מבוא למיקרוביולוגיה- שיעור מס’ 6 (22.11.10)
צביעת חיידקים
- החיידקים הם שקופים בעיקרון וכדי לראותם צריך לעשות איזושהיא הנגדה– לצבוע את החיידקים כדי לראות אותם דרך מיקרוסקופ אור. אנו שמים את החיידקים דרך זכוכית נושאת, מעבירים אותם דרך להבה במהרה בכדי לייבש אותם ולקבע אותם לזכוכית נושאת.
- בשנת 1884 גראם מצא את השיטה שעד היום עובדים איתה: צביעת גראם. הוא גילה ש:
- עושים פיקסציה בחום לקיבוע.
- צובעים בצבע בסיסי (לדוגמא: גנציאן ויאולט- סגול).
- תכשיר עם לוגול KI + I2, שיש בו בעיקר אטומים של יוד (נקרא גם מורדנט)- דבר שמחזק את הצבע.
- שוטפים בכוהל.
- ובמיקרוסקופ בהגדלה של פי 1000 רואים שבחלק מהחיידקים הצבע נשאר ובחלק מהם הצבע ירד.
- כדי לראות את החיידקים שהצבע ירד מהם עושים את הפעולות הבאות: צובעים בשנית, הפעם לא בצבע סגול אלא ורוד בד”כ, ושוטפים אותם במים (ולא בכוהל).
- מה שרואים זה חיידקים בשני צבעים: חיידקים גרם חיוביים– החיידקים שמחזיקים בצבע הראשון, וחיידקים גרם שליליים– החיידקים שהכוהל שטף מהם את הצבע הראשון.
- התברר כי עולם החיידקים מתחלק לשתי קבוצות: חיידקים גרם חיוביים וגרם שליליים.
- קיימים הבדלים מהותיים במבנה הדופן של חיידקים גרם חיוביים וגרם שליליים: גרם חיוביים– ממברנה ציטופלזמטית, שכבה עבה של פפטידוגליקן. גרם שליליים– ממברנה ציטופלזמטית, שכבה דקה של פפטידוגליקן, ועוד ממברנה מעליה.
ההבדלים בדופן בין הגרם שליליים לחיוביים
הבדלים במבנה דופן התא ואופן התגובה של כל סוג דופן לריאגנטים (צבעים) שונים:
- דופן התא של שני סוגי הגרם קולטת את הצבע הראשון.
- תוספת הלוגול יוצרת קריסטלים גדולים עם הצבע והמולקולות האלה נכלאות בתוך הפפטידוגליקן.
- בגרם חיובי יש שכבת פפטידוגליקן יותר עבה, ולכן יש יותר מקום לקריסטלים להיכנס.
מעטפת התא (מצגת חדשה)
הממברנה הציטופטלזמטית
- הציטופלזמה סגורה ע”י הממברנה הציטופלזמטית.
- דקה, אלסטית וסמיפרמיאבילית (חדירה חלקית).
- אין לממברנה חוזק מכני- החוזק מגיע מההידרופוביות וההידרופיליות ומהמעטפת.
- מורכבת מפוספוליפידים וחלבונים.
- המול’ של הפוספוליפידים מסודרות בצורה דו שכבתית: החלק הפולרי- הידרופילי שלהם כלפי חוץ, ואילו החלק ההידרופובי- כלפי פנים.
- הממברנה בבקטריות דומה מאוד לממברנה בתאים האוקריוטים, פרט להבדלים קלים במבנה הפוספוליפיד.
- בין שתי השכבות, במקומות מסוימים, נמצאים החלבונים= נשאים להעברה אקטיבית של מטבוליטים.
תפקידי הממברנה
- דופן בררנית- עבירה למול’ שאינן טעונות לפי מפל ריכוזים ולפי חוקי האוסמוזה.
- אינה עבירה למול’ גדולות יותר או טעונות.
- בממברנה קיימות מערכות טרנספורט ספציפיות רבות עבור יונים, מינרלים, סוכרים חומצות אמינו וכו’
- מחסום אוסמוטי- שומרת על ריכוזים שונים בתוך התא ומחוץ לתא.
- ריכוז החומרים שונה בתא מאשר במדיום (סביבה חיצונית).
- מוציאה חומרי פסולת, אבני בניין לבניית הדופן וכן אנזימים וטוקסינים.
מעטפת התא
- ממברנת התא+ דופן התא+ ממברנה חיצונית אם קיימת.
- דופן התא מורכבת משכבת פפטידוגליקן שלעתים נקראת murein, ומבנים נוספים.
- המרווח הציטופלזמטי הוא בין ממברנה לממברנה (בגרם שליליים) ובתוכו הוא מכיל את הפפטידוגליקן.
פפטידוגליקן
- זוהי מקרומולקולה עם קשרים צולבים רבים.
- הפפטידוגלקין מקנה נוקשות, חוזק וקצת אלסטיות לחיידק.
- היא גדולה ומכילה חורים- לא חוסם יותר מידי חומרים, להוציא את הקריסטלים של הצבע ומול’ גדולות אחרות.
- רוב החיידקים חיים בסביבה היפוטונית (ריכוז החלקיקים מחוץ לתא נמוך יותר מריכוז החלקיקים בתוך התא, ותמונת המים היא בדיוק הפוכה- ריכוז המים בחוץ גבוה יותר. במצב הזה מים יכנסו מחוץ לתא לתוך התא. ובתוך התא הלחץ האוסמוטי הוא גבוה. מה שאומר שהתא יכול להתפוצץ)- מכאן שהפפטידוגליקן תומך בממברנה הציטופלזמטית כנגד לחץ אוסמוטי (בין 5 ל25 אטמוספירות).
מבנה הפפטידוגליקן
- יחידות חוזרות של דו- סוכרים (השלד של הדו סוכרים הוא קארבוהידרטי), שמחוברים לפוליפפטידים.
- יוצרים משטח מגן שמקיף את התא.
- דו הסוכר בנוי מ2 חד סוכרים:
- NAG- N acetylglucoseamine
- NAM- N acetylmuramic acid
- מולקולות של NAG וNAM לסירוגין מחוברות ביניהן ויוצרות טורים שמהווים שלד קרבוהידרטי.
- טורים קרובים מחוברים ע”י פולפפטידים.
- הפוליפפטידים- שרשראות צד בעלות ארבע חומצות אמינו שקשורות לNAM שבשלד.
- מתוך הNAM בלבד יוצא פוליפפטיד (שזה ארבע חומצות אמינו).
- החד סוכרים מחוברים ביניהם ע”י קשרים צולבים בין החומצות האמיניות (בעצם רק הNAM נקשרים), והקשרים יכולים להיות בין טור לטור או בתוך אותו טור.
- הפניצילין והצפלוספורין הן אנטיביוטיות שמעכבות יצירת דופן התא- היא יותר יעילה על חיידקים מסוג גרם חיובי כי אין להם ממברנה ויש להם יותר פפטידוגליקן.
- הן פוגעות בקשרים הצולבים.
- מבחינת הפפטידוגליקן יש דינמיקה- כל הזמן יש יצירה והשמדה. מה שעושה הפניצילין זה שהוא נקשר לחלבונים מסוימים שאמורים לבנות את הפפטידוגליקן, ואז נחלשת מאוד דופן התא והחיידק עובר ליזיס.
פוליפפטידים
- שרשראות צד טטרה פפטידית מחוברות זו לזו על ידי גשרים צולבים פפטידיים.
- החיידקים השונים נבדלים זה מזה בקשרי ההצלבה בין הקבוצות הטטרה פפטידיות.
מעטפת גרם חיובי
- שכבת הפפטידוגךיקן עבה (40nm), רגישים לפניצילין.
- מכילה חומצה טיכואית שמורכבת בעיקר מאלכוהול (גליצרול או ריביטול) ומפוספט.
- יש שני סוגים של חומצה טיכואית: אחת שלא מגיעה עד הממברנה ונקראת טיכואית, והשנייה שמגיעה עד הממברנה הציטופלזמטית ונקראת ליפוטיכואית.
תפקיד החומצות הטיכואית והליפוטיכואית
- חומצה ליפו-טיכואית שפרושה החל משכבת הפפטידוגליקן ועד לממברנה הציטופלזמטית.
- חומצה טיכואית שמחוברת לשכבת הפפטידוגליקן.
- ספציפיות אנטיגנית לתא וזיהוי במעבדה.
- רצפטור לוירוסים- משמש כאתר קשירה.
מעטפת גרם שלילי
- שכבה דקה ((2nm של מעט שכבות פפטידוגליקן וממברנה חיצונית.
- הפפטידוגלקין קשור לממברנה החיצונית באמצעות ליפו פרוטאינים, הפפטידוגליקן נמצא במרווח הפריפלזמטי.
- על הממברנה החיצונית יש ליפופוליסכרידים (השוטונים הקטנים) שמורכבים מליפיד A שזה החלק ששקוע בתוך הממברנה (והוא החלק הרעיל) ומסכריד.
- המרווח הפריפלזמטי מכיל אנזימים דגרטטיביים (מפרקים) וחלבוני טרנספורט (חלבוני מעבר). יש חומרים שלא מצליחים לעבור ויש חלבונים ש”מסיעים” אותם מבחוץ פנימה ולהפך.
- דופן התא מכילה מעט פפטידוגליקן ולכן היא רגישה לשבירה מכאנית.
הממברנה החיצונית מכילה:
- ליפופרוטאינים
- ליפופוליסכרידים
- חלבונים
- פוספוליפידים
- הממברנה החיצונית מתפקדת כמסננת מול’, מהווה מחסום ל: אנטיביוטיקות מסוימות, אנזימים מעכלים, מתכות כבדות, צביעות מסוימות.
- הממברנה החיצונית מאפשרת מעבר של: נוטריינטים, porius- חלבונים יוצרי תעלות, נוקליאוטידים, דו סוכרים, פפטידים, ח.אמינו, ברזל, וירוסים מזיקים.
מרכיבי ה LPS בממברנה החיצונית של גרם שלילי
- המרכיב הפוליסכרידי- O polysacharid, מתפקדים כאנטיגן- אבחנה בין סוגי הגרם שליליים.
- המרכיב הליפידי- ליפיד A= אנדו טוקסין, רעיל כאשר נמצא בגוף המאכסן.
דופן תא לא טיפוסית
- לחיידקים מסוימים אין דופן תא או שיש בדופן מעט חומר.
- מיקופלזמה– גורמת לדלקת ריאות, בגודל שלה היא כמעט בגודל של וירוס. זהו החיידק הקטן ביותר המוכר. מצליחים לעבור פילטרים של חיידקים.
נזק לדופן התא
- כימיקלים פוגעים בדופן התא או מפריעים לסינטזה.
- אינם פוגעים בד”כ בתאים אנימליים.
- אנטיביוטיקות מסוימות פוגעות ביצירה או בחומרים מסוימים של דופן התא.
האנזים ליזוזים
- גורם להידרוליזה של הקשרים הבין סוכרים שבשלד הפפטידוגליקן.
- האנזים ליזוזים נמצא באופן טבעי בנוזלי הגוף (דמעות, רוק).
- חיידקי גרם חיובי- רגישים אליו. יש הרס טוטאלי של דופן התא.
- תא גרם חיובי ללא דופן נקרא protoplast.
- חיידקי גרם שלילי- אין השמדה טוטלית של הדופן. תא כזה נקרא ספרופלסט (הוא עגול). הוא נהייה עגול בגלל הרס חלקי של הדופן.
