Caractéristiques de la paroi cellulaire bactérienne, biosynthèse, fonctions

La Paroi cellulaire bactérienne Il s'agit d'une structure complexe et semi-rigide, responsable de la protection et de la forme aux bactéries. Structurellement, il est composé d'une molécule appelée peptidoglycane. En plus de la protection des pressions, la paroi bactérienne fournit un site d'ancrage pour des structures telles que les flagelles ou les piis et définit plusieurs propriétés liées à la virulence et à la motilité cellulaire.

Une méthodologie largement utilisée pour classer les bactéries selon la structure de leur paroi cellulaire est la coloration de Gram. Cela consiste en une application systématique de colorants violets et roses, où les bactéries à paroi épaisse et riches en peptidoglycane sont teintes violettes (gram positives) et celles qui ont une fine mur entourée de lipopolysaccharides sont teintes roses (Gram négatif).

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Bien que d'autres êtres organiques tels que les arches, les algues, les champignons et les plantes aient une paroi cellulaire, la structure et la composition de celles-ci diffèrent profondément de la paroi cellulaire bactérienne.

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Caractéristiques et structure

La paroi bactérienne: un réseau de peptidoglycane

En biologie, nous définissons généralement les frontières entre les vivants et le non vivant en utilisant la membrane plasmique. Cependant, il existe de nombreux organismes entourés d'une barrière supplémentaire: la paroi cellulaire.

Dans les bactéries, la paroi cellulaire est composée d'un réseau complexe et complexe d'une macromolécule appelée peptidoglycane, également connue sous le nom de Mureina.

De plus, nous pouvons trouver d'autres types de substances sur la paroi qui sont combinées avec le peptidoglycane, comme les glucides et les polypeptides variés en longueur et en structure.

Chimiquement, le peptidoglycane est un disaccharide dont les unités monomères sont la N-acétylglucosamine et le N-acétylmuramique (racine Murus, ce qui signifie mur).

Nous trouvons toujours une chaîne formée par des tétrapéptides, qui se compose de quatre résidus d'acides aminés attachés au N-acétylmique.

La structure La paroi cellulaire bactérienne suit deux schémas ou deux schémas généraux, connus sous le nom de Gram positif et à Gram négatif. Dans la section suivante, nous développerons complètement cette idée.

Structures externes à la paroi cellulaire

Habituellement, la paroi cellulaire des bactéries est entourée de certaines structures externes, telles que les glycochalix, les flagelles, les filaments axiaux, les fimbrias et les piis.

Le glycochalix se compose d'une matrice de consistance gélatineuse qui entoure le mur et est de composition variable (polysaccharides, polypeptides, etc.). Dans certaines souches bactériennes, la composition de cette capsule contribue à la virulence. C'est également une composante cruciale dans la formation de biofilms.

Les flagelles sont des structures filamenteuses, dont la forme rappelle un fouet et contribue à la mobilité de l'organisme. Les autres filaments susmentionnés contribuent à l'ancrage de la cellule, à la motilité et à l'échange de matériel génétique.

Parois cellulaires bactériennes atypiques

Bien que la structure mentionnée ci-dessus puisse être généralisée à la grande majorité des organismes bactériens, il existe des exceptions très spécifiques qui ne correspondent pas à ce schéma de paroi cellulaire, car ils en manquent ou ont très peu de matériau.

Les membres du genre Mycoplasme et les organismes phylogénétiquement liés à cela sont des plus petites bactéries qui ont été enregistrées. En raison de leur petite taille, ils n'ont pas de paroi cellulaire. En fait, au début, ils étaient considérés comme un virus et non comme des bactéries.

Cependant, il doit y avoir un moyen de savoir pourquoi ces petites bactéries obtiennent une protection. Ceci est réalisé grâce à la présence de lipides spéciaux appelés sterols, qui contribuent à la protection contre la lyse cellulaire.

Les fonctions

-Fonctions biologiques de la paroi cellulaire bactérienne

protection

La fonction principale de la paroi cellulaire dans les bactéries est d'accorder une protection à la cellule, fonctionnant comme une sorte d'exosquelette (comme les arthropodes).

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Les bactéries contiennent une quantité importante de solutés dissous à l'intérieur. En raison du phénomène d'osmose, l'eau environnante essaiera d'entrer dans la cellule en créant une pression osmotique qui, si elle n'est pas contrôlée, peut conduire à la lyse de la cellule.

Si la paroi bactérienne n'existait pas, la seule barrière de l'intérieur cellulaire serait la membrane plasmique fragile de la nature lipidique, qui céderait rapidement la pression causée par le phénomène d'osmose.

La paroi cellulaire bactérienne forme une barricade d'abris face à des oscillations pressantes qui peuvent se produire, ce qui permet de prévenir la lyse cellulaire.

Rigidité et forme

Grâce à ses propriétés de rigidité, le mur aide à façonner les bactéries. C'est pourquoi nous pouvons faire la différence entre plusieurs formes de bactéries selon cet élément, et nous pouvons utiliser cette caractéristique pour établir une classification basée sur les morphologies les plus courantes (noix de coco ou bacilles, entre autres).

Site d'ancrage

Enfin, la paroi cellulaire sert de site d'ancrage pour d'autres structures liées à la motilité et à l'ancrage, comme les fléaux.

-Applications de paroi cellulaire

En plus de ces fonctions biologiques, la paroi bactérienne a également des applications cliniques et taxonomiques. Comme nous le verrons plus tard, le mur est utilisé pour discriminer entre différents types de bactéries. De plus, la structure nous permet de comprendre la virulence des bactéries et quel type d'antibiotique peut être sensible.

Comme les composants chimiques de la paroi cellulaire sont uniques aux bactéries (manquant dans l'invité humain), cet élément est un blanc potentiel pour le développement des antibiotiques.

Classification selon la tache de Gram

En microbiologie, la coloration est des procédures largement utilisées. Certains d'entre eux sont simples et leur objectif est de démontrer clairement la présence d'un organisme. Cependant, d'autres coloration sont de type différentiel, où les colorants utilisés réagissent en fonction du type de bactéries.

L'une des coloration différentielle la plus utilisée en microbiologie est la coloration de Gram, une technique développée en 1884 par le bactériologiste Hans Christian Gram. La technique permet de classer les bactéries en grands groupes: Gram positif et à Gram négatif.

De nos jours, il est considéré comme une technique de grande utilité médicale, bien que certaines bactéries ne réagissent pas correctement à la couleur. Il est généralement appliqué lorsque les bactéries sont jeunes et se développent.

Protocole de coloration à gramme

(Yo) Application de colorant primaire: Un échantillon fixé avec de la chaleur est recouvert d'un colorant violet de base, le verre violet est généralement utilisé pour cela. Ce colorant imprègne toutes les cellules trouvées dans l'échantillon.

(Ii) Application iodo: Après une courte période, le colorant violet est retiré de l'échantillon et applique de l'iode, un agent de morsure. À ce stade, les bactéries positives et négatives sont teintes d'un violet intense.

(Iii) Lavé: La troisième étape implique le colorant du colorant avec une solution d'alcool ou avec un mélange d'alcool-acétone. Ces solutions ont la capacité d'éliminer la couleur, mais seulement de certains échantillons.

(Iv) Application safranine: Enfin, la solution appliquée à l'étape précédente est éliminée et un autre colorant est appliqué, la safranine. Ceci est un colorant de base rouge. Ce colorant de ce colorant est lavé et l'échantillon est prêt à être observé à la lumière du microscope optique.

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Mur bactérien à Gram positif

Dans le passage (iii) de la coloration, seules certaines bactéries conservent le colorant violet, et ceux-ci sont appelés bactéries à Gram positif. La couleur de la safranine ne les affecte pas, et à la fin de la coloration, celles qui appartiennent à ce type sont observées violettes.

Le principe théorique de la coloration est basé sur la structure de la paroi cellulaire bactérienne, car cela dépend de l'évasion ou non du colorant violet, qui forme un complexe avec l'iode.

La différence fondamentale entre les bactéries Gram négatives et positives est la quantité de peptidoglycane qu'ils présentent. Les grammes positifs ont une couche épaisse de ce composé qui leur permet de conserver la coloration violette, malgré le lavage postérieur.

Le cristal violet qui pénètre dans la cellule dans la première étape forme un complexe avec l'iode, ce qui rend difficile le lavage d'alcool, grâce à la couche épaisse de peptidoglycane qui les entoure.

L'espace entre le peptidoglycane gisait. De plus, les bactéries Gram Positive sont caractérisées par une série d'acides théicoiques ancrés sur le mur.

Un exemple de ce type de bactéries est l'espèce Staphylococcus aureus, qui est un pathogène pour l'être humain.

Paroi cellulaire bactérienne à Gram négatif

Les bactéries qui ne conservent pas la couleur du passage (iii) sont, par élimination, le gramme négatif. C'est la raison pour laquelle un deuxième colorant (la safranine) est appliqué pour être en mesure de visualiser ce groupe de procaryotes. Ainsi, les bactéries à Gram négatif sont observées à partir d'une couleur rose.

Contrairement à la couche épaisse de peptidoglycane qui présentent les bactéries grammes positives, les bactéries négatives ont une couche beaucoup plus mince. De plus, ils ont une couche de lipopolysaccharides qui fait partie de leur paroi cellulaire.

Nous pouvons utiliser l'analogie d'un sandwich: le pain représente deux membranes lipidiques et l'intérieur ou la garniture serait la peptidoglycane.

Le lipopolysaccharid est.

Lorsqu'une telle bactérie décède, libère le lipide A, qui a fonctionné comme une endotoxine. Le lipide est lié à la symptomatologie causée par des infections de bactéries Gram négatives, comme la fièvre ou la dilatation des vaisseaux sanguins, entre autres.

Cette couche fine ne conserve pas le colorant violet appliqué dans la première étape, car le lavage d'alcool élimine les lipopolysaccharides (et avec lui le colorant). Ils ne contiennent pas les acides théicoiques mentionnés dans les grammes positifs.

Un exemple de ce modèle d'organisation de la paroi cellulaire bactérienne est la célèbre bactérie ET. coli.

Conséquences médicales du Tincion of Gram

D'un point de vue médical, il est important de connaître la structure de la paroi bactérienne, car les bactéries Gram Positive sont généralement facilement éliminées en appliquant des antibiotiques tels que la pénicilline et la céphalosporine.

En revanche, les bactéries Gram négatives sont généralement résistantes à l'application d'antibiotiques qui ne parviennent pas à pénétrer la barrière des lipopolysaccharides.

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Autres colorations

Bien que la coloration de Gram soit largement connue et appliquée en laboratoire, il existe également d'autres méthodologies qui permettent la différenciation des bactéries en fonction des aspects structurels de la paroi cellulaire. L'un d'eux est la coloration acide qui soutient les bactéries qui ont un type de cire uni au mur.

Ceci est spécifiquement utilisé pour différencier les espèces de Mycobacterium d'autres espèces de bactéries.

Biosynthèse

La synthèse de la paroi cellulaire bactérienne peut se produire dans le cytoplasme de la cellule ou dans la membrane interne. Une fois les unités structurelles synthétisées, l'assemblage de paroi se déroule à l'extérieur des bactéries.

La synthèse du peptidoglycane se produit dans le cytoplasme, où se forment des nucléotides qui serviront de précurseurs à cette macromolécule qui compose le mur.

La synthèse suit son chemin dans la membrane plasmique, où la génération de composés lipidiques membranaires a lieu. À l'intérieur de la membrane plasmique, la polymérisation des unités qui composent le peptidoglycane se produit. L'ensemble du processus est assisté par différentes enzymes bactériennes.

Dégradation

La paroi cellulaire peut être dégradée grâce à l'action enzymatique de la lyszyme, enzyme qui se trouve naturellement dans les fluides tels que les larmes, le mucus et la salive.

Cette enzyme agit plus efficacement dans les parois des bactéries gram positives, ce dernier étant plus vulnérable à la lyse.

Le mécanisme de cette enzyme consiste en l'hydrolyse des liens qui restent avec les blocs monomères du peptidoglycane.

Paroi cellulaire dans les arches

La vie est divisée en trois domaines principaux: bactéries, eucaryotes et arches. Bien que ces derniers se souviennent superficiellement des bactéries, la nature de leur paroi cellulaire est différente.

Dans les arches, il peut y avoir une paroi cellulaire. Dans le cas où il y a une composition chimique, elle varie, y compris une série de polysaccharides et de protéines, mais jusqu'à présent, aucune espèce n'a été signalée avec une paroi peptidoglycane.

Cependant, ils peuvent contenir une substance connue sous le nom de pseudomureine. Dans le cas où la coloration de Gram est appliquée, tout sera Gram négatif. Par conséquent, la coloration n'est pas utile dans les arches.

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