Η ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ. 4ο μέροςρ ΔΙΠΛΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ ΣΕ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ, ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ, ΠΥΡΗΝΑ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΡΝΗΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑ GRAMM ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ
Δήμητρα Σπανού, καθηγήτρια Χημικός, στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης
ακατέργαστο
Που παρατηρείται η κατασκευή διπλων βιολογικων μεμβρανών
Ενω μια απλη βιολογικη μεμβράνη επιχειρεί να διαχωρίσει δύο χώρους με σαφεις κατασκευαστικες και λειτουργικές ιδιαιτεροτητες, (όπως το εξωτερικο περιβαλλον και το κύτταρο στους μικροοργανισμους, ή ο περικυτταριος χωρος και τα κύτταρα σε πολυκυτταρους οργανισμούς), οι διπλές μεμβράνες συναντώνται σε περιπτωσεις που το εξωτερικο και το εσωτερικο περιβαλλον θα μπορούσαν να είναι σχεδόν όμοια, με πολύ μικρές διάφορες. Όμως τελικά τα πράγματα δεν συνεχίζουν έτσι .Παραδειγμα στα μιτοχόνδρια το υλικό στην μήτρα των μιτοχονδριων και το κυτταροπλασμα του κυττάρου , μέσα στο οποίο βρίσκεται το μιτοχόνδριο, είναι ουσιαστικα η ίδια ουσία, όμως , λόγω της ιδιαίτερης λειτουργιας τους αναπτύσσονται διαφοροποιήσεις και στην σύσταση και πολύ περισσότερο στις λειτουργίες τους
. Το ιδιο περιπου συμβαινει και στα φυτικά κύτταρα με την ύπαρξη των χλωροπλαστών, όπου στο στρώμα των χλωροπλαστών και στο κυτταρόπλασμα του φυτικού κυτταρου οι ουσίες τους και οι βιολογική τους συμπεριφορά, απο τις οποίες αποτελούνται θα μπορούσαν να είναι πανομοιοτυπες. Όμως αυτό που συμβαίνει μέσα στο στρώμα των χλωροπλαστών αναπτύσσονται χρωστικές που προκαλούν την δέσμευση της ηλιακής ενέργειας ενώ αντίστοιχα έξω από τους χλωροπλάστες, στο κυτταρόπλασμα του φυτικού κυττάρου αναπτύσσονται άλλες λειτουργίες.
Αντιστοιχη συσχετισμό μπορουμε να κάνουμε στο υλικό του πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων και του κυτοσολιου (δηλαδή τον χώρο μεταξύ πυρήνα και της κυτταρικής μεμβράνης) . Ουσιαστικά το υλικό (πλάσμα) είναι κοινό, όμως στον πυρήνα συμβαίνουν μοναδικές και σημαντικές λειτουργίες , όπως η παραγωγή πρωτεϊνών. Ειδικά ένζυμα και μόρια συμμετέχουν για ένα αποτέλεσμα απόλυτα συγκεκριμένο και ακριβές. Το ίδιο στο κυτοσόλιο του άλλες λειτουργίες και ουσίες διαφορετικές από του πυρήνα κυττάρου
Για τα βακτηρια οσα απο αυτα περιβαλλονται απο διπλές μεμβράνες (αρνητικα κατα Gramm) πιθανον κατι αναλογο συμβαινει.
Η ανάγκη να υπάρξει ένας σαφής διαχωρισμός και ένας απόλυτος έλεγχος στην επικοινωνία αυτών των χώρων είναι τόσο σημαντική οσο σημαντικός είναι και ο ρόλος που επιτελουν. Δεν θα μπορούσε να υπάρξει οργανωμένη παραγωγή πρωτεϊνών αν δεν διαχωριστει ο πυρηνας, δεν θα λειτουργούσαν οι μεταβολικοί κύκλοι αν δεν απομονωθεί το μιτοχόνδριο ούτε μπορεί να παραχθεί η ενεργεια στο κύτταρο και δημιουργία ΑΤΡ αν δεν απομονωθεί το μιτοχόνδριο δεν θα γινόταν η φωτοσύνθεση
και δεν γινεται να δεσμευθεί η ηλιακή ακτινοβολία και μετα απο αυτό να αποδοθεί σταδισκα στο κυτταρο, αν δεν υπάρξει ενας ενδιάμεσος χώρος να διευθετησει τις διεργασίες που πρεπει να γινουν ώστε να γινουν σωστα οι λειτουργίες στην καθε περιπτωση. Αυτον τον χώρο αλλα και τους μηχανισμούς του εξασφαλίζει καθε φορά η υπαρξη του διαχωριστικού χώρου που επιτρεπουν και εξασφαλιζει το συστημα των διπλων μεμβρανών.
Η διπλή μεμβράνη των μιτοχονδρίων
Τα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών κυττάρων έχουν σχήμα σφαιρικό ή νηματοειδές , μήκος έως 10μm και πλάτος 0,5 έως 1μm. Αποτελούνται από μεμβράνες, μια εξωτερική λεία και μια εσωτερική με πολλές πτυχώσεις . Είναι μεμβράνες λεπτότερες από την κυτταρική
Η εξωτερικη μεμβράνη είναι λεία και η εσωτερική με πρυχώσεις πουο αριθμός τους εξαρτάται από την μεταβολική δραστηριότητα του μιτοχονδρίου και που εισχωρούν βαθιά στη μήτρα των μιτοχονδρίων έτσι που η επιφάνειά της αυξάνει σημαντικά και αυξάνει επίσης η ενεργειακή δυναμικότητα των μιτοχονδρίων.
Μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων υπάρχει ένα στενό διάστημα
που ονομάζεται διαμεμβρανιακός χώρος και περιέχει μια ουσία που μοιάζει με γέλη
Μεταξύ εξωτερικής και εσωτερικής μεμβράνης υπάρχουν διαφορές τόσο σε χημικό όσο και σε λειτουργικό επίπεδο
Η εσωτερική μεμβράνη βρίσκονται τα ένζυμα της αναπνευστικής αλυσίδας και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης σε μορφή κρυστάλλων. Είναι πολύ εκλεκτική ως προς την διαπερατότητά της.και περιέχει ειδικές μεταφορικές πρωτεϊνες που ρυθμιζουν το πέρασμα μεταβολιτων προς την μήτρα. Είναι αδιαπέραστη σε ιόντα, αλλά μεταφέρει ενεργητικά μεταβολίτες από και προς την μητρική ουσία.
Η εξωτερική μεμβράνη·περιέχει μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών και μικρό αριθμό λιπιδίων. Υπάρχουν ένζυμα για το μεταβολισμό των λιπιδίων, των φωσφολιπιδίων και των λιπαρών οξέων. Είναι ελάχιστα διαπερατή σε μικρά μόρια και ιόντα. Φαίνεται πως λειτουργεί σαν φραγμός διαπερατότητας. περιέχει μια μεγαλη πρωτεινη που σχηματίζει διαύλους.
το ενδομεμβρσνιακο σύστημα
Περιέχει ένζυμα που χρησιμοποιουν ΑΤΡ .
Η διπλη μεμβράνη των χλωροπλαστων σε φωτοσυνθετικα κύτταρα
Μέσα στα κύτταρα φωτοσυνθετικών οργανισμών βρίσκονται οργανίδια του κυττάρουπου λέγονται χλωροπλάστες.
Οι χλωροπλάστες είναι οργανίδια , πλαστίδια που διαθέτουν δικό τους DNA και ριβοσώματα , ώστε να συνθέτουν πολλές από τις πρωτεϊνες τους.
Έχουν σχήμα φακοειδές και διαστάσεις 3 έως 6 μm, περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη, που έχουν ενδιάμεσο διαμεμβρανιακό χώρο, στο εσωτερικό τους υδατώδη μήτρα (στρώμα) και ένα δίκτυο θηλακοειδών (πεπλατυσμένων σάκων με χρωστικές)
.jpg)
Το στρώμα διαπερναται από θηλακοειδείς μεμβράνες που είναι παράγωγα της εσωτερικής μεμβράνης
Σε εξελιγμένους χλωροπλάστες υπάρχουν επίπεδες προεξοχές αυτών των μεμβρανών (σαν ρολό χρήματος) σε πολλά σημεία και ονομάζονται grana. (granum) Στις μεμβράνες των θυλακοειδών αποθηκεύονται πολλές χρωστικές, κυρίως πράσινη χρωστική χλωροφύλλη
Η διπλή πυρηνική μεμβράνη ή πυρηνικός φάκελος
- Ο πυρήνας των ευκαρυωτικων κυττάρων ,
- Περιβάλεται από δυο μεμβράνες, μια εσωτερική και μια εξωτερική και ο ενδιάμεσος χώρος λέγεται περιπυρηνικός με πάχος 15 έως 40 nm. Έχουν την ίδια δομή υγρού μωσαϊκού με την πλασματική μεμβράνη και διαφέρουν ως προς το σύνολο των πρωτεϊνών που περιλαμβάνουν ένζυμα, μεταφορείς και υποδοχείς.
- Η εξωτερική μεμβράνη είναι συνέχεια των μεμβρανών του ενδοπλασματικού δικτύου και καλύπτεται από ριβοσώματα προς την μεριά του κυτταροπλάσματος
κατα διαστήματα η διπλή πυρηνική μεμβράνη εμφανίζει πορους, δηλαδή ανοίγματα ππυ γινονται με ρημ συνένωση των δθο μεμβρανβν και επιτρεπουν. την επικοινωνία του πυρηνα με το κυτταρόπλασμα.
Δια μεσου αυτών των πορων περνουν ελεγχομενα μόρια απο τον πυρηνα προς το κυτταροπλασμα και αντιστροφα, με ενεργή μεταφορά δηλαδή με καταναλωση μοριων ΑΤΡ.
και.png)
Η συσταση του υλικού μεταξύ τβν μεμβρανών υου πυρήνα μοιάζει περισοτερο με αυτην του κυτταροπλααματος στο ςξωτεροκο του πυρηνα εβς την πυρηνική μεμβράνη.
ο ρόλος τους ειναι κυριως να διααχωριΟυν το πυρηνικό υλικό (π (καρυοπλασμα, από αυτό του κυτταρόπλασμα .
α μόρια που διακινούνται διαμέσω των πυρηνικών πόρων είναι τα εξής:
από https://mde-didaktiki.biol.uoa.gr/mde10/vlondartsik/organ1.html
• Τα μόρια RNA (mRΝΑ), που δημιουργούνται στο εσωτερικό του πυρήνα εξέρχονται στο κυτταρόπλασμα όπου θα χρησιμοποιηθούν. Η poly-Α ουρά των mRNA πιστεύεται πως αποτελεί σινιάλο για την έξοδό του προς το κυτταρόπλασμα (Σε αντίθεση με τα πρόδρομα πυρηνικά hn RΝΑ που δεν εγκαταλείπουν ποτέ τον πυρήνα. )
• Τα μόρια των πρωτεϊνών που συντίθενται στο κυτταρόπλασμα εισέρχονται στον πυρήνα, για παράδειγμα ιστόνες και ρυθμιστικές πρωτεϊνες αντιγραφής και μεταγραφής.
• Επίσης ορισμένα νουκλεοτίδια που δημιουργούνται στο κυτταρόπλασμα μεταφέρονται στον πυρήνα
Οι διπλές μεμβράνες των αρνητικών κατα Gramm βακτηρίων
Οπως όλα τα κύτταρα, ετσι και στα βακτηριακά υπάρχει η κυτταρική μεμβράνη που περιβάλλει το κύτταρο και είναι σε επαφή με το κυτταρόπλασμα. . Αποτελειται απο μια διπλη στρωση λιπιφιων που ενσωματωνουν πρωτεινες.
Ρλτος αππ την κυτταρική μεμβρανη ππλλα βακτηρια περιβάλλονται και αππ ενα αλλο από ενα αλλο περιβλημα, το κυτταρικό τοίχωμα.. Αυτό βρισκεται ςκω από την κυτταρική μεμβρανηθ καιπαιιζςι προστατευτικο ρόλο για βλαπτικους εξωτερικούς παράγοντες.
Το κύριο συστατικό του ειναι η πεπτιδογλυκανη , . ή μουρεινη που δίνει ανθεκτικότητα και προστατεύει το κύτταρο απο την ωσμοτικη λυση. Παράλληλα το κανει εύκαμπτο καιι πορώδες και αφήνει
πληθος μικρών μορίων να περνούν συον ςνδιαμεσο χώρο. και ειναι αυτό που ευθύνεται για την διαμόρφωση άλλων εξαρτημάτων των βακτηρίων οπως μαστίγια, βλεφαρίδες κ.λ.π
Υπάρχει όμως και μια αλλη κατηγορία βακτηρίων που έχει μια δευτερη μεμβράνη εξω από το κυτταρικό τοιχωμα. Συνήθως αυτη η δευτερη μεμβράνη συναντάται σε Αρχαία και κυανοβακτήρια
Για να διαχωριστούν αυτες οι δυο κατηγορίες χρησιμοποιείται η χρώση κατα Gramm.Στηριζεται στην υπαρξη ή οχι της πεπτιδογλυκανης.
Αυτα που δεν χρωματίζονται. κατα την επεξεργασία με χρωστικές ειναι η πρωτη κατηγορία που την λέμε θετικά κατα Gramm βακτήρια. Κατά την κατά Gramm δοκιμή, διατηρούν το μπλε, κυανουν χρωμα . Τέτοια ειναι βακτήρια όπως
άκιλλος, ο Σταφυλόκοκκος, ο Στρεπτόκκοκος, ο Εντερόκκοκος, η Listeria και τα Κλωστρίδια (Clostridium).
Η άλλη κατηγορια, που εμφανίζει την διπλή μεμβράνη, ειναι η αρνητικη κατα Gramm, και η κατά Gramm χρώση τους δίνει κοκκινο χρώμα.
Αρνητικά κατα gramm ειναι τα Αρχαία , πρωτοβακτηρια, οι σπειροχαίτες, τα πράσινο βακτήρια
Η δευτερη μεμβράνη αποτελεί εμποδιο για την δραση αντιβιωτικων και γι αυτον τον λόγο τα κατα Gramm αρνητικα βακτήρια ειναι δυσκολα στην ιατρικη αντιμετώπιση τουε.
Ας δούμε μερικούς απο τους μικροοργανισμούς που αναπτύσσουν διπλές μεμβράνες.
Τα Αρχαιοβακτηρια ή πρωτοβακτηρια, αποτελουν ιδιαίτερες μορφές ζωής που αναπτυχθηκαν σε οριακές συνθήκες (θερμοκρασία ς, αλατοτητας οξύτητας και δεν εντάσσονται ακριβώς σε βακτηριακα είδη αλλά σε αποτελούν ξεχωριστη κατηγορία. Εξελίσσονται αργά και συνήθως συμβιωνουν με άλλους οργανισμούς, μονοκύτταρους ή πολυκυτταρους, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπινου του οποίου αποτελούν μικρόβια.
ΠΗΓΕΣ
://kerchtt-ru.translate.goog/stroenie-yadernoi-obolochki-stroenie-i-funkcii-yadra/
https://www.nature.com/scitable/topicpage/mitochondria-14053590/
https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674%2803%290011
https://www.google.com/url?sa=t&source=web
https://www.avgi.gr/entheta/prisma/355319_arhaia-mia-thaymasti-kai-parexigimeni-katigoria-mikroorganismon
https://www.avgi.gr/entheta/prisma/355319_arhaia-mia-thaymasti-kai-parexigimeni-katigoria-mikroorganismon
ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΟ
(1) Πυρηνική μεμβράνη (καρυόλεμμα). αποτελείται από 2 μεμβράνες - εξωτερικές και εσωτερικές, που χωρίζονται από τον περιπυρηνικό χώρο. Και οι δύο μεμβράνες έχουν την ίδια δομή υγρού-μωσαϊκού με την πλασματική μεμβράνη και διαφέρουν ως προς το σύνολο των πρωτεϊνών. Αυτές οι πρωτεΐνες περιλαμβάνουν ένζυμα, μεταφορείς και υποδοχείς. Η εξωτερική πυρηνική μεμβράνη είναι η συνέχεια των μεμβρανών rEPS και μπορεί να καλυφθεί με ριβοσώματα στα οποία λαμβάνει χώρα η πρωτεϊνική σύνθεση. Από την πλευρά του κυτταροπλάσματος, η εξωτερική μεμβράνη περιβάλλεται από ένα δίκτυο ενδιάμεσων (vimentin) fipaments.Μεταξύ των εξωτερικών και εσωτερικών μεμβρανών υπάρχει ένας περιπυρηνικός χώρος - μια κοιλότητα πλάτους 15-40 nm, το περιεχόμενο της οποίας επικοινωνεί με τις κοιλότητες των καναλιών EPS. Η σύνθεση του περιπυρηνικού χώρου είναι κοντά στο υαλόπλασμα και μπορεί να περιέχει πρωτεΐνες που συντίθενται από ριβοσώματα. Η κύρια λειτουργία του καρυολέμματος είναι η απομόνωση του υαλοπλάσματος από το καρυόπλασμα. Ειδικές πρωτεΐνες πυρηνικών μεμβρανών που βρίσκονται στην περιοχή των πυρηνικών πόρων εκτελούν μια λειτουργία μεταφοράς. Η πυρηνική μεμβράνη διαποτίζεται από πυρηνικούς πόρους, μέσω των οποίων πραγματοποιείται η σύνδεση καρυοπλάσματος και υαλοπλάσματος. Για τη ρύθμιση αυτής της σύνδεσης, υπάρχουν (2) σύμπλοκα πόρων στους πόρους.Καταλαμβάνουν το 3-35% της επιφάνειας του πυρηνικού περιβλήματος. Ο αριθμός των πυρηνικών πόρων με σύμπλοκα πόρων είναι μεταβλητή τιμή και εξαρτάται από τη δραστηριότητα του πυρήνα. Στην περιοχή των πυρηνικών πόρων, η εξωτερική και η εσωτερική πυρηνική μεμβράνη συγχωνεύονται. Το σύνολο των δομών που σχετίζονται με τον πυρηνικό πόρο ονομάζεται σύμπλεγμα πυρηνικών πόρων. Ένα τυπικό σύμπλεγμα πόρων είναι μια σύνθετη δομή πρωτεΐνης - περιέχει περισσότερα από 1000 μόρια πρωτεΐνης. Στο κέντρο του πόρου, υπάρχει ένα κεντρικό πρωτεϊνικό σφαιρίδιο (κοκκία), από το οποίο λεπτά ινίδια εκτείνονται κατά μήκος της ακτίνας στα περιφερειακά πρωτεϊνικά σφαιρίδια, σχηματίζοντας το διάφραγμα των πόρων. Κατά μήκος της περιφέρειας του πυρηνικού πόρου, υπάρχουν δύο παράλληλες δομές δακτυλίου με διάμετρο 80-120 nm (μία από κάθε επιφάνεια του καρυολέμματος), καθεμία από τις οποίες σχηματίζεται από8 πρωτεϊνικοί κόκκοι (σφαιρίδια).
Η πυρηνική μεμβράνη (nucleolemma) είναι ένας πολύπλοκος σχηματισμός που διαχωρίζει το περιεχόμενο του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα και άλλα στοιχεία ενός ζωντανού κυττάρου. Αυτό το κέλυφος εκτελεί μια σειρά από σημαντικές λειτουργίες, χωρίς τις οποίες η λειτουργία των πυρήνων είναι αδύνατη, πλήρης. Για να προσδιοριστεί ο ρόλος των πυρηνικών μεμβρανών στη ζωή των ευκαρυωτικών κυττάρων, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε όχι μόνο τις κύριες λειτουργίες, αλλά και τα δομικά χαρακτηριστικά.
Το άρθρο εξετάζει λεπτομερώς τις λειτουργίες του πυρηνικού περιβλήματος. Περιγράφονται η δομή, τα δομικά συστατικά του πυρηνολήματος, η σχέση τους, οι μηχανισμοί μεταφοράς των ουσιών, η διαδικασία διαίρεσης κατά τη μίτωσηλκοολική ζύμωση, μπορείτε να βρείτε στη σελίδα " Ζυμώσεις ".
https://www.healthyliving.gr/2020/06/24/bacteria-vakthria-gram-uetika-arnhtika/
Το κυτταρικό τοίχωμα δίνει τις χαρακτηριστικές µορφές των διαφορετικών ειδών των βακτηρίων. Παρέχει τη βάση για άλλα βακτηριακά εξαρτήµατα. Τα µαστίγια, οι σµήρακες και οι βλεφαρίδες έχουν ως βάση το τοίχωµα.
Στα Gram-θετικά βακτήρια, το οµογενές περίβληµα της πεπτιδογλυκάνης είναι πάχους 20-80 nm. Περιέχει τειχοϊκό οξύ και λιποτειχοϊκό οξύ. Το τοίχωµα αυτό είναι πιο όξινο.
Στα Gram-αρνητικά βακτήρια το προστατευτικό μέρος είναι ουσιαστικά δύο διακριτές δοµές που συγκρατούνται µεταξύ τους τους µε λιποπρωτεΐνες. Η περιοχή µεταξύ των δύο µεµβρανών (πεπτιδογλυκάνης και εξωτερικής) ονοµάζεται περίπλασµα.
Η εξωτερική μεμβράνη των gram -αρνητικών βακτηρίων εμφανίζεται κυρίως σε πρωτεοβακτήρια και κυανοβακτήρια . Είναι μέρος ενός συστήματος μεμβράνης που αποτελείται από δύο διπλές μεμβράνες. Η εσωτερική μεμβράνη σχηματίζεται πάντα από την πραγματική κυτταρική μεμβράνη , ενώ η εξωτερική μεμβράνη λειτουργεί ως πρόσθετο φράγμα προς τα έξω. Και οι δύο μεμβράνες περικλείουν ένα κυτταρικό διαμέρισμα που ονομάζεται περιπλασματικός χώρος .
Τα δύο στρώματα της εξωτερικής μεμβράνης έχουν διαφορετική δομή. Η σύνθεση του εσωτερικού στρώματος είναι παρόμοια με εκείνη μιας ενιαίας μεμβράνης. Αποτελείται κυρίως από φωσφολιπίδια στα οποία είναι ενσωματωμένες οι λιποπρωτεΐνες . Αυτό το σύμπλεγμα λιποπρωτεϊνών διατηρεί μια σύνδεση με το κυτταρικό τοίχωμα στον περιπλασματικό χώρο. Η σύνθεση της εξωτερικής στιβάδας, από την άλλη πλευρά, διαφέρει σημαντικά από αυτή μιας μεμονωμένης βιολογικής μεμβράνης: τα φωσφολιπίδια αντικαθίστανται σε μεγάλο βαθμό από πολυσακχαρίτες και λιποπολυσακχαρίτες , οι οποίοι είναι σύμπλοκοι με λιπίδια(LPS) έντυπο. Μαζί με πολλές πρωτεΐνες, αποτελούν τα βασικά συστατικά του εξωτερικού στρώματος. Σε αντίθεση με την εσωτερική μεμβράνη, η εξωτερική μεμβράνη θεωρείται ότι «δεν ενεργοποιείται», που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ενέργεια με τη μορφή ATP και καμία βαθμίδα πρωτονίου διαθέσιμη για βιοχημικές διεργασίες. Η ακριβής σύνθεση της μεμβράνης είναι συνήθως πολύ μεταβλητή και παίζει σημαντικό ρόλο στην προσαρμοστικότητα των βακτηρίων στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. αλλαγμένη ωσμωτικότητα ) και στην παθογένεια μεμονωμένων στελεχών. Οι λιποπολυσακχαρίτες δρουν ως ισχυρά αντιγόνα , πυρετογόνα και ενδοτοξίνες .