Visão Geral das paredes celulares bacterianas

uma parede celular, não apenas de bactérias, mas para todos os organismos, é encontrada fora da membrana celular. É uma camada adicional que normalmente fornece alguma força que a membrana celular carece, por ter uma estrutura semi-rígida.as paredes celulares gram-positivas e gram-negativas contêm um ingrediente conhecido como peptidoglicano (também conhecido como mureina). Esta substância em particular não foi encontrada em nenhum outro lugar da terra, além das paredes celulares das bactérias., Mas ambos os tipos de parede celular bacteriana também contêm ingredientes adicionais, tornando a parede celular bacteriana uma estrutura complexa em geral, particularmente quando comparado com as paredes celulares de micróbios eucarióticos. As paredes celulares de micróbios eucarióticos são tipicamente compostas por um único ingrediente, como a celulose encontrada em paredes celulares de algas ou o quitina em paredes celulares de fungos.

a parede celular bacteriana também desempenha várias funções, além de fornecer a força geral para a célula., Ele também ajuda a manter a forma celular, o que é importante para como a célula vai crescer, Reproduzir, obter nutrientes, e se mover. Protege a célula da lise osmótica, à medida que a célula se move de um ambiente para outro ou transporta nutrientes do seu entorno. Uma vez que a água pode mover-se livremente através da membrana celular e da parede celular, a célula está em risco de um desequilíbrio osmótico, que pode exercer pressão sobre a membrana plasmática relativamente fraca. Estudos têm realmente mostrado que a pressão interna de uma célula é semelhante à pressão encontrada dentro de um pneu totalmente insuflado carro., Isso é muita pressão para a membrana de plasma suportar! A parede celular pode manter fora certas moléculas, tais como toxinas, particularmente para bactérias gram-negativo. E por último, a parede celular bacteriana pode contribuir para a patogenicidade ou a capacidade causadora de doenças da célula para certos agentes patogénicos bacterianos.

estrutura do peptidoglicano

vamos começar com peptidoglicano, uma vez que é um ingrediente que ambas as paredes celulares bacterianas têm em comum.,

peptidoglicano é um polissacárido feito de dois derivados de glucose, N-acetilglucosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM), alternados em cadeias longas. As cadeias são ligadas entre si por um tetrapeptídeo que se estende da unidade de açúcar NAM, permitindo a formação de uma estrutura semelhante a um retículo. Os quatro aminoácidos que compõem o tetrapeptido são: L-alanina, D-Glutamina, L-lisina ou ácido meso-diaminopimélico (DPA), e D-alanina., Tipicamente apenas a forma L-isomérica de aminoácidos são utilizados pelas células, mas o uso da imagem Espelho D-aminoácidos fornece proteção das proteases que podem comprometer a integridade da parede celular atacando o peptidoglicano. Os tetrapeptídeos podem ser diretamente ligados entre si, com a D-alanina em um tetrapeptídeo ligando-se à l-lisina/ DPA em outro tetrapeptídeo. Em muitas bactérias gram positivas existe uma ponte cruzada de cinco aminoácidos, como a glicina (peptídeo interbridge), que serve para ligar um tetrapeptídeo a outro., Em ambos os casos, a ligação cruzada serve para aumentar a força da estrutura geral, com mais força derivada da ligação cruzada completa, onde cada tetrapeptídeo é ligado de alguma forma a um tetrapeptídeo em outra cadeia NAG-NAM.apesar de muito ainda ser desconhecido sobre peptidoglicano, pesquisas nos últimos dez anos sugerem que peptidoglicano é sintetizado como um cilindro com uma subestrutura enrolada, onde cada bobina é reticulada à bobina ao lado dela, criando uma estrutura ainda mais forte em geral.,

Gram-Positiva, as paredes celulares

As paredes celulares de bactérias gram-positivas são compostas predominantemente de peptidoglycan. Na verdade, o peptidoglicano pode representar até 90% da parede celular, com camada após camada formando-se em torno da membrana celular. Os tetrapeptídeos de NAM são tipicamente ligados entre si com um péptido interbridge e a ligação cruzada completa é comum. Tudo isso se combina para criar uma parede celular incrivelmente forte.,

o componente adicional numa parede celular gram-positiva é o ácido teicóico, um glicopolímero, que está incorporado nas camadas peptidoglicanas. Acredita-se que o ácido teicóico desempenhe vários papéis importantes para a célula, tais como a geração da carga negativa líquida da célula, que é essencial para o desenvolvimento de uma força motriz de prótons. O ácido teicóico contribui para a rigidez global da parede celular, o que é importante para a manutenção da forma celular, particularmente em organismos em forma de vara., Há também evidências de que os ácidos teicóicos participam da divisão celular, interagindo com a máquina de biossíntese peptidoglicana. Por último, os ácidos teicóicos parecem desempenhar um papel na resistência a condições adversas como altas temperaturas e altas concentrações de sal, bem como aos antibióticos β-lactâmicos. Os ácidos teicóicos podem ser ligados covalentemente ao peptidoglicano (ácidos teicóicos de parede ou WTA) ou ligados à membrana celular através de uma âncora lipídica, caso em que é referido como ácido lipoteico.,

Uma vez que o peptidoglicano é relativamente poroso, a maioria das substâncias pode passar através da parede celular gram-positiva com pouca dificuldade. Mas alguns nutrientes são muito grandes, exigindo que a célula para confiar no uso de exoenzimas. Estas enzimas extracelulares são feitas dentro do citoplasma da célula e, em seguida, secretadas através da membrana celular, através da parede celular, onde funcionam fora da célula para quebrar grandes macromoléculas em componentes menores.,

paredes celulares Gram negativas

as paredes celulares de bactérias gram negativas são mais complexas do que as de bactérias gram positivas, com mais ingredientes no geral. Eles também contêm peptidoglicano, embora apenas um par de camadas, representando 5-10% da parede celular total. O que é mais notável sobre a parede celular gram negativa é a presença de uma membrana plasmática localizada fora das camadas peptidoglicanas, conhecida como membrana externa. Isto compõe a maior parte da parede celular gram negativo., A membrana externa é composta por uma camada lipídica, muito semelhante em composição à membrana celular com cabeças polares, caudas de ácidos graxos e proteínas integrais. Difere da membrana celular pela presença de grandes moléculas conhecidas como lipopolissacarídeo (LPS), que são ancoradas na membrana externa e projetam-se da célula para o meio ambiente. O LPS é constituído por três componentes diferentes: 1) o antigénio O ou o-polissacarídeo, que representa a parte mais externa da estrutura , 2) o polissacarídeo principal, e 3) lípido a, que ancora o LPS na membrana externa., LPS é conhecido por servir muitas funções diferentes para a célula, tais como contribuir para a carga negativa líquida para a célula, ajudando a estabilizar a membrana externa, e proporcionando proteção contra certas substâncias químicas, bloqueando fisicamente o acesso a outras partes da parede celular. Além disso, LPS desempenha um papel na resposta do hospedeiro a bactérias gram negativas patogênicas. O antigénio o desencadeia uma resposta imunitária num hospedeiro infectado, causando a geração de anticorpos específicos a essa parte da LPS (pense-se no E. coli O157)., Lipid A actua como uma toxina, especificamente uma endotoxina, causando sintomas gerais de doença, tais como febre e diarreia. Uma grande quantidade de lípidos a liberado na corrente sanguínea pode desencadear choque endotóxico, uma resposta inflamatória em todo o corpo que pode ser fatal.

a membrana exterior representa um obstáculo para a célula. Embora existam certas moléculas que gostaria de manter fora, tais como antibióticos e produtos químicos tóxicos, há nutrientes que gostaria de deixar entrar e o bilayer lipídico adicional apresenta uma barreira formidável., Moléculas grandes são quebradas por enzimas, a fim de permitir-lhes passar o LPS. Em vez de exoenzimas (como as bactérias gram-positivas), as bactérias gram-negativas utilizam enzimas periplásmicas que são armazenadas no periplasma. Onde está o periplasma? É o espaço localizado entre a superfície exterior da membrana celular e a superfície interna da membrana externa, e contém o peptidoglicano gram negativo., Uma vez que as enzimas periplásmicas tenham decomposto nutrientes em moléculas menores que podem passar pelo LPS, elas ainda precisam ser transportadas através da membrana externa, especificamente a camada lipídica. As células gram negativas utilizam porinas, que são proteínas transmembranares compostas por um trímero de três subunidades, que formam um poro através da membrana. Alguns porinos não são específicos e transportam qualquer molécula que se encaixe, enquanto alguns porinos são específicos e apenas transportam substâncias que eles reconhecem pelo uso de um local de ligação., Uma vez através da membrana exterior e no periplasma, as moléculas trabalham através das camadas peptidoglicanas porosas antes de serem transportadas por proteínas integrais através da membrana celular.as camadas peptidoglicanas estão ligadas à membrana externa pelo uso de uma lipoproteína conhecida como lipoproteína de Braun (bom velho Dr. Braun). Numa extremidade, a lipoproteína liga-se covalentemente ao peptidoglicano, enquanto a outra extremidade está embutida na membrana externa através da sua cabeça polar. Esta ligação entre as duas camadas proporciona integridade estrutural adicional e resistência.,

bactérias invulgares e sem Parede

tendo enfatizado a importância de uma parede celular e o ingrediente peptidoglicano para ambas as bactérias gram positivo e gram negativo, parece importante destacar algumas exceções também. As bactérias pertencentes ao filo Chlamydiae parecem não ter peptidoglicano, embora suas paredes celulares tenham uma estrutura gram negativa em todos os outros aspectos (ou seja, membrana externa, LPS, porin, etc.). Tem sido sugerido que eles podem estar usando uma camada proteica que funciona da mesma forma que peptidoglicano., Isto tem uma vantagem para a célula no fornecimento de resistência aos antibióticos β-lactâmicos (como a penicilina), que atacam o peptidoglicano.

As bactérias pertencentes ao filo Tenericutes não possuem uma parede celular completamente, o que as torna extremamente suscetíveis a mudanças osmóticas. Eles frequentemente fortalecem sua membrana celular um pouco pela adição de esteróis, uma substância geralmente associada com membranas celulares eucarióticas. Muitos membros deste filo são patógenos, optando por se esconder dentro do ambiente protetor de um hospedeiro.,quais são as características e funções básicas da parede celular nas bactérias?qual é a coloração Gram e como se relaciona com os diferentes tipos de bactérias na parede celular?qual é a estrutura unitária básica do peptidoglicano? Que componentes estão presentes e como interagem? Ser capaz de diagrama peptidoglicano e seus componentes.

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