Struttura e funzione delle cellule batteriche (pagina 4)
(Questo capitolo ha 10 pagine)
© Kenneth Todar, PhD
L’involucro cellulare: capsule, pareti cellulari e membrane cellulari
L’involucro cellulare è un termine descrittivo per i diversi strati di materiale che avvolgono o racchiudono il protoplasmodella cellula. Il protoplasma cellulare (citoplasma) è circondato daplasmamembrana, una parete cellulare e una capsula. La parete cellulareè una struttura stratificata in batteri Gram-negativi., Tutte le cellule hanno l’amembrana, che è la caratteristica essenziale e definitiva di una “cellula”.Quasitutti i procarioti hanno una parete cellulare per prevenire danni al protoplasto sottostante.Al di fuori della parete cellulare, soprattutto come struttura superficiale, può essere apolisaccaridecapsuleo glicocalice.
Figura 9. Profili della cellulaavvolgere i batteri Gram-positivi e Gram-negativi. TheGram-positivewall è uno strato uniformemente spesso esterno alla membrana plasmatica. È composto principalmente da peptidoglicano (mureina). Appare il muro Gram-negativosottile e multistrato., Consiste in un foglio di peptidoglicani relativamente sottiletra la membrana plasmatica e una membrana esterna di fosfolipide-lipopolisaccaride. Lo spazio tra le membrane interne (plasma) e esterne(doveil peptidoglicano risiede) è chiamato periplasma.
Capsule
La maggior parte dei procarioti contiene una sorta di strato di apolisaccaridi al di fuori del polimero della parete cellulare. In senso generale, questo stratoè chiamato una capsula. Una vera capsula è discretadettabilestrato di polisaccaridi depositati all’esterno della parete cellulare. Un lessdiscretestructure o matrice che incorpora le cellule è un biofilm chiamato slimelayerora., Un tipo di capsula trovato in batteri chiamati un glycocalyxis un sottile strato di fibre di polisaccaride aggrovigliate che si verifica sulla superficie delle cellule che crescono in natura (al contrario di thelaboratory). Alcuni microbiologi si riferiscono a tutte le capsule come glicocalicee non differenziano le microcapsule.
Figura10. capsulesoutlined batterico da inchiostro di India visto da microscopia ottica. Questo è un truecapsule, uno strato discreto di polisaccaride che circonda le cellule. Sometimesbacterialcells è incastonato più casualmente in una matrice del polisaccaride chiamata aslimelayer o biofilm., Film polisaccaridici che possono inevitabilmente essere presentile superfici delle cellule batteriche,ma che non possono essere rilevate visivamente, sono chiamate glicocalice.
Figura 11. Macchia negativa diStreptococcuspyogenes visto da microscopia elettronica a trasmissione (28.000 X). Thehalo intorno alla catena delle cellule è la capsula di acido ialuronico checircondal’esterno dei batteri. Anche i setti tra coppie di celle divisepuò essere visto. Micrografo elettronico di Streptococcus pyogenesdi Maria Fazio e Vincent A. Fischetti, Ph. D. con permesso.,Il laboratorio di patogenesi batterica e Immunologia, RockefellerUniversity.
Le capsule sono generalmente composte dipolisaccaride; raramente contengono zuccheri amminici o peptidi (Tabella 4).
Tabello4.,ysaccharide
Capsules have severalfunctions andoftenhave multiple functions in a particular organism., Come le fimbrie, le capsule, gli strati di melma e il glicocalice spesso mediano l’aderenza delle cellstosurfaces. Le capsule proteggono anche le cellule batteriche dall’inghiottimentoprotozoi predatori o globuli bianchi (fagociti) o dall’attacco diagenti antimicrobici di origine vegetale o animale. Capsule in certii batteri del petrolio proteggono le cellule dagli effetti perenni dell’essiccazione odesiccazione.I materiali capsulari (ad esempio i destrani) possono essere sovraprodotti quando gli zuccheri nutriti dai batteri diventano riserve di carboidrati per il successivo metabolismo.
Figura 12. Colonie di Bacillusantraci., L’aspetto viscido o mucoide di una colonia batterica èdi solito prova della produzione di capsule. Nel caso di B. anthracis, la capsula è composta da poli-D-glutammato. La capsula è unessenzialedeterminante della virulenza al batterio. Nelle fasi iniziali ofcolonizationand l’infezione la capsula protegge i batteri dagli assalti dai sistemi phagocytic di theimmuneand.
Alcuni batteri produconomateriali di calce e galleggiano come masse coloniali nei loro ambienti. Altrobatteriaprodurre materiali melma per attaccarsi a una superficie o substrato.,I batteri possono attaccare alla superficie, produrre melma, dividere e producemicrocolonieswithin lo strato di melma, e costruire un biofilm, che becomesanenriched e ambiente protetto per se stessi e altri batteri.
Un classico esempio di costruzione di biofilm innaturaè la formazione di placca dentale mediata dall’oralebatterio,Streptococcusmutans. I batteri aderiscono specificamente alla pellicola deldentoper mezzo di una proteina sulla superficie cellulare. I batteri crescono andsynthesizea dextran capsula che li lega allo smalto e forma un biofilmsome300-500 cellule di spessore., I batteri sono in grado di scindere il saccarosio(fornitodalla dieta animale) in glucosio più fruttosio. Il fruttosio è fermentato come fonte di energia per la crescita batterica. Il glucosio è polimerizzato in un polimero di destrano extracellulare che cementa i batteri nel dente e diventa la matrice della placca dentale. La melma di destrano può essere depolimerizzata al glucosio per l’uso come fonte di carbonio, con conseguente produzione di acido lattico all’interno del biofilm (placca) che decalcifica lo smalto e porta alla carie dentale o all’infezione batterica del dente.
Figura 13., (A sinistra) plaquerevealed dentale da un colorante rosso innocuo. http://www.medicdirect.co.uk/DentalHealth(Right) Placca dentale umana. Transmissionelectron micrograph di Marilee Sellers, Northern Arizona University. http://www4.nau.edu/electron/TEM_img.htm
Un’altra caratteristica importante delle capsulepuò essere la loro capacità di bloccare qualche passo nel processo fagocitico e impedire alle cellule batteriche di essere inghiottite o distrutte dai fagociti.Ad esempio, il determinante primario della virulenza del patogeno Streptococcuspneumoniae è la sua capsula polisaccaridica, che impedisce l’ingestionedi pneumococchi da macrofagi alveolari., Il Bacillus anthracis sopravvive all’inghiottimento fagocitico perché gli enzimi lisosomiali del fagocitocannotiniano un attacco alla capsula di poli-D-glutammato del batterio.Bacteriasuch come Pseudomonas aeruginosa, che costruiscono un biofilm fatto di melma extracellulare quando colonizzano tessuti, sono anche tophagocytes resistenti, che non possono penetrare il biofilm.
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