Wykład 2
budowa ściany komórkowej
budowa ściany komórkowej różni eukariota od prokariota oraz bakterie gram(+) i gram(-)
Gram (+) |
Gram (-) |
Ściana komórkowa 20-80 nm, 50 - 80% suchej masy to peptydoglikan (około 20-40 warstw). Warstwa peptydoglikanu znajduje się nad przestrzenią peryplazmatyczną, a poniżej przestrzeni peryplazmatycznej znajduje się błona cytoplazmatyczna. W przestrzeni peryplazmatycznej znajdują się egzoenzymy umożliwiające hydrolizę polimerów. W warstwie żelu peryplazmatycznego znajdują się enzymy umożliwiające transport (zhydrolizowanych cząstek do wnętrza komórki), protoksyny, związki uczestniczące w inaktywacji antybiotyków, białka sensorowe (umożliwiają chemotaksje) . Peptydoglikan ma budowę sieci i składa się z kwasu N-acetylomuraminowego połączonego wiązaniem 1,4β z N-acetyloglukozoaminą. (taka budowa u żadnych innych org.) Przez wolną grupę karboksylową reszty kwasu mlekowego główny łańcuch wielocukrowi peptydoglikanu łączy się z tetrapeptydem. Tetrapeptyd tworzą: L- alanina, aminokwasy również formy D np. kwas D-glutaminowy, D-alanina, L-lizyna. (aminokwasy te maja zawsze wolną grupę NH2 która uczestniczy w tworzeniu „mostków” które są odpowiedzialne za utrzymanie kształtu, struktury i wytrzymałość i sztywność peptydoglikanów (wewnątrz G(+) ciśnienie 20-25 atmosfer) w skład mostków wchodzi najczęściej glicyna, L-seryna, L-treonina, rzadziej inne.
Ściana komórkowa Lipidy - 0,3%, aminokwasy 10-22%, peptydy 80% Charakterystyczne dla G(+) kwasy tejchojowe (kw. Glicerolotejchojowy i kw. Rybitolotejchojowy) zakotwicza warstwę peptydoglikanową i łączy z błoną cytoplazm. oraz przyłącza bakterie do kom i uczestniczy w transporcie subst przez ścianę. (wyst form D aminokw. Może dlumaczyć odporność peptydoglikanu na wiele enzymów proteolitycznych) |
Ściana komórkowa ok. 10 nm. Nad błoną cytoplazmatyczną jest przestrzeń peryplazmatyczna i to w niej znajdują się Peptydoglikan - tylko 1-3 warstwy, on decyduje o odporności mechanicznej. G(-) są mniej odporne od G(+) a ciśnienie wewnątrz to tylko 3-5 atmosfer. W peptydoglikanie jest mniej mostków poprzecznych, a w skład tetrapeptydów wchodzi charakterystyczny tylko dla G(-): Kwas mezo-2-aminopimelinowy (DAP) * Główny zrąb ściany stanowi błona zewnętrzna z fosfolipidami i charakterystycznymi białkami - lipoproteiną Browna, która kotwiczy błonę zewnętrzną w peptydoglikanie. Występują też poryny zbudowane z trzech białek z kanałem wewnętrznym do transportu substancji odżywczych. Najbardziej zewnętrzną częścią błony zewnętrznej jest lipopolisacharyd LPS, a najbardziej wewnętrzną jej częścią, która kotwiczy LPS jest lipid A (kwas mirystynowy?)(składa się z disacharydu glukozaminy zestryfikowanego kwasami tłuszczowymi (np. oleinowym, palmitynowym…) odpowiedzialny jest za zakotwiczenie lipopolisacharydu i toksyczność niektórych bakterii chorobotwórczych. Nad lipidem A znajduje się łącznik KDO zbudowany z trzech reszt kwasu 2-keto-3-deoksyoktonowego. Nad KDO znajdują się O-swoiste łańcuchy cukrowe, część ta może pełnić funkcję antygenową. W warunkach niekorzystnych cz. O-swoista jest redukowana. Formy gładkie „S” wytwarzają cały lipopolisacharyd, a w warunkach niekorzystnych formy „R” mają zredukowane łańcuchy O-swoiste. Formy R nie wykazują chorobotwórczości, bo nie występuje adhezyjność. |
w 1884 r. Gram opracował technikę barwienia bakterii, co podzieliło je na dwie grupy o różnej budowie strukturalnej ściany komórkowej. Bakterie nie mają właściwości absorpcji światła ani zmiany światła, dlatego by zobaczyć ich kształt trzeba je wybarwić. Jeśli mamy bakterie różnie barwiące się (fiolet lub róż) to są to dwa różne ich rodzaje.
Przebieg barwienia metodą Grama
Gram (+) |
Gram (-) |
- preparat zalewa się fioletem krystalicznym lub fioletem gencjany. - wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks fioletu krystalicznego z jodem w peptydoglikanie. - odbarwiamy mieszaniną etanolu i acetonu, odwadnia się Peptydoglikan i kurczy z barwnikiem wewnątrz - barwienie preparatu roztworem safraniny lub fuksyny karbolowej, które łączą się z białkami cytoplazmy - efekt: zabarwienie fioletowe
|
- preparat zalewa się fioletem krystalicznym lub fioletem gencjany. - wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks fioletu krystalicznego z jodem w peptydoglikanie. - odbarwiamy etanolem z acetonem (w roztworze tym rozpuszczają się lipidy i wypłukuje się fiolet krystaliczny z jodem - barwienie preparatu roztworem safraniny lub fuksyny karbolowej, które łączą się z białkami cytoplazmy - efekt: zabarwienie różowe |
Właściwości G(+) i G(-)
Gram (+) |
Gram (-) |
Lipidy w ścianie 03% |
Lipidy w ścianie 10-30 % |
Aminocukry 10-22% |
Aminocukry 2-8% |
Kilka rodzajów aminocukrów |
Wiele rodzajów aminocukrów |
Występują kwasy tejchojowe |
Brak kwasów tejchojowych |
Wrażliwe na penicylinę |
Niewrażliwe na penicylinę |
Rzadko wytwarzają fimbrie |
Wiele gatunków wytwarza fimbrie |
Wytwarzają endospory |
Brak endospor |
Oddzielenie błony cytoplazm trudne |
Oddzielenie błony cytoplazm łatwe |
Optymalne pH dla wzrostu wysokie |
Optymalne pH dla wzrostu niższe |
Zdolność do autolizy mniejsze |
Zdolność do autolizy większe |
Wrażliwość na detergenty anionowe b duża |
Wrażliwość na detergenty anionowe mała |
*Rodzaj wytwarzanych toksyn- białkowe egzotoksyny o różnym działaniu |
*Rodzaj wytwarzanych toksyn - endotoksyny o podobnym działaniu |
|
|
KWASOOPORNE - jest to widoczne przy barwieniu Ziehl - Nielsena. Za kwasoodporność odpowiedzialne kwasy tłuszczowe np. mykolowy (nie odbarwiają się) np. bakterie trądu i gruźlicy mają kw. Mykolowy i są kwasooporne
Odbarwienie metodą Ziehl - Nielsena: - zalewamy fuksyną karbolową na gorąco - odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i te kwasooporne odbarwiają się na różowo |
Odbarwienie metodą Ziehl - Nielsena: - zalewamy fuksyną karbolową na gorąco - odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i te wrażliwe odbarwiają się na błękit |
Prokariota dzielą się na Bakteria i Arche
ściana kom. Archeonów gram(+) barwi się na fiolet. Ściana kom. zbudowana jest z pseudomureiny - nie ma długich łańcuchów tylko N-acetyloglukozamina połączona wiązaniem 1,3β z kwasem N-acetyltalosaminuranowym. ! ponieważ nie ma wiązania 1,4 β archeony odporne na lizozym, penicylina też nie może zapobiegać syntezie ściany komórkowej i wiązania 1,4 β bo go brak.
u archeonów gram(-) brak ściany zewn, tylko jest warstwa glikoprotein kulistych.
Typy urzęsienie u bakterii
Rzęski są elementem napędowym, wirują jak śruba. Może być ich wiele lub mało, ale mogą mieć różną budowę.
- monotrychalne - jedna rzęska
biegunowe
lateralne (boczne) rzadkie
- politrychalne
lofotrichalne
amfitychalne
peritrichalne
budowa rzęski
- z wici - filamentu
- z haka
- z ciałka podstawowego - mocującego rzęskę w ścianie
rzęska 10-20 μm - często dłuższa niż cała kom.
- filament z białka globularnego zwanego flageliną 4-5nm ułożonych w 11 rzędów spiralnie skręconych po obwodzie, brak centrum nici - wewnątrz jest pusty kanał przez który transportowana jest flagelina do wydłużania rzęski
- hakjest bardzo zwarty i zbudowany z flageliny
- rzęska zakotwiczona jest dwiema parami pierścieni u G(-) i ta wewnętrzna para pierścieni jest ważniejsza bo jest zakotwiczona w błonie cytoplazmatycznej, a zewnętrzne pierścienie w ścianie komórkowej
u G(+) jest tylko jedna para pierścieni wewnętrznych
- pierścień przy błonie cytoplazmatycznej odpowiada za ruch
- „paliwem” do ruchu jest gradient protonowy lub sodowy
rzęski mogą obracać się w różne strony: gdy przeciwnie do kierunku wskazówek zegara to bakteria płynie do przodu, gdy zgodnie z ruchem wskazówek zegara koziołkuje do tyłu.
chromosom bakteryjny - w jednym miejscu przyłączony jest do błony. Jest to cząsteczka DNA od 0,6 - 13 *10^6 pz
70 - 80% genów chromosomu bakteryjnego to genu kodujące białko, 20% geny regulatorowe, 0,005% to sekwencje powtarzalne czyli repetytywne. Niektóre gatunki bakterii mają więcej niż 1 chromosom.
Np.: retropira - ma 2 chromosomy różniące się, koliste
Rhizobium i burkholdaria ma 3 chromosomy koliste
Streptomycetes i Moralia ma chromosomy liniowe
Agrobacterium temefaciens ma i liniowy i kolisty
W chromosomach są geny metabolizmu podstawowe i informacyjne
Chromosom Mycoplasma genitalium ma 580kpz, 7 genów biorących udział w naprawie DNA
Chromosom jest upakowany i ma zmniejszoną wielkość, polimeraza RNA i białka histonopodobne u bakterii i histonowe u Archea umożliwiają upakowanie chromosomów.
3