Koperta komórkowa - Cell envelope
Koperta komórka zawiera wewnętrzną błonę komórkową i ścianę komórkową o bakterii . W bakteriach Gram-ujemnych błony zewnętrznej jest również. Ta otoczka nie występuje w Mollicutes, gdzie nie ma ściany komórkowej.
Otoczki komórek bakteryjnych dzielą się na dwie główne kategorie: typ Gram-dodatni i typ Gram-ujemny, wyróżniane metodą barwienia metodą Grama . Każdy typ może zawierać kapsułkę z polisacharydów dla dodatkowej ochrony. Jako grupa są one znane jako bakterie otoczkowane polisacharydami .
Funkcjonować
Podobnie jak w przypadku innych organizmów, ściana komórkowa bakterii zapewnia strukturalną integralność komórki. U prokariontów podstawową funkcją ściany komórkowej jest ochrona komórki przed wewnętrznym ciśnieniem turgorowym spowodowanym znacznie wyższymi stężeniami białek i innych cząsteczek wewnątrz komórki w porównaniu z jej środowiskiem zewnętrznym. Ściana komórkowa bakterii różni się od wszystkich innych organizmów obecnością peptydoglikanu (poli- N- acetyloglukozaminy i kwasu N- acetylomuraminowego), który znajduje się bezpośrednio na zewnątrz błony cytoplazmatycznej . Peptydoglikan odpowiada za sztywność ściany komórkowej bakterii i określanie kształtu komórki. Jest stosunkowo porowaty i nie jest uważany za barierę przepuszczalności dla małych podłoży. Chociaż wszystkie ściany komórkowe bakterii (z kilkoma wyjątkami, np. pasożyty wewnątrzkomórkowe, takie jak Mycoplasma ) zawierają peptydoglikan, nie wszystkie ściany komórkowe mają taką samą ogólną strukturę. Wyraża się to w szczególności poprzez klasyfikację na bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne.
Rodzaje otoczek komórek bakteryjnych
Gram-dodatnia ściana komórkowa
Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich charakteryzuje się obecnością bardzo grubej warstwy peptydoglikanu, która odpowiada za zatrzymywanie barwników fioletu krystalicznego podczas barwienia metodą Grama . Występuje wyłącznie w organizmach należących do Actinobacteria (lub organizmów Gram-dodatnich o wysokim %G+C) i Firmicutes (lub organizmów Gram-dodatnich o niskim %G+C). Bakterie z grupy Deinococcus-Thermus mogą również wykazywać barwienie Gram-dodatnie, ale zawierają pewne struktury ściany komórkowej typowe dla organizmów Gram-ujemnych. W ścianach komórek gram-dodatnich osadzone są polialkohole zwane kwasami tejchojowymi , z których niektóre są połączone wiązaniami lipidowymi, tworząc kwasy lipotejchojowe . Ponieważ kwasy lipotejchojowe są kowalencyjnie połączone z lipidami w błonie cytoplazmatycznej , są one odpowiedzialne za łączenie peptydoglikanu z błoną cytoplazmatyczną . Kwasy tejchojowe nadają gram-dodatniej ścianie komórkowej całkowity ładunek ujemny ze względu na obecność wiązań fosfodiestrowych między monomerami kwasu tejchojowego .
Poza ścianą komórkową wiele bakterii Gram-dodatnich ma warstwę S z „kafelkowych” białek. Warstwa S wspomaga przyczepność i tworzenie biofilmu. Poza warstwą S często znajduje się kapsułka polisacharydów. Kapsułka pomaga bakterii uniknąć fagocytozy gospodarza. W hodowli laboratoryjnej warstwa S i otoczka są często tracone w wyniku ewolucji redukcyjnej (utrata cechy przy braku pozytywnej selekcji).
Gram-ujemna ściana komórkowa
Ściana komórkowa komórek gram-ujemnych zawiera cieńszą warstwę peptydoglikanu sąsiadującą z błoną cytoplazmatyczną niż ściana komórkowa komórek gram-dodatnich, która jest odpowiedzialna za niezdolność ściany komórkowej do zatrzymywania barwnika w postaci fioletu krystalicznego po odbarwieniu etanolem podczas barwienia metodą Grama . Oprócz warstwy peptydoglikanu ściana komórkowa gram-ujemna zawiera również dodatkową błonę zewnętrzną złożoną z fosfolipidów i lipopolisacharydów, które skierowane są do środowiska zewnętrznego. Wysoce naładowany charakter lipopolisacharydów nadaje całkowity ładunek ujemny gram-ujemnej ścianie komórkowej. Struktura chemiczna lipopolisacharydów błony zewnętrznej jest często unikalna dla określonych szczepów bakteryjnych (tj. podgatunków) i jest odpowiedzialna za wiele właściwości antygenowych tych szczepów.
Jako dwuwarstwa fosfolipidowa część lipidowa błony zewnętrznej jest w dużej mierze nieprzepuszczalna dla wszystkich naładowanych cząsteczek. Jednak w błonie zewnętrznej znajdują się kanały zwane porynami, które umożliwiają bierny transport wielu jonów , cukrów i aminokwasów przez błonę zewnętrzną. Cząsteczki te są zatem obecne w peryplazmie , obszarze między błoną plazmatyczną a błoną zewnętrzną. Peryplazmy zawiera peptydoglikanu warstwę i wiele białek odpowiedzialnych za wiązanie substratu lub hydrolizy i odbioru sygnałów z zewnątrz komórki. Uważa się, że peryplazma istnieje raczej w stanie żelopodobnym niż w postaci cieczy ze względu na wysokie stężenie białek i peptydoglikanu znajdującego się w niej. Ze względu na położenie pomiędzy błoną cytoplazmatyczną a błoną zewnętrzną odbierane sygnały i związane substraty są dostępne do transportu przez błonę cytoplazmatyczną przy użyciu osadzonych tam białek transportowych i sygnałowych.
W naturze wiele niehodowanych bakterii Gram-ujemnych ma również warstwę S i otoczkę . Struktury te często giną podczas hodowli laboratoryjnej.
Mykobakterie (bakterie kwasoodporne)
Mykobakterie mają błony komórkowej, co nie jest typowe dla gram-dodatnich i gram-ujemnych. Otoczka komórkowa prątków nie składa się z zewnętrznej błony charakterystycznej dla bakterii Gram-ujemnych, ale ma znaczącą strukturę ścianki peptydoglikanu-arabinogalaktan-kwasu mykolowego, która zapewnia zewnętrzną barierę przepuszczalności. Dlatego uważa się, że pomiędzy błoną cytoplazmatyczną a zewnętrzną barierą istnieje odrębna „pseudoperiplazma”. Natura tego przedziału nie jest dobrze poznana. Bakterie kwasoodporne , takie jak Mycobacteria , są odporne na odbarwianie przez kwasy podczas procedur barwienia. Wysoka zawartość kwasu mykolowego w Mycobacteria odpowiada za wzór barwienia polegający na słabej absorpcji, a następnie wysokiej retencji. Najpopularniejszą techniką barwienia stosowaną do identyfikacji bakterii kwasoodpornych jest barwienie Ziehl-Neelsena lub barwienie kwasoodporne, w którym pałeczki kwasoodporne są zabarwione na jaskrawoczerwono i wyraźnie wyróżniają się na niebieskim tle.
Bakterie pozbawione ściany komórkowej
Bakterie obligatoryjne wewnątrzkomórkowe z rodziny Chlamydiaceae są wyjątkowe pod względem morfologii, ponieważ nie zawierają wykrywalnych ilości peptydoglikanów. Jednak pozakomórkowe formy tych bakterii Gram-ujemnych zachowują swoją integralność strukturalną dzięki warstwie dwusiarczkowej wiążącej usieciowaną warstwę białek bogatych w cysteinę, która znajduje się pomiędzy błoną cytoplazmatyczną a błoną zewnętrzną w sposób analogiczny do warstwy peptydoglikanu w innych bakterie gram-ujemne. W formach wewnątrzkomórkowych bakterii nie znaleziono wiązania krzyżowego dwusiarczkowego, co nadaje tej formie bardziej kruchą mechanicznie.
Otoczki komórkowe bakteryjnej klasy mięczaków nie mają ściany komórkowej. Głównymi bakteriami chorobotwórczymi w tej klasie są mykoplazmy i ureaplazmy .
Bakterie w formie L to szczepy bakterii pozbawione ścian komórkowych pochodzące od bakterii, które normalnie posiadają ściany komórkowe.