コンテンツ
- セルの一般的な特性
- 一般的な原核細胞の構造
- 細菌の細胞壁の構造
- グラム陽性菌とグラム陰性菌
- グラム陽性細菌細胞壁
- テイコ酸の役割
- グラム陰性菌の細胞壁
- グラム陰性細菌のツール
- 古細菌細胞壁
- 細胞壁が重要な理由
- 抗生物質耐性
原核生物 人生の2つの主要な分類の1つを表します。他は 真核生物.
原核生物は、複雑さが低いことで際立っています。それらはすべて微視的ですが、必ずしも単細胞ではありません。それらはドメインに分割されます 古細菌 そして 細菌、 しかし、既知の原核生物種の大部分は細菌であり、約35億年にわたって地球上に存在しています。
原核細胞には核や膜に結合した細胞小器官はありません。ただし、細菌の90％は 細胞壁、植物細胞といくつかの真菌細胞を除いて、真核細胞は欠乏しています。これらの細胞壁は細菌の最外層を形成し、細菌の一部を構成します 細菌のカプセル.
それらは細胞を安定化および保護し、細菌が抗生物質に対する細菌の応答と同様に宿主細胞に感染することができるために不可欠です。
セルの一般的な特性
自然界のすべてのセルは、多くの機能を共有しています。これらの1つは外部の存在です 細胞膜、 または 原形質膜、すべての側面でセルの物理的な境界を形成します。もう一つは、として知られている物質です 細胞質 細胞膜内にあります。
3番目は、遺伝物質を次の形式で含めることです。 DNA、 または デオキシリボ核酸。 4番目は リボソーム、タンパク質を製造します。すべての生細胞は、エネルギーにATP（アデノシン三リン酸）を使用します。
一般的な原核細胞の構造
原核生物の構造は単純です。これらの細胞では、DNAは、核膜に囲まれた核内にパッケージ化されるのではなく、細胞質内により緩く集められ、体と呼ばれる形で発見されます。 核様体.
これは通常、環状染色体の形です。
原核細胞のリボソームは細胞の細胞質全体に散在しているのに対し、真核生物では、その一部は細胞小器官などに見られます ゴルジ体 そしてその 小胞体。リボソームの仕事はタンパク質合成です。
細菌は、2つの分裂、または単純に2つに分裂し、単一の小さな染色体の遺伝情報を含む細胞成分を均等に分割することによって繁殖します。
有糸分裂とは異なり、この形態の細胞分裂は明確な段階を必要としません。
細菌の細胞壁の構造
ユニークなペプチドグリカン： すべての植物細胞壁と細菌細胞壁は、主に炭水化物鎖で構成されています。
しかし、植物の細胞壁にはセルロースが含まれていますが、これは多くの食品の成分にリストされていますが、細菌細胞の壁には ペプチドグリカン、あなたはしません。
このペプチドグリカンは 原核生物にのみ見られる、さまざまなタイプがあります。それは細胞全体にその形状を与え、機械的損傷から細胞を保護します。
ペプチドグリカンは、と呼ばれるバックボーンで構成されています グリカン、それ自体で構成されます ムラミン酸 そして グルコサミン、どちらも窒素原子にアセチル基が結合しています。それらには、他の近くのペプチド鎖に架橋されたアミノ酸のペプチド鎖も含まれます。
これらの「架橋」相互作用の強さは、異なるペプチドグリカン間で、したがって異なる細菌間で大きく異なります。
あなたが見るように、この特徴は、細菌がその細胞壁が特定の化学物質にどのように反応するかに基づいて、異なるタイプに分類されることを可能にします。
架橋はと呼ばれる酵素の作用によって形成されます トランスペプチダーゼ、これは、人間や他の生物の感染症と闘うために使用される抗生物質のクラスのターゲットです。
グラム陽性菌とグラム陰性菌
すべての細菌は細胞壁を持っていますが、細胞壁の一部または大部分が作られているペプチドグリカン含有量の違いにより、その組成は種ごとに変化します。
細菌は、グラム陽性とグラム陰性と呼ばれる2つのタイプに分けられます。
これらは生物学者にちなんで名付けられました ハンスクリスチャングラム、1880年代に染色技術を開発した細胞生物学の先駆者であり、 グラム染色、特定の細菌が紫または青になり、他の細菌が赤またはピンクになります。
前のタイプのバクテリアは グラム陽性そして、それらの染色特性は、それらの細胞壁が壁全体に対して非常に高い割合のペプチドグリカンを含むという事実に起因する。
赤またはピンクの染色細菌はとして知られています グラム陰性、ご想像のとおり、これらの細菌の壁は中程度から少量のペプチドグリカンで構成されています。
グラム陰性菌では、細胞壁の外側に薄い膜があり、 セルエンベロープ.
この層は、細胞壁の反対側、細胞の内部に近い細胞の原形質膜に似ています。などの一部のグラム陰性細胞では 大腸菌、細胞膜と核膜は実際にはいくつかの場所で接触し、その間の薄い壁のペプチドグリカンを貫通します。
この核エンベロープには、 リポ多糖類、 または LPS。この膜の内部から伸びているのは、細胞壁の外側の遠端で付着しているムレインリポタンパク質です。
グラム陽性細菌細胞壁
グラム陽性菌は、約20〜80 nm（ナノメートルまたは10億分の1メートル）の厚いペプチドグリカン細胞壁を持っています。
例が含まれます ブドウ球菌、連鎖球菌、乳酸菌 そして バチルス 種。
これらの細菌は汚れる 紫または赤、しかし通常は紫色で、グラム染色があります。ペプチドグリカンは、調製物が後でアルコールで洗浄されるときに、手順の初期に適用されたバイオレット染料を保持するためです。
このより強固な細胞壁は、グラム陰性細菌と比較して、グラム陽性細菌に比べて、ほとんどの外部からの攻撃に対する保護を提供します。 ペプチドグリカン含有量が高い これらの生物の壁は、その壁を一次元の要塞のようなものにし、それを破壊する方法に関する戦略をやや簡単にします。
•••科学グラム陽性菌は、細胞膜の下または内部に座っているのではなく、環境にさらされているため、一般にグラム陰性種よりも細胞壁を標的とする抗生物質の影響を受けやすい。
テイコ酸の役割
グラム陽性菌のペプチドグリカン層は通常、と呼ばれる分子が多い テイコ酸、 または TA.
これらは、ペプチドグリカン層を通過し、時には通過する炭水化物鎖です。
TAは、化学的特性を発揮するのではなく、単純に剛性を高めることにより、周囲のペプチドグリカンを安定化すると考えられています。
TAは、連鎖球菌種などの特定のグラム陽性菌が宿主細胞の表面の特定のタンパク質に結合する能力の一部を担っており、感染や多くの場合疾患を引き起こす能力を促進します。
細菌または他の微生物が感染症を引き起こす可能性がある場合、それらは 病原性.
の細菌の細胞壁 マイコバクテリアファミリー、ペプチドグリカンとTAを含むことに加えて、 ミコール酸。これらの細菌は「抗酸性、有用な顕微鏡検査を可能にするために、このワックス層を貫通するにはこのタイプの汚れが必要だからです。
グラム陰性菌の細胞壁
グラム陰性菌は、グラム陽性菌と同様に、ペプチドグリカン細胞壁を持っています。
ただし、壁は非常に薄く、厚さはわずか5〜10 nmです。これらの壁はグラム染色で紫色に染まりません。ペプチドグリカンの含有量が少ないため、調製物をアルコールで洗うと壁が色素を保持できず、最終的にピンク色または赤みがかった色になるためです。
上記のように、細胞壁はこれらの細菌の最も外側ではなく、代わりに別の原形質膜、細胞エンベロープまたは外膜で覆われています。
この層の厚さは約7.5〜10 nmで、細胞壁の厚さに匹敵するか、それを超えています。
ほとんどのグラム陰性細菌では、細胞エンベロープはブラウンスリポタンパク質と呼ばれるリポタンパク質分子のタイプにリンクされており、これは細胞壁のペプチドグリカンにリンクされています。
グラム陰性細菌のツール
一般的に、グラム陰性菌は環境にさらされていないため、細胞壁を標的とする抗生物質の影響を受けにくい。保護用の外膜がまだあります。
さらに、グラム陰性菌では、ゲル様マトリックスが細胞壁の内側と細胞膜周辺の細胞膜の外側の領域を占めています。
グラム陰性菌の細胞壁のペプチドグリカン成分の厚さはわずか約4 nmです。
グラム陽性細菌の細胞壁がその壁物質を与えるペプチドグリカンをより多く持つ場合、グラム陰性のバグにはその外膜に他の道具があります。
各LPS分子は、脂肪酸が豊富なリピドAサブユニット、小さなコア多糖、および糖様分子でできたO側鎖で構成されています。このO側のチェーンは、LPSの外側を形成します。
側鎖の正確な組成は、細菌種によって異なります。
抗原として知られるO側鎖の一部は、特定の病原性細菌株（「株」は犬種のような細菌種のサブタイプです）を識別するための実験室試験によって識別できます。
古細菌細胞壁
古細菌 細菌よりも多様であり、その細胞壁も多様です。特に、これらの壁にはペプチドグリカンが含まれていません。
むしろ、彼らは通常と呼ばれる同様に呼ばれる分子が含まれています 擬ペプチドグリカン、 または プソイドムレイン。この物質では、NAMと呼ばれる通常のペプチドグリカンの一部が別のサブユニットに置き換えられています。
古細菌の中には、代わりに 糖タンパク質 または 多糖類 偽ペプチドグリカンの代わりに細胞壁の代わりになります。最後に、いくつかの細菌種と同様に、いくつかの古細菌には細胞壁が完全に欠けています。
プソイドムレインを含む古細菌は ペニシリンクラスの抗生物質に非感受性 これらの薬物は、ペプチドグリカン合成を妨げるように作用するトランスペプチダーゼ阻害剤であるためです。
これらの古細菌では、合成されているペプチドグリカンは存在しないため、ペニシリンが作用することはありません。
細胞壁が重要な理由
細胞壁を欠く細菌細胞には、議論されたものに加えて、追加の細胞表面構造があります。 糖衣 （単数形は グリコカリックス）およびS層。
グリコカリックスは、主に2つのタイプの糖のような分子のコートです。 カプセル そして スライム層。カプセルは、多糖類またはタンパク質のよく組織化された層です。スライム層は組織があまり固くなく、グリコカリックスよりも下の細胞壁にしっかりと付着していません。
その結果、グリコカリックスは洗い流されにくくなり、スライム層はより簡単に移動できます。スライム層は、多糖類、糖タンパク質または糖脂質で構成されていてもよい。
これらの解剖学的変化は、臨床的に非常に重要です。
グリコカリセスは、細胞が特定の表面に付着することを可能にし、と呼ばれる生物のコロニーの形成を支援します バイオフィルム それはいくつかの層を形成し、グループ内の個人を保護することができます。このため、野生のほとんどの細菌は、混合細菌群集から形成されたバイオフィルムに住んでいます。バイオフィルムは、抗生物質と消毒剤の作用を妨げます。
これらの属性はすべて、微生物を除去または削減し、感染を根絶することの困難さに貢献します。
抗生物質耐性
これらは抗生物質感受性のものが殺されたときに残されたバグであり、これらの「スーパーバグ」は増殖し続けます病気を引き起こす。
21世紀の20年目までに、さまざまなグラム陰性菌が抗生物質に対する耐性を高め、感染症による病気や死亡の増加と医療費の増加につながりました。抗生物質耐性は、人間が観察できる時間スケールの自然切片の典型的な例です。
例は次のとおりです。
医学研究者は、微生物の軍拡に匹敵する耐性のバグに追いつくために取り組んでいます。