Les procaryotes ont-ils des parois cellulaires?

Contenu

• Caractéristiques générales des cellules
• Structure cellulaire procaryote générale
• Structure de la paroi cellulaire bactérienne
• Bactéries Gram-positives et Gram-négatives
• Parois cellulaires bactériennes à Gram positif
• Le rôle des acides teichoïques
• Paroi Cellulaire Bactérienne Gram-Négative
• Les outils des bactéries à Gram négatif
• Parois cellulaires Archaea
• Pourquoi la paroi cellulaire est-elle importante?
• Résistance aux antibiotiques

Procaryotes représentent l'une des deux principales classifications de la vie. Les autres sont les eucaryotes.

Les procaryotes se distinguent par leur plus faible niveau de complexité. Ils sont tous microscopiques, mais pas nécessairement unicellulaires. Ils sont divisés en domaines archaea et les bactéries, mais la grande majorité des espèces de procaryotes connues sont des bactéries, présentes sur la Terre depuis environ 3,5 milliards d'années.

Les cellules procaryotes n'ont pas de noyaux ni d'organelles liées à la membrane. 90 pour cent des bactéries ont, cependant, parois cellulairesqui, à l'exception des cellules végétales et de certaines cellules fongiques, manquent de cellules eucaryotes. Ces parois cellulaires forment la couche la plus externe de bactéries et font partie de la capsule bactérienne.

Ils stabilisent et protègent les cellules et sont essentiels pour que les bactéries puissent infecter les cellules hôtes ainsi que la réponse des bactéries aux antibiotiques.

Caractéristiques générales des cellules

Toutes les cellules de la nature partagent de nombreuses caractéristiques communes. L’un d’eux est la présence d’un tiers membrane cellulaire, ou membrane plasma, qui forme la limite physique de la cellule de tous les côtés. Un autre est la substance connue sous le nom cytoplasme trouvé dans la membrane cellulaire.

Un troisième est l’inclusion de matériel génétique sous forme de ADN, ou acide désoxyribonucléique. Un quatrième est la présence de ribosomes, qui fabriquent des protéines. Chaque cellule vivante utilise l'ATP (adénosine triphosphate) comme énergie.

Structure cellulaire procaryote générale

La structure des procaryotes est simple. Dans ces cellules, l'ADN, plutôt que d'être emballé dans un noyau enfermé dans une membrane nucléaire, se retrouve plus faiblement rassemblé dans le cytoplasme, sous la forme d'un corps appelé nucléoïde.

C'est normalement sous la forme d'un chromosome circulaire.

Les ribosomes de la cellule procaryote sont disséminés dans le cytoplasme cellulaire, alors que chez les eucaryotes, certains d'entre eux se trouvent dans des organites telles que Appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique. Le travail des ribosomes est la synthèse des protéines.

Les bactéries se reproduisent par fission binaire ou se divisent simplement en deux et divisent les composants cellulaires de manière égale, y compris l'information génétique dans le petit chromosome unique.

Contrairement à la mitose, cette forme de division cellulaire ne nécessite pas d'étapes distinctes.

Structure de la paroi cellulaire bactérienne

Les peptidoglycanes uniques: Toutes les parois cellulaires végétales et bactériennes sont principalement constituées de chaînes glucidiques.

Mais tandis que les parois des cellules végétales contiennent de la cellulose, que vous verrez énumérée dans les ingrédients de nombreux aliments, les parois des cellules bactériennes contiennent une substance appelée peptidoglycaneque vous ne voulez pas.

Ce peptidoglycane, qui est trouvé uniquement chez les procaryotes, vient en différents types; il donne à la cellule dans son ensemble sa forme et lui confère une protection contre les agressions mécaniques.

Les peptidoglycanes consistent en une colonne vertébrale appelée glycane, qui se compose de acide muramique et glucosamine, qui ont à leur tour des groupes acétyle attachés à leurs atomes d'azote. Ils comprennent également les chaînes peptidiques d'acides aminés qui sont réticulées à d'autres chaînes peptidiques proches.

La force de ces interactions "de pontage" varie considérablement entre les différents peptidoglycanes et donc entre les différentes bactéries.

Comme vous le verrez, cette caractéristique permet aux bactéries d'être classées en types distincts en fonction de la façon dont leurs parois cellulaires réagissent à un produit chimique donné.

Les liaisons transversales sont formées par l’action d’une enzyme appelée transpeptidase, qui est la cible d’une classe d’antibiotiques utilisés pour lutter contre les maladies infectieuses chez l’homme et d’autres organismes.

Bactéries Gram-positives et Gram-négatives

Alors que toutes les bactéries ont une paroi cellulaire, sa composition change d’une espèce à l’autre en raison de différences dans la teneur en peptidoglycane dont les parois cellulaires sont partiellement ou en grande partie fabriquées.

Les bactéries peuvent être séparées en deux types appelés gram positif et gram négatif.

Ceux-ci sont nommés d'après le biologiste Hans Christian Gram, pionnier de la biologie cellulaire qui a mis au point une technique de coloration dans les années 1880, appelée à juste titre le Coloration de Gram, qui a rendu certaines bactéries violettes ou bleues et d’autres rouges ou roses.

Le premier type de bactérie est devenu connu sous le nom de Gram positif, et leurs propriétés de coloration sont attribuables au fait que leurs parois cellulaires contiennent une fraction très élevée de peptidoglycane par rapport à la totalité de la paroi.

Les bactéries à coloration rouge ou rose sont appelées Gram négatifet, comme vous pouvez le deviner, ces bactéries ont des parois constituées de peptidoglycanes en quantités faibles à modérées.

Dans les bactéries à Gram négatif, une fine membrane se trouve à l'extérieur de la paroi cellulaire, formant le membrane cellulaire.

Cette couche est similaire à la membrane plasmique de la cellule qui se trouve de l’autre côté de la paroi de la cellule, plus près de l’intérieur de la cellule. Dans certaines cellules gram-négatives, telles que E. coli, la membrane cellulaire et l’enveloppe nucléaire entrent effectivement en contact à certains endroits, en pénétrant dans le peptidoglycane de la paroi mince entre les deux.

Cette enveloppe nucléaire contient des molécules s'étendant vers l'extérieur appelées les lipopolysaccharides, ou LPS. Des lipoprotéines de murein sont fixées à l’extérieur de la paroi cellulaire, à l’extérieur de cette membrane.

Parois cellulaires bactériennes à Gram positif

Les bactéries à Gram positif ont une paroi épaisse de peptidoglycane d'environ 20 à 80 nm (nanomètres ou un milliardième de mètre).

Les exemples comprennent staphylocoques, streptocoques, lactobacilles et Bacille espèce.

Ces bactéries tachent violet ou rouge, mais généralement violet, avec une coloration de Gram, car le peptidoglycane conserve le colorant violet appliqué au début de la procédure lorsque la préparation est ensuite lavée à l’alcool.

Cette paroi cellulaire plus robuste offre aux bactéries à Gram positif plus une protection contre la plupart des agressions extérieures par rapport aux bactéries à Gram négatif, bien que teneur élevée en peptidoglycanes de ces organismes fait de leurs murs une forteresse unidimensionnelle, ce qui en fait une stratégie un peu plus facile pour le détruire.

••• Sciencing

Les bactéries à Gram positif sont généralement plus sensibles aux antibiotiques qui ciblent la paroi cellulaire que les espèces à Gram négatif, car elles sont exposées à l'environnement au lieu d'être assises sous ou dans une enveloppe cellulaire.

Le rôle des acides teichoïques

Les couches de peptidoglycanes des bactéries à Gram positif sont généralement riches en molécules appelées acides teichoïques, ou TA.

Ce sont des chaînes glucidiques qui traversent et parfois dépassent la couche de peptidoglycane.

On pense que l'AT stabilise le peptidoglycane autour de celui-ci simplement en le rendant plus rigide, plutôt qu'en exerçant des propriétés chimiques.

La TA est en partie responsable de la capacité de certaines bactéries à Gram positif, telles que les espèces de streptocoques, à se lier à des protéines spécifiques à la surface des cellules hôtes, ce qui facilite leur aptitude à causer une infection et, dans de nombreux cas, une maladie.

Lorsque les bactéries ou autres micro-organismes sont capables de provoquer une maladie infectieuse, ils sont appelés pathogène.

Les parois cellulaires des bactéries du Famille des mycobactéries, en plus de contenir du peptidoglycane et des TA, ont une couche externe «cireuse» constituée de acides mycoliques. Ces bactéries sont appelées «Acide rapide,”Car des taches de ce type sont nécessaires pour pénétrer cette couche cireuse afin de permettre un examen microscopique utile.

Paroi Cellulaire Bactérienne Gram-Négative

Les bactéries à Gram négatif, comme leurs homologues à Gram positif, ont la paroi cellulaire du peptidoglycane.

Cependant, le mur est beaucoup plus mince, d'environ 5 à 10 nm d'épaisseur. Ces parois ne tachent pas pourpre avec la coloration de Gram, car leur contenu plus petit en peptidoglycane signifie que les parois ne peuvent pas retenir beaucoup de colorant lorsque la préparation est lavée à l’alcool, ce qui donne finalement une couleur rose ou rougeâtre.

Comme indiqué ci-dessus, la paroi cellulaire n'est pas la plus éloignée de ces bactéries mais est recouverte d'une autre membrane plasmique, l'enveloppe cellulaire ou la membrane externe.

Cette couche a une épaisseur d'environ 7,5 à 10 nm, égalant ou dépassant l'épaisseur de la paroi cellulaire.

Dans la plupart des bactéries Gram-négatives, l’enveloppe cellulaire est liée à un type de molécule de lipoprotéine appelée lipoprotéine de Brauns, elle-même liée au peptidoglycane de la paroi cellulaire.

Les outils des bactéries à Gram négatif

Les bactéries à Gram négatif sont généralement moins sensibles aux antibiotiques ciblant la paroi cellulaire car elles ne sont pas exposées à l'environnement. il a toujours la membrane externe pour la protection.

De plus, chez les bactéries à Gram négatif, une matrice de type gel occupe le territoire situé à l'intérieur de la paroi cellulaire et à l'extérieur de la membrane plasmique, appelée espace périplasmique.

Le composant peptidoglycane de la paroi cellulaire des bactéries à gram négatif n'a qu'une épaisseur d'environ 4 nm.

Là où une paroi cellulaire bactérienne à Gram positif aurait plus de peptidoglycanes à donner à sa substance de paroi, un insecte à Gram négatif a d'autres outils en réserve dans sa membrane externe.

Chaque molécule de LPS est composée d'une sous-unité lipidique A riche en acides gras, d'un petit polysaccharide central et d'une chaîne latérale en O constituée de molécules ressemblant au sucre. Cette chaîne côté O forme le côté externe du LPS.

La composition exacte de la chaîne latérale varie entre les différentes espèces bactériennes.

Des parties de la chaîne latérale O appelée antigènes peuvent être identifiées via des tests de laboratoire afin d'identifier des souches bactériennes pathogènes spécifiques (une "souche" est un sous-type d'une espèce bactérienne, comme une race de chien).

Parois cellulaires Archaea

Archaea sont plus diversifiés que les bactéries et sont donc leurs parois cellulaires. Notamment, ces parois ne contiennent pas de peptidoglycane.

Au contraire, ils contiennent généralement une molécule appelée de manière similaire appelée pseudopeptidoglycane, ou pseudomurein. Dans cette substance, une partie du peptidoglycane régulier appelé NAM est remplacée par une sous-unité différente.

Certaines archées peuvent plutôt avoir une couche de glycoprotéines ou polysaccharides ce substitut de la paroi cellulaire à la place du pseudopeptidoglycane. Enfin, comme pour certaines espèces bactériennes, il manque à quelques archées des parois cellulaires.

Les archées contenant de la pseudomureine sont insensible aux antibiotiques de la classe de la pénicilline parce que ces médicaments sont des inhibiteurs de la transpeptidase qui interfèrent avec la synthèse du peptidoglycane.

Dans ces archées, il n’ya pas de peptidoglycanes en cours de synthèse et il n’ya donc rien sur lequel les pénicillines peuvent agir.

Pourquoi la paroi cellulaire est-elle importante?

Les cellules bactériennes dépourvues de paroi cellulaire peuvent avoir des structures de surface cellulaire supplémentaires en plus de celles discutées, telles que glycocalyces (singulier est glycocalyx) et S-couches.

Un glycocalyx est une couche de molécules ressemblant à du sucre qui se présente sous deux types principaux: capsules et couches slime. Une capsule est une couche bien organisée de polysaccharides ou de protéines. Une couche de boue est moins bien organisée et elle est moins attachée à la paroi cellulaire en dessous d’un glycocalyx.

En conséquence, un glycocalyx est plus résistant à l’élimination, alors qu’une couche visqueuse peut être plus facilement déplacée. La couche visqueuse peut être composée de polysaccharides, de glycoprotéines ou de glycolipides.

Ces variations anatomiques se prêtent à une grande signification clinique.

Les glycocalyces permettent aux cellules de coller à certaines surfaces, aidant ainsi à la formation de colonies d’organismes appelés biofilms qui peut former plusieurs couches et protéger les individus du groupe. Pour cette raison, la plupart des bactéries sauvages vivent dans des biofilms formés à partir de communautés bactériennes mixtes. Les biofilms entravent l'action des antibiotiques et des désinfectants.

Tous ces attributs contribuent à la difficulté d'éliminer ou de réduire les microbes et d'éradiquer les infections.

Résistance aux antibiotiques

Les souches bactériennes naturellement résistantes à un antibiotique donné grâce à une mutation fortuite sont "sélectionnées pour" dans la population humaine, car ce sont les insectes laissés lorsque les insectes sensibles aux antibiotiques sont tués, et ces "superbactères" se multiplient et continuent à causer une maladie.

À la deuxième décennie du 21e siècle, diverses bactéries à Gram négatif sont devenues de plus en plus résistantes aux antibiotiques, ce qui a entraîné une augmentation du nombre de maladies et de décès dus aux infections et une augmentation des coûts des soins de santé. La résistance aux antibiotiques est un exemple archétypal de section naturelle à des échelles de temps observables pour l'homme.

Les exemples comprennent:

Les chercheurs en médecine s’efforcent de suivre le rythme des insectes résistants dans le cadre d’une course microbienne aux armements.