Thành tế bào và Vỏ tế bào vi khuẩn

Vỏ tế bào vi khuẩn là ranh giới nhiều lớp, màng sinh chất, thành tế bào, và ở vi khuẩn Gram âm có thêm màng ngoài, bao quanh tế bào chất. Yếu tố cấu trúc trung tâm của nó là peptidoglycan, một polymer dạng lưới giúp tế bào có hình dạng và bảo vệ nó chống lại sự ly giải do thẩm thấu, và cách vỏ tế bào được tổ chức xác định sự phân chia cấu trúc chính của vi khuẩn.

Definition

Thành tế bào và vỏ tế bào vi khuẩn là cấu trúc bề mặt nhiều lớp của tế bào vi khuẩn, bao gồm màng sinh chất và thành tế bào bên ngoài dựa trên peptidoglycan (với một màng ngoài bổ sung ở vi khuẩn Gram âm), duy trì hình dạng tế bào và chống lại áp suất trương nước bên trong.

Scope

Chủ đề này bao gồm hóa học và kiến trúc của peptidoglycan, vỏ tế bào Gram dương (thành dày với axit teichoic), vỏ tế bào Gram âm (thành mỏng được bao bọc bởi màng ngoài mang lipopolysaccharide), và vai trò chức năng của vỏ tế bào trong việc định hình, duy trì tính toàn vẹn và tính thấm. Nó đề cập đến quy trình nhuộm cho thấy sự khác biệt này trong một chủ đề liên quan.

Core questions

• Kiến trúc peptidoglycan mang lại hình dạng và sự bảo vệ thẩm thấu như thế nào?
• Những khác biệt cấu trúc nào phân biệt vỏ tế bào Gram dương với Gram âm?
• Màng ngoài định hình tính thấm của vi khuẩn Gram âm như thế nào?

Key concepts

• Sacculus peptidoglycan (murein)
• Các chuỗi glycan được liên kết chéo bằng cầu nối peptide
• Thành dày Gram dương với axit teichoic
• Thành mỏng Gram âm và màng ngoài
• Lipopolysaccharide và màng ngoài
• Không gian quanh chất nguyên sinh
• Bảo vệ thẩm thấu và áp suất trương nước

Mechanisms

Peptidoglycan được xây dựng từ các chuỗi glycan xen kẽ N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic acid được liên kết chéo bằng các peptide ngắn thành một đại phân tử dạng lưới duy nhất, sacculus, bao bọc tế bào và chống lại áp suất trương nước. Ở vi khuẩn Gram dương, thành này dày và được đan xen bởi các axit teichoic và lipoteichoic; ở vi khuẩn Gram âm, lớp peptidoglycan mỏng và nằm trong không gian quanh chất nguyên sinh giữa màng sinh chất và một màng ngoài bất đối xứng có lớp ngoài được cấu tạo bởi lipopolysaccharide. Màng ngoài hoạt động như một hàng rào thấm với các protein kênh kiểm soát sự xâm nhập của các chất hòa tan. Những khác biệt về vỏ tế bào này là cơ sở cho sự giữ lại thuốc nhuộm khác nhau trong nhuộm Gram và nhiều điểm khác biệt về cấu trúc giữa các vi khuẩn.

Clinical relevance

Vỏ tế bào là đặc điểm cấu trúc phân biệt vi khuẩn Gram dương với Gram âm và góp phần tạo nên sự khác biệt nội tại về tính chất hàng rào giữa hai nhóm; lipopolysaccharide của màng ngoài Gram âm là một phân tử bề mặt quan trọng được vật chủ nhận biết. Mục này mô tả cấu trúc vỏ tế bào như tài liệu tham khảo và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Cấu trúc phân tử của peptidoglycan và kiến trúc của vỏ tế bào Gram dương và Gram âm được thiết lập trong các tài liệu hóa sinh và sinh học tế bào và được tổng hợp trong các sách giáo khoa vi sinh học tiêu chuẩn.

History

Thành tế bào sớm được công nhận là cấu trúc chịu trách nhiệm về hình dạng vi khuẩn và phản ứng Gram, và việc làm sáng tỏ hóa học peptidoglycan vào giữa thế kỷ XX, tiếp theo là các mô hình chi tiết về kiến trúc của nó, đã giải thích cách một mạng lưới cộng hóa trị duy nhất có thể vừa định hình vừa bảo vệ tế bào.

Key figures

• Waldemar Vollmer
• Thomas Silhavy
• Miguel de Pedro

Seminal works

• vollmer-2008
• silhavy-2010

Frequently asked questions

Peptidoglycan là gì?

Peptidoglycan (murein) là một polymer dạng lưới gồm các chuỗi glycan được liên kết chéo bằng các peptide tạo thành thành tế bào vi khuẩn, giúp tế bào có hình dạng và bảo vệ nó chống lại sự ly giải do thẩm thấu.

Vỏ tế bào Gram dương và Gram âm khác nhau như thế nào?

Vi khuẩn Gram dương có thành peptidoglycan dày với axit teichoic và không có màng ngoài, trong khi vi khuẩn Gram âm có lớp peptidoglycan mỏng được bao bọc bởi một màng ngoài chứa lipopolysaccharide.