बैक्टीरियल सेल की दीवार: विशेषताएं, जैवसंश्लेषण, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

बैक्टीरिया की कोशिका दीवार एक जटिल और अर्द्ध कठोर संरचना, बैक्टीरिया के लिए सुरक्षा और आकार प्रदान करने के लिए जिम्मेदार है। संरचनात्मक रूप से, यह पेप्टिडोग्लाइकेन नामक अणु से बना है। दबाव में बदलाव के खिलाफ सुरक्षा के अलावा, बैक्टीरियल दीवार फ्लैगेल्ला या पाइलिस जैसी संरचनाओं के लिए एक एंकरिंग साइट प्रदान करती है और सेल के कौमार्य और गतिशीलता से संबंधित विभिन्न गुणों को परिभाषित करती है।

जीवाणुओं को वर्गीकृत करने के लिए उनकी कोशिका भित्ति संरचना के अनुसार व्यापक रूप से प्रयुक्त पद्धति ग्राम दाग है। इसमें बैंगनी और गुलाबी रंगों का एक व्यवस्थित अनुप्रयोग होता है, जहां एक मोटी दीवार के साथ बैक्टीरिया और पेप्टिडोग्लाइकेन स्टेन बैंगनी (ग्राम पॉजिटिव) में समृद्ध होते हैं और जो पतली दीवार से घिरा होता है, जो लिपोपॉलीसेकेराइड से घिरा होता है, गुलाबी (ग्रैज नकारात्मक)।

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यद्यपि अन्य कार्बनिक प्राणियों जैसे कि आर्किया, शैवाल, कवक और पौधों में सेल की दीवारें होती हैं, उनकी संरचना और संरचना बैक्टीरिया कोशिका की दीवार से गहराई से भिन्न होती है।

विशेषताएँ और संरचना

बैक्टीरिया की दीवार: एक पेप्टिडोग्लाइकन नेटवर्क

जीव विज्ञान में हम आमतौर पर प्लाज्मा झिल्ली का उपयोग करके जीवित और निर्जीव के बीच की सीमाओं को परिभाषित करते हैं। हालांकि, कई जीव हैं जो एक अतिरिक्त बाधा से घिरे हैं: कोशिका दीवार।

बैक्टीरिया में, सेल की दीवार पेप्टिडोग्लाइकेन नामक एक मैक्रोमोलेक्यूल के जटिल और जटिल नेटवर्क से बनी होती है, जिसे म्यूरिन भी कहा जाता है।

इसके अलावा, हम दीवार में अन्य प्रकार के पदार्थ पा सकते हैं जो पेप्टिडोग्लाइकन के साथ संयुक्त होते हैं, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट और पॉलीपेप्टाइड्स जो लंबाई और संरचना में भिन्न होते हैं।

रासायनिक रूप से, पेप्टिडोग्लाइकन एक डिसैक्राइड है जिसकी मोनोमेरिक इकाइयां एन-एसिटाइलग्लुकोसमाइन और एन-एसिटाइलमुरैमिक (मुरस रूट से, जिसका अर्थ है दीवार)।

हम हमेशा टेट्रापेप्टाइड द्वारा गठित एक श्रृंखला पाते हैं, जिसमें एन-एसिटाइलमुरैमिक से जुड़े चार अमीनो एसिड अवशेष होते हैं।

बैक्टीरियल सेल की दीवार की संरचना दो योजनाओं या दो सामान्य पैटर्न का अनुसरण करती है, जिसे ग्राम पॉजिटिव और ग्राम नेगेटिव के रूप में जाना जाता है। अगले भाग में हम इस विचार को गहराई से विकसित करेंगे।

सेल की दीवार के बाहर संरचनाएं

आमतौर पर बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति कुछ बाहरी संरचनाओं से घिरी होती है, जैसे कि ग्लाइकोलॉक्सी, फ्लैजेला, अक्षीय तंतु, फ़िम्ब्रिया और पाइलिस।

ग्लाइकोकालीक्स में एक जिलेटिनस मैट्रिक्स होता है जो दीवार को घेरता है, और चर रचना (पॉलीसेकेराइड, पॉलीपेप्टाइड्स, आदि) का होता है। कुछ जीवाणु उपभेदों में इस कैप्सूल की संरचना पौरूष में योगदान करती है। यह जैव ईंधन के निर्माण में भी एक महत्वपूर्ण घटक है।

फ्लैगेल्ला फिलामेंटस संरचनाएं हैं, जिनका आकार एक कोड़ा जैसा होता है और जीव की गतिशीलता में योगदान देता है। उपर्युक्त तंतुओं के बाकी हिस्से सेल एंकरिंग, गतिशीलता और आनुवंशिक सामग्री के आदान-प्रदान में योगदान करते हैं।

एटिपिकल बैक्टीरियल सेल की दीवारें

यद्यपि उपरोक्त संरचना को बैक्टीरिया के अधिकांश जीवों के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है, लेकिन बहुत विशिष्ट अपवाद हैं जो इस सेल दीवार योजना के अनुरूप नहीं हैं, क्योंकि उनके पास इसकी कमी है या बहुत कम सामग्री है।

जीनस मायकोप्लाज़्मा के सदस्य और phylogenetically संबंधित जीवों में दर्ज किए गए सबसे छोटे बैक्टीरिया में से हैं। उनके छोटे आकार के कारण, उनके पास सेल की दीवार नहीं है। वास्तव में, पहले उन्हें वायरस माना जाता था और बैक्टीरिया नहीं।

हालांकि, कोई रास्ता नहीं है कि इन छोटे जीवाणुओं को संरक्षण मिले। वे स्टेरॉल्स नामक विशेष लिपिड की उपस्थिति के लिए यह धन्यवाद करते हैं, जो सेल लसीका के संरक्षण में योगदान करते हैं।

विशेषताएं

बैक्टीरियल सेल दीवार के जैविक कार्य

सुरक्षा

बैक्टीरिया में कोशिका भित्ति का मुख्य कार्य कोशिका को सुरक्षा प्रदान करना है, एक प्रकार के एक्सोस्केलेटन (जैसे आर्थ्रोपोड्स) के रूप में कार्य करना।

बैक्टीरिया में विलेय विलेय की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है। ऑस्मोसिस की घटना के कारण, जो पानी उन्हें घेरता है वह ऑस्मोटिक दबाव बनाने वाले सेल में प्रवेश करने की कोशिश करेगा, जिसे नियंत्रित नहीं किया गया तो सेल के lysis हो सकते हैं।

यदि बैक्टीरिया की दीवार मौजूद नहीं थी, तो कोशिका के अंदर एकमात्र सुरक्षात्मक बाधा एक लिपिड प्रकृति की नाजुक प्लाज्मा झिल्ली होगी, जो कि असमस घटना के कारण दबाव के लिए जल्दी से उत्पन्न होगी।

बैक्टीरियल सेल की दीवार दबाव के उतार-चढ़ाव के खिलाफ एक सुरक्षात्मक अवरोध बनाता है, जो सेल लसीका को रोकता है।

कठोरता और आकार

इसके कठोर गुणों के लिए धन्यवाद, दीवार बैक्टीरिया को आकार देने में मदद करती है। यही कारण है कि हम इस तत्व के अनुसार बैक्टीरिया के विभिन्न रूपों के बीच अंतर कर सकते हैं, और हम इस विशेषता का उपयोग सबसे आम आकृति विज्ञान (दूसरों के बीच कोसी या बेसिली) के आधार पर वर्गीकरण स्थापित करने के लिए कर सकते हैं।

लंगर स्थल

अंत में, सेल की दीवार गतिशीलता और एंकरिंग से संबंधित अन्य संरचनाओं के लिए एक एंकरिंग साइट के रूप में कार्य करती है, जैसे कि फ्लैजेला।

-सेल वॉल एप्लिकेशन

इन जैविक कार्यों के अलावा, बैक्टीरिया की दीवार में नैदानिक ​​और टैक्सोनोमिक एप्लिकेशन भी हैं। जैसा कि हम बाद में देखेंगे, दीवार का उपयोग विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं के बीच भेदभाव करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, संरचना जीवाणुओं के कौमार्य को समझना संभव बनाती है और यह किस तरह के एंटीबायोटिक के लिए अतिसंवेदनशील हो सकती है।

चूंकि सेल की दीवार के रासायनिक घटक बैक्टीरिया (मानव मेजबान में कमी) के लिए अद्वितीय हैं, यह तत्व एंटीबायोटिक दवाओं के विकास के लिए एक संभावित लक्ष्य है।

ग्राम दाग के अनुसार वर्गीकरण

सूक्ष्म जीव विज्ञान में, दाग व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं हैं। उनमें से कुछ सरल हैं और उनका उद्देश्य स्पष्ट रूप से एक जीव की उपस्थिति को दर्शाता है। हालांकि, अन्य दाग अंतर प्रकार के होते हैं, जहां रंजक बैक्टीरिया के प्रकार के आधार पर प्रतिक्रिया करते थे।

माइक्रोबायोलॉजी में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अंतर दागों में से एक ग्राम दाग है, जो 1884 में जीवाणुविज्ञानी हंसिया ग्राम द्वारा विकसित तकनीक है। तकनीक बैक्टीरिया को बड़े समूहों में वर्गीकृत करने की अनुमति देती है: ग्राम सकारात्मक और ग्राम नकारात्मक।

आज इसे महान चिकित्सा उपयोगिता की तकनीक माना जाता है, हालांकि कुछ बैक्टीरिया रंगाई के लिए ठीक से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। यह आमतौर पर तब लागू किया जाता है जब बैक्टीरिया युवा और बढ़ते हैं।

ग्राम दाग प्रोटोकॉल

(i) प्राथमिक डाई का अनुप्रयोग: एक हीट-फिक्स्ड नमूना एक मूल बैंगनी डाई के साथ कवर किया जाता है, आमतौर पर इसके लिए क्रिस्टल वायलेट का उपयोग किया जाता है। यह दाग नमूने में पाए जाने वाले सभी कोशिकाओं को पार कर जाता है।

(ii) आयोडीन का अनुप्रयोग: थोड़े समय के बाद, बैंगनी रंग को नमूने से हटा दिया जाता है और आयोडीन, एक मर्द एजेंट को लगाया जाता है। इस स्तर पर, ग्राम-पॉजिटिव और नकारात्मक बैक्टीरिया दोनों को एक गहरे बैंगनी रंग में दाग दिया जाता है।

(iii) धुलाई: तीसरे चरण में अल्कोहल के घोल के साथ या अल्कोहल-एसीटोन मिश्रण के साथ colorant को धोना शामिल है। इन समाधानों में रंग निकालने की क्षमता है, लेकिन केवल कुछ नमूनों से।

(iv) सफारी का आवेदन: अंत में, पिछले चरण में लागू समाधान को हटा दिया जाता है और एक अन्य डाई, सफारी, लागू किया जाता है। यह एक बुनियादी लाल रंग है। इस डाई को धोया जाता है और नमूना ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के प्रकाश में मनाया जाने के लिए तैयार है।

ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया कोशिका दीवार

धुंधला के चरण (iii) में केवल कुछ बैक्टीरिया बैंगनी रंग को बनाए रखते हैं, और इन्हें ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया के रूप में जाना जाता है। सफ़ारीन का रंग उन्हें प्रभावित नहीं करता है, और रंग के अंत में जो इस प्रकार के हैं वे बैंगनी रंग के होते हैं।

धुंधला होने का सैद्धांतिक सिद्धांत बैक्टीरिया कोशिका दीवार की संरचना पर आधारित है, क्योंकि यह बैंगनी डाई के भागने या न होने पर निर्भर करता है, जो आयोडीन के साथ मिलकर एक जटिल बनाता है।

ग्राम नकारात्मक और सकारात्मक बैक्टीरिया के बीच मूल अंतर पेप्टिडोग्लाइकन की मात्रा है जो वे पेश करते हैं। ग्राम सकारात्मक इस यौगिक की एक मोटी परत है जो उन्हें बाद में धोने के बावजूद बैंगनी रंगाई बनाए रखने की अनुमति देता है।

वायलेट क्रिस्टल जो पहले चरण में सेल में प्रवेश करता है, आयोडीन के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाता है, जो अल्कोहल वॉश से बचना मुश्किल बनाता है, पेप्टिडोग्लाइकन की मोटी परत के लिए धन्यवाद जो उन्हें घेरता है।

पेप्टिडोग्लाइकेन परत और कोशिका झिल्ली के बीच के स्थान को प्लास्मिक स्पेस के रूप में जाना जाता है और इसमें लिपोटिचोइक एसिड से बना एक दानेदार परत होता है। इसके अतिरिक्त, ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया की विशेषता होती है, जो दीवार पर लगे ऐसो एसिड्स की एक श्रृंखला होती है।

इस तरह के बैक्टीरिया का एक उदाहरण स्टैफिलोकोकस ऑरियस प्रजाति है, जो मनुष्यों के लिए एक रोगज़नक़ है।

ग्राम नकारात्मक जीवाणु कोशिका दीवार

बैक्टीरिया जो कदम (iii) के धुंधला को बनाए नहीं रखते हैं, नियम से, ग्राम नकारात्मक हैं। यही कारण है कि प्रोकैरियोट्स के इस समूह की कल्पना करने के लिए एक दूसरी डाई (सफारी) लागू की जाती है। इस प्रकार, ग्राम नकारात्मक बैक्टीरिया रंग में गुलाबी दिखाई देते हैं।

मोटी पेप्टिडोग्लाइकन परत के विपरीत जो ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया होते हैं, नकारात्मक बैक्टीरिया में बहुत पतली परत होती है। इसके अतिरिक्त, वे लिपोपॉलीसेकेराइड की एक परत पेश करते हैं जो उनकी कोशिका भित्ति का हिस्सा है।

हम एक सैंडविच की सादृश्य का उपयोग कर सकते हैं: रोटी दो लिपिड झिल्ली का प्रतिनिधित्व करती है और आंतरिक या भरने पेप्टिडोग्लाइकन होगा।

लिपोपॉलीसेकेराइड परत तीन मुख्य घटकों से बना है: (1) लिपिड ए, (2) पॉलीसेकेराइड का एक कोर, और (3) पॉलीसेकेराइड ओ, जो एक प्रतिजन के रूप में कार्य करता है।

जब इस तरह के जीवाणु की मृत्यु हो जाती है, तो यह लिपिड ए जारी करता है, जो एंडोटॉक्सिन के रूप में कार्य करता है। लिपिड ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया के संक्रमण से होने वाले लक्षणों से संबंधित है, जैसे कि बुखार या रक्त वाहिकाओं का पतला होना, अन्य।

यह पतली परत पहले चरण में लागू बैंगनी रंग को बरकरार नहीं रखती है, क्योंकि शराब धोने से लिपोपॉलीसेकेराइड परत (और इसके साथ ही डाई) निकल जाती है। वे ग्राम सकारात्मक में उल्लिखित teichoic एसिड शामिल नहीं है।

बैक्टीरिया सेल दीवार के संगठन के इस पैटर्न का एक उदाहरण प्रसिद्ध ई। कोलाई बैक्टीरिया है।

ग्राम दाग के चिकित्सा परिणाम

चिकित्सकीय दृष्टिकोण से बैक्टीरिया की दीवार की संरचना को जानना महत्वपूर्ण है, क्योंकि ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया को आमतौर पर पेनिसिलिन और सेफलोस्पोरिन जैसे एंटीबायोटिक दवाओं के आवेदन से आसानी से समाप्त कर दिया जाता है।

इसके विपरीत, ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया आमतौर पर एंटीबायोटिक दवाओं के आवेदन के लिए प्रतिरोधी होते हैं जो लिपोपॉलेसेकेराइड बाधा को भेदने में विफल होते हैं।

अन्य रंग

यद्यपि ग्राम दाग को व्यापक रूप से जाना जाता है और प्रयोगशाला में लागू किया जाता है, लेकिन अन्य विधियां भी हैं जो सेल दीवार के संरचनात्मक पहलुओं के अनुसार बैक्टीरिया को अलग करना संभव बनाती हैं। उनमें से एक एसिड धुंधला है जो दृढ़ता से बैक्टीरिया से बांधता है जिसमें दीवार से जुड़ी मोम जैसी सामग्री होती है।

इसका उपयोग विशेष रूप से बैक्टीरिया की अन्य प्रजातियों से माइकोबैक्टीरियम प्रजातियों को अलग करने के लिए किया जाता है।

जैवसंश्लेषण

जीवाणु कोशिका भित्ति का संश्लेषण कोशिका के कोशिका द्रव्य में या भीतरी झिल्ली में हो सकता है। एक बार संरचनात्मक इकाइयों को संश्लेषित करने के बाद, दीवार की विधानसभा बैक्टीरिया से बाहर निकलती है।

पेप्टिडोग्लाइकेन का संश्लेषण साइटोप्लाज्म में होता है, जहां न्यूक्लियोटाइड्स का निर्माण होता है जो इस मैक्रोमोलेक्यूल के लिए अग्रदूत के रूप में काम करेगा जो दीवार बनाता है।

संश्लेषण प्लाज्मा झिल्ली पर आगे बढ़ता है, जहां झिल्ली लिपिड यौगिकों की पीढ़ी होती है। प्लाज्मा झिल्ली के अंदर, पेप्टिडोग्लाइकन बनाने वाली इकाइयों के बहुलककरण होता है। पूरी प्रक्रिया को विभिन्न जीवाणु एंजाइमों द्वारा सहायता प्रदान की जाती है।

पतन

सेल की दीवार को डिस्जाइम की एंजाइमेटिक क्रिया के लिए अपमानित किया जा सकता है, एक एंजाइम जो स्वाभाविक रूप से तरल पदार्थ जैसे आँसू, बलगम और लार में पाया जाता है।

यह एंजाइम ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया की दीवारों पर अधिक कुशलता से कार्य करता है, बाद वाला यह अधिक लसीका की चपेट में आता है।

इस एंजाइम के तंत्र में बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस होते हैं जो पेप्टिडोग्लाइकन के मोनोमेरिक ब्लॉक को एक साथ पकड़ते हैं।

Arqueas में सेल की दीवार

जीवन को तीन मुख्य डोमेन में विभाजित किया गया है: बैक्टीरिया, यूकेरियोट्स और आर्किया। हालांकि उत्तरार्द्ध बैक्टीरिया की याद ताजा करते हैं, उनके सेल की दीवार की प्रकृति अलग है।

आर्किया में कोशिका भित्ति हो भी सकती है और नहीं भी। यदि रासायनिक संरचना मौजूद है, तो यह पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन की एक श्रृंखला सहित अलग-अलग होती है, लेकिन अभी तक पेप्टिडोग्लाइकन से बनी दीवार के साथ कोई प्रजाति नहीं बताई गई है।

हालांकि, उनमें स्यूडोम्यूरिन नामक पदार्थ हो सकता है। यदि ग्राम दाग लगाया जाता है, तो वे सभी ग्राम नकारात्मक होंगे। इसलिए, धुंधला हो जाना आर्किया में उपयोगी नहीं है।

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