De bakteriecellvägg Det är en komplex och halvstyv struktur som ansvarar för att ge skydd och form till bakterier. Strukturellt består den av en molekyl som kallas peptidoglykan. Förutom skydd mot tryckförändringar tillhandahåller bakterieväggen ett förankringsställe för strukturer såsom flagella eller pilis och definierar olika egenskaper relaterade till cellens virulens och rörlighet..
En allmänt använd metod för att klassificera bakterier enligt deras cellväggsstruktur är Gram-fläcken. Detta består av en systematisk applicering av lila och rosa färgämnen, där bakterier med en tjock vägg och rik på peptidoglykan fläckar lila (gram-positiva) och de med en tunn vägg omgiven av lipopolysackarider färgar rosa (gram-negativ).
Även om andra organiska varelser som archaea, alger, svampar och växter har cellväggar, skiljer sig deras struktur och sammansättning djupt från bakteriecellväggen..
Artikelindex
I biologin definierar vi vanligtvis gränserna mellan levande och icke-levande med hjälp av plasmamembranet. Det finns dock många organismer som omges av en ytterligare barriär: cellväggen..
I bakterier består cellväggen av ett invecklat och komplext nätverk av en makromolekyl som kallas peptidoglykan, även känd som murein..
Dessutom kan vi hitta andra typer av ämnen i väggen som kombineras med peptidoglykan, såsom kolhydrater och polypeptider med varierande längd och struktur..
Kemiskt är peptidoglykan en disackarid vars monomera enheter är N-acetylglukosamin och N-acetylmuramik (från roten murus, vad betyder väggen).
Vi hittar alltid en kedja bildad av tetrapeptider, som består av fyra aminosyrarester kopplade till N-acetylmuramik..
Bakteriecellväggens struktur följer två scheman eller två allmänna mönster, kända som grampositiva och gramnegativa. I nästa avsnitt kommer vi att utveckla denna idé på djupet.
Vanligtvis är cellväggen av bakterier omgiven av vissa yttre strukturer, såsom glycocalyx, flagella, axiella filament, fimbriae och pilis..
Glykokalyxen består av en gelatinös matris som omger väggen och har varierande sammansättning (polysackarider, polypeptider, etc.). I vissa bakteriestammar bidrar sammansättningen av denna kapsel till virulens. Det är också en avgörande komponent i bildandet av biofilmer..
Flagellerna är trådformade strukturer, vars form liknar en piska och bidrar till organismens rörlighet. Resten av de ovannämnda filamenten bidrar till förankring av cellen, rörlighet och utbyte av genetiskt material..
Även om strukturen som nämns ovan kan generaliseras till de allra flesta bakterieorganismer, finns det mycket specifika undantag som inte överensstämmer med detta cellväggsschema, eftersom de saknar det eller har väldigt lite material..
Medlemmar i släktet Mycoplasma och fylogenetiskt besläktade organismer är bland de minsta bakterierna som någonsin registrerats. På grund av sin lilla storlek har de ingen cellvägg. Faktum är att de först ansågs vara virus och inte bakterier..
Det måste dock finnas något sätt att dessa små bakterier får skydd. De gör detta tack vare närvaron av speciella lipider som kallas steroler, vilket bidrar till skydd mot celllys..
Cellväggens huvudsakliga funktion i bakterier är att ge skydd till cellen, fungera som ett slags exoskelett (som leddjur).
Bakterier innehåller en betydande mängd upplösta lösta ämnen inuti. På grund av fenomenet osmos kommer vattnet som omger dem att försöka komma in i cellen och skapa ett osmotiskt tryck, som om det inte kontrolleras kan leda till cellens lys..
Om bakterieväggen inte existerade skulle den enda skyddande barriären inuti cellen vara det bräckliga plasmamembranet av lipid karaktär, vilket snabbt skulle ge efter för trycket orsakat av fenomenet osmos..
Bakteriecellväggen bildar en skyddande barrikad mot tryckfluktuationer som kan uppstå, vilket förhindrar celllys.
Tack vare dess styvhetsegenskaper hjälper väggen till att forma bakterierna. Det är därför vi kan skilja mellan olika former av bakterier enligt detta element, och vi kan använda denna egenskap för att upprätta en klassificering baserad på de vanligaste morfologierna (bland annat kockar eller baciller)..
Slutligen fungerar cellväggen som ett förankringsställe för andra strukturer relaterade till rörlighet och förankring, såsom flagella..
Förutom dessa biologiska funktioner har bakterieväggen också kliniska och taxonomiska tillämpningar. Som vi kommer att se senare används väggen för att skilja mellan olika typer av bakterier. Dessutom tillåter strukturen att förstå bakteriens virulens och vilken klass av antibiotika den kan vara mottaglig för..
Eftersom de kemiska komponenterna i cellväggen är unika för bakterier (saknas hos den mänskliga värden) är detta element ett potentiellt mål för utveckling av antibiotika..
I mikrobiologi används fläckar ofta. Vissa av dem är enkla och deras syfte är att tydligt visa närvaron av en organism. Andra fläckar är dock av olika typ, där färgämnen som används reagerar beroende på typen av bakterier..
En av de mest använda differentiella fläckarna inom mikrobiologi är Gram-fläcken, en teknik som utvecklades 1884 av bakteriologen Hans Christian Gram. Tekniken gör att bakterier kan klassificeras i stora grupper: grampositiva och gramnegativa.
Numera anses det vara en teknik med stor medicinsk nytta, även om vissa bakterier inte reagerar ordentligt på färgningen. Det appliceras vanligtvis när bakterierna är unga och växer.
(i) Applicering av det primära färgämnet: Ett värmefixerat prov täcks med ett grundläggande lila färgämne, vanligtvis används kristallviolett för detta. Detta färgämne genomsyrar alla celler som finns i provet.
(ii) Applicering av jod: Efter en kort tidsperiod avlägsnas det lila färgämnet från provet och jod, ett mordantmedel, appliceras. I detta skede färgas både grampositiva och negativa bakterier djupt lila..
(iii) Tvättas- Det tredje steget handlar om att tvätta färgämnet med en alkohollösning eller med en alkohol-acetonblandning. Dessa lösningar har förmågan att ta bort färg, men endast från vissa prover..
(iv) Applicering av safranin: Slutligen elimineras lösningen som applicerades i föregående steg och ett annat färgämne, safranin, appliceras. Detta är en grundläggande röd färg. Detta färgämne tvättas och provet är klart att observeras under det optiska mikroskopets ljus..
I steg (iii) av färgningen behåller endast vissa bakterier det lila färgämnet, och dessa är kända som grampositiva bakterier. Safraninfärgen påverkar inte dem, och i slutet av färgningen observeras de som tillhör denna typ lila..
Den teoretiska principen för färgning baseras på strukturen hos bakteriecellväggen, eftersom den beror på att lila färgämnet flyr eller inte, vilket bildar ett komplex tillsammans med jod..
Den grundläggande skillnaden mellan gramnegativa och positiva bakterier är mängden peptidoglykan som de presenterar. Grampositiva har ett tjockt lager av denna förening som gör det möjligt för dem att behålla sin lila färg, trots efterföljande tvättning..
Den violetta kristallen som kommer in i cellen i det första steget bildar ett komplex med jod, vilket gör det svårt att fly genom alkoholtvätten tack vare det tjocka skiktet peptidoglycan som omger dem..
Utrymmet mellan peptidoglykan-skiktet och cellmembranet är känt som det plasmiska utrymmet och består av ett granulärt skikt som består av lipoteikosyra. Dessutom kännetecknas grampositiva bakterier av att ha en serie teikoesyror förankrade i väggen..
Ett exempel på denna typ av bakterier är arten Staphylococcus aureus, vilket är en patogen för människor.
Bakterier som inte behåller färgningen i steg (iii) är som standard gramnegativa. Detta är anledningen till att ett andra färgämne (safranin) appliceras för att kunna visualisera denna grupp prokaryoter. Således verkar gramnegativa bakterier rosa i färgen..
Till skillnad från det tjocka skiktet peptidoglykan som finns i grampositiva bakterier, har negativa bakterier ett mycket tunnare lager. Dessutom presenterar de ett lager av lipopolysackarider som är en del av deras cellvägg..
Vi kan använda en smörgås analogi: brödet representerar två lipidmembran och det inre eller fyllningen skulle vara peptidoglykan.
Lipopolysackaridskiktet består av tre huvudkomponenter: (1) lipid A, (2) en kärna av polysackarider och (3) polysackarider O, som fungerar som ett antigen..
När en sådan bakterie dör frigör den lipid A, som fungerar som ett endotoxin. Lipiden är relaterad till symtomen orsakade av infektioner av gramnegativa bakterier, såsom feber eller utvidgning av blodkärl, bland andra.
Detta tunna skikt behåller inte det lila färgämnet som appliceras i det första steget, eftersom alkoholtvätten tar bort lipopolysackaridskiktet (och tillsammans med det färgämnet). De innehåller inte de teikoesyror som nämns i gram-positiva.
Ett exempel på detta organisationsmönster för bakteriecellväggen är den berömda bakterien E coli.
Ur ett medicinskt perspektiv är det viktigt att känna till bakterieväggens struktur, eftersom grampositiva bakterier vanligtvis lätt elimineras genom applicering av antibiotika såsom penicillin och cefalosporin..
Däremot är gramnegativa bakterier vanligtvis resistenta mot appliceringen av antibiotika som inte tränger igenom lipopolysackaridbarriären.
Även om Gram-fläcken är allmänt känd och applicerad i laboratoriet finns det också andra metoder som gör det möjligt att differentiera bakterier beroende på strukturella aspekter av cellväggen. En av dem är syrafärgningen som binder starkt till bakterier som har vaxliknande material fästa vid väggen..
Detta används specifikt för att differentiera arten av Mycobacterium från andra arter av bakterier.
Syntesen av bakteriecellväggen kan inträffa i cellens cytoplasma eller i det inre membranet. När strukturenheterna har syntetiserats fortsätter monteringen av väggen utanför bakterierna.
Syntesen av peptidoglykan sker i cytoplasman, där nukleotider bildas som kommer att fungera som föregångare för denna makromolekyl som utgör väggen..
Syntes fortsätter till plasmamembranet, där alstringen av membranlipidföreningar äger rum. Inuti plasmamembranet sker polymerisation av enheterna som utgör peptidoglykanen. Hela processen stöds av olika bakterieenzymer.
Cellväggen kan brytas ned tack vare den enzymatiska effekten av lysozym, ett enzym som finns naturligt i vätskor som tårar, slem och saliv.
Detta enzym verkar mer effektivt på väggarna hos grampositiva bakterier, de senare är mer utsatta för lys..
Mekanismen för detta enzym består av hydrolysen av bindningarna som håller samman de monomera blocken i peptidoglykanen..
Livet är uppdelat i tre huvuddomäner: bakterier, eukaryoter och archaea. Även om de senare ytligt påminner om bakterier, är arten av deras cellvägg annorlunda.
I archaea kan det finnas en cellvägg eller inte. I händelse av att den kemiska sammansättningen existerar varierar den, inklusive en serie polysackarider och proteiner, men hittills har inga arter med en vägg bestående av peptidoglykan rapporterats..
De kan dock innehålla ett ämne som kallas pseudomurein. Om Grams fläck appliceras blir de alla gramnegativa. Därför är färgning inte användbart i archaea..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.