Есть ли у прокариот клеточные стенки?

Содержание

• Общая характеристика клеток
• Общая Прокариотическая Клеточная Структура
• Структура бактериальной клеточной стенки
• Грамположительные и грамотрицательные бактерии
• Грамположительные бактериальные клеточные стенки
• Роль тейхоевых кислот
• Грамотрицательные бактериальные клеточные стенки
• Инструменты грамотрицательных бактерий
• Клеточные стены археи
• Почему клеточная стенка важна?
• Устойчивость к антибиотикам

Прокариоты представляют одну из двух основных классификаций жизни. Другие являются эукариоты.

Прокариоты выделяются своим более низким уровнем сложности. Все они микроскопические, но не обязательно одноклеточные. Они делятся на домены археи а также бактерии, но подавляющее большинство известных видов прокариот - бактерии, которые были на Земле около 3,5 миллиардов лет.

Прокариотические клетки не имеют ядер или мембраносвязанных органелл. 90 процентов бактерий, однако, имеют клеточные стенки, которые, за исключением растительных клеток и некоторых грибковых клеток, эукариотических клеток отсутствуют. Эти клеточные стенки образуют самый наружный слой бактерий и составляют часть бактериальная капсула.

Они стабилизируют и защищают клетки и жизненно важны для бактерий, способных инфицировать клетки-хозяева, а также для реакции бактерий на антибиотики.

Общая характеристика клеток

Все клетки в природе имеют много общих черт. Одним из них является наличие внешнего клеточная мембрана, или же плазматическая мембрана, которая образует физическую границу клетки со всех сторон. Другое вещество, известное как цитоплазма находится внутри клеточной мембраны.

Третье - это включение генетического материала в форме ДНК, или же дезоксирибонуклеиновая кислота, Четвертым является наличие рибосомы, которые производят белки. Каждая живая клетка использует АТФ (аденозинтрифосфат) для производства энергии.

Общая Прокариотическая Клеточная Структура

Структура прокариот проста. В этих клетках ДНК, а не упакована в ядро, заключенное в ядерную мембрану, обнаруживается более свободно в цитоплазме, в форме тела, называемого нуклеоиде.

Обычно это в форме круговой хромосомы.

Рибосомы прокариотической клетки обнаружены разбросанными по всей цитоплазме клетки, тогда как у эукариот некоторые из них обнаружены в органеллах, таких как аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть, Работа рибосом заключается в синтезе белка.

Бактерии размножаются бинарным делением или просто расщеплением пополам и разделением компонентов клетки поровну, включая генетическую информацию в одной маленькой хромосоме.

В отличие от митоза, эта форма клеточного деления не требует определенных стадий.

Структура бактериальной клеточной стенки

Уникальные пептидогликаны: Все клеточные стенки растений и бактериальные клеточные стенки состоят в основном из углеводных цепей.

Но в то время как стенки растительных клеток содержат целлюлозу, которую вы увидите в ингредиентах многочисленных пищевых продуктов, стенки бактериальных клеток содержат вещество, называемое пептидогликана, который вы не будете.

Этот пептидогликан, который является встречается только у прокариот, бывает разных типов; оно придает клетке форму и обеспечивает защиту от механических повреждений.

Пептидогликаны состоят из позвоночника, называемого гликан, который сам состоит из мурамовая кислота а также глюкозаминоба из которых, в свою очередь, имеют ацетильные группы, присоединенные к их атомам азота. Они также включают пептидные цепи аминокислот, которые сшиты с другими соседними пептидными цепями.

Сила этих "мостиковых" взаимодействий широко варьируется между разными пептидогликанами и, следовательно, между разными бактериями.

Эта характеристика, как вы видите, позволяет классифицировать бактерии на отдельные типы в зависимости от того, как их клеточные стенки реагируют на определенное химическое вещество.

Сшивки образуются под действием фермента, называемого транспептидаза, который является целью класса антибиотиков, используемых для борьбы с инфекционными заболеваниями у людей и других организмов.

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

В то время как все бактерии имеют клеточную стенку, ее состав изменяется от вида к виду из-за различий в содержании пептидогликана, из которого частично или в основном образованы клеточные стенки.

Бактерии могут быть разделены на два типа, называемые грамположительными и грамотрицательными.

Они названы в честь биолога Ганс Кристиан Грам, пионер в клеточной биологии, который разработал метод окрашивания в 1880-х годах, метко назвал Окраска по ГрамуЭто привело к тому, что некоторые бактерии стали фиолетовыми или синими, а другие стали красными или розовыми.

Первый тип бактерий стал известен как грамположительныйи их окрашивающие свойства объясняются тем фактом, что их клеточные стенки содержат очень высокую долю пептидогликана по отношению ко всей стенке.

Красные или розовые бактерии известны как грамотрицательныйи, как вы можете догадаться, эти бактерии имеют стенки, которые состоят из скромного или небольшого количества пептидогликана.

У грамотрицательных бактерий тонкая мембрана находится вне клеточной стенки, образуя клеточная оболочка.

Этот слой похож на плазматическую мембрану клетки, которая находится на другой стороне клеточной стенки, ближе к внутренней части клетки. В некоторых грамотрицательных клетках, таких как Кишечная палочкаклеточная мембрана и ядерная оболочка в некоторых местах вступают в контакт, проникая в пептидогликан тонкой стенки между ними.

Эта ядерная оболочка содержит расширяющиеся наружу молекулы, называемые липополисахариды, или же LPS, Изнутри этой мембраны простираются липопротеины муреина, которые прикрепляются на дальнем конце к наружной стороне клеточной стенки.

Грамположительные бактериальные клеточные стенки

Грамположительные бактерии имеют толстую пептидогликановую клеточную стенку толщиной от 20 до 80 нм (нанометров или одной миллиардной доли метра).

Примеры включают стафилококки, стрептококки, лактобациллы а также бацилла виды.

Эти бактерии окрашивают фиолетовый или красный, но обычно фиолетовый, с окраской по Граму, поскольку пептидогликан сохраняет фиолетовый краситель, нанесенный в начале процедуры, когда препарат позднее промывают спиртом.

Эта более прочная клеточная стенка обеспечивает грамположительным бактериям большую защиту от большинства внешних воздействий по сравнению с грамотрицательными бактериями, хотя высокое содержание пептидогликана Из этих организмов их стены становятся чем-то вроде одномерной крепости, что, в свою очередь, делает стратегию относительно ее разрушения более простой.

••• Наука

Грамположительные бактерии, как правило, более восприимчивы к антибиотикам, которые нацелены на клеточную стенку, чем грамотрицательные виды, поскольку они подвергаются воздействию окружающей среды, а не находятся под клеточной оболочкой или внутри нее.

Роль тейхоевых кислот

Слои пептидогликана грамположительных бактерий обычно содержат много молекул, называемых тейхоевые кислоты, или же TAs.

Это углеводные цепи, которые проходят через слой пептидогликана, а иногда и за его пределы.

Считается, что TA стабилизирует пептидогликан вокруг него, просто делая его более жестким, а не проявляя какие-либо химические свойства.

ТА частично отвечает за способность некоторых грамположительных бактерий, таких как виды стрептококков, связываться со специфическими белками на поверхности клеток-хозяев, что способствует их способности вызывать инфекцию и во многих случаях заболевания.

Когда бактерии или другие микроорганизмы способны вызывать инфекционные заболевания, их называют патогенный.

Клеточные стенки бактерий Семейство микобактерийкроме того, что содержат пептидогликан и ТА, они имеют внешний воскообразный слой из миколиновые кислоты, Эти бактерии известны какнекислотоустойчивые,”Потому что пятна этого типа необходимы, чтобы проникнуть в этот восковой слой, чтобы позволить полезное микроскопическое исследование.

Грамотрицательные бактериальные клеточные стенки

Грамотрицательные бактерии, как и их грамположительные аналоги, имеют пептидогликановые клеточные стенки.

Тем не менее, стена намного тоньше, всего около 5-10 нм. Эти стены не окрашиваются в пурпурный цвет по Граму, потому что их меньшее содержание пептидогликана означает, что стена не может удерживать много красителя, когда препарат промывают спиртом, что в результате приводит к розовому или красноватому цвету в конце.

Как отмечено выше, клеточная стенка не является самой внешней из этих бактерий, а вместо этого покрыта другой плазматической мембраной, клеточной оболочкой или наружной мембраной.

Этот слой имеет толщину около 7,5-10 нм, что соответствует или превышает толщину клеточной стенки.

У большинства грамотрицательных бактерий оболочка клетки связана с типом липопротеиновой молекулы, называемой липопротеином Брауна, который, в свою очередь, связан с пептидогликаном клеточной стенки.

Инструменты грамотрицательных бактерий

Грамотрицательные бактерии, как правило, менее восприимчивы к антибиотикам, нацеленным на клеточную стенку, поскольку они не подвергаются воздействию окружающей среды; у него все еще есть внешняя мембрана для защиты.

Кроме того, у грамотрицательных бактерий гелеобразная матрица занимает территорию внутри клеточной стенки и снаружи плазматической мембраны, называемую периплазматическим пространством.

Пептидогликановый компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий имеет толщину всего около 4 нм.

Там, где грамположительная бактериальная клеточная стенка будет иметь больше пептидогликанов для придания веществу своей стенки, грамотрицательная клоп имеет другие инструменты в своей внешней мембране.

Каждая молекула LPS состоит из богатой жирными кислотами субъединицы липида A, полисахарида с небольшим ядром и O-боковой цепи, состоящей из сахароподобных молекул. Эта цепь O-стороны образует внешнюю сторону LPS.

Точный состав боковой цепи варьируется между различными видами бактерий.

Части O-боковой цепи, известные как антигены, могут быть идентифицированы с помощью лабораторных тестов для идентификации конкретных патогенных бактериальных штаммов («штамм» является подтипом бактериального вида, такого как порода собак).

Клеточные стены археи

Archaea более разнообразны, чем бактерии и их клеточные стенки. Примечательно, что эти стены не содержат пептидогликана.

Скорее, они обычно содержат аналогично называемую молекулу под названием pseudopeptidoglycan, или же pseudomurein, В этом веществе часть обычного пептидогликана, называемого NAM, заменяется другой субъединицей.

Некоторые археи могут иметь слой гликопротеины или же полисахариды который заменяет клеточную стенку вместо псевдопептидогликана. Наконец, как и у некоторых видов бактерий, у нескольких архей отсутствуют клеточные стенки.

Археи, содержащие псевдомуреин, нечувствителен к антибиотикам класса пенициллина потому что эти препараты являются ингибиторами транспептидазы, которые препятствуют синтезу пептидогликана.

У этих архей нет синтезируемых пептидогликанов, поэтому пенициллинам не на что воздействовать.

Почему клеточная стенка важна?

Бактериальные клетки, лишенные клеточных стенок, могут иметь дополнительные структуры клеточной поверхности в дополнение к обсуждаемым, таким как glycocalyces (единственное число гликокаликса) и S-слои.

Гликокаликс - это оболочка из сахароподобных молекул, которая бывает двух основных типов: капсулы а также слои слизи, Капсула представляет собой хорошо организованный слой полисахаридов или белков. Слизистый слой менее плотно организован, и он менее плотно прикреплен к клеточной стенке ниже, чем гликокаликс.

В результате гликокаликс более устойчив к вымыванию, в то время как слой слизи может быть легче смещен. Слизистый слой может состоять из полисахаридов, гликопротеинов или гликолипидов.

Эти анатомические изменения имеют большое клиническое значение.

Гликокалиции позволяют клеткам прилипать к определенным поверхностям, способствуя образованию колоний организмов, называемых биопленки это может сформировать несколько слоев и защитить людей в группе. По этой причине большинство бактерий в дикой природе живут в биопленках, образованных из смешанных бактериальных сообществ. Биопленки препятствуют действию антибиотиков, а также дезинфицирующих средств.

Все эти признаки способствуют трудности устранения или сокращения микробов и искоренения инфекций.

Устойчивость к антибиотикам

Бактериальные штаммы, которые естественным образом устойчивы к данному антибиотику благодаря случайной выгодной мутации, «отбираются» в популяциях людей, потому что эти ошибки остаются, когда убивают чувствительные к антибиотикам бактерии, и эти «супербаги» размножаются и продолжают вызвать болезнь.

Ко второму десятилетию XXI века различные грамотрицательные бактерии становятся все более устойчивыми к антибиотикам, что приводит к росту заболеваемости и смертности от инфекций и увеличению расходов на здравоохранение. Устойчивость к антибиотикам является типичным примером естественного разреза на временных масштабах, наблюдаемых человеком.

Примеры включают в себя:

Медицинские исследователи работают над тем, чтобы не отставать от устойчивых клопов, что составляет микробиологическую гонку вооружений.