Gruppe 4: Zellwandaufbau bei Prokaryoten
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Zellwandaufbau bei Prokaryoten Als Zellwand bezeichnet man die äußere Hülle von Pflanzenzellen, Pilzen und Prokaryoten. Tierische Zellen sind nicht von Zellwänden umgeben. 1. Funktionen der Zellwand - Die Zellwand ist bei den meisten Bakterien vorhanden. - Die Zellwand ist der Cytoplasmamembran von außen aufgelagert. - Die Zellwand gibt den Zellen ihre Form. - Sie verleiht der Zelle Festigkeit: Die Cytoplasmamembran kann allein dem osmotischen Druck nicht standhalten (der Zellinnendruck kann sehr hohe Werte erreichen, beispielsweise 0,15 mPa bei E.Coli, bei Bacillus subtilis 2,4 mPa). Die starre Zellwand kann dem Zellinnendruck (Tugor) standhalten und eine Lyse der Zelle verhindern. - Sie ist durchlässig für Salze und niedermolekulare Substanzen. - Schutz vor Phagozytose 2. Aufbau des Mureins Die Zellwand der meisten Bakterien besteht aus dem Peptidoglykan Murein, die der Pflanzen dagegen aus Cellulose und die der Pilze aus Chitin. Das Peptidoglykan Murein kommt nur in der Bakterienzellwand vor. Es ist ein makromolekulares Heteropolymer. In der Mureinketten wechseln sich alternierend NAcetylglucosamin und N-Acetyl-Muraminsäure ab. Sie sind -1,4-glycosidisch miteinander verknüpft. Die Ketten sind gerade und unverzweigt. An die Lactylgruppe der Muraminsäure sind 4 Aminosäuren peptidisch gebunden (L-Alanin, D-Glutaminsäure, mesoDiaminopimelinsäure/L-Lysin und D-Alanin). Die Mureinkette ist über die Oligopepidkette mit der Oligopeptidkette der nächsten Mureinkette verbunden. Die Mureinketten bilden einen Mureinsacculus (ein sackförmiges Riesenmolekül), der bei den verschiedenen Bakterien unterschiedlich ausgebildet ist. 3. Klassifizierung Durch die Gram-Färbung lassen sich Gram-positive und Gram-negative Bakterien unterscheiden, bedingt durch den unterschiedlichen Zellwandaufbau. 3.1 Zellwand Gram-positiver Bakterien Bei den Gram-positiven Bakterien kann die Zellwand aus bis zu 40 Mureinlagen bestehen. Deshalb ist die Mureinschicht bis zu 10mal dicker als bei Gram-negativen Bakterien. Das Mureinnetz ist zu 30-70% an der Trockenmasse der Zellwand beteiligt. Die Oligopeptide der Mureinketten sind durch zusätzliche Peptidbrücken (artspezifisch) miteinander verbunden. In der Peptidoglykanschicht sind noch Teichonsäuren enthalten (=Ketten von 8-50 Glycerinund Ribitmolekülen, über Phosphatbrücken miteinander verestert). Sie können in der Zellmembran verankert sein und über die Zellwand hinausragen. Meist befindet sich über der Zellwand noch S-Layer. 3.2 Zellwand Gram-negativer Bakterien Die Zellwand der Gram-negativen Bakterien besteht aus einer dünnen Mureinschicht und ist zu weniger als 10% (bei E.Coli) an der Trockenmasse der Zelle beteiligt. Zwischen den Oligopeptiden gibt es keine Interpeptidbrücken wie bei den Gram-positiven Bakterien. Über der Zellwand liegt noch eine zusätzliche Membran als äußere Begrenzung der Zelle, die aus Lipoproteinen und Lipopolysacchariden besteht. Zwischen der inneren und äußeren Membran ist die Mureinschicht in den periplasmatischen Raum eingelagert. Über Porine können kleine wasserlösliche Moleküle in den periplasmatischen Raum gelangen. 4. Zellwand von Archaebakterien Bis auf Thermoplasma besitzen alle Archaea eine Zellwand. Methanbildende Archaebakterien besitzen kein Murein, sondern Pseudomurein, bei dem N-Acetyltalosaminsäure (statt NAcetylmuraminsäure) und N-Acetylglucosamin -1,3-glycosidisch verknüpft sind. Die Quervernetzung enthält keine D-Aminosäuren. Andere Archaebakterien besitzen Zellwände aus Polysacchariden, Glycoproteinen oder nur aus Proteinen. Häufig kommen S-Layer vor. Vertreter der Gattung Thermoplasma sind von einer dreischichtigen Membran aus Etherlipiden begrenzt. 5. Zusammenfassung Die Zellwand ist eine formgebende äußere Umhüllung der Bakterienzelle. Sie enthält bei Gram-positiven und Gram-negativen Bakterienzellen Murein. Allerdings unterscheidet sich ihr Aufbau. Archaebakterien besitzen kein Murein. 6. Quellen ●G.Fuchs, Allgemeine Mikrobiologie, 2007, S. 133-135 ●H.Schlegel, Allgemeine Mikrobiologie, 1992, S.50-55 ●H.Cypionka, Grundlagen der Mikrobiologie, 2006, S.28-30 ●K.Munk, Grundstudium Biologie, 2000, S. 2-13 bis 2-18 ●http://www.olivernolte.de/mibi_skript_04/IE5up/Kapitelseiten/Ultrastruktur%20der%20Bak terien.htm ●http://www.ifik.unibe.ch/files/uploads/education/04_bakterien_zellwandstrukturen.pdf ●http://de.wikipedia.org/wiki/Bakterien
