Die Bakterienzelle

Chemische Zusammensetzung

Die vorrangige Komponente der Bakterienzelle ist Wasser, das 80% der Zellmasse und des Lösungsmittels ausmacht, in dem die verschiedenen Komponenten dispergiert sind: organische (Lipide, Proteine, Polysaccharide und Nukleinsäuren) und anorganische (Mineralien wie Natrium, Zink), Phosphor, Eisen, Kalzium und Schwefel.).

Kern

Das Bakterium ist eine prokaryotische Zelle und unterscheidet sich als solche von der eukaryotischen Zelle (typisch für den Menschen, aber auch für Pflanzen, Tiere und Pilze), vor allem aufgrund des Fehlens einer Kernmembran. Innerhalb der Bakterienzelle hätten wir dann ein einzelnes Chromosom, das direkt in das Zytoplasma eingetaucht ist und DNA enthält, die in eine superspiralisierte kreisförmige Struktur gewickelt ist. In der Regel befindet sich diese DNA in enger Assoziation mit bestimmten Regionen der Plasmamembran (MESOSOMI), in denen sich Enzyme zur bakteriellen Replikation und zur Energieerzeugung (oxidative Phosphorylierung) befinden.

Bakterielle Ribosomen

In den Bakterienzellen befinden sich Ribosomen, die kleiner als die eukaryontischen sind und eine unterschiedliche Struktur und Sedimentationskonstante aufweisen [70er Jahre in den Bakterien (50er Jahre größere Untereinheit, 30er Jahre kleinere) und 80er Jahre in den Eukaryonten (70er Jahre größere Untereinheit, 40er Jahre kleinere)]. Sie bestehen aus Proteinen und RNA, die durch den Transkriptionsprozess aus der chromosomalen DNA gebildet werden.

Die Unterschiede, die bakterielle Ribosomen von menschlichen Ribosomen trennen (erinnern wir uns, dass das Ribosom die für die Proteinsynthese verantwortliche zelluläre Organelle ist), haben die Entwicklung selektiver Wirkstoffe ermöglicht, die die bakterielle Proteinsynthese hemmen können, ohne das menschliche Protein zu beeinträchtigen.

Plasmamembran

Die Plasmamembran des Bakteriums ist der des Eukaryoten sehr ähnlich, wenn auch subtiler. Zunächst erkennt man die typische Phospholipid-Doppelschicht, in die Glykoproteine ​​und Glykolipide eingetaucht sind. Auch die Funktionen sind analog, da die bakterielle Plasmamembran den Austausch mit der Umwelt reguliert. Draußen finden wir eine charakteristische Struktur, die Bakterienwand. In diesem Zusammenhang ist es sehr wichtig darauf hinzuweisen, dass die GRAM + -Bakterien nur die Plasmamembran und die Zellwand besitzen, während es im GRAM eine zusätzliche Struktur gibt, die als äußere Membran bezeichnet wird.

Bakterienwand

Die Bakterienwand verleiht dem Bakterium Festigkeit und Festigkeit und verhindert, dass es in einer Umgebung mit verringertem osmotischem Druck beschädigt wird. Es erfüllt auch Abwehrfunktionen gegen Phagozytose und reguliert den Austausch von Nährstoffen und Metaboliten mit der Außenwelt (in Synergie mit der Plasmamembran).

Der Hauptbestandteil des bakteriellen Teils ist ein Polymer, das Peptidoglycan genannt wird, häufiger bei GRAM + -Bakterien und dünn bei GRAM -. Die beiden Monomere, aus denen es besteht, sind Aminozucker, genannt N-Acetylgucosamin (NAG) und Acetyl-Muransäure (NAM), die durch glykosidische Bindungen B 1-4 und B 1-6 miteinander verbunden sind. An jedes Molekül N-Acetyl-Muransäure sind 5 Aminosäuren gebunden, von denen die erste L-Alanin und die letzten beiden D-Alanin sind.

Viele NAG- und NAM-Monomere führen daher zu einem Peptidoglycanmolekül, und mehrere Peptidoglycanmoleküle binden zusammen, um die Bakterienwand zu bilden. Diese Assoziation wird durch die Wirkung eines Enzyms namens TRANSPEPTIDASI gewährleistet, das eine Peptidbindung zwischen der dritten Aminosäure einer Kette und der vierten der parallelen Kette erzeugt. Die Energie, die benötigt wird, um diese Verbindung herzustellen, wird durch den Verlust der fünften Aminosäure bereitgestellt, die wir als D-Alanin in Erinnerung behalten. Penicillin, ein bekanntes Antibiotikum, wirkt auf dieser Ebene und verhindert die Verknüpfung zwischen der dritten und vierten Aminosäure der beiden parallelen Ketten. Das Lysozym, ein starkes antibakterielles Mittel, das unter anderem in Speichel und Tränen enthalten ist, unterbricht stattdessen die B 1-4 -Bindung, die die NAM- und NAG-Monomere zusammenhält.

In GRAM-Bakterien ist die Verbindung zwischen der dritten und vierten Aminosäure direkt, während sie in positiven GRAMs durch 5 Glyzinien (Pentaglycinbrücke) vermittelt wird.

So wichtig es auch ist, die Zellwand ist keine unverzichtbare Struktur für das Leben der Zelle, so sehr, dass einige Bakterien dies nicht tun. Darin können sich auch Moleküle befinden, die TEICOIC ACIDS genannt werden, die typisch für positive GRAM-Bakterien sind, aber auch in GRAM - vorhanden sind. Hierbei handelt es sich um Polymere mehrwertiger Alkohole (Glycerin), die mit Aminosäuren und Zuckern assoziiert sind und den Abbau von Peptidoglycan durch Lysozym und andere bakterizide Wirkstoffe behindern sollen.

Außenmembran

Typisch und exklusiv für GRAMs - es wird mithilfe von Lipoproteinen mit der Bakterienwand assoziiert. Es besteht aus zwei Blättern, von denen:

• das Innerste ist phospholipider Natur;
• während das Äußere aus einem wiederholten Liposaccharidmolekül besteht, dem sogenannten LPS (oder Lipopolysaccharid).

Das LPS-Lipopolysaccharid ist wiederum in drei Schichten unterteilt:

• das innerste, von lipidischer Natur, heißt LIPIDE A; es ist für alle GRAM-Bakterien gleich - und bildet seinen toxischen Bestandteil (ENDOTOSSIN); Viele der klassischen klinischen Symptome einer GRAM-Infektion sind daher auf Lipid A zurückzuführen, unter denen Fieber zweifellos die häufigste Erkrankung ist.
• Der zentrale Teil der Polysaccharid-Natur heißt C (oder Kern) und ist für alle Bakterien gleich.
• Der äußere Teil heißt ANTIGENE O, ist immer polysaccharidisch, unterscheidet sich jedoch von Bakterium zu Bakterium.

Die äußere Membran erkennt auch sehr kleine Proteine, sogenannte Porine, die die Aufnahme von Nährstoffen regulieren, aber auch von anderen Substanzen, wie zum Beispiel den Antibiotika selbst (sie widersetzen sich ihrem Eintritt).

VERGLEICH MIT DER EUKARYOTISCHEN ZELLE: Zusätzlich zu den bereits aufgeführten Unterschieden fehlen den Bakterienzellen einige komplexe eukaryotische Strukturen (endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien, Golgi-Apparat, Chloroplasten, Centriolen und mitotische Spindel).