Prokaryotların Hücre Duvarları Var mı?

İçerik

• Hücrelerin Genel Özellikleri
• Genel Prokaryotik Hücre Yapısı
• Bakteriyel Hücre Duvarının Yapısı
• Gram Pozitif ve Gram Negatif Bakteriler
• Gram Pozitif Bakteriyel Hücre Duvarları
• Teikoik Asitlerin Rolü
• Gram Negatif Bakteriyel Hücre Duvarları
• Gram Negatif Bakterilerin Araçları
• Archaea Hücre Duvarları
• Hücre duvarı neden önemlidir?
• Antibiyotik direnci

Prokaryotlar yaşamın iki ana sınıfından birini temsil eder. Diğerleri ökaryotlar.

Prokaryotlar düşük karmaşıklık seviyelerine göre ayrılmıştır. Hepsi tek hücreli olmasa da, hepsi mikroskobiktir. Etki alanlarına ayrılırlar archaea ve bakteri, ancak bilinen prokaryot türlerinin büyük çoğunluğu yaklaşık 3.5 milyar yıldır Dünya'da bulunan bakteridir.

Prokaryotik hücrelerin çekirdekleri veya zara bağlı organelleri yoktur. Ancak bakterilerin yüzde 90'ı hücre duvarlarıbitki hücreleri ve bazı mantar hücreleri hariç, ökaryotik hücrelerin eksikliği vardır. Bu hücre duvarları en dışta bakteri tabakasını oluşturur ve bakteri kapsülü.

Hücreyi stabilize eder ve korurlar ve konakçı hücreleri enfekte edebilen bakterilerin yanı sıra antibiyotiklere verilen bakterilerin de hayati önemi vardır.

Hücrelerin Genel Özellikleri

Doğadaki tüm hücreler ortak birçok özelliği paylaşır. Bunlardan biri bir dış varlığı hücre zarıveya hücre zarıher taraftaki hücrenin fiziksel sınırını oluşturan. Bir diğeri olarak bilinen madde sitoplazma hücre zarı içinde bulunur.

Üçüncüsü, genetik materyalin, DNA, veya deoksiribonükleik asit. Dördüncü bir varlığı ribozomlarprotein üreten Her canlı hücre, enerji için ATP (adenozin trifosfat) kullanır.

Genel Prokaryotik Hücre Yapısı

Prokaryotların yapısı basittir. Bu hücrelerde, bir nükleer zar içine alınmış bir çekirdeğin içinde paketlenmekten ziyade DNA, sitoplazmada, bir vücut şeklinde, daha gevşek toplanmış olarak bulunur. nükleoid.

Bu normalde dairesel bir kromozom şeklindedir.

Prokaryotik hücrenin ribozomları, hücre sitoplazması boyunca dağılmış olarak bulunurken, ökaryotlarda bazıları, bazıları gibi organellerde bulunur. Golgi cihazı ve endoplazmik retikulum. Ribozomların işi protein sentezidir.

Bakteriler ikili fisyon yoluyla ürerler veya basitçe ikiye bölünerek, hücre bileşenlerini, tek bir küçük kromozomdaki genetik bilgi dahil olmak üzere eşit olarak bölerler.

Mitozun aksine, bu hücre bölünmesi formu farklı aşamalar gerektirmez.

Bakteriyel Hücre Duvarının Yapısı

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

Fakat bitki hücresi duvarları, sayısız yiyeceğin bileşenlerinde listelenen selülozu içermekle birlikte, bakteri hücrelerinin duvarları denilen bir madde içerir. peptidoglikanki yapmayacaksın.

Bu peptidoglikan sadece prokaryotlarda bulunur, farklı tiplerde gelir; hücreye bir bütün olarak şekil verir ve hücrenin mekanik hakaretlerden korunmasını sağlar.

Peptidoglikanlar adı verilen bir omurga oluşur glikankendisinin oluşturduğu muramik asit ve glukozaminher ikisi de sırayla azot atomlarına bağlı asetil gruplarına sahiptir. Ayrıca, yakındaki diğer peptit zincirlerine çapraz bağlanan amino asitlerin peptid zincirlerini de içerir.

Bu "köprü" etkileşimlerinin gücü, farklı peptidoglikanlar arasında ve bu nedenle de farklı bakteriler arasında büyük farklılıklar gösterir.

Bu özellik, göreceğiniz üzere, bakterilerin hücre duvarlarının belirli bir kimyasal maddeye nasıl tepki gösterdiğine bağlı olarak farklı tiplerde sınıflandırılmasını sağlar.

Çapraz bağlantılar, bir denilen bir enzimin etkisiyle oluşturulur. transpeptidazinsanlarda ve diğer organizmalarda bulaşıcı hastalıklarla mücadelede kullanılan bir antibiyotik sınıfının hedefidir.

Gram Pozitif ve Gram Negatif Bakteriler

Tüm bakteriler bir hücre duvarına sahipken, bileşimi hücre duvarlarının kısmen veya çoğunlukla yapıldığı peptidoglikan içeriğindeki farklılıklar nedeniyle türlerden türlere dönüşür.

Bakteriler gram pozitif ve gram negatif olarak adlandırılan iki tipe ayrılabilir.

Bunların adı biyolog Hans Christian Gram1880'lerde bir boyama tekniği geliştiren hücre biyolojisinde bir öncü olan ve Gram lekeBu, bazı bakterilerin mor veya mavi olmasına, bazılarının kırmızı veya pembe olmasına neden oldu.

Eski tip bakteri gram pozitifve boyanma özellikleri, hücre duvarlarının, duvarın bütünüyle ilgili olarak çok yüksek bir peptidoglikan fraksiyonu içerdiği gerçeğine atfedilebilir.

Kırmızı veya pembe lekeli bakteriler gram-negatifTahmin edebileceğiniz gibi, bu bakteriler mütevazı ila az miktarda peptidoglikandan oluşan duvarlara sahiptir.

Gram negatif bakterilerde ince bir zar hücre duvarının dışına uzanır 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. coliHücre zarı ve nükleer zarf aslında bazı yerlerde, ince duvarın peptidoglikanına nüfuz ederek temas eder.

Bu nükleer zarf, dışa doğru uzayan molekülleri içerir. lipopolisakkaridinin, veya LPS. Bu zarın içinden uzanan, uç ucunda hücre duvarının dışına tutturulmuş olan murein lipoproteinleridir.

Gram Pozitif Bakteriyel Hücre Duvarları

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

Örnekler içerir stafilokoklar, streptokoklar, laktobasiller ve Basil Türler.

Bu bakteri leke mor veya kırmızı, ancak genellikle mor, Gram boyasıyla, peptidoglikan, preparat daha sonra alkol ile yıkandığında, prosedürün başında uygulanan menekşe boyasını koruduğundan.

Bu daha sağlam hücre duvarı, gram-negatif bakterilere kıyasla gram-pozitif bakterilere daha fazla dış kaynaklı hakaretten daha fazla koruma sağlar. yüksek peptidoglikan içeriği Bu organizmaların duvarları, duvarlarını tek boyutlu bir kale haline getirerek, onu nasıl yok edeceğine dair bir miktar daha kolay bir strateji ortaya koyuyor.

••• Bilim Kurgu

Gram-pozitif bakteriler genellikle hücre duvarını hedef alan antibiyotiklere karşı gram-negatif türlerden daha hassastır, çünkü bir hücre zarfının altında veya içinde oturmak yerine çevreye maruz kalırlar.

Teikoik Asitlerin Rolü

Gram-pozitif bakterilerin peptidoglikan tabakaları, adı verilen moleküllerde genellikle yüksektir. teikoik asitlerveya TAs.

Bunlar peptidoglikan katmanından geçen ve bazen geçen karbonhidrat zincirleridir.

TA'nın, herhangi bir kimyasal özellik uygulamak yerine, daha sert hale getirerek, çevresindeki peptidoglikanın stabilize edildiğine inanılmaktadır.

TA, Streptococcal türleri gibi bazı gram-pozitif bakterilerin, enfeksiyon hücrelerine ve çoğu durumda hastalıklara neden olma yeteneklerini kolaylaştıran spesifik proteinlere bağlanma yeteneklerinden sorumludur.

Bakteriler veya diğer mikroorganizmalar bulaşıcı hastalıklara neden olabilirken, bunlar patojenik.

Bakterilerin hücre duvarları Mikobakteriler ailesipeptidoglikan ve TA'ları içermenin yanı sıra, harici bir "mumsu" katmandan yapılmış mikolik asitler. Bu bakteri “olarak bilinir.asit-hızlı,Çünkü bu mikroskopik incelemeye izin vermek için bu mumsu tabakaya nüfuz etmek için bu tip lekelere ihtiyaç duyulmaktadır.

Gram Negatif Bakteriyel Hücre Duvarları

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

Bununla birlikte, duvar çok daha incedir, sadece 5-10 nm kalınlığındadır. Bu duvarlar, Gram boyamasıyla mor lekelenmez, çünkü daha küçük peptidoglikan içerikleri, preparat alkolle yıkandığında duvarın çok fazla boya tutamayacağı ve sonuçta sonunda pembe veya kırmızımsı bir renk elde edeceği anlamına gelir.

Yukarıda belirtildiği gibi, hücre çeperi bu bakterilerin en dışından sonra değildir, bunun yerine başka bir plazma zarı, hücre zarı veya dış zarı ile kaplanmıştır.

Bu katman yaklaşık 7.5 ila 10 nm kalınlığındadır, hücre duvarının kalınlığına rakip veya onu aşar.

Gram-negatif bakterilerin çoğunda, hücre zarfı, sırayla hücre çeperinin peptidoglikanına bağlanan Brauns lipoprotein denilen bir tip lipoprotein molekülüne bağlanır.

Gram Negatif Bakterilerin Araçları

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

Ek olarak, gram negatif bakterilerde, jel benzeri bir matris, hücre çeperi içindeki ve periplazmik boşluk adı verilen plazma zarının dışındaki bölgeyi işgal eder.

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

Bir gram-pozitif bakteriyel hücre duvarının, duvar maddesini vermek için daha fazla peptidoglikana sahip olması durumunda, gram-negatif bir böceğin dış zarında depolanan başka araçları vardır.

Her LPS molekülü, yağ asidi bakımından zengin bir Lipid A alt ünitesinden, küçük bir çekirdek polisakarit ve şeker benzeri moleküllerden yapılmış bir O-yan zincirinden oluşur. Bu O tarafı zinciri, LPS'nin dış tarafını oluşturur.

Yan zincirin kesin bileşimi farklı bakteri türleri arasında değişir.

Antijen olarak bilinen O-taraf zincirinin kısımları, spesifik patojenik bakteri suşlarını tanımlamak için laboratuvar testleri ile tanımlanabilir (bir "suş", bir köpek ırkı gibi bir bakteri türünün bir alt tipidir).

Archaea Hücre Duvarları

Arkeler Bakterilerden daha çeşitlidir ve hücre duvarları da öyledir. Özellikle, bu duvarlar peptidoglikan içermez.

Aksine, genellikle benzer bir molekül adı verilen bir molekül içerirler. pseudopeptidoglycanveya pseudomurein. Bu maddede, NAM adı verilen düzenli bir peptidoglikanın bir kısmı, farklı bir alt birim ile değiştirilir.

Bazı archaealarda bunun yerine bir katman olabilir. glikoproteinler veya polisakkaritler psödopeptidoglikanın yerine hücre duvarı yerine geçenler. Son olarak, bazı bakteri türlerinde olduğu gibi, birkaç archa hücre duvarlarını tamamen kaybetmiştir.

Psödomurein içeren arkea penisilin sınıfının antibiyotiklerine duyarsız çünkü bu ilaçlar peptidoglikan sentezine müdahale eden etki yapan transpeptidaz inhibitörleridir.

Bu arkalarda, sentezlenen peptidoglikanlar yoktur ve bu nedenle penisilinlerin etki göstereceği bir şey yoktur.

Hücre duvarı neden önemlidir?

Hücre duvarları olmayan bakteriyel hücreler, tartışılanlara ek olarak ek hücre yüzey yapılarına sahip olabilir. glycocalyces (tekil glikokaliks) ve S-katmanlar.

Glikokaliks, iki ana tipte gelen, şeker benzeri moleküllerin bir katmanıdır: kapsüller ve balçık katmanlar. Bir kapsül, iyi düzenlenmiş bir polisakarit veya protein tabakasıdır. Sümük bir katman daha az sıkıca düzenlenir ve altındaki hücre duvarına glikokalikse göre daha az sıkıca tutturulur.

Sonuç olarak, bir glikokalsik yıkanmaya karşı daha dirençlidir, oysa sümük bir tabaka daha kolay yer değiştirebilir. Sümük katmanı polisakkaritler, glikoproteinler veya glikolipidlerden oluşabilir.

Bu anatomik varyasyonlar kendilerini büyük klinik öneme sahiptir.

Glikokalsi, hücrelerin belirli yüzeylere yapışmasına izin vererek, denilen organizma kolonileri oluşumuna yardımcı olur biyofilm birkaç katman oluşturabilir ve gruptaki bireyleri koruyabilir. Bu sebeple, vahşi hayvanlardaki çoğu bakteri, karışık bakteri topluluklarından oluşan biyofilmlerde yaşar. Biyofilmler, antibiyotiklerin yanı sıra dezenfektanların etkisini de engeller.

Bu özelliklerin tümü, mikropları elimine etme veya azaltma ve enfeksiyonları yok etme zorluğuna katkıda bulunur.

Antibiyotik direnci

Bir şans avantajlı mutasyon sayesinde belirli bir antibiyotiğe doğal olarak dirençli olan bakteri suşları, insan popülasyonlarında "için" seçilir çünkü bunlar, antibiyotiklere duyarlı olanlar öldürüldüğünde geride bırakılan böceklerdir ve bunlar "süper böcekler" çarparak devam ederler. hastalığa neden olur.

21. yüzyılın ikinci on yılında, çeşitli gram negatif bakteriler antibiyotiklere karşı giderek daha dirençli hale geldi, enfeksiyonların artmasına ve ölümüne ve sağlık maliyetlerinin artmasına neden oldu. Antibiyotik direnci, insanlarda gözlenebilen zaman ölçeklerinde doğal bölümün arketip bir örneğidir.

Örnekler şunları içerir:

Tıp araştırmacıları, mikrobiyolojik silahlanma yarışı için ne kadar dirençli böceklerle yetişmek için çalışıyorlar.