Есть ли у прокариот клеточные стенки?

Прокариоты представляют собой одну из двух основных классификаций жизни. Остальные эукариоты.

Прокариоты отличаются более низким уровнем сложности. Все они микроскопические, хотя и не обязательно одноклеточные. Они разделены на домены археи а также бактерии но подавляющее большинство известных видов прокариот - это бактерии, которые существуют на Земле около 3,5 миллиардов лет.

Прокариотические клетки не имеют ядер или мембраносвязанных органелл. Однако 90 процентов бактерий имеют клеточные стенки, которых, за исключением клеток растений и некоторых грибковых клеток, нет у эукариотических клеток. Эти клеточные стенки образуют самый внешний слой бактерий и составляют часть бактериальная капсула.

Они стабилизируют и защищают клетку и жизненно важны для бактерий, способных инфицировать клетки-хозяева, а также для их реакции на антибиотики.

Все клетки в природе имеют много общих черт. Одно из них - наличие внешнего клеточная мембрана, или же плазматическая мембрана, который со всех сторон образует физическую границу ячейки. Другой - это вещество, известное как

Третий - включение генетического материала в виде ДНК или же дезоксирибонуклеиновая кислота. Четвертый - наличие рибосомы, производящие белки. Каждая живая клетка использует АТФ (аденозинтрифосфат) для получения энергии.

Строение прокариот простое. В этих клетках ДНК, вместо того, чтобы быть упакованной внутри ядра, заключенного в ядерную мембрану, обнаруживается более свободно собранной в цитоплазме в форме тела, называемого нуклеоид.

Обычно это круглая хромосома.

Рибосомы прокариотической клетки разбросаны по цитоплазме клетки, тогда как у эукариот некоторые из них находятся в органеллах, таких как аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть. Работа рибосом - синтез белка.

Бактерии размножаются путем бинарного деления или просто деления на две части и деления компонентов клетки поровну, включая генетическую информацию в одной маленькой хромосоме.

В отличие от митоза, эта форма деления клеток не требует четких стадий.

Уникальные пептидогликаны: Все стенки клеток растений и стенок бактериальных клеток состоят в основном из углеводных цепей.

Но в то время как стенки клеток растений содержат целлюлозу, которая, как вы увидите, входит в состав многих продуктов, стенки бактериальных клеток содержат вещество, называемое пептидогликан, чего вы не сделаете.

Этот пептидогликан, который является встречается только у прокариот, бывает разных типов; он придает ячейке в целом ее форму и обеспечивает защиту ячейки от механических повреждений.

Пептидогликаны состоят из основы, называемой гликан, который состоит из мурамовая кислота а также глюкозамин, оба из которых, в свою очередь, имеют ацетильные группы, присоединенные к их атомам азота. Они также включают пептидные цепи аминокислот, которые поперечно связаны с другими соседними пептидными цепями.

Сила этих «мостиковых» взаимодействий широко варьируется между разными пептидогликанами и, следовательно, между разными бактериями.

Эта характеристика, как вы увидите, позволяет разделить бактерии на отдельные типы в зависимости от того, как их клеточные стенки реагируют на определенное химическое вещество.

Поперечные связи образуются под действием фермента, называемого транспептидаза, который является мишенью класса антибиотиков, используемых для борьбы с инфекционными заболеваниями человека и других организмов.

Хотя все бактерии имеют клеточную стенку, ее состав меняется от вида к виду из-за различий в содержании пептидогликана, из которого частично или в основном состоят клеточные стенки.

Бактерии можно разделить на два типа: грамположительные и грамотрицательные.

Они названы в честь биолога. Ганс Кристиан Грам, пионер клеточной биологии, разработавший технику окрашивания в 1880-х годах, метко названный Окраска по Граму, в результате чего одни бактерии становились фиолетовыми или синими, а другие - красными или розовыми.

Первый тип бактерий стал известен как грамположительный, и их окрашивающие свойства объясняются тем фактом, что их клеточные стенки содержат очень высокую фракцию пептидогликана по отношению ко всей стенке.

Бактерии, окрашивающие красный или розовый цвет, известны как грамотрицательный, и, как вы могли догадаться, стенки этих бактерий состоят от умеренного до небольшого количества пептидогликана.

У грамотрицательных бактерий тонкая мембрана лежит вне клеточной стенки, образуя клеточная оболочка.

Этот слой похож на плазматическую мембрану клетки, которая находится с другой стороны клеточной стенки, ближе к внутренней части клетки. В некоторых грамотрицательных клетках, таких как Э. кишечная палочка, клеточная мембрана и ядерная оболочка фактически вступают в контакт в некоторых местах, проникая через пептидогликан тонкой стенки между ними.

Эта ядерная оболочка содержит простирающиеся наружу молекулы, называемые липополисахариды, или же LPS. Изнутри этой мембраны отходят липопротеины муреина, которые прикрепляются дальним концом к внешней стороне клеточной стенки.

Грамположительные бактерии имеют толстую клеточную стенку пептидогликана, толщиной от 20 до 80 нм (нанометров или одну миллиардную метра).

Примеры включают стафилококки, стрептококки, лактобациллы а также Бациллы разновидность.

Эти бактерии окрашивают фиолетовый или красный, но обычно фиолетового цвета с окраской по Граму, поскольку пептидогликан сохраняет фиолетовый краситель, нанесенный на ранней стадии процедуры, когда препарат позже промывают спиртом.

Эта более прочная клеточная стенка предлагает грамположительным бактериям большую защиту от большинства внешних повреждений по сравнению с грамотрицательными бактериями, хотя высокое содержание пептидогликана Этих организмов делают свои стены чем-то вроде одномерной крепости, что, в свою очередь, упрощает стратегию ее разрушения.

•••Наука

Грамположительные бактерии, как правило, более восприимчивы к антибиотикам, поражающим клеточную стенку, чем грамотрицательные виды, поскольку они подвергаются воздействию окружающей среды, а не сидят под клеткой или внутри нее конверт.

Пептидогликановые слои грамположительных бактерий обычно содержат много молекул, называемых тейхоевые кислоты, или же ТА.

Это углеводные цепи, которые проходят через слой пептидогликана, а иногда и за его пределы.

Считается, что ТА стабилизирует пептидогликан вокруг себя, просто делая его более жестким, а не проявляя какие-либо химические свойства.

ТА частично отвечает за способность некоторых грамположительных бактерий, таких как виды стрептококков, связываться с специфические белки на поверхности клеток-хозяев, что способствует их способности вызывать инфекцию и во многих случаях болезнь.

Когда бактерии или другие микроорганизмы способны вызывать инфекционное заболевание, они называются патогенный.

Клеточные стенки бактерий Семейство микобактерийпомимо пептидогликана и ТА, имеют внешний «восковой» слой из миколиновые кислоты. Эти бактерии известны как «кислотоустойчивый,«Потому что пятна этого типа необходимы, чтобы проникнуть через этот восковой слой, чтобы сделать возможным полезное микроскопическое исследование.

Грамотрицательные бактерии, как и их грамположительные аналоги, имеют клеточные стенки пептидогликана.

Однако стенка намного тоньше, всего от 5 до 10 нм. Эти стены не окрашиваются в фиолетовый цвет при окрашивании по Граму, потому что их меньшее содержание пептидогликана означает, что стена не может удерживать много красителя при промывании препарата спиртом, что приводит к розовому или красноватому цвету в конец.

Как отмечалось выше, клеточная стенка не является наиболее поздней из этих бактерий, а вместо этого покрыта другой плазматической мембраной, оболочкой клетки или внешней мембраной.

Этот слой имеет толщину от 7,5 до 10 нм, что соответствует толщине клеточной стенки или превышает ее.

У большинства грамотрицательных бактерий клеточная оболочка связана с типом молекулы липопротеина, называемым липопротеином Брауна, который, в свою очередь, связан с пептидогликаном клеточной стенки.

Грамотрицательные бактерии, как правило, менее восприимчивы к действию антибиотиков на клеточную стенку, поскольку они не подвергаются воздействию окружающей среды; у него все еще есть внешняя мембрана для защиты.

Кроме того, у грамотрицательных бактерий гелеобразный матрикс занимает территорию внутри клеточной стенки и за пределами плазматической мембраны, называемую периплазматическим пространством.

Пептидогликановый компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий имеет толщину всего около 4 нм.

Там, где стенка грамположительной бактериальной клетки будет иметь больше пептидогликанов, чтобы дать ее веществу стенки, грамотрицательный клоп имеет другие инструменты в своей внешней мембране.

Каждая молекула LPS состоит из богатой жирными кислотами субъединицы липида A, небольшого полисахарида ядра и O-боковой цепи, состоящей из сахароподобных молекул. Эта O-боковая цепь образует внешнюю сторону LPS.

Точный состав боковой цепи варьируется у разных видов бактерий.

Участки O-боковой цепи, известные как антигены, могут быть идентифицированы с помощью лабораторных тестов для идентификации специфические патогенные бактериальные штаммы («штамм» - это подтип бактериального вида, например, порода собака).

Архей более разнообразны, чем бактерии, как и их клеточные стенки. Примечательно, что эти стенки не содержат пептидогликан.

Скорее, они обычно содержат так называемую молекулу, называемую псевдопептидогликан, или же псевдомореин. В этом веществе часть обычного пептидогликана, называемого NAM, заменена другой субъединицей.

У некоторых архей вместо этого может быть слой гликопротеины или же полисахариды которые заменяют клеточную стенку псевдопептидогликаном. Наконец, как и в случае с некоторыми видами бактерий, у некоторых архей полностью отсутствуют клеточные стенки.

Археи, содержащие псевдомуреин: нечувствителен к антибиотикам класса пенициллинов потому что эти препараты являются ингибиторами транспептидазы, которые препятствуют синтезу пептидогликана.

В этих архее не синтезируются пептидогликаны, и поэтому пенициллины не на что воздействуют.

Бактериальные клетки, лишенные клеточных стенок, могут иметь дополнительные структуры клеточной поверхности в дополнение к обсуждаемым, например гликокализы (единственное число гликокаликс) и S-слои.

Гликокаликс - это слой сахароподобных молекул, который бывает двух основных типов: капсулы а также слои слизи. Капсула - это хорошо организованный слой полисахаридов или белков. Слой слизи организован менее плотно и менее плотно прикреплен к клеточной стенке ниже, чем гликокаликс.

В результате гликокаликс более устойчив к вымыванию, а слой слизи легче вытесняется. Слой слизи может состоять из полисахаридов, гликопротеинов или гликолипидов.

Эти анатомические вариации имеют большое клиническое значение.

Гликокализы позволяют клеткам прилипать к определенным поверхностям, способствуя образованию колоний организмов, называемых биопленки которые могут образовывать несколько слоев и защищать людей в группе. По этой причине большинство бактерий в дикой природе живут в биопленках, образованных из смешанных бактериальных сообществ. Биопленки препятствуют действию антибиотиков, а также дезинфицирующих средств.

Все эти атрибуты усложняют устранение или уменьшение количества микробов и искоренение инфекций.

Бактериальные штаммы, которые обладают естественной устойчивостью к данному антибиотику благодаря случайной выгодной мутации, «отбираются» в человеческих популяциях. потому что это те ошибки, которые остаются после уничтожения чувствительных к антибиотикам, и эти «супербактерии» размножаются и продолжают вызывать болезнь.

Ко второму десятилетию 21 века количество грамотрицательных бактерий становится все больше. устойчивы к антибиотикам, что приводит к увеличению заболеваемости и смертности от инфекций, а также к увеличению количества медицинских услуг расходы. Устойчивость к антибиотикам - это архетипический пример естественного разреза во временных масштабах, наблюдаемых человеком.

Примеры включают:

• Э. кишечная палочка, который вызывает инфекции мочевыводящих путей (ИМП).
• Acinetobacter baumanii, что вызывает проблемы в основном в медицинских учреждениях.
• Синегнойная палочка, который вызывает инфекции крови и пневмонию у госпитализированных пациентов и пневмонию у пациентов с наследственным муковисцидозом.
• Клебсиелла пневмонии, который вызывает множество инфекций в медицинских учреждениях, в том числе пневмонию, инфекции крови и ИМП.
• Neisseria gonorrhoeae, вызывающая гонорею, передающуюся половым путем, второе наиболее часто регистрируемое инфекционное заболевание в США.

Медицинские исследователи работают над тем, чтобы не отставать от устойчивых микробов, что представляет собой гонку микробиологических вооружений.