Capítulo 6: Parede de Célula

Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. A membrana delas e parede. Como eles fazem as paredes delas. Como eles diferem. O que foi precisado, os idear e os fazer? A parede de célula delas prova, que todos eles vieram de um antepassado comum?

Prof. Frederic C. Neidhardt e colegas de trabalho escrevem na livro Physiology of the Bacterial Cell (1990:25-27) sobre a parede das bactérias: "Bactérias podem ser divididas em duas classes largas - Gram-positivo e Gram-negativo. Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas diferem em vários aspectos importantes, além de estrutura de envelope. A distinção Gram-positivo-Gram-negativa é uma profunda. Não só reflecte uma diferença fundamental em estrutura de parede, mas outras diferenças bioquímicas, fisiológicas, e genéticas importantes como bem. A maioria, mas não tudo, bactérias, são os sócios destes dois grupos. Esse aquele outono fora destes grupos é de duas classes. Um grupo é próximo semelhante a outras bactérias, mas completamente paredes de falta - o Mollicutes. O outro grupo, o Arquebactérias, produz paredes que não contêm um murein típico e em muitos outros cumprimentos difira da célula procariotica típica." (1990:25-27).

Parede de célula

O que descobriram os cientistas agora sobre a parede de célula? Como complexo é? O que deve um tudo saiba em ordem entender e fazer isto?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "Como células vá, bactérias são particularmente duras; quer dizer, eles são difíceis de quebrar através de meios mecânicos. E eles retêm a forma delas até mesmo debaixo de condições severas. Muito da dureza de bactérias é relacionado à parede de célula delas que provê apoio mecânico rígido e impede para pressão de estourar as células (lise osmótico). Além, a parede de célula representa uma defesa química e física contra substâncias químicas nocivas que podem prejudicar a membrana de célula. Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas diferem considerável na estrutura das paredes de célula delas, e no papel desta estrutura, contendendo com mudanças ambientais. Qualquer porção da parede de olhares de células Gram-positivos como uma manta grossa, o da maioria das células Gram-negativas como uma folha franzina. Até mesmo em realidade, a parede Gram-negativa magra tem resistência à tração considerável." (1990:33).

Parede Gram-positiva

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "A parede de célula Gram-positiva consiste em um casaco de multimolecular grosso de muerein (um tipo de peptidoglycan) com menos quantias de outros polimer, notavelmente ácidos de teichoico; entremeou. O tecido polímero consiste em muitas camadas que são embrulhadas ao redor do comprimento e largura da célula. Assim eles formam um saco que determina o tamanho e forma do organismo. O murein podem ser isolados intacto como uma estrutura, chamou o sacculus de murein. A forma da bactéria depende da forma do sacculus. A maioria do olhar de bactéria como varas (bacilos), ou hélices (spirochetes); alguns olhar como fusos, estrela-do-mar, ou aplainou polihedra; ainda outros assumem formas mais complexas, diferenciadas. ... A rede de murein rígida permite bactérias, sobreviver em mídia que são comumente hipotonias. Quer dizer, eles têm uma mais baixa pressão osmótica, que o do citoplasma delas. Na ausência de uma colete igual estrutura rígida, para empurrar contra, estouraria a membrana e o lise de células (= flua separadamente)." (1990:33-36).

Parede de Célula Gram-negativa e a Membrana exterior

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: bactérias "Gram-negativas evoluíram uma solução radicalmente diferente ao problema de proteger a membrana citoplasmia. A camada de murein delas está muito mais magra, que o de bactérias Gram-positivas, e eles fazem uma estrutura completamente diferente - uma membrana exterior que é construída fora de uma camada de murein magra. A membrana exterior é quimicamente distinta das membranas biológicas habituais. É capaz, resistir a substâncias químicas prejudiciais. É uma estrutura dois estrata, e seu folheto interno está em composição que da membrana citoplasmia.

"Por outro lado, seu folheto exterior tem um componente sem igual no lugar de fosfolipido. Este componente é o lipopolisaccaride bacteriano, ou LPS. Esta é uma molécula complexa que não é achada em outro lugar em natureza. Como resultado, os folhetos desta membrana são extremamente assimétricos. E as propriedades deste bi-camada incomum diferem consideravelmente desses de uma membrana biológica regular. A habilidade, excluir combinações hidrofóbicas, é incomum entre membranas biológicas.

"Exclusão de combinações hidrofóbicas em bactérias Gram-negativas, como em bactérias Gram-positivas, é realizado cercando as células com polisaccarides hidrofóbico. Mas estes diferem em estrutura e organização nos dois grupos. Porém, a membrana exterior apresenta um impasse aparente: pode ser esperado que exclua combinações hidrófilas como bem por causa de sua natureza de lipídio. Naquele caso, nenhuma combinação, hidrofóbico ou hidrófilo, poderia cruzar a membrana exterior.

"Enquanto resolvendo o problema de protecção da membrana citoplasma, bactérias Gram-negativas parecem ter criado um novo. Como estes organismos transportam os nutritivas delas? Eles copiam na membrana exterior os dispositivos de transporte activos da membrana citoplasma? Esta estratégia não só seria um investimento esbanjador, mas também poderia fazer a membrana exterior da mesma maneira que sensível a desafios ambientais, como é a membrana citoplasma. Uma vez mais, bactérias acharam uma solução interessante: A membrana exterior tem canais especiais, aquela licença a difusão passiva de combinações hidrófilas como açúcares, aminoácidos, e certos íones. Estes canais consistem em moléculas de proteína, porin habilmente chamados. Canais de porin são estreitos, só o tamanho certo, permitir a entrada de combinações menor que 600-700 dalton (Figura 9 no livro deles).

"Os canais são tão pequenos, que combinações hidrofóbicas entrariam em contacto com o polar 'parede' do canal e assim seja excluído. Até certo ponto, E. coli podem seleccionar porin com tamanhos de canal diferentes, com respeito às propriedades osmóticas do médio.

"Certas combinações hidrófilas das que a célula precisa para sobreviver, é maior, que a exclusão de porin. Estas moléculas grandes incluem vitamina B12, açúcares que são maiores que trisacarido e chelates férreo. Tal compõe cruz a membrana exterior através de mecanismos de permeação separados, específicos. Eles utilizam proteínas que especialmente foram projetadas a translocate cada destas combinações. Assim, a membrana exterior permite a passagem de combinações hidrófilas pequenas, exclui combinações hidrofóbicas, grande ou pequeno, e permite a entrada de algumas moléculas hidrófilas maiores através de mecanismos especialmente projetados." (1990:37-40).

"A membrana exterior não é uma estrutura completamente separada; é conectado à camada de murein e a membrana citoplasma. A conexão com a camada de murein é mediada por dois tipos de interacções, o mais importante é um lipoprotéine de membrana exterior. Esta proteína está presente em uns 700.000 cópias por célula que faz isto a proteína mais abundante (numérico, não através de peso) em E coli.

"Sobre um terço das moléculas de lipoprotéine são covalento unidos junto a murein e cabo de ajuda as duas estruturas. O outro tipo de interacção é o apertado (mas provavelmente não covalento) associação de alguns dos porin de membrana exteriores com murein. Junto, lipoprotéine e porin provêem em cada célula mais de 400.000 contactos escora semelhantes entre a membrana exterior e a parede de célula." (1990:41).

Acolhimento de Substratos específicos

Quais substratos específicos são a bactéria E. coli capaz levar para cima? Como os leva, de quais modos diferentes?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "Dos vários mecanismos de transporte, quase tudo (incluindo difusão facilitada, transporte activo choque sensível, e transporte activo secundário) participe no acolhimento de um ou outro açúcar ou álcool de açúcar por E. coli (Figura 4 no livro deles). De forma interessante, o acolhimento de um açúcar particular não segue um padrão: por exemplo é levada lactose em E. coli através de transporte de próton, mas em Staphylococcus aureus por um PTS.

Ácidos de "Amino são transportados através de sistemas de transporte activos choque sensíveis ou secundários. Em E. coli, 14 sistemas de transporte diferentes que trazem aminoácidos na célula. De um exame dos sistemas de transporte de aminoácido de bactérias, emergem vários padrões. Algum do transporte de sistemas um grupo de aminoácidos com estrutura semelhante. Frequentemente estes têm subsistema para único dos aminoácidos. Esta redundância aparente serve um propósito. Um dos sistemas tem afinidade alta (afinidade 10 vezes constantes ou maior) e fluxo alto. Cada tem vantagens óbvias em particular ambientes. Além de sistemas de transporte de aminoácido, E. - coli tem uma variedade de sistemas de transporte por cofactors, vários íones, e intermediários metabólicos." (1990:182, 183).

Como uma Grama-negativo bactéria faz suas próprias proteínas do envelope. De Neidhardt et de Fig. 8 do al. (1990:114). A pilha minúscula conseguiu aqui, que homem não pode ainda fazer no começo deste século XXI: conjunto automático, produção automática. Assim esse, que pensou para fora e fêz este organismo do unicelular, deve saber muito mais sobre a ciência e a tecnologia, do que todo o cientista que vive agora nesta terra: o criador, cujo o nome é Jeová.

Reação do conjunto da membrana exterior. (1) Lipopolysaccharide; (2) phospholipids; (3) proteínas exteriores da membrana; (4) lipoprotein; (5) self-conjunto da membrana exterior. De Neidhardt et al.de Fig. 14 do  (1990:121).

Regulamento de Osmo e Expressão de Porin

Como faz E. coli superado o extremes de pressão osmótica ambiental? E como faz seus porin, os poros em sua membrana exterior?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "Uma variável ambiental importante, com que bactérias têm que negociar, é o osmolaridade do ambiente delas. A célula bacterista utiliza várias estratégias moleculares, contrariar os efeitos de extremes danoso de pressão osmótica ambiental.

"A membrana exterior é atravessada por canais que estão forrado através de proteínas porin chamados. Em E. coli há dois porin principais - OmpF e OmpC. Eles tendem ser feitos como alternativas a um ao outro. Os poros feitos por OmpC são ligeiramente menores e são feitos preferencialmente a pressão osmótica mais alta e temperatura mais alta. Este padrão significa, aquele OmpC é a forma predominante durante crescimento de bactérias enterias na área intestinal. Faz sentido fisiológico bom por bactérias enterias terem poros menores, ao residir na área intestinal e maior fora. Os poros menores excluem muitas das moléculas tóxicas achados na área intestinal. Os poros maiores permitem substratos de dilui solução, entrar no poro de célula prontamente, porque solutas têm que difundir pelos poros de membrana exteriores. E a taxa de difusão é proporcional à área cruz secional do poro, como também a diferença de concentração pela membrana.

"Os genes que codificam os porin principais como também certos outros genes que afectam propriedades de membrana exteriores são controlados através de duas proteínas - produtos do envZ unido (para proteínas de envelope) e ompR (para regulamento de proteína de membrana exterior) genes. A proteína de EnvZ é uma proteína de membrana citoplasma que é pensada para funcionar como um osmo sensor. Tem semelhança estrutural forte a certo kinases de proteína; em base desta semelhança e outra evidência, e do fenótipo de tolice e outras mutações em envZ, acreditam os investigadores, aquele EnvZ interage com a segunda proteína, OmpR. Afecta seu actividade, fosforilate isto.

"Proteína OmpR liga especifico rio acima ao DNA de promotores que controla; o local que liga é ao redor -50 no promotor de ompF, e -90 no promotor de ompC. Um modelo actual, para como expressão alternativa de ompF é realizada, é como segue (Figura 7 no livro deles/delas): pressão osmótica alta conduz a fosforilação de EnvZ. E isto ativou em troca proteína fosforilate OmpR. Fosfo-OmpR (OmpR-P) reprime transcrição de ompF, ligando para um local entre -40 e -60 na região de promotor de ompF; activa transcrição de ompC, ligando para locais de baixo afinidade entre -75 e -105 na região de promotor de ompC. Quando a pressão osmótica for baixa, o nível de OmpR-P é baixo. E então é incapaz, activar ompC; mas ainda pode activar ompF, ligando para locais de alto afinidade na -60 a -100 região do promotor de ompF.

"Os efeitos de OmpR-P, como um stimulator e como inhibitor de transcrição destes dois genes, é completado por outro mecanismo. O micF de gene é transcrito na direcção oposta de ompC de um promotor, perto do de ompC; micF codifica um 174-base RNA que é complementar a uma região perto do começo da mensagem de ompF. A cópia de micF foi mostrada, bloquear expressão de ompC. Porque o regulamento de expressão de micF é semelhante a isso de ompC, as condições que induzem ompC induzirão micF simultaneamente, e assim ajuda reprime ompF (Figura 7 no livro deles).

Há uma rede de genes além desses para os dois porin que são regulados pelo par de envZ/OmpR de proteínas interagindo; alguns destes genes são induzidos, outros reprimiram. O senso fisiológico global da escolha de genes que são incluídos neste sistema ainda é enganoso; a importância para nós da história de EnV/OmpR é, que proveu um padrão importante de interacção de proteína-proteína em redes de estímulo resposta, enquanto incluindo muitos para os quais a função fisiológica é cristalina claro.". Neidhardt, R. C. et al. (1990:272, 373).

Sistemas secundários do transporte ativo. (A) Reações de Symport. O gradient do pH criado por movimentações do transporte ativo preliminares (na esquerda) um symport electroneutral de um anion com um proton, e (na direita) um symport electrogenic de um solute não carregar (S) junto com um proton. (B) Reação de Antiport. O gradient do pH dirige (na esquerda) a troca electroneutral de um cation para um proton e (na direita) a troca eletrônica de um solute não carregar (S) para um proton. (C) Reações de Uniport. O gradient do pH dirige um cation na chamada (esquerda) de um anion para fora (direito). De Neidhardt et al. de Fig.1 do (1990:178). 

Mecanismos ortador mediados para o recepção dos açúcares e dos álcoois de açúcar pelodo E. coli . O glycerol (Glyc) entra pela difusão facilitada. O maltose (Mal) entra por um dependente choc-sensível do sistema em uma proteína obrigatória (esfera), em duas proteínas do transmembrane (ovals), e em uma proteína da energia-transducing (seta curvada, dobro-dirigida) que hydrolyzes um doador high-energy do phosphate (D~P). O lactose (Lc) entra pelo symport da proteína e pelo melibiose (mel) por um symport de Na+ do transporte ativo secundário.O glucose (glc) entra por um Técnico Especialista de Filial com o mediation dos enzymes em I (i), em HPr, em enzyme II (ii), e em enzyme III (iii); o produto intracelular do processo é o glucose 6-phosphate (G-6-p). De Neidhardt et  al. de (1990:182) Fig.4. - se você, caro leitor, não compreender realmente este, não se preocupar. Eu quis apenas mostrá-lo, você complicou este é, e quanto esse, que pensou de para fora, tem que saber sobre a ciência natural, aproximadamente, a física e o bioquímico. ¶

Primeiro Membrana, como surgido

Como a primeira membrana entrou em ser? Poderia ter airsen por si só na sopa química primordial?

Prof. Siegried Scherer: "Fosfolipides são um principal-componente dos biomembrana. Eles são feitos de glycerin, ácido de fosforico e combinações de alifaticos de longo cadeia. Eles são unidos junto com glicerina como éteres ou esters. Estas moléculas, como todas as outras substâncias que são activo à superfície (tenside) tenha um hidrofóbico (= água evitando), e um hidrófilo (= água amoroso), componente. Moléculas com estes estrutura característica são capazes, vir junto espontaneamente. Por exemplo, como dobrar camadas, micelules, e vesículas). Como tais substâncias pudessem ter surgido debaixo de condições prebiotias, não é conhecido.

"Membranas biologicamente activas, como nós os conhecemos de células vivas, sempre origine de já membranas existentes. Eles não são sintetizados nenhum novo de de (em cima de novamente, novamente). O biomembrana não só tem que demarcar a célula contra seus ambientes. Mas também deve, entre outras coisas, material de transporte por sua membrana. A construção complexa de espelhos de biomembrana as tarefas diversas das membranas de célula. Por exemplo, mecanismo de reconhecimento, célula-célula comunicação." (1998:146).

Hans Kleinig é um professor para célula biologia ao Universidade de Freiburg. Uwe Maier é um professor para célula biologia ao Philipps-Universidade Marburg, Alemanha. Eles escrevem na Zellbiologie (Célula-biologia) de livro de ensino deles (1999:73) sobre o biosíntese de membranas: "Biomembrana não podem surgir nenhum novo de no Citoplasma de uma célula. Os membrana componentes, normalmente são sintetizadas proteínas, como lipídios, nas membranas eles: em protocites: na protoplasma membrana..."

Resultado

Membranas biológicas activas, como nós os conhecemos de células vivas, sempre origine de já membranas existentes. Eles não são sintetizados novamente. Como tais substâncias pudessem ter surgido debaixo de condições prebiotias, não é conhecido

Nós olhamos agora brevemente para células Gram-positivas e células Gram-negativas. A célula Gram-positiva tem uma parede. A célula Gram-negativa tem uma membrana. Células Gram-positivas, células Gram-negativas, e arquebactéria diferem muito de um ao outro. Eles não são relacionados a um ao outro nada. Eles são da mesma maneira que diferente de um ao outro, como eles são de plantas e animais. E a pessoa não os pode localizar atrás a um antepassado comum mítico. Já uns 3,5 a 3,8 bilhões anos atrás, se aproxime o começo da história de terra, havia células Gram-positivas e Gram-negativas, e arquebactérias, há pouco igual hoje.

Muitas do genera e espécies, identificados a Warrawoona, NO a Austrália, ainda está vivendo hoje. Estes organismos unicelulares eram da mesma maneira que complexo, como esse vivo hoje. Eles não evoluíram nada em formas mais altas de vida. Elas são fábricas químicas completamente automáticas, com um diâmetro de uma fracção minúscula de um milímetro. Como faça fábricas químicas, casas, com as paredes dela e telhados, surgem hoje? Uma casa (ou fábrica química) surge no princípio na mente de um ser humano inteligente.

·        Primeiro, ele tem uma necessidade. Ele poderia dizer a ele: "Eu quero a isto tenha morno e seca, onde os ursos e lobos não podem vir e podem me matar."

·        Então ele tem um desejo: "Eu quero ter uma casa (ou uma barraca, ou uma caverna)."

·        Então ele faz um plano: "Minha casa será fulano de tal grande. Terá fulano de tal muitos quartos, portas, e janelas. E eu farei isto com tijolos (ou pedras, ou troncos)."

·        Então ele usa o plano de construção dele (fotocópia azul), energia, e construindo materiais, e faz a casa.

Os primeiros três passos que conduzem para a casa são puramente espirituais, não matérias. Um ser humano inteligente, treinado como um construtor de casa, os ideou primeiro. Até mesmo os tijolos na casa (a forma delas e função), um ser humano inteligente ideou primeiro. Os átomos que compõem os tijolos (pedras, e troncos), não saiba nada sobre uma casa.

Materialistas reivindicaram: Tudo vem de assunto. Mas uma casa não cresce para cima fora das pedras ou tronco do taiga sibíria, como uma árvore faz. Por que não? Porque o material de edifício da casa não sabe nada sobre a forma e função de uma casa. Tudo aquilo vem primeiro de um ser humano inteligente que pensou nisto.

Os átomos da parede (ou membrana) da bactéria está a seu mais baixo nível organizacional. Eles são só uns meios a um fim, como os tijolos na casa. Uma bactéria é complicada muito mais, que qualquer casa que o homem alguma vez construiu. Homem pode construir uma casa (e uma fábrica química). Mas ele não é capaz, fazer célula viva, uma fábrica de substância química automatizada cheia. É muito complicado. É mais complicado, que qualquer coisa, qual homem sempre fez agora gaveta. As primeiras células vivas em terra, uns 3,5-4 bilhões anos atrás, eram da mesma maneira que complicado, como esse vivo hoje.

A célula contém experiência bioquímica alta. Contém informação e matemática. Mas a própria célula não descobriu ou os inventou. Informação e matemáticas são algo não matérial, espiritual. Eles têm a fonte delas em um espiritual, mundo não matérial. Consequentemente, também a bactéria deve ter sido ideada primeiro e deve ter sido feita por alguém, que sabe muito mais sobre ciência, que qualquer ser humano, se mantendo nesta terra agora: o Criador, o Deus da Bíblia cujo nome é Jeová.