksas yra į cukrų panašių molekulių sluoksnis, kuris yra dviejų pagrindinių tipų: kapsulės ir gleivių sluoksniai. Kapsulė yra gerai organizuotas polisacharidų arba baltymų sluoksnis. Dumblo sluoksnis yra mažiau sandariai sutvirtintas ir jis yra mažiau tvirtai pritvirtintas prie žemiau esančios ląstelės sienos nei glikokaliksas.

Dėl to glikokaliksas yra atsparesnis plaunant, o gleivių sluoksnis gali būti lengviau išstumtas. Dumblo sluoksnis gali būti sudarytas iš polisacharidų, glikoproteinų ar glikolipidų.

Šie anatominiai variantai turi didelę klinikinę reikšmę.

Glikokalicijos leidžia ląstelėms prilipti prie tam tikrų paviršių, padedant susidaryti vadinamųjų organizmų kolonijoms biofilmai kad gali suformuoti kelis sluoksnius ir apsaugoti grupės asmenis. Dėl šios priežasties dauguma gamtoje esančių bakterijų gyvena biofilmuose, susidariusiuose iš mišrių bakterijų bendrijų. Biofilmai trukdo veikti antibiotikus, taip pat dezinfekuojančias medžiagas.

Visi šie požymiai prisideda prie mikrobų pašalinimo ar sumažinimo bei infekcijų panaikinimo.

Žmonių populiacijose „atrenkamos“ bakterijų padermės, natūraliai atsparios tam tikram antibiotikui dėl atsitiktinai naudingos mutacijos. nes tai yra klaidos, likusios, kai nužudomi jautrūs antibiotikams, ir šie „superblakai“ dauginasi ir toliau sukelia liga.

Iki antrojo XXI amžiaus dešimtmečio vis daugėjo įvairių gramneigiamų bakterijų atsparus antibiotikams, dėl ko padidėja ligos ir mirtis nuo infekcijų bei skatinama sveikatos priežiūra išlaidos. Atsparumas antibiotikams yra archetipinis natūralaus pjūvio laiko skalėse, stebimas žmonėms, pavyzdys.

Pavyzdžiai:

• E. coli, sukelianti šlapimo takų infekcijas (UTI).
• Acinetobacter baumanii, kuris sukelia problemų daugiausia sveikatos priežiūros įstaigose.
• Pseudomonas aeruginosa, kuris hospitalizuotiems pacientams sukelia kraujo infekcijas ir plaučių uždegimą, o paveldima liga - cistine fibroze - plaučių uždegimą.
• Klebsiella pneumoniae, kuris yra atsakingas už daugybę infekcijų, susijusių su sveikatos priežiūra, įskaitant plaučių uždegimą, kraujo infekcijas ir UTI.
• Neisseria gonorrhoeae, sukelianti lytiškai plintančią ligą gonorėją, antrą dažniausiai užregistruotą infekcinę ligą JAV.

Medicinos mokslininkai stengiasi neatsilikti nuo atsparių klaidų, kurios prilygsta mikrobiologinėms ginklavimosi varžyboms.