Bakterier är en stor och mångsidig grupp av prokaryoter som har koloniserat många olika miljöer i världen – från hav och träsk till matsmältningskanalen hos djur. En nästan universell egenskap hos bakterier är förekomsten av en cellvägg som består av peptidoglykan. Denna cellvägg ligger utanför det relativt svaga cellmembranet som omger bakteriecellen. Variationer i cellväggens uppbyggnad mellan olika bakterier gör att den kan användas vid identifiering och klassificering, och cellväggens avgörande betydelse har gjort den till ett viktigt mål vid behandling av många bakteriesjukdomar.
Hos de flesta eubakterier omges det svaga cellmembranet av en cellvägg som består av peptidoglykan, även känd som murein. Peptidoglykan består av två aminosockerar med en kedja av fem aminosyror som sträcker sig ut från en av aminosockrarna. Aminosocker är sockerarter där en amingrupp har ersatt en av hydroxylgrupperna på en kolatom.
Enskilda peptidoglykanenheter länkas samman till långa kedjor genom att en vattenmolekyl avlägsnas från aminosockrarna, vilket bildar en så kallad glykosidisk bindning. Dessa kedjor korslänkas därefter med peptidbindningar mellan de aminosyror som sträcker sig ut från peptidoglykankedjorna. Detta ger upphov till ett starkt, nätliknande lager som skyddar bakterien mot mekaniska och osmotiska påfrestningar.
Den bakteriella cellväggen är ofta en av de första egenskaperna som används för att identifiera och klassificera bakterier. Vid gramfärgning används ett violett färgämne (kristallviolett eller metylenblått), följt av Grams jodlösning för att färga bakterierna. Bakterierna sköljs sedan med ett avfärgningsmedel (en blandning av etanol och aceton), varefter ett rosa färgämne (basisk fuksin eller safranin) tillsätts.
Efter gramfärgning framträder grampositiva bakterier, såsom Staphylococcus aureus, violetta eftersom deras tjockare cellvägg behåller den stora molekylkomplex som bildas av kristallvioletten och joden. Gramnegativa bakterier, såsom Escherichia coli, framträder istället rosa eftersom deras tunnare cellvägg behåller det rosa färgämnet men inte det violetta.
Vissa medicinskt viktiga bakterier har ett vaxartat lager ovanpå sin cellvägg som ger ett svagt grampositivt resultat vid gramfärgning. Hit hör bland annat arter inom släktet Mycobacterium, som orsakar spetälska och tuberkulos.
Vid syrafast färgning används ett rött färgämne (karbolfuksin) för att färga bakterierna, följt av en avfärgande sköljning med en syra–alkohollösning och därefter motfärgning med metylenblått. Syrafasta bakterier framträder röda mot en blåaktig bakgrund eftersom de motstår avfärgning av syra–alkohollösningen tack vare sitt vaxartade hölje.
Många antibiotika har upptäckts och modifierats för att angripa syntesen av bakteriernas cellvägg. Den mest kända av dessa är penicillin. Bakterier använder enzymer för att tillfälligt koppla loss peptidoglykankedjorna, vilket möjliggör tillväxt efter binär delning. Kedjorna återkopplas därefter till nybildade kedjor.
Penicillin riktar sig specifikt mot det enzym som länkar samman kedjorna igen. När detta enzym blockeras kan bakterien inte reparera sin cellvägg, vilket leder till att den brister på grund av den spänning som uppstår i det svaga cellmembranet. Eftersom människor och andra eukaryoter varken har en cellvägg av peptidoglykan eller de enzymer som krävs för bakteriell cellväggssyntes, angriper penicillin bakterien utan att skada värden. Vissa individer kan dock utveckla en allergisk reaktion mot penicillin som i värsta fall kan vara livshotande.
Penicillin är en naturlig förening som produceras av mögel tillhörande släktet Penicillium. Det är därför inte förvånande att den naturliga förekomsten av penicillin har lett till att vissa bakterier har utvecklat förmågan att neutralisera ämnet.
Penicillinase är ett enzym som bryter ned en specifik strukturdel i penicillin och närbesläktade föreningar. Enzymet kodas på plasmider – korta DNA-fragment som replikeras oberoende av bakteriegomen och kan överföras mellan bakterier. Stammar av sjukdomsframkallande bakterier som producerar penicillinase har blivit allt vanligare till följd av utbredd och ibland okritisk användning av dessa antibiotika, vilket utgör ett växande problem inom vården.
Släktet Mycoplasma är unikt bland bakterier eftersom dessa organismer helt saknar cellvägg. De kompenserar det svaga cellmembranets bristande stabilitet genom att införliva föreningar som kallas steroler i membranet. Intressant nog kan bakterierna inte själva tillverka sterolerna, utan måste hämta dem från en värdorganism.
Även arter inom släktet Chlamydia avviker från normen: de ersätter peptidoglykan med specialiserade proteiner i sin cellväggsstruktur. Dessa undantag visar på den anmärkningsvärda anpassningsförmåga som kännetecknar bakterievärlden.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online