Det bakteriecellevæg Det er en kompleks og halvstiv struktur, der er ansvarlig for at give beskyttelse og form til bakterier. Strukturelt består den af et molekyle kaldet peptidoglycan. Ud over beskyttelse mod trykændringer tilvejebringer bakterievæggen et forankringssted for strukturer såsom flagella eller pilis og definerer forskellige egenskaber relateret til celleens virulens og bevægelighed..
En meget anvendt metode til klassificering af bakterier efter deres cellevægsstruktur er Gram-pletten. Dette består af en systematisk påføring af lilla og lyserøde farvestoffer, hvor bakterier med en tyk væg og rig på peptidoglycanfarve lilla (grampositive) og dem med en tynd væg omgivet af lipopolysaccharider pletter lyserød (gramnegativ).
Selvom andre organiske væsener såsom arkæer, alger, svampe og planter har cellevægge, adskiller deres struktur og sammensætning sig meget fra bakteriecellevæggen..
Artikelindeks
I biologi definerer vi normalt grænserne mellem levende og ikke-levende ved hjælp af plasmamembranen. Der er dog mange organismer, der er omgivet af en yderligere barriere: cellevæggen..
I bakterier består cellevæggen af et indviklet og komplekst netværk af et makromolekyle kaldet peptidoglycan, også kendt som murein..
Derudover kan vi finde andre typer stoffer i væggen, der kombineres med peptidoglycan, såsom kulhydrater og polypeptider med varierende længde og struktur..
Kemisk er peptidoglycan et disaccharid, hvis monomere enheder er N-acetylglucosamin og N-acetylmuramic (fra roden murus, hvad betyder mur).
Vi finder altid en kæde dannet af tetrapeptider, som består af fire aminosyrerester bundet til N-acetylmuramik..
Strukturen af bakteriecellevæggen følger to skemaer eller to generelle mønstre, kendt som grampositive og gramnegative. I det næste afsnit vil vi udvikle denne idé i dybden.
Normalt er bakterievæggen omgivet af nogle eksterne strukturer, såsom glycocalyx, flagella, aksiale filamenter, fimbriae og pilis..
Glycocalyx består af en gelatinøs matrix, der omgiver væggen, og har variabel sammensætning (polysaccharider, polypeptider osv.). I nogle bakteriestammer bidrager sammensætningen af denne kapsel til virulens. Det er også en vigtig komponent i dannelsen af biofilm..
Flagellerne er trådformede strukturer, hvis form ligner en pisk og bidrager til organismenes mobilitet. Resten af de førnævnte filamenter bidrager til forankring af cellen, bevægelighed og udveksling af genetisk materiale..
Selvom strukturen nævnt ovenfor kan generaliseres til langt størstedelen af bakterieorganismer, er der meget specifikke undtagelser, der ikke er i overensstemmelse med dette cellevægsskema, da de mangler det eller har meget lidt materiale..
Medlemmer af slægten Mycoplasma og fylogenetisk relaterede organismer er blandt de mindste bakterier, der nogensinde er registreret. På grund af deres lille størrelse har de ikke en cellevæg. Faktisk blev de først betragtet som vira og ikke som bakterier..
Der skal dog være en måde, hvorpå disse små bakterier får beskyttelse. De gør dette takket være tilstedeværelsen af specielle lipider kaldet steroler, som bidrager til beskyttelse mod cellelyse..
Cellevæggens hovedfunktion i bakterier er at yde beskyttelse til cellen, der fungerer som en slags eksoskelet (som leddyr)..
Bakterier indeholder en betydelig mængde opløste opløste stoffer indeni. På grund af fænomenet osmose vil vandet, der omgiver dem, forsøge at komme ind i cellen og skabe et osmotisk tryk, som, hvis ikke kontrolleret, kan føre til lysering af cellen..
Hvis bakterievæggen ikke eksisterede, ville den eneste beskyttende barriere inde i cellen være den skrøbelige plasmamembran af lipidkarakter, som hurtigt ville give efter for trykket forårsaget af fænomenet osmose..
Bakteriecellevæggen danner en beskyttende barrikade mod trykudsving, der kan forekomme, hvilket forhindrer cellelyse.
Takket være dens stivhedsegenskaber hjælper væggen med at forme bakterierne. Derfor kan vi skelne mellem forskellige former for bakterier i henhold til dette element, og vi kan bruge denne egenskab til at etablere en klassifikation baseret på de mest almindelige morfologier (blandt andet cocci eller bacilli)..
Endelig fungerer cellevæggen som et forankringssted for andre strukturer relateret til bevægelighed og forankring, såsom flagella..
Ud over disse biologiske funktioner har bakterievæggen også kliniske og taksonomiske anvendelser. Som vi vil se senere, bruges væggen til at skelne mellem forskellige typer bakterier. Derudover tillader strukturen at forstå bakteriens virulens og hvilken klasse antibiotikum den kan være modtagelig for..
Da de kemiske komponenter i cellevæggen er unikke for bakterier (mangler hos den menneskelige vært), er dette element et potentielt mål for udvikling af antibiotika..
I mikrobiologi er pletter meget anvendte procedurer. Nogle af dem er enkle, og deres formål er at tydeligt vise tilstedeværelsen af en organisme. Imidlertid er andre pletter af differentieret type, hvor de anvendte farvestoffer reagerer afhængigt af typen af bakterier..
En af de mest anvendte differentielle pletter inden for mikrobiologi er Gram-pletten, en teknik udviklet i 1884 af bakteriologen Hans Christian Gram. Teknikken gør det muligt at klassificere bakterier i store grupper: gram positive og gram negative.
I dag betragtes det som en teknik med stor medicinsk nytte, selvom nogle bakterier ikke reagerer ordentligt på farven. Det anvendes normalt, når bakterierne er unge og vokser.
(jeg) Påføring af det primære farvestof: En varmefikseret prøve er dækket med et grundlæggende lilla farvestof, der bruges normalt krystalviolet til dette. Dette farvestof gennemsyrer alle celler, der findes i prøven.
(ii) Anvendelse af jod: Efter en kort periode fjernes det lilla farvestof fra prøven, og jod, et mordant middel, påføres. På dette stadium farves både grampositive og negative bakterier dybt lilla..
(iii) Vasket- Det tredje trin involverer vask af farvestoffet med en alkoholopløsning eller med en alkohol-acetone-blanding. Disse løsninger har evnen til at fjerne farve, men kun fra nogle prøver..
(iv) Anvendelse af safranin: Endelig elimineres den opløsning, der blev anvendt i det foregående trin, og et andet farvestof, safranin, påføres. Dette er en grundlæggende rød farve. Dette farvestof vaskes, og prøven er klar til at blive observeret under lyset fra det optiske mikroskop..
I trin (iii) af farvningen bevarer kun nogle bakterier det lilla farvestof, og disse er kendt som grampositive bakterier. Safraninfarven påvirker dem ikke, og i slutningen af farven observeres de, der hører til denne type, lilla..
Det teoretiske princip om farvning er baseret på strukturen af bakteriecellevæggen, da det afhænger af undslippe eller ej af det lilla farvestof, der danner et kompleks sammen med jod..
Den grundlæggende forskel mellem gramnegative og positive bakterier er mængden af peptidoglycan, de præsenterer. Grampositive har et tykt lag af denne forbindelse, der giver dem mulighed for at bevare deres lilla farve på trods af efterfølgende vask..
Den violette krystal, der kommer ind i cellen i det første trin, danner et kompleks med jod, hvilket gør det vanskeligt at undslippe med alkoholvask takket være det tykke lag peptidoglycan, der omgiver dem..
Rummet mellem peptidoglycanlaget og cellemembranen er kendt som det plasmiske rum og består af et granulært lag sammensat af lipoteichoesyre. Derudover er grampositive bakterier karakteriseret ved at have en række teichoinsyrer forankret til væggen..
Et eksempel på denne type bakterier er arten Staphylococcus aureus, som er et patogen for mennesker.
Bakterier, der ikke bevarer farvningen i trin (iii), er som standard gramnegative. Dette er grunden til, at der anvendes et andet farvestof (safranin) for at kunne visualisere denne gruppe prokaryoter. Således ser gramnegative bakterier lyserøde ud..
I modsætning til det tykke lag peptidoglycan, der findes i grampositive bakterier, har negative bakterier et meget tyndere lag. Derudover præsenterer de et lag lipopolysaccharider, der er en del af deres cellevæg..
Vi kan bruge analogien til en sandwich: brødet repræsenterer to lipidmembraner, og det indre eller fyldet ville være peptidoglycan.
Lipopolysaccharidlaget består af tre hovedkomponenter: (1) lipid A, (2) en kerne af polysaccharider og (3) polysaccharider O, som fungerer som et antigen..
Når en sådan bakterie dør, frigiver den lipid A, som fungerer som et endotoksin. Lipiden er relateret til symptomerne forårsaget af infektioner af gramnegative bakterier, såsom feber eller udvidelse af blodkar, blandt andre.
Dette tynde lag bevarer ikke det lilla farvestof, der påføres i det første trin, da alkoholvask fjerner lipopolysaccharidlaget (og sammen med det farvestoffet). De indeholder ikke de teichoinsyrer, der er nævnt i gram-positive.
Et eksempel på dette organisationsmønster for bakteriecellevæggen er den berømte bakterie E coli.
Fra et medicinsk perspektiv er det vigtigt at kende bakterievæggens struktur, da grampositive bakterier normalt let elimineres ved anvendelse af antibiotika såsom penicillin og cephalosporin..
I modsætning hertil er gramnegative bakterier normalt resistente over for anvendelsen af antibiotika, der ikke trænger ind i lipopolysaccharidbarrieren.
Selvom Gram-pletten er almindeligt kendt og anvendes i laboratoriet, er der også andre metoder, der gør det muligt at differentiere bakterier i henhold til strukturelle aspekter af cellevæggen. En af dem er syrefarven, der binder stærkt til bakterier, der har vokslignende materialer fastgjort til væggen..
Dette bruges specifikt til at differentiere arten af Mycobacterium fra andre arter af bakterier.
Syntesen af den bakterielle cellevæg kan forekomme i cellens cytoplasma eller i den indre membran. Når strukturelle enheder er blevet syntetiseret, fortsætter samlingen af væggen uden for bakterierne.
Syntesen af peptidoglycan forekommer i cytoplasmaet, hvor der dannes nukleotider, der vil tjene som forløbere for dette makromolekyle, der udgør væggen..
Syntese fortsætter til plasmamembranen, hvor dannelsen af membranlipidforbindelser finder sted. Inde i plasmamembranen forekommer polymerisering af de enheder, der udgør peptidoglykanen. Hele processen bistås af forskellige bakterieenzymer.
Cellevæggen kan nedbrydes takket være den enzymatiske virkning af lysozym, et enzym der findes naturligt i væsker såsom tårer, slim og spyt.
Dette enzym virker mere effektivt på væggene af grampositive bakterier, hvor sidstnævnte er mere sårbare over for lysis..
Mekanismen for dette enzym består af hydrolyse af de bindinger, der holder de monomere blokke af peptidoglykanen sammen..
Livet er opdelt i tre hovedområder: bakterier, eukaryoter og arkæer. Selv om sidstnævnte minder overfladisk om bakterier, er deres cellevægs natur forskellig.
I arkæer er der måske ikke en cellevæg. I tilfælde af at den kemiske sammensætning eksisterer, varierer den, herunder en række polysaccharider og proteiner, men indtil videre er der ikke rapporteret om nogen art med en mur sammensat af peptidoglycan..
De kan dog indeholde et stof kendt som pseudomurein. Hvis Grams plet påføres, vil de alle være gramnegative. Derfor er farvning ikke nyttig i arkæer..
Endnu ingen kommentarer