Karakteristik dinding sel bakteri, biosintesis, fungsi

Itu Dinding sel bakteri Ini adalah struktur yang kompleks dan semi -rigid, bertanggung jawab untuk memberikan perlindungan dan bentuk kepada bakteri. Secara struktural, ini terdiri dari molekul yang disebut peptidoglikan. Selain perlindungan tekanan, dinding bakteri menyediakan situs penahan untuk struktur seperti flagella atau pilis dan mendefinisikan beberapa sifat yang terkait dengan virulensi dan motilitas sel.

Metodologi yang banyak digunakan untuk mengklasifikasikan bakteri sesuai dengan struktur dinding selnya adalah pewarnaan gram. Ini terdiri dari aplikasi sistematis pewarna ungu dan merah muda, di mana bakteri dengan dinding tebal dan kaya peptidoglikan adalah ungu yang dicat (gram positif) dan yang memiliki dinding halus yang dikelilingi oleh lipopolysaccharides berwarna merah muda (gram negatif).

Air Mancur Pixabay.com

Meskipun makhluk organik lainnya seperti lengkungan, ganggang, jamur dan tanaman memiliki dinding sel, struktur dan komposisi ini sangat berbeda dari dinding sel bakteri.

[TOC]

Karakteristik dan Struktur

Dinding bakteri: jaringan peptidoglikan

Dalam biologi kami biasanya mendefinisikan batas antara yang hidup dan yang tidak hidup menggunakan membran plasma. Namun, ada banyak organisme yang dikelilingi oleh penghalang tambahan: dinding sel.

Pada bakteri, dinding sel terdiri dari jaringan makromolekul yang rumit dan kompleks yang disebut peptidoglikan, juga dikenal sebagai Mureina.

Selain itu, kita dapat menemukan jenis zat lain di dinding yang dikombinasikan dengan peptidoglikan, seperti karbohidrat dan polipeptida yang bervariasi panjang dan strukturnya bervariasi.

Secara kimia, peptidoglikan adalah disakarida yang unit monomernya adalah N-acetylglucosamine dan N-acetylmuramic (akar Murus, apa artinya dinding).

Kami selalu menemukan rantai yang dibentuk oleh tetrapéptides, yang terdiri dari empat residu asam amino yang melekat pada N-asetilmik.

Struktur Dinding sel bakteri mengikuti dua skema atau dua pola umum, yang dikenal sebagai gram positif dan gram negatif. Di bagian berikut kami akan benar -benar mengembangkan ide ini.

Struktur di luar dinding sel

Biasanya dinding sel bakteri dikelilingi oleh beberapa struktur eksternal, seperti glycochalix, flagela, filamen aksial, fimbrias dan pilis.

Glycochalix terdiri dari matriks konsistensi agar -agar yang mengelilingi dinding, dan merupakan komposisi variabel (polisakarida, polipeptida, dll.). Dalam beberapa strain bakteri, komposisi kapsul ini berkontribusi terhadap virulensi. Ini juga merupakan komponen penting dalam pembentukan biofilm.

Flagella adalah struktur filamen, yang bentuknya mengingatkan cambuk dan berkontribusi pada mobilitas organisme. Sisa filamen yang disebutkan di atas berkontribusi pada jangkar sel, motilitas dan pertukaran bahan genetik.

Dinding sel bakteri atipikal

Meskipun struktur yang disebutkan di atas dapat digeneralisasi ke sebagian besar organisme bakteri, ada pengecualian yang sangat spesifik yang tidak sesuai dengan skema dinding sel ini, karena mereka tidak memiliki atau memiliki bahan yang sangat kecil.

Anggota genre Mycoplasma dan organisme filogenetik yang terkait dengan ini adalah bakteri terkecil yang telah dicatat. Karena ukurannya yang kecil, mereka tidak memiliki dinding sel. Faktanya, pada awalnya mereka dianggap sebagai virus dan bukan sebagai bakteri.

Namun, harus ada cara mengapa bakteri kecil ini mendapatkan perlindungan. Ini dicapai berkat keberadaan lipid khusus yang disebut sterol, yang berkontribusi pada perlindungan terhadap lisis sel.

Fungsi

-Fungsi biologis dinding sel bakteri

Perlindungan

Fungsi utama dinding sel pada bakteri adalah memberikan perlindungan pada sel, berfungsi sebagai semacam exoskeleton (seperti arthropoda).

Dapat melayani Anda: integrin: karakteristik, struktur dan fungsi

Bakteri mengandung sejumlah besar zat terlarut di dalam. Karena fenomena osmosis, air di sekitarnya akan mencoba memasuki sel dengan menciptakan tekanan osmotik, yang jika tidak terkontrol dapat menyebabkan lisis sel.

Jika dinding bakteri tidak ada, satu -satunya penghalang pelindung interior sel adalah membran plasma yang rapuh dari sifat lipid, yang dengan cepat menyerah pada tekanan yang disebabkan oleh fenomena osmosis.

Dinding sel bakteri membentuk barikade tempat berlindung di wajah osilasi mendesak yang mungkin terjadi, yang memungkinkan untuk mencegah lisis sel.

Kekakuan dan bentuk

Berkat sifat kekakuannya, dinding membantu membentuk bakteri. Itulah sebabnya kita dapat membedakan antara beberapa bentuk bakteri menurut elemen ini, dan kita dapat menggunakan karakteristik ini untuk membangun klasifikasi berdasarkan morfologi yang paling umum (kelapa atau basil, antara lain).

Situs jangkar

Akhirnya, dinding sel berfungsi sebagai situs penahan untuk struktur lain yang terkait dengan motilitas dan penahan, seperti momok.

-Aplikasi Dinding Sel

Selain fungsi biologis ini, dinding bakteri juga memiliki aplikasi klinis dan taksonomi. Seperti yang akan kita lihat nanti, dinding digunakan untuk membedakan antara berbagai jenis bakteri. Selain itu, struktur ini memungkinkan kita untuk memahami virulensi bakteri dan jenis antibiotik apa yang rentan.

Karena komponen kimia dinding sel unik untuk bakteri (kurang di tamu manusia), elemen ini berpotensi putih untuk perkembangan antibiotik.

Klasifikasi Menurut Pewarnaan Gram

Dalam mikrobiologi, pewarnaan adalah prosedur yang banyak digunakan. Beberapa dari mereka sederhana dan tujuannya adalah untuk menunjukkan dengan jelas keberadaan suatu organisme. Namun, pewarnaan lainnya adalah jenis diferensial, di mana pewarna yang digunakan bereaksi tergantung pada jenis bakteri.

Salah satu pewarnaan diferensial yang paling banyak digunakan dalam mikrobiologi adalah pewarnaan Gram, sebuah teknik yang dikembangkan pada tahun 1884 oleh ahli bakteriologi Hans Christian Gram. Teknik ini memungkinkan untuk mengklasifikasikan bakteri dalam kelompok besar: gram positif dan gram negatif.

Saat ini dianggap sebagai teknik utilitas medis yang hebat, meskipun beberapa bakteri tidak bereaksi dengan baik terhadap warna. Biasanya diterapkan saat bakteri masih muda dan tumbuh.

Protokol Pewarnaan Gram

(Yo) Aplikasi pewarna primer: Sampel yang dipasang dengan panas ditutupi dengan pewarna ungu dasar, kaca ungu biasanya digunakan untuk itu. Pewarna ini meresapi semua sel yang ditemukan dalam sampel.

(Ii) Aplikasi Iodo: Setelah waktu yang singkat, pewarna ungu dikeluarkan dari sampel dan menerapkan yodium, agen gigitan. Pada tahap ini, kedua bakteri positif dan negatif dicelup dari ungu yang intens.

(AKU AKU AKU) Dicuci: Langkah ketiga menyiratkan pewarna pewarna dengan larutan alkohol atau dengan campuran alkohol-aseton. Solusi ini memiliki kemampuan untuk menghilangkan warna, tetapi hanya dari beberapa sampel.

(Iv) Aplikasi Safranin: Akhirnya, solusi yang diterapkan pada langkah sebelumnya dihilangkan dan pewarna lain diterapkan, safranin. Ini adalah pewarna dasar merah. Pewarna pewarna ini dicuci dan sampel siap untuk diamati dalam cahaya mikroskop optik.

Dapat melayani Anda: gametophte

Dinding bakteri positif gram

Dalam bagian (III) pewarnaan, hanya beberapa bakteri yang mempertahankan pewarna ungu, dan yang dikenal sebagai bakteri positif gram. Warna safranin tidak mempengaruhi mereka, dan pada akhir pewarnaan yang termasuk jenis ini diamati ungu.

Prinsip teoretis pewarnaan didasarkan pada struktur dinding sel bakteri, karena ini tergantung pada pelarian atau tidak pada pewarna ungu, yang membentuk kompleks bersama dengan yodium.

Perbedaan dasar antara bakteri gram negatif dan positif adalah jumlah peptidoglikan yang mereka hadapi. Gram positif memiliki lapisan tebal senyawa ini yang memungkinkan mereka mempertahankan warna ungu, meskipun pencucian posterior.

Kristal ungu yang memasuki sel pada langkah pertama membentuk kompleks dengan yodium, yang membuatnya sulit dengan pencucian alkohol, berkat lapisan peptidoglikan tebal yang mengelilingi mereka.

Ruang antara peptidoglikan berbaring. Selain itu, bakteri gram positif ditandai dengan memiliki serangkaian asam teicoic yang berlabuh ke dinding.

Contoh jenis bakteri ini adalah spesies Staphylococcus aureus, yang merupakan patogen bagi manusia.

Dinding sel bakteri negatif gram

Bakteri yang tidak mempertahankan warna bagian (III), dengan buang, gram negatif. Inilah alasan mengapa pewarna kedua (safranin) diterapkan untuk dapat memvisualisasikan kelompok prokariota ini. Dengan demikian, bakteri gram negatif diamati dari warna merah muda.

Berbeda dengan lapisan tebal peptidoglikan yang menghadirkan bakteri gram positif, yang negatif memiliki lapisan yang jauh lebih tipis. Selain itu, mereka memiliki lapisan lipopolysaccharides yang merupakan bagian dari dinding sel mereka.

Kita dapat menggunakan analogi sandwich: roti mewakili dua membran lipid dan interior atau pengisian akan menjadi peptidoglikan.

Lipopolysaccharid berbaring.

Saat bakteri seperti itu mati, membebaskan lipid A, yang berfungsi sebagai endotoksin. Lipid terkait dengan gejala yang disebabkan oleh infeksi bakteri negatif Gram, seperti demam atau pelebaran pembuluh darah, antara lain.

Lapisan halus ini tidak mempertahankan pewarna ungu yang diterapkan pada langkah pertama, karena pencucian alkohol menghilangkan lipopolysaccharides (dan bersama -sama dengan pewarna). Mereka tidak mengandung asam teicoic yang disebutkan dalam gram positif.

Contoh dari pola organisasi dinding sel bakteri ini adalah bakteri terkenal DAN. coli.

Konsekuensi medis dari tincion gram

Dari perspektif medis, penting untuk mengetahui struktur dinding bakteri, karena bakteri positif gram biasanya mudah dihilangkan dengan menerapkan antibiotik seperti penisilin dan sefalosporin.

Sebaliknya, bakteri gram negatif biasanya resisten terhadap penerapan antibiotik yang gagal menembus penghalang lipopolisakarida.

Dapat melayani Anda: strata basal: karakteristik dan fungsi

Warna lainnya

Meskipun pewarnaan Gram diketahui dan diterapkan secara luas di laboratorium, ada juga metodologi lain yang memungkinkan pembeda bakteri menurut aspek struktural dinding sel. Salah satunya adalah pewarnaan asam yang mendukung bakteri yang memiliki tipe lilin yang disatukan ke dinding.

Ini secara khusus digunakan untuk membedakan spesies dari Mycobacterium spesies bakteri lainnya.

Biosintesis

Sintesis dinding sel bakteri dapat terjadi pada sitoplasma sel atau di membran internal. Setelah unit struktural disintesis, rakitan dinding berlangsung di luar bakteri.

Sintesis peptidoglikan terjadi di sitoplasma, di mana nukleotida terbentuk yang akan berfungsi sebagai prekursor untuk makromolekul ini yang menyusun dinding.

Sintesis mengikuti jalurnya di membran plasma, di mana generasi senyawa lipid membran terjadi. Di dalam membran plasma, polimerisasi unit yang membentuk peptidoglikan terjadi. Seluruh proses dibantu oleh enzim bakteri yang berbeda.

Degradasi

Dinding sel dapat terdegradasi berkat aksi enzimatik liszim, enzim yang secara alami ditemukan dalam cairan seperti air mata, lendir dan air liur.

Enzim ini bertindak lebih efisien di dinding bakteri gram positif, yang terakhir lebih rentan terhadap lisis.

Mekanisme enzim ini terdiri dari hidrolisis tautan yang tetap bersama dengan blok monomerik peptidoglikan.

Dinding sel di lengkungan

Hidup dibagi menjadi tiga domain utama: bakteri, eukariota dan lengkungan. Meskipun yang terakhir secara dangkal mengingat bakteri, sifat dinding selnya berbeda.

Di lengkungan mungkin ada dinding sel. Jika ada komposisi kimia, itu bervariasi termasuk serangkaian polisakarida dan protein, tetapi sejauh ini tidak ada spesies yang dilaporkan dengan dinding peptidoglikan.

Namun, mereka dapat mengandung zat yang dikenal sebagai pseudomurein. Jika pewarnaan Gram diterapkan, semua akan menjadi gram negatif. Oleh karena itu, pewarnaan tidak berguna dalam lengkungan.

Referensi

1. Albers, s. V., & Meyer, b. H. (2011). Avelop Sel Archaeal. Ulasan Alam Mikrobiologi, 9(6), 414-426.
2. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Biologi Sel Esensial. Ilmu Garland.
3. Cooper, g. (2000). Sel: molekul pendekatan. Edisi ke -2. Sinauer Associates.
4. Cooper, g. M., & Hausman, R. DAN. (2007). Sel: molekul pendekatan. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, d. R. (2010). Atlas praktis untuk identifikasi bakteri. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, k. P., & Van Gelder, P. (2000). Struktur dan fungsi protein membran luar bakteri: barel secara singkat. Mikrobiologi Molekuler, 37(2), 239-253.
7. Lodish, h., Berk, a., Zipursky, s. L., Matsudaira, hlm., Baltimore, d., & Darnell, J. (2000). Biologi Sel Molekul Edisi ke -4. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi, rak buku.
8. Scheffers, d. J., & Pinho, M. G. (2005). Sintesis dinding sel bakteri: wawasan baru dari studi lokasi. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekuler, 69(4), 585-607.
9. Tortora, g. J., Funke, b. R., & Case, c. L. (2016). Mikrobiologi. Pengantar. Pearson.