I procarioti
rappresentano una delle due principali classificazioni della vita. Gli altri sono gli eucarioti
.

I procarioti si distinguono per il loro livello di complessità inferiore. Sono tutti microscopici, sebbene non necessariamente unicellulari. Sono divisi nei domini archaea
e batteri, ma la stragrande maggioranza delle specie di procarioti conosciute sono batteri, che sono stati sulla Terra per circa 3,5 miliardi di anni.

Le cellule procariotiche non hanno nuclei o organelli legati alla membrana. Tuttavia, il 90 percento dei batteri ha pareti cellulari che, ad eccezione delle cellule vegetali e di alcune cellule fungine, mancano di cellule eucariotiche. Queste pareti cellulari formano lo strato più esterno di batteri e formano parte della capsula batterica
.

Stabilizzano e proteggono la cellula e sono vitali per i batteri che sono in grado di infettare le cellule ospiti e la risposta dei batteri agli antibiotici.
Caratteristiche generali delle cellule

Tutte le cellule in natura condividono molte caratteristiche in comune. Uno di questi è la presenza di una membrana cellulare esterna
, o membrana plasmatica
, che costituisce il confine fisico della cellula su tutti i lati. Un'altra è la sostanza nota come citoplasma
trovata all'interno della membrana cellulare.

Un terzo è l'inclusione di materiale genetico sotto forma di DNA,
o desossiribonucleico L'acido
. Un quarto è la presenza di ribosomi
, che producono proteine. Ogni cellula vivente utilizza ATP (adenosina trifosfato) per produrre energia.
Struttura generale delle cellule procariotiche

La struttura dei procarioti è semplice. In queste cellule, il DNA, anziché essere impacchettato in un nucleo racchiuso in una membrana nucleare, si trova più liberamente raccolto nel citoplasma, sotto forma di un corpo chiamato nucleoide

Questo è normalmente sotto forma di un cromosoma circolare.

I ribosomi della cellula procariotica si trovano sparsi in tutto il citoplasma cellulare, mentre negli eucarioti, alcuni di essi si trovano in organelli come l'apparato Golgi
e il reticolo endoplasmatico
. Il lavoro dei ribosomi è la sintesi proteica.

I batteri si riproducono per fissione binaria o semplicemente si dividono in due e dividono equamente i componenti cellulari, comprese le informazioni genetiche nel singolo piccolo cromosoma.

A differenza della mitosi, questa forma di divisione cellulare non richiede stadi distinti.
Struttura della parete cellulare batterica

I peptidoglicani unici: tutte le pareti cellulari delle piante e le pareti cellulari batteriche sono costituite principalmente da catene di carboidrati.

Ma mentre le pareti delle cellule vegetali contengono cellulosa, che vedrai elencata negli ingredienti di numerosi alimenti, le pareti delle cellule batteriche contengono una sostanza chiamata peptidoglicano, che non troverai.

Questo peptidoglicano, che si trova solo in procarioti, è disponibile in diversi tipi; dà alla cellula nel suo insieme la sua forma e conferisce protezione alla cellula dagli insulti meccanici.

I peptidoglicani sono costituiti da una spina dorsale chiamata glicano
, che a sua volta è costituito da acido muramico
e glucosamina
, che a loro volta hanno gruppi acetilici attaccati ai loro atomi di azoto. Includono anche catene peptidiche di aminoacidi che sono reticolate con altre catene peptidiche vicine.

La forza di queste interazioni "a ponte" varia ampiamente tra i diversi peptidoglicani e quindi tra i diversi batteri.

Questa caratteristica, come vedrai, consente di classificare i batteri in tipi distinti in base al modo in cui le loro pareti cellulari reagiscono a una determinata sostanza chimica.

I legami incrociati sono formati dall'azione di un enzima chiamato a transpeptidasi
, che è il bersaglio di una classe di antibiotici usati per combattere le malattie infettive nell'uomo e in altri organismi.
Batteri Gram-positivi e Gram-negativi

Mentre tutti i batteri hanno un parete cellulare, la sua composizione cambia da specie a specie a causa delle differenze nel contenuto peptidoglicano di cui le pareti cellulari sono parzialmente o per lo più prodotte.

I batteri possono essere separati in due tipi chiamati gram-positivi e gram-negativi.

Questi prendono il nome dal biologo Hans Christian Gram, un pioniere della biologia cellulare che ha sviluppato una tecnica di colorazione nel 1880, giustamente chiamata la colorazione di Gram, che ha causato alcuni batteri diventare viola o blu e altri diventare rossi o rosa.

Il precedente tipo di batteri è diventato noto come gram-positivo e le loro proprietà di colorazione sono attribuibili al fatto che le loro pareti cellulari contengono una frazione molto elevata di peptidoglicano rispetto all'intera parete.

La colorazione rossa o rosa i batteri sono noti come gram-negativi e, come si può immaginare, questi batteri hanno pareti costituite da modeste o piccole quantità di peptidoglicano.

Nei batteri gram-negativi, una sottile membrana si trova fuori dalla parete cellulare, formando inviluppo cellulare

Questo strato è simile alla membrana plasmatica della cellula che si trova sull'altro lato della parete cellulare, più vicino all'interno della cellula. In alcune cellule gram-negative, come E. coli
, la membrana cellulare e l'involucro nucleare entrano effettivamente in contatto in alcuni punti, penetrando nel peptidoglicano della parete sottile tra.

Questo inviluppo nucleare contiene molecole che si estendono verso l'esterno chiamate lipopolisaccaridi o LPS. Dall'interno di questa membrana si estendono le lipoproteine di mureina che sono attaccate all'estremità più esterna della parete cellulare.
Muri cellulari batterici Gram-positivi

I batteri Gram-positivi hanno una spessa parete cellulare peptidoglicano , circa 20 a 80 nm (nanometri o un miliardesimo di metro) di spessore.

Gli esempi includono stafilococchi, streptococchi, lattobacilli e specie di Bacillus.

Questi batteri si colorano di viola o rosso, ma di solito viola, con colorazione Gram, poiché il peptidoglicano mantiene il colorante viola applicato all'inizio della procedura quando la preparazione viene successivamente lavata con alcool.

Questa parete cellulare più robusta offre ai batteri gram-positivi una maggiore protezione dalla maggior parte degli insulti esterni rispetto ai batteri gram-negativi, sebbene l'alto contenuto peptidoglicano di questi organismi renda le loro pareti una sorta di fortezza unidimensionale, rendendo a sua volta una strategia un po 'più semplice su come distruggerla.
••• Scienze

Grammo batteri positivi tra l'altro, sono generalmente più sensibili agli antibiotici che colpiscono la parete cellulare rispetto alle specie gram-negative, poiché è esposta all'ambiente invece di sedersi al di sotto o all'interno di un involucro cellulare.
Il ruolo dell'acido teicoico

Gli strati peptidoglicani di batteri gram-positivi sono generalmente ricchi di molecole chiamate acidi teicoici
o TA

Queste sono catene di carboidrati che raggiungono e talvolta oltre lo strato peptidoglicano.

Si ritiene che TA stabilizzi il peptidoglicano attorno ad esso semplicemente rendendolo più rigido, piuttosto che esercitando qualsiasi proprietà chimica.

L'AT è in parte responsabile dell'abilità di alcuni batteri gram-positivi, come le specie streptococciche, si legano a proteine specifiche sulla superficie delle cellule ospiti, il che facilita la loro capacità di causare infezioni e in molti casi malattie.

Quando batteri o altri microrganismi sono in grado di causando malattie infettive, sono denominati patogeni nic
.

Le pareti cellulari dei batteri della famiglia dei micobatteri, oltre a contenere peptidoglicani e TA, hanno uno strato esterno "ceroso" fatto di acidi micolici
. Questi batteri sono noti come " acido-veloce,
" perché per penetrare questo strato ceroso sono necessarie macchie di questo tipo per consentire un utile esame microscopico.
Muri cellulari batterici Gram-negativi

I batteri Gram-negativi, come le loro controparti Gram-positive, hanno pareti cellulari peptidoglicane.

Tuttavia, il muro è molto più sottile, solo circa 5-10 nm di spessore. Queste pareti non si colorano di viola con la macchia di Gram perché il loro contenuto peptidoglicano più piccolo significa che la parete non può trattenere molta tintura quando la preparazione viene lavata con alcool, risultando in un colore rosa o rossastro alla fine.

Come notato sopra, la parete cellulare non è il più esterno di questi batteri, ma è invece coperta da un'altra membrana plasmatica, l'involucro cellulare o la membrana esterna.

Questo strato ha uno spessore di circa 7,5-10 nm, rivaleggiante o superiore allo spessore del parete cellulare.

Nella maggior parte dei batteri gram-negativi, l'involucro cellulare è collegato a un tipo di molecola lipoproteica chiamata lipoproteina di Braun, che a sua volta è collegata al peptidoglicano della parete cellulare.
Gli strumenti di batteri Gram-negativi

I batteri Gram-negativi sono generalmente meno sensibili agli antibiotici che colpiscono la parete cellulare perché non sono esposti all'ambiente; ha ancora la membrana esterna di protezione.

Inoltre, nei batteri gram-negativi, una matrice gelatinosa occupa il territorio all'interno della parete cellulare e all'esterno della membrana del plasma chiamata spazio periplasmatico.

Il componente peptidoglicano della parete cellulare dei batteri gram-negativi ha uno spessore di circa 4 nm.

Laddove una parete cellulare batterica gram-positiva avrebbe più peptidoglicani per dare la sua sostanza murale, un bug gram-negativo ha altri strumenti in serbo nella sua membrana esterna.

Ogni molecola di LPS è composta da una subunità lipidica A ricca di acidi grassi, un polisaccaride a nucleo piccolo e una catena O-side costituita da molecole simili allo zucchero. Questa catena O-side costituisce il lato esterno dell'LPS.

L'esatta composizione della catena laterale varia tra le diverse specie batteriche.

Parti della catena O-side note come antigeni possono essere identificato tramite test di laboratorio per identificare specifici ceppi batterici patogeni (un "ceppo" è un sottotipo di una specie batterica, come una razza di cane).
Archaea Cell Walls

Gli archaea sono più diversi dei batteri e così sono le loro pareti cellulari. In particolare, queste pareti non contengono peptidoglicano.

Piuttosto, di solito contengono una molecola chiamata allo stesso modo chiamata pseudopeptidoglicano o pseudomureina. In questa sostanza, una parte del normale peptidoglicano chiamato NAM viene sostituita con una diversa subunità.

Alcuni archaea possono invece avere uno strato di glicoproteine
o polisaccaridi
che sostituiscono la parete cellulare al posto dello pseudopeptidoglicano. Infine, come con alcune specie batteriche, alcune archaea mancano del tutto le pareti cellulari.

Le archaea che contengono pseudomureina sono insensibili agli antibiotici della classe delle penicilline perché questi farmaci sono inibitori delle transpeptidasi che agiscono per interferire con la sintesi peptidoglicana.

In questi archei, non ci sono peptidoglicani da sintetizzare e quindi nulla per cui le penicilline possano agire.
Perché è importante la parete cellulare?

Le cellule batteriche prive di pareti cellulari possono avere una superficie cellulare aggiuntiva strutture oltre a quelle discusse, come i glicocalici (singolare è il glicocalice) e gli strati a S.

Un glicocalice è una mano di molecole simili allo zucchero che si presenta in due tipi principali: capsule e strati di melma. Una capsula è uno strato ben organizzato di polisaccaridi o proteine. Uno strato di melma è organizzato in modo meno stretto ed è attaccato meno saldamente alla parete cellulare sottostante rispetto a un glicocalice.

Di conseguenza, un glicocalice è più resistente all'eliminazione, mentre uno strato di melma può essere più facilmente sfollato. Lo strato di melma può essere composto da polisaccaridi, glicoproteine o glicolipidi.

Queste variazioni anatomiche si prestano ad un grande significato clinico.

I glicocalici consentono alle cellule di aderire a determinate superfici, contribuendo alla formazione di colonie di organismi chiamati biofilm
che possono formare diversi strati e proteggere gli individui nel gruppo. Per questo motivo, la maggior parte dei batteri in natura vive in biofilm formati da comunità batteriche miste. I biofilm impediscono l'azione degli antibiotici e dei disinfettanti.

Tutti questi attributi contribuiscono alla difficoltà di eliminare o ridurre i microbi e sradicare le infezioni.
Resistenza agli antibiotici

Varietà batteriche che sono naturalmente resistente a un determinato antibiotico grazie a una mutazione vantaggiosa "selezionata" nelle popolazioni umane perché questi sono gli insetti lasciati indietro quando vengono uccisi quelli sensibili agli antibiotici, e questi "superbatteri" si moltiplicano e continuano a causare malattie. >

Entro la seconda decade del 21 ° secolo, una varietà di batteri Gram-negativi è diventata sempre più resistente agli antibiotici, portando ad un aumento delle malattie e della morte per infezioni e aumentando i costi dell'assistenza sanitaria. La resistenza agli antibiotici è un esempio archetipico di sezione naturale su scale temporali osservabile dall'uomo.

Gli esempi includono: