Struktur und Funktion von Bakterienzellen (Seite 4)
(Dieses Kapitel hat 10 Seiten)
© Kenneth Todar, PhD
Die Zellhülle: Kapseln, Zellwände und Zellmembranen
Die Zellhülle ist ein beschreibender Begrifffür die mehreren Materialschichten, die das Protoplasma der Zelle umhüllen oder umschließen. Das Zellprotoplasma (Zytoplasma) ist umgeben Voneplasmamembran, eine Zellwand und eine Kapsel. Die Zellwand selbstist eine Schichtstruktur in gramnegativen Bakterien., Alle Zellen haben eine Amembran, die das wesentliche und definitive Merkmal einer“Zelle“ ist.Fastalle Procaryoten haben eine Zellwand, um Schäden am darunter liegenden Protoplasten zu verhindern.Außerhalb der Zellwand, vor allem als Oberflächenstruktur, kann Apolysaccharidekapsuleoder Glykokalyx sein.
Abbildung 9. Profile der Zellmembranen der grampositiven und gramnegativen Bakterien. Die Plasmapositivwand ist eine gleichmäßig dicke Schicht außerhalb der Plasmamembran. Es besteht hauptsächlich aus Peptidoglycan (Murein). Die gramnegative wallappearsthin und vielschichtig., Es besteht aus einem relativ dünnen Peptidoglycansheetzwischen der Plasmamembran und einer Phospholipid-Lipopolysaccharid-Äußerembran. Der Raum zwischen den inneren(Plasma) und äußeren Membranen (woinder Peptidoglycan befindet sich) wird Periplasma genannt.
Kapseln
Die meisten Procaryotes enthalteneine Art Apolysaccharidelayer außerhalb des Zellwandpolymers. Im Allgemeinen Sinne diese Schichtwird eine Kapsel genannt. Eine echte Kapsel ist diskretdetdetektivschicht aus Polysacchariden, die sich außerhalb der Zellwand ablagern. Eine weniger diskrete Struktur oder Matrix, die die Zellen einbettet, wird slimelayerora Biofilm genannt., Eine Art Kapsel, die in Bakterien gefunden wird, die Glykokalyxeist eine dünne Schicht von verwickelten Polysaccharidfasern, die auf der Oberfläche von Zellen auftritt, die in der Natur wachsen (im Gegensatz zu dielaboratory). Einige Mikrobiologen bezeichnen alle Kapseln als Glykokalyxund unterscheiden keine Mikrokapseln.
Figure10. Bakterienkapseln aus Indien werden lichtmikroskopisch betrachtet. Dies ist eine Truecapsule, eine diskrete Polysaccharidschicht, die die Zellen umgibt. Sometimesbakterielle Zellen werden zufälliger in eine Polysaccharidmatrix namens Aslimelayer oder Biofilm eingebettet., Polysaccharidfilme, die unweigerlich vorhanden sein könnendie Oberflächen von Bakterienzellen,die aber visuell nicht nachgewiesen werden können, werden Glykokalyx genannt.
Abbildung 11. Negativer Fleck Vonstreptococcuspyogenes durch Transmissionselektronenmikroskopie (28.000 X). Thehalo um die kette von zellen ist die hyaluronsäure kapsel thatsurroundsdas äußere der bakterien. Die Septen zwischen sich teilenden Zellpaaren können ebenfalls gesehen werden. Elektronenmikrograph von Streptococcus pyogenesvon Maria Fazio und Vincent A. Fischetti, Ph. D. mit Genehmigung.,TheLaboratory für Bakterielle Pathogenese und Immunologie, RockefellerUniversity.
Kapseln sind allgemeinzusammengesetzt Auspolysaccharid;selten enthalten sie Aminozucker oder Peptide (Tabelle 4).
Tabelle4.,ysaccharide
Capsules have severalfunctions andoftenhave multiple functions in a particular organism., Wie Fimbrien vermitteln Kapseln,Schleimschichten und Glykokalyx häufig das Anhaften von Cellstosurfaces. Kapseln schützen auch Bakterienzellen vor verschlingenredatorische Protozoen oder weiße Blutkörperchen (Phagozyten) oder vor Angriffen durchantimikrobielle Mittel pflanzlichen oder tierischen Ursprungs. Kapseln in bestimmtenoilbakterien schützen Zellen vor mehrjährigen Auswirkungen von Austrocknung oder Austrocknung.Kapselmaterialien (z. B. Dextrane) können überproduziert werden, wenn Bakterien Zucker zu Kohlenhydratreserven für den späteren Stoffwechsel verarbeiten.
Abbildung 12. Kolonien von Bacillus Anthracis., Das schleimige oder mukoide Aussehen einer Bakterienkolonie istin der Regel ein Beweis für die Kapselproduktion. Bei B. anthracis besteht die Kapsel aus Poly-D-Glutamat. Die Kapsel ist anessentiellbestimmend für die Virulenz des Bakteriums. In den frühen Stadien Vonkolonisierungund Infektion schützt die Kapsel die Bakterien vor Angriffen durch dieimmuneund phagozytische Systeme.
Einige Bakterien produzieren Schleimmaterialien, die sich als koloniale Massen in ihrer Umgebung ausbreiten. Andere bakterieproduzieren Schleimmaterialien, um sich an einer Oberfläche oder einem Substrat zu befestigen.,Bakterien können sich an der Oberfläche anhaften, Schleim produzieren, sich in der Schleimschicht teilen und Mikrokolonien produzierenmithin, und einen Biofilm konstruieren, der für sich selbst und andere Bakterien zu einer bereicherten und geschützten Umgebung wird.
Ein klassisches Beispiel Fürbiofilmkonstruktion Innatureist die Bildung von Zahnbelag, vermittelt durch das Oralbacterium Streptococcus Titans. Die Bakterien haften spezifisch an der Zelloberfläche mit Hilfe eines Proteins. Die Bakterien wachsen undsynthesizea Dextran Kapsel, die sie an den Zahnschmelz bindet und bildet eine biofilmsome300-500 Zellen in der Dicke., Die Bakterien sind in der Lage, Saccharose(bereitgestellt durch die tierische Ernährung) in Glucose plus Fructose zu spalten. Die Fructose isfermentedas eine Energiequelle für das Bakterienwachstum. Die Glucose ist polymerisiertintoan extrazelluläres Dextran-Polymer, das die Bakterien zu Zähnen zementiert und zur Matrix von Zahnbelag wird. Der Dextran-Schleim kann zur Verwendung als Kohlenstoffquelle zu glucosepolymerisiert werden, wodurch innerhalb des Biofilms (Plaque), der den Zahnschmelz entkalkt und zu Zahnkaries oder bakteriellen Infektionen des Zahns führt, ein Aktinsäure entsteht.
Abbildung 13., (Links) Dental plaquerevaled durch eine harmlose rote farbstoff. http://www.medicdirect.co.uk/DentalHealth(Right) Menschlicher Zahnbelag. Transmissionelectron Aufnahme von Marilee Sellers, Northern Arizona University.
Ein weiteres wichtiges Merkmal von Kapselmaybe ihre Fähigkeit, einen Schritt im phagozytischen Prozess zu blockieren und zu verhindern, dass Bakterienzellen von Phagozyten verschlungen oder zerstört werden.Zum Beispiel ist die primäre Determinante der Virulenz des Erregers Streptococcuspneumoniae seine Polysaccharidkapsel, die die Aufnahme von Pneumokokken durch Alveolarmakrophagen verhindert., Bacillus anthracis überlebtphagozytisches Engulfment, weil die lysosomalen Enzyme der Phagozytekannotinitieren einen Angriff auf die Poly-D-Glutamatkapsel des Bakteriums.Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa, die bei der Besiedlung von Geweben einen Biofilm aus extrazellulärem Schleim konstruieren,sind auch resistente Tophagozyten, die den Biofilm nicht durchdringen können.
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