Prokaryotların Hücre Duvarları Var mı?

prokaryotlar yaşamın iki ana sınıflandırmasından birini temsil eder. Diğerleri ökaryotlar.

Prokaryotlar, düşük karmaşıklık düzeyleriyle ayrılırlar. Hepsi mikroskobiktir, ancak mutlaka tek hücreli değildir. Alanlara ayrılırlar arke ve bakteri, ancak bilinen prokaryot türlerinin büyük çoğunluğu, yaklaşık 3.5 milyar yıldır Dünya'da bulunan bakterilerdir.

Prokaryotik hücrelerin çekirdeği veya zara bağlı organelleri yoktur. Bununla birlikte, bakterilerin yüzde 90'ı hücre duvarlarıbitki hücreleri ve bazı mantar hücreleri hariç, ökaryotik hücrelerde yoktur. Bu hücre duvarları en dıştaki bakteri tabakasını oluşturur ve hücrenin bir kısmını oluşturur. bakteri kapsülü.

Hücreyi stabilize eder ve korurlar ve bakterilerin konakçı hücrelere bulaşabilmesinin yanı sıra bakterinin antibiyotiklere tepkisi için hayati önem taşırlar.

Doğadaki tüm hücreler birçok ortak özelliği paylaşır. Bunlardan biri, harici bir varlığın varlığıdır. hücre zarıveya hücre zarı, her tarafta hücrenin fiziksel sınırını oluşturur. Bir diğeri olarak bilinen madde sitoplazma hücre zarı içinde bulunur.

Üçüncüsü, genetik materyalin formda dahil edilmesidir. DNA, veya deoksiribonükleik asit. Dördüncüsü, varlığı ribozomlar, hangi proteinleri üretir. Her canlı hücre enerji için ATP (adenozin trifosfat) kullanır.

Prokaryotların yapısı basittir. Bu hücrelerde, DNA, bir nükleer zar içinde yer alan bir çekirdek içinde paketlenmekten ziyade, sitoplazmada daha gevşek bir şekilde toplanmış halde bulunur. nükleoid.

Bu normalde dairesel bir kromozom şeklindedir.

Prokaryotik hücrenin ribozomları, hücre sitoplazmasına dağılmış halde bulunurken, ökaryotlarda bazıları, aşağıdaki gibi organellerde bulunur. golgi aygıtı ve endoplazmik retikulum. Ribozomların görevi protein sentezidir.

Bakteriler, ikili bölünme yoluyla veya basitçe ikiye bölünerek ve tek küçük kromozomdaki genetik bilgi de dahil olmak üzere hücre bileşenlerini eşit olarak bölerek çoğalırlar.

Mitozdan farklı olarak, bu hücre bölünmesi şekli farklı aşamalar gerektirmez.

Eşsiz Peptidoglikanlar: Tüm bitki hücre duvarları ve bakteri hücre duvarları çoğunlukla karbonhidrat zincirlerinden oluşur.

Ancak bitki hücre duvarları, sayısız gıdanın içeriğinde listelendiğini göreceğiniz selüloz içerirken, bakteri hücrelerinin duvarları, adı verilen bir madde içerir. peptidoglikan, ki yapmayacaksın.

Bu peptidoglikan, sadece prokaryotlarda bulunur, farklı tiplerde gelir; hücreye bir bütün olarak şeklini verir ve hücreye mekanik saldırılara karşı koruma sağlar.

Peptidoglikanlar adı verilen bir omurgadan oluşur. glikan, kendisinden oluşan muramik asit ve glukozaminher ikisi de nitrojen atomlarına bağlı asetil gruplarına sahiptir. Bunlar ayrıca, yakındaki diğer peptit zincirlerine çapraz bağlı amino asitlerin peptit zincirlerini de içerir.

Bu "köprü oluşturma" etkileşimlerinin gücü, farklı peptidoglikanlar arasında ve dolayısıyla farklı bakteriler arasında büyük ölçüde değişir.

Bu özellik, göreceğiniz gibi, hücre duvarlarının belirli bir kimyasala nasıl tepki verdiğine bağlı olarak bakterilerin farklı türlere ayrılmasını sağlar.

Çapraz bağlar, a adı verilen bir enzimin etkisiyle oluşur. transpeptidazBu, insanlarda ve diğer organizmalarda bulaşıcı hastalıklarla savaşmak için kullanılan bir antibiyotik sınıfının hedefidir.

Tüm bakterilerin bir hücre duvarı olmasına rağmen, hücre duvarlarının kısmen veya çoğunlukla yapıldığı peptidoglikan içeriğindeki farklılıklar nedeniyle bileşimi türden türe değişir.

Bakteriler gram pozitif ve gram negatif olarak ikiye ayrılabilir.

Bunlar biyologların isimleriyle anılır. Hans Christian Gram1880'lerde bir boyama tekniği geliştiren hücre biyolojisinde bir öncü, uygun bir şekilde gram boyamaBu, bazı bakterilerin mor veya mavi olmasına ve diğerlerinin kırmızı veya pembe olmasına neden oldu.

Eski bakteri türü olarak bilinmeye başlandı. gram pozitifve boyama özellikleri, hücre duvarlarının, duvarın tamamına kıyasla çok yüksek bir peptidoglikan fraksiyonu içermesi gerçeğine atfedilebilir.

Kırmızı veya pembe lekeli bakteriler olarak bilinir gram negatifve tahmin edebileceğiniz gibi, bu bakterilerin orta ila küçük miktarlarda peptidoglikandan oluşan duvarları vardır.

Gram negatif bakterilerde, hücre duvarının dışında ince bir zar bulunur ve Hücre zarfı.

Bu katman, hücre duvarının diğer tarafında, hücrenin iç kısmına daha yakın olan hücrenin plazma zarına benzer. Bazı gram negatif hücrelerde, örneğin E. koli, hücre zarı ve nükleer zarf aslında bazı yerlerde temas eder ve aradaki ince duvarın peptidoglikanına nüfuz eder.

Bu nükleer zarf, adı verilen dışa doğru uzanan moleküller içerir. lipopolisakkaritler, veya LPS. Bu zarın içinden, hücre duvarının dışına en uçta bağlanan murein lipoproteinleri uzanır.

Gram pozitif bakteriler, yaklaşık 20 ila 80 nm (nanometre veya bir metrenin milyarda biri) kalınlığında kalın bir peptidoglikan hücre duvarına sahiptir.

Örnekler şunları içerir: stafilokoklar, streptokoklar, laktobasiller ve basil Türler.

Bu bakteriler leke mor veya kırmızıpeptidoglikan, müstahzar daha sonra alkol ile yıkandığında prosedürün başında uygulanan mor boyayı koruduğu için Gram boyama ile genellikle mor renktedir.

Bu daha sağlam hücre duvarı, gram-pozitif bakterilere, gram-negatif bakterilere kıyasla çoğu dış etkenlere karşı daha fazla koruma sağlar. yüksek peptidoglikan içeriği Bu organizmaların çoğu, duvarlarını tek boyutlu bir kale haline getirir ve karşılığında onu nasıl yok edeceğine dair biraz daha kolay bir strateji oluşturur.

•••bilim

Gram pozitif bakteriler genellikle hücre duvarını hedef alan antibiyotiklere karşı daha duyarlıdır. bir hücrenin altında veya içinde oturmak yerine çevreye maruz kaldığı için gram negatif türler zarf.

Gram pozitif bakterilerin peptidoglikan tabakaları genellikle yüksek moleküller olarak adlandırılır. teikoik asitlerveya TA'lar.

Bunlar, peptidoglikan tabakasına ulaşan ve bazen de geçen karbonhidrat zincirleridir.

TA'nın, etrafındaki peptidoglikanı herhangi bir kimyasal özellik uygulamak yerine basitçe daha sert hale getirerek stabilize ettiğine inanılmaktadır.

TA, Streptokok türleri gibi belirli gram-pozitif bakterilerin bağlanma yeteneğinden kısmen sorumludur. enfeksiyona neden olma yeteneklerini kolaylaştıran ve birçok durumda konakçı hücrelerin yüzeyindeki spesifik proteinler hastalık.

Bakteriler veya diğer mikroorganizmalar bulaşıcı hastalığa neden olabildiklerinde, bunlara denir. patojenik.

Bakterilerin hücre duvarları mikobakteri ailesipeptidoglikan ve TA'ları içermesine ek olarak, bir dış "mumsu" katmana sahiptir. mikolik asitler. Bu bakteriler "" olarak bilinir.asit hızlı,” çünkü yararlı mikroskobik incelemeye izin vermek için bu mumsu tabakaya nüfuz etmek için bu tip lekelere ihtiyaç vardır.

Gram-negatif bakteriler, gram-pozitif muadilleri gibi, peptidoglikan hücre duvarlarına sahiptir.

Bununla birlikte, duvar çok daha incedir, sadece yaklaşık 5 ila 10 nm kalınlığındadır. Bu duvarlar Gram boyama ile mor lekelenmez çünkü daha küçük peptidoglikan içerikleri duvar anlamına gelir. müstahzar alkolle yıkandığında boyayı fazla tutamaz, bu da içinde pembe veya kırmızımsı bir renk oluşmasına neden olur. son.

Yukarıda belirtildiği gibi, hücre duvarı bu bakterilerin en dıştaki kısmı değildir, bunun yerine başka bir plazma zarı, hücre zarfı veya dış zar ile kaplıdır.

Bu tabaka yaklaşık 7.5 ila 10 nm kalınlığındadır, hücre duvarının kalınlığına rakip veya ondan fazladır.

Çoğu gram-negatif bakteride hücre zarfı, Braun'un lipoproteini adı verilen bir tür lipoprotein molekülüne bağlıdır ve bu da hücre duvarının peptidoglikanına bağlıdır.

Gram negatif bakteriler, çevreye maruz kalmadıkları için hücre duvarını hedef alan antibiyotiklere genellikle daha az duyarlıdır; koruma için hala dış zara sahiptir.

Ek olarak, gram negatif bakterilerde jel benzeri bir matris, hücre duvarının içindeki ve periplazmik boşluk olarak adlandırılan plazma zarının dışındaki bölgeyi kaplar.

Gram negatif bakterilerin hücre duvarının peptidoglikan bileşeni sadece yaklaşık 4 nm kalınlığındadır.

Gram-pozitif bir bakteri hücre duvarı, duvar maddesini vermek için daha fazla peptidoglikana sahipken, gram-negatif bir böceğin dış zarında başka araçları vardır.

Her LPS molekülü, yağ asidi açısından zengin bir Lipid A alt biriminden, küçük bir çekirdek polisakaritinden ve şeker benzeri moleküllerden oluşan bir O-yan zincirinden oluşur. Bu O-yan zincir, LPS'nin dış tarafını oluşturur.

Yan zincirin tam bileşimi, farklı bakteri türleri arasında değişir.

Antijenler olarak bilinen O-yan zincirinin kısımları, tanımlamak için laboratuvar testleri ile tanımlanabilir. spesifik patojenik bakteri suşları ("suş", bir bakteri türünün bir alt tipidir, örneğin bir tür köpek).

Arkea bakterilerden daha çeşitlidir ve hücre duvarları da öyle. Özellikle, bu duvarlar peptidoglikan içermez.

Daha ziyade, genellikle benzer şekilde adlandırılan bir molekül içerirler. psödopeptidoglikanveya psödomurein. Bu maddede, NAM adı verilen normal peptidoglikanın bir kısmı, farklı bir alt birim ile değiştirilir.

Bazı arkeler bunun yerine bir katmana sahip olabilir. glikoproteinler veya polisakkaritler psödopeptidoglikan yerine hücre duvarının yerini alan. Son olarak, bazı bakteri türlerinde olduğu gibi, birkaç arkede de hücre duvarları tamamen eksiktir.

Psödomurein içeren arkeler penisilin sınıfının antibiyotiklerine duyarsız çünkü bu ilaçlar, peptidoglikan sentezine müdahale edecek şekilde hareket eden transpeptidaz inhibitörleridir.

Bu arkelerde sentezlenen peptidoglikanlar yoktur ve bu nedenle penisilinlerin etki edebileceği hiçbir şey yoktur.

Hücre duvarları olmayan bakteri hücreleri, tartışılanlara ek olarak, örneğin aşağıdaki gibi ek hücre yüzey yapılarına sahip olabilir. glikokaliksler (tekil glikokaliks) ve S-katmanları.

Bir glikokaliks, iki ana tipte gelen bir şeker benzeri molekül tabakasıdır: kapsüller ve balçık katmanları. Bir kapsül, iyi organize edilmiş bir polisakkarit veya protein tabakasıdır. Bir balçık tabakası daha az sıkı bir şekilde organize edilmiştir ve aşağıdaki hücre duvarına bir glikokalikse göre daha az sıkı bir şekilde bağlıdır.

Sonuç olarak, bir glikokaliks yıkanmaya karşı daha dirençliyken, balçık tabakası daha kolay yer değiştirebilir. Slime tabakası polisakkaritlerden, glikoproteinlerden veya glikolipidlerden oluşabilir.

Bu anatomik varyasyonlar büyük klinik öneme sahiptir.

Glikokaliksler, hücrelerin belirli yüzeylere yapışmasına izin vererek, hücre adı verilen organizmaların kolonilerinin oluşumuna yardımcı olur. biyofilmler birkaç katman oluşturabilen ve gruptaki bireyleri koruyabilen. Bu nedenle, vahşi doğadaki çoğu bakteri, karışık bakteri topluluklarından oluşan biyofilmlerde yaşar. Biyofilmler, antibiyotiklerin yanı sıra dezenfektanların etkisini de engeller.

Tüm bu özellikler, mikropları ortadan kaldırmanın veya azaltmanın ve enfeksiyonları ortadan kaldırmanın zorluğuna katkıda bulunur.

Şans eseri avantajlı bir mutasyon sayesinde belirli bir antibiyotiğe doğal olarak dirençli olan bakteri suşları, insan popülasyonlarında "seçilir" çünkü bunlar antibiyotiğe duyarlı olanlar öldürüldüğünde geride kalan böceklerdir ve bu "süper böcekler" çoğalır ve neden olmaya devam eder. hastalık.

21. yüzyılın ikinci on yılında, çeşitli gram-negatif bakteriler giderek daha fazla hale geldi. antibiyotiklere dirençli, enfeksiyonlardan kaynaklanan hastalık ve ölümlerin artmasına ve sağlık hizmetlerinin artmasına neden oluyor maliyetler. Antibiyotik direnci, insanlarda gözlemlenebilir zaman ölçeklerinde doğal kesitin arketipsel bir örneğidir.

Örnekler şunları içerir:

• E. koli, idrar yolu enfeksiyonlarına (İYE) neden olur.
• Acinetobacter baumanii, esas olarak sağlık bakım ortamlarında sorunlara neden olur.
• Pseudomonas aeruginosahastanede yatan hastalarda kan enfeksiyonlarına ve pnömoniye ve kalıtsal hastalık kistik fibrozisi olan hastalarda pnömoniye neden olan.
• Klebsiella pnömoni, aralarında zatürree, kan enfeksiyonları ve İYE'ler de dahil olmak üzere sağlık hizmetleriyle ilişkili ortamlarda birçok enfeksiyondan sorumludur.
• Neisseria gonorecinsel yolla bulaşan belsoğukluğu hastalığına neden olan gonore, ABD'de en sık bildirilen ikinci bulaşıcı hastalık.

Tıp araştırmacıları, mikrobiyolojik silahlanma yarışı anlamına gelen dirençli böceklere ayak uydurmak için çalışıyorlar.