هل بدائيات النوى لها جدران خلايا؟

المحتوى

• الخصائص العامة للخلايا
• التركيب العام للخلية بدائيات النواة
• هيكل جدار الخلية البكتيرية
• البكتيريا إيجابية الجرام وسلبية الجرام
• جدران الخلايا البكتيرية إيجابية الجرام
• دور أحماض تيتشويك
• جدران الخلايا البكتيرية سلبية الغرام
• أدوات البكتيريا سالبة الجرام
• جدران الخلايا القديمة
• لماذا هو جدار الخلية مهم؟
• مقاومة المضادات الحيوية

بدائيات النوى تمثل واحدة من اثنين من التصنيفات الرئيسية للحياة. الآخرين هم حقيقيات النواة.

يتم تمييز بدائيات النوى عن طريق انخفاض مستوى التعقيد. إنها كلها مجهرية ، وإن لم تكن بالضرورة أحادية الخلية. وهي مقسمة إلى المجالات العتيقة و بكتيريا، لكن الغالبية العظمى من الأنواع المعروفة بدائيات النوى هي بكتيريا ، والتي كانت موجودة على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة.

لا توجد خلايا بدائية النواة أو عضيات مرتبطة بالغشاء. 90 في المئة من البكتيريا تفعل ، ومع ذلك ، لديها جدران الخلاياالتي ، باستثناء الخلايا النباتية وبعض الخلايا الفطرية ، تفتقر الخلايا حقيقية النواة. هذه الجدران الخلوية تشكل الطبقة الخارجية للبكتيريا وتشكل جزءًا من كبسولة بكتيرية.

أنها تستقر وتحمي الخلية وهي حيوية للبكتيريا لتكون قادرة على إصابة الخلايا المضيفة وكذلك استجابة البكتيريا للمضادات الحيوية.

الخصائص العامة للخلايا

تشترك جميع الخلايا في الطبيعة في العديد من الميزات المشتركة. واحد من هذه هو وجود خارجي غشاء الخليةأو غشاء بلازميالذي يشكل الحدود المادية للخلية من جميع الجوانب. آخر هو المادة المعروفة باسم السيتوبلازم وجدت داخل غشاء الخلية.

والثالث هو إدراج المواد الوراثية في شكل الحمض النووي، أو حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين. والرابعة هي وجود ريبوسومالتي تصنع البروتينات. تستخدم كل خلية حية ATP (أدينوسين ثلاثي فوسفات) للحصول على الطاقة.

التركيب العام للخلية بدائيات النواة

هيكل بدائيات النوى بسيط. في هذه الخلايا ، يتم العثور على الحمض النووي ، بدلا من أن يتم تعبئته داخل نواة محاطة بغشاء نووي ، بشكل أكثر تجمعا في السيتوبلازم ، في شكل هيئة تسمى الجسم النووي.

هذا عادة في شكل كروموسوم دائري.

تم العثور على ريبوسومات الخلية بدائية النواة منتشرة في جميع أنحاء السيتوبلازم ، بينما يوجد في حقيقيات النوى ، بعضها في عضيات مثل جهاز جولجي و ال الشبكة الأندوبلازمية. وظيفة الريبوسوم هي تخليق البروتين.

تتكاثر البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي ، أو ببساطة تنقسم إلى قسمين وتقسم مكونات الخلية بالتساوي ، بما في ذلك المعلومات الوراثية في الكروموسوم الصغير الفردي.

على عكس الانقسام ، هذا الشكل من انقسام الخلايا لا يتطلب مراحل متميزة.

هيكل جدار الخلية البكتيرية

الفريد الببتيدوغليكان: تتكون جميع جدران الخلايا النباتية وجدران الخلايا البكتيرية من سلاسل الكربوهيدرات.

ولكن بينما تحتوي جدران الخلايا النباتية على السليلوز ، والذي سترى مدرجًا في مكونات العديد من الأطعمة ، فإن جدران الخلايا البكتيرية تحتوي على مادة تسمى ببتيدوغليكانوهو ما لن تفعله.

هذا ببتيدوغليكان ، وهو وجدت فقط في بدائيات النوى، يأتي في أنواع مختلفة ؛ يعطي الخلية ككل شكلها ويمنح الحماية للخلية من الإهانات الميكانيكية.

تتكون الببتيدوغليكان من العمود الفقري يسمى غليكانالذي يتكون في حد ذاته من حمض الموريميك و الجلوكوزامين، وكلاهما بدوره لديه مجموعات الأسيتيل المرتبطة ذرات النيتروجين. وهي تشمل أيضًا سلاسل الببتيد للأحماض الأمينية المرتبطة عبر سلاسل الببتيد الأخرى القريبة.

تختلف قوة تفاعلات "التجسير" هذه على نطاق واسع بين الببتيدوغليكان المختلفين وبالتالي بين البكتيريا المختلفة.

هذه الخاصية ، كما سترى ، تسمح بتصنيف البكتيريا إلى أنواع مختلفة بناءً على كيفية تفاعل جدرانها مع مادة كيميائية معينة.

تتشكل الوصلات المتقاطعة بفعل إنزيم يسمى a ناقلة الببتيد، وهو الهدف من فئة من المضادات الحيوية المستخدمة لمكافحة الأمراض المعدية في البشر والكائنات الحية الأخرى.

البكتيريا إيجابية الجرام وسلبية الجرام

في حين أن جميع البكتيريا لها جدار خلوي ، يتغير تركيبها من فصيلة إلى أخرى بسبب الاختلافات في محتوى الببتيدوغليكان الذي تصنع جدران الخلية جزئياً أو في معظمه.

يمكن فصل البكتيريا إلى نوعين يسمى الجرام الموجب والسالبة للجرام.

سميت هذه باسم عالم الأحياء هانز كريستيان غرام، وهو رائد في بيولوجيا الخلية الذي طور تقنية تلطيخ في 1880s ، ودعا على نحو مناسب غرام وصمة عارالتي تسببت في أن تكون بعض البكتيريا أرجوانية أو زرقاء وغيرها تصبح حمراء أو وردية

النوع السابق من البكتيريا أصبح يعرف باسم غرام إيجابي، وخصائص تلطيخها تعزى إلى حقيقة أن جدرانها الخلوية تحتوي على نسبة عالية جدا من الببتيدوغليكان فيما يتعلق بكامل الجدار.

ومن المعروف أن البكتيريا الحمراء أو الوردي تلطيخ غرام سلبية، وكما قد تتخيل ، فإن لهذه البكتيريا جدران تتكون من كميات قليلة إلى صغيرة من الببتيدوغليكان.

في البكتيريا سالبة الجرام ، يوجد غشاء رقيق خارج جدار الخلية ، مكونًا الغشاء غلاف الخلية.

تشبه هذه الطبقة غشاء البلازما للخلية الذي يقع على الجانب الآخر من جدار الخلية ، أقرب إلى داخل الخلية. في بعض خلايا سلبية الغرام ، مثل بكتريا قولونيةغشاء الخلية والمغلف النووي يتلامسان فعليًا في بعض الأماكن ، مخترقًا الببتيدوغليكان في الجدار الرفيع بينهما.

يحتوي هذا الغلاف النووي على جزيئات ممتدة من الخارج تسمى عديد السكاريد الشحمي، أو LPS. يمتد من داخل هذا الغشاء البروتينات الدهنية murein التي تعلق في النهاية البعيدة إلى خارج جدار الخلية.

جدران الخلايا البكتيرية إيجابية الجرام

تحتوي البكتيريا الموجبة للجرام على جدار خلوي سميك من الببتيدوغليكان ، يتراوح سمكه بين 20 و 80 نانومتر (نانومتر أو مليار من المتر).

الامثله تشمل المكورات العنقودية ، العقديات ، العصيات اللبنية و بكتير مسبب لمرض محيط.

هذه البكتيريا وصمة عار أرجواني أو أحمر، ولكن عادة ما تكون أرجوانية ، مع صبغة غرام ، حيث يحتفظ الببتيدوغليكان بصبغة البنفسج المطبقة في وقت مبكر من العملية عندما يتم غسل المستحضر فيما بعد بالكحول.

يوفر هذا الجدار الخلوي الأكثر قوة للبكتيريا الموجبة للجرام مزيدًا من الحماية من معظم الإهانات الخارجية مقارنة بالبكتيريا سالبة الجرام ، على الرغم من أن ارتفاع محتوى ببتيدوغليكان من هذه الكائنات تجعل جدرانها شيئا ما عبارة عن قلعة أحادية البعد ، مما يؤدي بدوره إلى استراتيجية أسهل إلى حد ما فيما يتعلق بكيفية تدميرها.

••• العلوم

تكون البكتيريا الموجبة للجرام أكثر عرضة للمضادات الحيوية التي تستهدف جدار الخلية من الأنواع سلبية الغرام ، حيث أنها تتعرض للبيئة بدلاً من الجلوس تحت مظروف الخلية أو داخله.

دور أحماض تيتشويك

تكون طبقات الببتيدوغليكان في البكتيريا إيجابية الجرام غالبًا في جزيئات تسمى أحماض تيكويكأو قطاع الاتفاقات التجارية.

هذه هي سلاسل الكربوهيدرات التي تصل من خلال طبقة الببتيدوغليكان وأحيانًا تتجاوزها.

يُعتقد أن TA يعمل على تثبيت الببتيدوغليكان حوله ببساطة عن طريق جعله أكثر صلابة ، بدلاً من ممارسة أي خواص كيميائية.

يتحمل TA جزئيًا قدرة بعض البكتيريا الموجبة للجرام ، مثل أنواع العقديات ، على ربط بروتينات معينة على سطح الخلايا المضيفة ، مما يسهل قدرتها على التسبب في الإصابة بالأمراض وفي كثير من الحالات.

عندما تكون البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى قادرة على التسبب في الأمراض المعدية ، يشار إليها باسم واصم.

جدران خلايا البكتيريا عائلة المتفطرة، بالإضافة إلى تحتوي على ببتيدوغليكان و TAs ، لديها طبقة "شمعي" الخارجية من الأحماض الفطرية. وتعرف هذه البكتيريا باسم "حمض سريع،لأن هناك حاجة إلى بقع من هذا النوع لاختراق هذه الطبقة الشمعية للسماح بفحص مجهري مفيد.

جدران الخلايا البكتيرية سلبية الغرام

البكتيريا سالبة الجرام ، مثل نظيراتها إيجابية الجرام ، لها جدران خلايا ببتيدوغليكان.

ومع ذلك ، فإن الجدار أرق بكثير ، سمكه حوالي 5 إلى 10 نانومتر فقط. لا تلطخ هذه الجدران باللون الأرجواني مع صبغة غرام لأن محتواها الأصغر من الببتيدوجليكان يعني أن الجدار لا يمكن أن يحتفظ بالكثير من الصبغة عند غسل المستحضر بالكحول ، مما ينتج عنه اللون الوردي أو المحمر في النهاية.

كما هو مذكور أعلاه ، فإن جدار الخلية ليس هو الأبعد من هذه البكتيريا ولكنه مغطى بغشاء بلازما آخر أو غلاف الخلية أو الغشاء الخارجي.

يبلغ سمك هذه الطبقة حوالي 7.5 إلى 10 نانومتر ، وهي تتنافس أو تتجاوز سمك جدار الخلية.

في معظم البكتيريا سالبة الجرام ، يرتبط غلاف الخلية بنوع من جزيء البروتين الدهني يسمى بروتين البروتين الدهني ، والذي يرتبط بدوره بالبيبتيدوغليكان لجدار الخلية.

أدوات البكتيريا سالبة الجرام

البكتيريا سلبية الغرام تكون أقل عرضة للمضادات الحيوية التي تستهدف جدار الخلية لأنها غير معرضة للبيئة ؛ لا يزال لديه الغشاء الخارجي للحماية.

بالإضافة إلى ذلك ، في البكتيريا سالبة الجرام ، تشغل مصفوفة تشبه الهلام المنطقة داخل جدار الخلية وخارج غشاء البلازما الذي يطلق عليه الفضاء المحيط بالبلازما.

المكون ببتيدوغليكان من جدار الخلية من البكتيريا سالبة الجرام فقط حوالي 4 نانومتر.

عندما يكون لجدار الخلية البكتيرية إيجابية الجرام المزيد من الببتيدوغليكان لإعطاء مادة الجدار الخاصة به ، فإن الخلل السلبي للجرام لديه أدوات أخرى في الغشاء الخارجي.

يتكون كل جزيء LPS من وحدة Lipid A غنية بالأحماض الدهنية ، والسكريات الصغيرة الأساسية وسلسلة جانبية مصنوعة من جزيئات شبيهة بالسكر. تشكل سلسلة O-side هذه الجانب الخارجي من LPS.

يختلف التكوين الدقيق للسلسلة الجانبية بين الأنواع البكتيرية المختلفة.

يمكن التعرف على أجزاء من سلسلة O-side المعروفة باسم المستضدات من خلال الاختبارات المعملية لتحديد سلالات بكتيرية مسببة للأمراض معينة ("السلالة" هي نوع فرعي من الأنواع البكتيرية ، مثل سلالة الكلاب).

جدران الخلايا القديمة

العتيقة أكثر تنوعًا من البكتيريا وكذلك جدرانها الخلوية. والجدير بالذكر أن هذه الجدران لا تحتوي على ببتيدوغليكان.

بدلا من ذلك ، فإنها تحتوي عادة على جزيء مماثل يسمى pseudopeptidoglycanأو pseudomurein. في هذه المادة ، يتم استبدال جزء من ببتيدوغليكان منتظم يسمى NAM مع وحدة فرعية مختلفة.

بعض الآثار قد بدلا من ذلك طبقة من بروتينات سكرية أو السكريات هذا بديلا لجدار الخلية بدلا من pseudopeptidoglycan. أخيرًا ، كما هو الحال مع بعض الأنواع البكتيرية ، يفتقد عدد قليل من الآثار القديمة جدران الخلايا تمامًا.

الآثار التي تحتوي على pseudomurein هي غير حساس للمضادات الحيوية من فئة البنسلين لأن هذه الأدوية هي مثبطات الببتيداز التي تعمل على التداخل مع تخليق الببتيدوغليكان.

في هذه الآثار القديمة ، لا يتم تصنيع الببتيدوغليكان وبالتالي لا يوجد شيء للبنسلين للعمل.

لماذا هو جدار الخلية مهم؟

قد تحتوي الخلايا البكتيرية التي تفتقر إلى جدران الخلايا على هياكل إضافية لسطح الخلية بالإضافة إلى تلك التي تمت مناقشتها ، مثل glycocalyces (المفرد هو مركب السكر) و S- طبقات.

الجليكوكليكس عبارة عن طبقة من الجزيئات الشبيهة بالسكر والتي تأتي في نوعين رئيسيين: كبسولات و طبقات الوحل. الكبسولة هي طبقة جيدة التنظيم من السكريات أو البروتينات. طبقة الوحل أقل تنظيماً بإحكام ، وتعلق بشكل أقل بإحكام على جدار الخلية أدناه من الجليكالكس.

كنتيجة لذلك ، فإن الجليكوكليكس أكثر مقاومة للغسل ، بينما يمكن إزالة طبقة الوحل بسهولة أكبر. يمكن أن تتكون طبقة الوحل من السكريات أو البروتينات السكرية أو السكرية.

هذه الاختلافات التشريحية تضفي على نفسها أهمية سريرية كبيرة.

تسمح الخلايا السكرية للخلايا بالالتصاق بأسطح معينة ، مما يساعد في تكوين مستعمرات الكائنات الحية التي تسمى الأغشية الحيوية التي يمكن أن تشكل عدة طبقات وحماية الأفراد في المجموعة. لهذا السبب ، تعيش معظم البكتيريا الموجودة في البرية في أغشية حيوية تتكون من مجتمعات بكتيرية مختلطة. الأغشية الحيوية تعيق عمل المضادات الحيوية وكذلك المطهرات.

كل هذه الصفات تساهم في صعوبة القضاء على الميكروبات أو الحد منها والقضاء على الالتهابات.

مقاومة المضادات الحيوية

يتم اختيار "السلالات البكتيرية التي تقاوم بشكل طبيعي لمضاد حيوي معين بفضل حدوث طفرة مفيدة في" البشر "لأن هذه هي البق التي تركت وراءها عندما تتعرض السلالات الحساسة للمضادات الحيوية ، وتتضاعف هذه" البق الخارق " تسبب أمراض.

بحلول العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين ، أصبحت مجموعة متنوعة من البكتيريا سالبة الجرام تقاوم بشكل متزايد المضادات الحيوية ، مما أدى إلى زيادة الأمراض والوفاة بسبب العدوى وزيادة تكاليف الرعاية الصحية. مقاومة المضادات الحيوية هي مثال نموذجي للقسم الطبيعي على المقاييس الزمنية التي يمكن ملاحظتها للبشر.

الامثله تشمل:

يعمل الباحثون الطبيون على مواكبة الحشرات المقاومة في سباق التسلح الميكروبيولوجي.