peretele celular bacterian Este o structură complexă și semi-rigidă, responsabilă pentru asigurarea protecției și formei bacteriilor. Structural, este alcătuit dintr-o moleculă numită peptidoglican. În plus față de protecția împotriva modificărilor de presiune, peretele bacterian oferă un loc de ancorare pentru structuri precum flagel sau pilis și definește diferite proprietăți legate de virulența și motilitatea celulei..
O metodologie larg utilizată pentru clasificarea bacteriilor în funcție de structura peretelui celular este colorarea Gram. Aceasta constă într-o aplicare sistematică de coloranți violet și roz, unde bacteriile cu un perete gros și bogat în peptidoglican colorează purpuriu (gram pozitiv) și cele cu un perete subțire înconjurat de lipopolizaharide colorează roz (gram negativ).
Deși alte ființe organice, cum ar fi arheele, algele, ciupercile și plantele au pereți celulari, structura și compoziția lor diferă profund de peretele celular bacterian..
Indice articol
În biologie, de obicei, definim limitele dintre cei vii și cei care nu trăiesc folosind membrana plasmatică. Cu toate acestea, există multe organisme care sunt înconjurate de o barieră suplimentară: peretele celular..
La bacterii, peretele celular este alcătuit dintr-o rețea complexă și complexă a unei macromolecule numite peptidoglican, cunoscută și sub numele de mureină..
În plus, putem găsi în perete alte tipuri de substanțe care sunt combinate cu peptidoglican, cum ar fi carbohidrații și polipeptidele cu lungime și structură variate..
Din punct de vedere chimic, peptidoglicanul este o dizaharidă ale cărei unități monomerice sunt N-acetilglucozamină și N-acetilmuramic (din rădăcină) murus, ce inseamna perete).
Întotdeauna găsim un lanț format din tetrapeptide, care constă din patru reziduuri de aminoacizi legate de N-acetilmuramic..
Structura peretelui celular bacterian urmează două scheme sau două tipare generale, cunoscute sub numele de gram pozitiv și gram negativ. În secțiunea următoare vom dezvolta această idee în profunzime.
De obicei, peretele celular al bacteriilor este înconjurat de unele structuri externe, cum ar fi glicocalixul, flagelii, filamentele axiale, fimbriile și pilisul..
Glicocalixul este format dintr-o matrice gelatinoasă care înconjoară peretele și are o compoziție variabilă (polizaharide, polipeptide etc.). La unele tulpini bacteriene compoziția acestei capsule contribuie la virulență. Este, de asemenea, o componentă crucială în formarea biofilmelor..
Flagelele sunt structuri filamentoase, a căror formă seamănă cu un bici și contribuie la mobilitatea organismului. Restul filamentelor menționate mai sus contribuie la ancorarea celulei, la motilitate și la schimbul de material genetic..
Deși structura menționată mai sus poate fi generalizată la marea majoritate a organismelor bacteriene, există excepții foarte specifice care nu sunt conforme cu această schemă de perete celular, deoarece le lipsește sau au foarte puțin material..
Membrii genului Micoplasma iar organismele înrudite filogenetic sunt printre cele mai mici bacterii înregistrate vreodată. Datorită dimensiunilor mici, nu au perete celular. De fapt, la început au fost considerați viruși și nu bacterii..
Cu toate acestea, trebuie să existe o modalitate prin care aceste mici bacterii să fie protejate. Acestea fac acest lucru datorită prezenței lipidelor speciale numite steroli, care contribuie la protecția împotriva lizei celulare..
Funcția principală a peretelui celular în bacterii este de a oferi protecție celulei, funcționând ca un fel de exoschelet (cum ar fi cel al artropodelor).
Bacteriile conțin o cantitate semnificativă de substanțe dizolvate dizolvate în interior. Datorită fenomenului osmozei, apa care le înconjoară va încerca să intre în celulă creând o presiune osmotică, care dacă nu este controlată poate duce la liza celulei..
Dacă peretele bacterian nu ar exista, singura barieră de protecție din interiorul celulei ar fi membrana plasmatică fragilă de natură lipidică, care ar ceda rapid la presiunea cauzată de fenomenul osmozei..
Peretele celular bacterian formează o baricadă de protecție împotriva fluctuațiilor de presiune care pot apărea, ceea ce previne liza celulară.
Datorită proprietăților sale de rigiditate, peretele ajută la modelarea bacteriilor. De aceea putem diferenția diferite forme de bacterii în funcție de acest element și putem folosi această caracteristică pentru a stabili o clasificare bazată pe cele mai frecvente morfologii (cocci sau bacili, printre altele)..
În cele din urmă, peretele celular servește ca loc de ancorare pentru alte structuri legate de motilitate și ancorare, cum ar fi flagelele..
Pe lângă aceste funcții biologice, peretele bacterian are și aplicații clinice și taxonomice. După cum vom vedea mai târziu, peretele este folosit pentru a discrimina diferitele tipuri de bacterii. În plus, structura permite să înțeleagă virulența bacteriei și la ce clasă de antibiotic poate fi susceptibilă..
Întrucât componentele chimice ale peretelui celular sunt unice bacteriilor (lipsite de gazda umană), acest element este o țintă potențială pentru dezvoltarea antibioticelor..
În microbiologie, petele sunt procedee utilizate pe scară largă. Unele dintre ele sunt simple și scopul lor este de a arăta în mod clar prezența unui organism. Cu toate acestea, alte pete sunt de tip diferențial, în care coloranții utilizați reacționează în funcție de tipul de bacterii..
Una dintre cele mai utilizate pete diferențiale în microbiologie este pata Gram, o tehnică dezvoltată în 1884 de bacteriologul Hans Christian Gram. Tehnica permite clasificarea bacteriilor în grupuri mari: gram pozitive și gram negative.
În zilele noastre este considerată o tehnică de mare utilitate medicală, deși unele bacterii nu reacționează corect la colorare. Se aplică de obicei atunci când bacteriile sunt tinere și cresc.
(i) Aplicarea colorantului primar: O probă fixată la căldură este acoperită cu un colorant purpuriu de bază, de obicei pentru aceasta se folosește violet cristal. Acest colorant pătrunde în toate celulele găsite în probă.
(ii) Aplicarea iodului: După o perioadă scurtă de timp, colorantul purpuriu este îndepărtat din probă și se aplică iod, un agent mordant. În acest stadiu, atât bacteriile gram pozitive, cât și cele negative sunt colorate cu un violet intens..
(iii) Spălat- Al treilea pas implică spălarea colorantului cu o soluție de alcool sau cu un amestec de alcool-acetonă. Aceste soluții au capacitatea de a elimina culoarea, dar numai din unele mostre..
(iv) Aplicarea safraninei: În cele din urmă, soluția aplicată în etapa anterioară este eliminată și se aplică un alt colorant, safranina. Aceasta este o culoare roșie de bază. Acest colorant este spălat și proba este gata pentru a fi observată la lumina microscopului optic..
În etapa (iii) de colorare, doar unele bacterii rețin colorantul purpuriu, iar acestea sunt cunoscute sub numele de bacterii gram pozitive. Culoarea safraninei nu le afectează, iar la sfârșitul colorației cele care aparțin acestui tip sunt observate violet..
Principiul teoretic al colorării se bazează pe structura peretelui celular bacterian, deoarece depinde de evadarea sau nu a colorantului purpuriu, care formează un complex împreună cu iodul..
Diferența de bază între bacteriile gram negative și pozitive este cantitatea de peptidoglican pe care o prezintă. Gram pozitivii au un strat gros din acest compus care le permite să-și păstreze culoarea purpurie, în ciuda spălării ulterioare..
Cristalul violet care intră în celulă în primul pas formează un complex cu iodul, ceea ce face dificilă evacuarea odată cu spălarea alcoolului, datorită stratului gros de peptidoglican care le înconjoară..
Spațiul dintre stratul de peptidoglican și membrana celulară este cunoscut sub numele de spațiu plasmic și constă dintr-un strat granular compus din acid lipoteicoic. În plus, bacteriile gram-pozitive se caracterizează prin faptul că au o serie de acizi teichoici ancorați pe perete..
Un exemplu al acestui tip de bacterii este specia Staphylococcus aureus, care este un agent patogen pentru oameni.
Bacteriile care nu păstrează colorarea etapei (iii) sunt, în mod implicit, gram negative. Acesta este motivul pentru care se aplică un al doilea colorant (safranină) pentru a putea vizualiza acest grup de procariote. Astfel, bacteriile gram negative apar de culoare roz..
Spre deosebire de stratul gros de peptidoglican găsit în bacteriile gram pozitive, bacteriile negative au un strat mult mai subțire. În plus, acestea prezintă un strat de lipopolizaharide care face parte din peretele lor celular..
Putem folosi analogia unui sandwich: pâinea reprezintă două membrane lipidice, iar interiorul sau umplutura ar fi peptidoglicanul.
Stratul lipopolizaharidic este alcătuit din trei componente principale: (1) lipida A, (2) un nucleu de polizaharide și (3) polizaharide O, care funcționează ca un antigen..
Când o astfel de bacterie moare, eliberează lipida A, care funcționează ca o endotoxină. Lipidele sunt legate de simptomele cauzate de infecții ale bacteriilor gram negative, precum febra sau dilatarea vaselor de sânge, printre altele.
Acest strat subțire nu reține vopseaua purpurie aplicată în prima etapă, deoarece spălarea cu alcool îndepărtează stratul de lipopolizaharidă (și împreună cu acesta vopseaua). Nu conțin acizii teichoici menționați în gram pozitivi.
Un exemplu al acestui model de organizare a peretelui celular bacterian este celebra bacterie E coli.
Dintr-o perspectivă medicală, este important să cunoaștem structura peretelui bacterian, deoarece bacteriile gram-pozitive sunt de obicei ușor eliminate prin aplicarea de antibiotice, cum ar fi penicilina și cefalosporina..
În schimb, bacteriile gram negative sunt de obicei rezistente la aplicarea de antibiotice care nu reușesc să pătrundă în bariera lipopolizaharidică.
Deși pata Gram este larg cunoscută și aplicată în laborator, există și alte metodologii care fac posibilă diferențierea bacteriilor în funcție de aspectele structurale ale peretelui celular. Una dintre ele este colorarea acidă care se leagă puternic de bacteriile care au atașate de perete materiale asemănătoare cearelor..
Aceasta este utilizată special pentru a diferenția speciile de Mycobacterium din alte specii de bacterii.
Sinteza peretelui celular bacterian poate apărea în citoplasma celulei sau în membrana interioară. Odată ce unitățile structurale au fost sintetizate, asamblarea peretelui se desfășoară în afara bacteriilor.
Sinteza peptidoglicanului are loc în citoplasmă, unde se formează nucleotide care vor servi drept precursori pentru această macromoleculă care alcătuiește peretele..
Sinteza se desfășoară către membrana plasmatică, unde are loc generarea de compuși lipidici membranari. În interiorul membranei plasmatice, are loc polimerizarea unităților care alcătuiesc peptidoglicanul. Întregul proces este asistat de diferite enzime bacteriene.
Peretele celular poate fi degradat datorită acțiunii enzimatice a lizozimei, o enzimă care se găsește în mod natural în fluide precum lacrimi, mucus și salivă.
Această enzimă acționează mai eficient asupra pereților bacteriilor gram pozitive, acestea din urmă fiind mai vulnerabile la liză..
Mecanismul acestei enzime constă în hidroliza legăturilor care țin împreună blocurile monomerice ale peptidoglicanului..
Viața este împărțită în trei domenii principale: bacterii, eucariote și arhee. Deși acestea din urmă amintesc superficial de bacterii, natura peretelui lor celular este diferită.
În archaea poate exista sau nu un perete celular. În cazul în care compoziția chimică există, aceasta variază, incluzând o serie de polizaharide și proteine, dar până în prezent nu a fost raportată nicio specie cu un perete compus din peptidoglican..
Cu toate acestea, pot conține o substanță cunoscută sub numele de pseudomureină. Dacă se aplică pata Gram, toate vor fi gram negative. Prin urmare, colorarea nu este utilă în archaea..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.