Sadržaj
- Opće karakteristike stanica
- Opća prokariotska struktura stanica
- Struktura stanične bakterijske stijenke
- Gram-pozitivne i gram-negativne bakterije
- Gram-pozitivne zidove bakterijskih stanica
- Uloga tehijskih kiselina
- Gram-negativni zidovi bakterijskih stanica
- Alati gram-negativnih bakterija
- Archaea Cell Walls
- Zašto je stanični zid važan?
- Otpornost na antibiotike
prokariota predstavljaju jednu od dvije glavne klasifikacije života. Ostali su eukariota.
Prokarioti se izdvajaju svojom nižom razinom složenosti. Svi su mikroskopski, iako ne nužno i jednoćelijski. Podijeljeni su u domene Archaea i bakterija, ali velika većina poznatih vrsta prokariota su bakterije, koje su na Zemlji već oko 3,5 milijardi godina.
Prokariotske stanice nemaju organele ili jezgre vezane za membranu. 90 posto bakterija, međutim, ima stanične stijenke, kojih, s izuzetkom biljnih i nekih gljivičnih stanica, nedostaju eukariotske stanice. Ti stanični zidovi čine najudaljeniji sloj bakterija i čine dio bakterijska kapsula.
Oni stabiliziraju i štite stanicu te su vitalni za bakterije koje mogu zaraziti stanice domaćina, kao i odgovor bakterija na antibiotike.
Opće karakteristike stanica
Sve stanice u prirodi imaju mnoge zajedničke značajke. Jedna od tih je i prisutnost vanjskog stanična membrana, ili membrana plazme, koji na svim stranama tvori fizičku granicu ćelije. Druga je tvar poznata kao citoplazma nalazimo unutar stanične membrane.
Trećina je uključivanje genetskog materijala u obliku DNA ili deoksiribonukleinska kiselina, Četvrta je prisutnost ribosoma, koji proizvode proteine. Svaka živa stanica koristi ATP (adenozin trifosfat) za energiju.
Opća prokariotska struktura stanica
Struktura prokariota je jednostavna. U tim ćelijama DNK, umjesto da se pakuje unutar jezgre zatvorene unutar nuklearne membrane, nalazi se labavije u citoplazmi u obliku tijela zvanog nukleoid.
To je obično u obliku kružnog kromosoma.
Ribosomi prokariotske stanice nalaze se raštrkani po citoplazmi ćelije, dok se u eukariotima neki od njih nalaze u organelama poput Golgijev aparat i the endoplazmatski retikulum, Posao Ribosoma je sinteza proteina.
Bakterije se razmnožavaju binarnom fisijom ili jednostavno dijeljenjem na dvije dijelove i dijeljenjem stanica dijelom jednako, uključujući genetske informacije u jednom malom kromosomu.
Za razliku od mitoze, ovaj oblik diobe stanica ne zahtijeva različite faze.
Struktura stanične bakterijske stijenke
Jedinstveni peptidoglikani: Sve biljne stanične stijenke i stanični zidovi bakterija sastoje se većinom od lanaca ugljikohidrata.
Ali dok biljne stanične stijenke sadrže celulozu, koju ćete vidjeti na popisu sastojaka brojnih namirnica, zidovi bakterijskih stanica sadrže tvar zvanu peptidoglikanski, što nećeš.
Ovaj peptidoglikan, koji je nalazi se samo u prokariotima, dolazi u različitim vrstama; daje ćeliji u cjelini oblik i daje joj zaštitu od mehaničkih uvreda.
Peptidoglikani se sastoje od kralježnice zvane glikana, od čega se i sam sastoji muramna kiselina i glukozaminobje zauzvrat imaju acetilne skupine vezane za dušikove atome. Također uključuju peptidne lance aminokiselina koje su umrežene s drugim, u blizini peptidnim lancima.
Snaga ovih "premošćivanja" interakcija uvelike varira između različitih peptidoglikana, a time i između različitih bakterija.
Ova karakteristika, kao što ćete vidjeti, omogućava razvrstavanje bakterija u različite vrste na temelju načina na koji njihova stanična stijenka reagira na određenu kemikaliju.
Unakrsne veze nastaju djelovanjem enzima koji se naziva a transpeptidase, koji je meta klase antibiotika koji se koriste u borbi protiv zaraznih bolesti kod ljudi i drugih organizama.
Gram-pozitivne i gram-negativne bakterije
Iako sve bakterije imaju staničnu stijenku, njezin se sastav mijenja od vrste do vrste zbog razlika u sadržaju peptidoglikana od kojih su stanične dijelove djelomično ili uglavnom napravljene.
Bakterije se mogu razdvojiti na dvije vrste koje se nazivaju gram-pozitivne i gram-negativne.
Oni su nazvani po biologu Hans Christian Gram, pionir u staničnoj biologiji koji je razvio tehniku bojenja u 1880-ima, prikladno zvani " Gram mrlja, zbog čega su neke bakterije postale ljubičaste ili plave, a druge crvene ili ružičaste.
Bivša vrsta bakterija postala je poznata kao gram-pozitivna, a njihova svojstva bojenja mogu se pripisati činjenici da njihove stanične stijenke sadrže vrlo visok udio peptidoglikana u odnosu na ukupnost zida.
Poznate su kao bakterije crvene ili ružičaste boje gram-negativne, i kao što možda pogađate, ove bakterije imaju zidove koji se sastoje od skromnih do malih količina peptidoglikana.
U gram-negativnim bakterijama tanka membrana nalazi se izvan stanične stijenke, formirajući omotnica stanica.
Taj je sloj sličan plazma membrani stanice koja leži s druge strane stanične stijenke, bliže unutrašnjosti stanice. U nekim gram-negativnim stanicama, kao što su E coli, stanična membrana i nuklearna ovojnica doista dolaze u kontakt na nekim mjestima, probijajući peptidoglikan tanke stijenke između.
Ova nuklearna ovojnica sadrži molekule koje se šire prema van lipopolisaharida ili LPS, Iz unutrašnjosti ove membrane protežu se lipoproteini mureina koji su pričvršćeni na krajnjem dijelu na vanjskoj staničnoj stijenci.
Gram-pozitivne zidove bakterijskih stanica
Gram-pozitivne bakterije imaju debelu staničnu stijenku peptidoglikana, debljinu od oko 20 do 80 nm (nanometar ili jednu milijardu metara).
Primjeri uključuju stafilokoki, streptokoki, laktobacili i Bacil vrsta.
Ove bakterije mrlje ljubičasta ili crvena, ali obično ljubičasta, s mrlje od Grama, jer peptidoglikan zadržava ljubičastu boju koja se primjenjuje rano u postupku kada se preparat kasnije ispere alkoholom.
Ova robusnija stanična stijenka nudi gram-pozitivnim bakterijama veću zaštitu od većine vanjskih uvreda u odnosu na gram-negativne bakterije, mada visok sadržaj peptidoglikana od ovih organizama, njihovi zidovi čine jednodimenzionalnu tvrđavu, čineći zauzvrat nešto lakšu strategiju u vezi s njenim uništenjem.
••• ZnanjeGram-pozitivne bakterije su općenito osjetljivije na antibiotike koji ciljaju staničnu stijenku nego gramatično negativne vrste, budući da su izložene okolišu za razliku od sjedišta ispod ili u ćelijskoj ovojnici.
Uloga tehijskih kiselina
Peptidoglikanski slojevi gram-pozitivnih bakterija obično se nalaze u molekulama koje se nazivaju teihoične kiseline, ili TAS.
To su lanci ugljikohidrata koji dopiru kroz, a ponekad i prolaze kroz peptidoglikanski sloj.
Smatra se da TA stabilizira peptidoglikan oko njega jednostavno ga čini krutijim, a ne djelovanjem bilo kakvih kemijskih svojstava.
TA je dijelom odgovorna za sposobnost određenih gram-pozitivnih bakterija, poput Streptokoknih vrsta, da se vežu za određene proteine na površini stanica domaćina, što olakšava njihovu sposobnost izazivanja infekcije, a u mnogim slučajevima i bolesti.
Kada su bakterije ili drugi mikroorganizmi sposobni izazvati zarazne bolesti, naziva ih se patogeni.
Stanične stijenke bakterija iz Obitelj mikobakterijada osim peptidoglikana i TA imaju i vanjski "voštani" sloj mikolne kiseline, Te su bakterije poznate kao "kiselina brzo,"Jer su za ovu vrstu voštanog sloja potrebne mrlje ove vrste kako bi se omogućilo korisno mikroskopsko ispitivanje.
Gram-negativni zidovi bakterijskih stanica
Gram-negativne bakterije, poput njihovih gram-pozitivnih kolega, imaju stanične stijenke peptidoglikana.
Međutim, zid je puno tanji, debljine je samo oko 5 do 10 nm. Ti zidovi ne obojavaju ljubičastu boju po Gramu, jer njihov manji sadržaj peptidoglikana znači da zid ne može zadržati puno boje kada se preparat opere alkoholom, što na kraju ima ružičastu ili crvenkastu boju.
Kao što je gore spomenuto, stanična stijenka nije kasnije najudaljenija od tih bakterija, već je prekrivena drugom plazma membranom, staničnom ovojnicom ili vanjskom membranom.
Taj je sloj debljine oko 7,5 do 10 nm, suparnički ili premašivši debljinu stanične stijenke.
Kod većine gram-negativnih bakterija stanična ovojnica povezana je s vrstom molekule lipoproteina zvanom Braunsov lipoprotein, koja je zauzvrat povezana s peptidoglikanom stanične stijenke.
Alati gram-negativnih bakterija
Gram-negativne bakterije su uglavnom manje osjetljive na antibiotike koji ciljaju staničnu stijenku, jer nisu izloženi okolišu; još uvijek ima vanjsku membranu za zaštitu.
Pored toga, u gram-negativnim bakterijama, gel sličan matriksu zauzima teritorij unutar stanične stijenke i izvan plazma membrane nazvan periplazmatski prostor.
Peptidoglikanska komponenta stanične stijenke gram-negativnih bakterija debljina je samo oko 4 nm.
Tamo gdje bi u gram-pozitivnoj stanici bakterijske stijenke bilo više peptidoglikana koji bi dali supstancu u zidu, gram-negativni kukac ima još alata u svojoj vanjskoj membrani.
Svaka LPS molekula sastoji se od podjedinice lipidne A bogate masnim kiselinama, polisaharida male jezgre i lanaca sa O strane strane, izrađenih od molekula sličnih šećeru. Taj O-lanac čini vanjsku stranu LPS.
Točan sastav bočnog lanca varira između različitih vrsta bakterija.
Dijelovi O-bočnog lanca poznatiji kao antigeni mogu se prepoznati laboratorijskim testovima kako bi se identificirali specifični patogeni sojevi bakterija ("soj" je podvrsta bakterijske vrste, poput pasmine pasa).
Archaea Cell Walls
Archaea raznovrsnije su od bakterija i tako su i njihove stanične stijenke. Značajno da ovi zidovi ne sadrže peptidoglikan.
Umjesto toga, obično sadrže sličnu molekulu zvanu pseudopeptidoglycan, ili pseudomurein, U ovoj tvari, dio običnog peptidoglikana nazvan NAM zamijenjen je drugom podjedinicom.
Neke arheje mogu imati sloj glikoproteini ili polisaharide koja zamjenjuje staničnu stijenku umjesto pseudopeptidoglikana. Napokon, kao i kod nekih bakterijskih vrsta, nekoliko arheja uopšte nedostaje staničnim zidovima.
Arheje koje sadrže pseudomurein su neosjetljiv na antibiotike klase penicilina jer su ovi lijekovi inhibitori transpeptidaze koji djeluju tako da ometaju sintezu peptidoglikana.
U tim arheama ne postoje sintetizirani peptidoglikani, pa prema tome ništa na peniciline ne bi moglo djelovati.
Zašto je stanični zid važan?
Bakterijske stanice kojima nedostaju stanične stijenke mogu imati dodatne strukture stanične površine osim onih o kojima se raspravlja, kao što su glycocalyces (jednina je glycocalyx) i S-slojevi.
Glikokaliks je sloj molekula sličnih šećeru, koji se dobiva u dvije glavne vrste: kapsule i slojevi sluzi, Kapsula je dobro organizirani sloj polisaharida ili proteina. Slim sloj je manje čvrsto organiziran, a manje je čvrsto pričvršćen na staničnu stijenku od glikokaliksa.
Kao rezultat toga, glikokaliks je otporniji na ispiranje, dok se sluzasti sloj lakše uklanja. Sloj sluzi može biti sastavljen od polisaharida, glikoproteina ili glikolipida.
Te anatomske varijacije pridaju veliki klinički značaj.
Glikokalice omogućuju stanicama da se lijepe na određene površine, pomažući u stvaranju kolonija nazvanih organizama biofilmovi koji mogu tvoriti nekoliko slojeva i zaštititi jedinke u grupi. Iz tog razloga, većina bakterija u divljini živi u biofilmima koji nastaju iz miješanih bakterijskih zajednica. Biofilmi sprečavaju djelovanje antibiotika, kao i dezinficijensa.
Svi ovi atributi doprinose poteškoćama u uklanjanju ili smanjenju mikroba i iskorjenjivanju infekcija.
Otpornost na antibiotike
Sojevi bakterija koji su prirodno rezistentni na određeni antibiotik zahvaljujući slučajno povoljnoj mutaciji "biraju se" u ljudskoj populaciji, jer to su bube koje ostavljaju nakon odumiranja osjetljivih na antibiotike, a ti "superpakovi" se množe i nastavljaju uzrokovati bolest.
U drugom desetljeću 21. stoljeća, razne gram-negativne bakterije postale su sve otpornije na antibiotike, što je dovelo do porasta bolesti i smrti od infekcija i dovelo do povećanja troškova zdravstvene zaštite. Otpornost na antibiotike je arhetipski primjer prirodnog odjeljenja na vremenskim mjerilima koje ljudi mogu promatrati.
Primjeri uključuju:
Medicinski istraživači rade na tome da se održe otpornosti na bube u količini mikrobiološke utrke oružja.