Semnificatia biologica a peretelui celular bacterian. Efectele indepartarii P.C. in laborator
Perete celular este o structura rigida de invelis, care inconjura complet celula bacteriana. La cele mobile, peretele este strabatut de flageli. Structura parietala lipseste la bacteriile din grupul Mycoplasma, precum si la cele halofile extreme (cele care traiesc in medii saline foarte 848g69i concentrate, unde structura protectoare fata de socul osmotic nu este necesara).
Evidentiere. La microscopul optic, peretele celular se evidentiaza dupa colorare selectiva, cu coloranti de mare afinitate fata de componentele sale chimice. La microscopul electronic, peretele se evidentiaza fie direct, fie dupa utilizarea unor artificii de tehnica, ce constau in lezarea mecanica a structurii parietale cu perle de sticla sau cu ultrasunete. Continutul celular se pierde si peretele ramane ca un sac gol si rigid, care pastreaza forma originala a celulei, ceea ce sugereaza rolul esential al peretelui in determinarea formei bacteriene.
Grosimea peretelui este cuprinsa intre l5-30 nm (uneori pana la 80 nm).
In ciuda starii incerte a taxonomiei bacteriene, un criteriu empiric cu o valoare practica deosebita in clasificarea si identificarea procariotelor este comportamentul la coloratia Gram (C. Gram 1884). Caracterul Gram pozitiv sau Gram negativ reflecta deosebiri structurale majore ale peretelui.
Peretele celular este o structura cu rol esential in arhitectura celulara, pentru ca fiind rigid, determina forma celulei si mentinerea ei. Dupa pierderea continutului celular, sacul mureinic pastreaza forma initiala a celulei.
Mureina confera elasticitate celulei, permitand marirea volumului ei prin crestere. Elasticitatea este capacitatea de a suferi deformari la presiune, fara alterarea structurii celulare.
Peretele celular regleaza functia de permeabilitate, constituind o bariera mecanica suplimentara, alaturi de membrana citoplasmatica. La bacteriile Gram pozitive, peretele are o porozitate de 1 nm, permitand trecerea moleculelor mai mici de l200 Da*.
*Un dalton este egal cu masa atomului de H, adica l,672649 x l0-24 g. l kDa = l 000 Da.
La bacteriile Gram pozitive, peretele participa la formarea septului de diviziune, ce separa cele doua celule surori si la procesele de crestere. Cresterea volumului celular este rezultatul cresterii peretelui.
La bacteriile Gram negative, porinele membranei externe, legate necovalent de mureina, regleaza procesele de permeabilitate prin modificari conformationale, deoarece functioneaza ca adevarate canale moleculare. {n mediile cu osmolaritate mica (cele naturale), porinele sunt mai permeabile, iar la bacteriile patogene, in organismul gazda, porinele au permeabilitate mai mica.
Membrana externa este o bariera selectiva: permite difuzia moleculelor mici in ambele sensuri, fiind impermeabila pentru macromolecule. Permite difuzia limitata a substantelor hidrofobe, deoarece lama externa nu contine glicerofosfolipide. Suprafata este acoperita cu LPS, care formeaza o structura quasicristalina. Din aceasta cauza, lama externa nu prezinta o difuzie laterala marcata a moleculelor, tipica membranelor alcatuite din glicerofosfolipide.
Membrana externa contine proteine cu functii de transport molecular. Ele au rolul de receptori de vitamine, glucide, aminoacizi, de transferine (leaga Fe si il transfera in celula).
La bacteriile patogene, in membrana externa se gasesc proteine de virulenta: adezine, cu rol de fixare a bacteriei pe celulele sensibile.
LPS are proprietati chimiotactic negative fata de fagocite, marind nivelul virulentei bacteriene si confera individualitate biochimica si serologica diferitelor tulpini.
LPS este antigenic si induce sinteza anticorpilor specifici cu rol protector.
In concluzie, peretele celular este o structura esentiala a celulei bacteriene, indeplinind functii multiple, cea mai importanta fiind protectia fata de liza osmotica in mediile hipotonice.
Peretele celular lipseste la micoplasme. Ele se pot izola din organismul uman, de la animale, plante, insecte, fungi, sol, ape menajere. Sunt saprobionte, traind pe materia organica in mediile naturale (ape menajere, sol) sau comensale la om si animale, pe mucoasele bucofaringiana si genitourinara, incapabile sa se dezvolte in mediul extern ca saprobionte. Unele dintre cele comensale sunt potential patogene. Desi nu au perete celular, supravietuiesc, pentru ca au o membrana citoplasmatica rigida (care contine steroli) si pentru ca traiesc in medii protejate osmotic, asa cum este organismul animal si uman.
Protoplastul este structura organizata a componentelor celulare care ramane dupa indepartarea peretelui celular si care, pastrandu-si viabilitatea realizeaza procese metabolice, biosinteze si transfer de energie (fig. 14).
Protoplastii bacterieni au fost obtinuti experimental in l952 de catre Salton. El a evidentiat ca peretele celular de Micrococcus lysodeikticus s-a digerat sub actiunea lizozimului.
Cea mai folosita metoda de obtinere a protoplastilor este digestia enzimatica cu lizozim, a peretelui bacteriilor Gram pozitive. Lizozimul, care se gaseste in lacrimi, saliva, albusul de ou, ataca mureina (peptidoglicanul) prin hidroliza legaturilor β l-4 ale lanturilor polizaharidice. Rezulta un dizaharid format din N-acetilglucozamina si N-acetilmuramic, la care raman atasate catenele peptidice.
Protoplastul este foarte sensibil la liza osmotica. Citoplasma celulei bacteriene este o solutie mai concentrata (l0 mM) decat a mediului de suspensie. Apa trece din compartimentul cu concentratie mica, in cel cu concentratie crescuta, printr-un proces denumit osmoza. Intr-un mediu neprotejat osmotic, apa patrunde in protoplast si se produce plasmoliza.
Intr-un mediu protejat osmotic, protoplastii celulelor Gram pozitive isi pastreaza integritatea structurala, capacitatea respiratorie, de biosinteza, de crestere si diviziune si chiar de replicare a fagului, daca infectia s-a facut inainte de indepartarea peretelui.
Mediul de protectie osmotica (de protoplastizare) trebuie sa contina o concentratie mare a unor substante pentru care membrana celulara este impermeabila (solutie de sucroza 0 M). Daca mediul de suspensie este hipertonic, protoplastul pierde apa si colapseaza, proces denumit plasmoptiza.
In conditii speciale de mediu, protoplastul isi regenereaza peretele si revine la forma originala a celulei, proces denumit reversie. Regenerarea este sigura daca protoplastul mai pastreaza un rest de perete, care va functiona ca primer al resintezei structurii parietale.
Tratamentul cu lizozim nu este eficient pentru conversia bacteriilor Gram negative la protoplasti, datorita membranei externe care impiedica accesul enzimei la peptidoglican. Pentru cresterea eficientei actiunii enzimatice, celulele se trateaza cu EDTA, care dimueaza concentratia ionilor de Mg. Se formeaza sferoplasti (celule sferice inconjurate partial sau total de membrana externa).
|
