bacterial cell wall and envelope

3
7/31/2019 Bacterial Cell Wall and Envelope http://slidepdf.com/reader/full/bacterial-cell-wall-and-envelope 1/3 13/09/20 3b. The Prokaryote cell 3a) Prokaryote vs. Eukaryote cell How cell parts are studied The plasma membrane and transport 3b) The cell wall and envelope (other outer layers) Eukaryote cell walls Readings: Ch 3 & pg 142143 3c) Specialized structures / appendages,  including pili & stalks, spores,  VBNC Bacterial flagellum (flagella) and chemotaxis includes the cell wall & extracellular  components (e.g. slimes & capsules) Varies in composition;  but the cell wall is always present  Envelope composition  defines: Grampositive bacteria (thick cell wall) (e.g. phylum Firmicutes) Gramnegative bacteria (thin complex cell wall) e.g, the phylum Proteobacteria) The bacterial  cell envelope Figure 3.16 murein sacculus Gives shape & rigidity to the cell Helps cell to withstand turgor pressure Long polymers of  two sugars, NAcetylglucosamine & (b) the peptide containing  Nacetylmuramic acid Connected by Peptide crossbridges Most Bacteria have a cell wall composed of  Peptidoglycan  (Murein) Figure 3.17 Most Archaea have a cell wall; BUT , the cell wall is composed of  Pseudomurein /  Pseudopeptidoglycan NOT  Peptidoglycan! 5 Pseudopeptidoglycan composition N acetyl  glucosamine  acetyltalosaminuronic acid (NOT Nacetylmuramic acid) Archaea are resistant (not affected)  by penicillin or vancomycin Slayers in most ‘Capsule’ SLayer (+/) Thick cell wall  – Thick peptidoglycan,   – Teichoic acids  – Lipoteichoic acid (polymers) The GramPositive Cell Envelope Figure 3.18a

Upload: xxpixiexx

Post on 05-Apr-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bacterial Cell Wall and Envelope

7/31/2019 Bacterial Cell Wall and Envelope

http://slidepdf.com/reader/full/bacterial-cell-wall-and-envelope 1/3

13/09/20

3b. The Prokaryote cell

3a) Prokaryote vs. Eukaryote cell

● How cell parts are studied

● The plasma membrane and transport

3b) The cell wall and envelope (other outer layers)

● Eukaryote cell walls

Readings: Ch 3 & pg 142‐143

3c) ● Specialized structures / appendages, including pili & stalks, spores, VBNC

● Bacterial flagellum (flagella) and chemotaxis

• includes the cell wall & extracellular components (e.g. 

slimes & capsules)

• Varies in composition;  but the cell wall is always present 

• Envelope composition defines:

‐ Gram‐positive bacteria (thick cell wall)

(e.g.  phylum Firmicutes)

‐ Gram‐negative bacteria (thin complex cell wall)

‐ e.g, the phylum Proteobacteria)

The bacterial cell 

envelope

Figure 3.16

murein sacculus

Gives shape & rigidity to the cell

Helps cell to withstand turgor 

pressure

Long polymers of  two sugars, 

N‐Acetylglucosamine &  (b) the peptide

containing N‐acetylmuramic acid

‐ Connected by Peptide cross‐bridges 

Most Bacteria have a cell wall composed of  

Peptidoglycan (Murein)

Figure 3.17

Most Archaea have a cell wall; BUT , the cell wall is 

composed of  Pseudomurein /  Pseudopeptidoglycan

NOT Peptidoglycan!

5

‐ Pseudopeptidoglycan composition

‐ N‐acetyl glucosamine ‐ N ‐acetyltalosaminuronic acid  (NOT N‐acetylmuramic acid)

‐ Archaea are resistant (not affected) by penicillin or vancomycin

‐ S‐layers in most

• ‘Capsule’

• S‐Layer (+/‐)

• Thick cell wall

 –  Thick peptidoglycan, 

 –  Teichoic acids 

 –  Lipoteichoic acid (polymers)

The Gram‐Positive Cell Envelope

Figure 3.18a

Page 2: Bacterial Cell Wall and Envelope

7/31/2019 Bacterial Cell Wall and Envelope

http://slidepdf.com/reader/full/bacterial-cell-wall-and-envelope 2/3

13/09/20

Mycobacteria have v. complex Cell Envelopes

• E.g. Mycobacterium tuberculosis & 

Mycobacterium leprae

• Multi‐layered v. thick cell 

envelope

 –  Glycolipid capsules

 –  Mycolic acid lipid bilayer 

 –  Arabino‐galactan layers

 –  Thick Peptidoglycan

Figure 3.21

Gram‐Negative envelope is ‘thinner’ but complex

Figure 3.18b

(+/‐) Capsule & S‐layers 

Outer membrane:Lipopolysaccharide (major lipid)

Proteins e.g. porins & 

lipoproteins

Periplasm, containing the 

Very thin peptidoglycan layer 

(1‐2 sheets), located in the,

Figure 3.22

Lipid A is an Endotoxin,

‐ disaccharide with 

attached (multiple lipids) 

and  phosphate groups 

LPS is composed of  3 regions

S (surface)‐layers are also called A‐

layers

‐In Archaea & some Bacteria

‐Extremely stable to chemicals

‐ Crystalline arrays of  proteins or 

glycoproteins subunits 

Fig. 3.20, TEM micrograph of   the S‐layer 

of  Thermoproteus tenax ;  a cell wall‐less 

Archaea

Capsules of   Acinetobacter sp‐

colonies on agar are stained with 

Indian Black Ink; capsules exclude 

the stain

Electron micrograph of  a thin 

section of  Rhizobium trifolii; 

capsules are stained with 

ruthenium red (an electron‐dense 

dye) dye

• Some prokaryotes are naturally lacking a cell wall

‐Genus Mycoplasmas (domain Bacteria)

‐in Domain  Archaea

genus Thermoplasma, genus Picrophilus & genus Ferroplasma

(all are Thermoacidophilic Archaea) 

? Do they have a ‘regular cell membrane? If  so, how do they survive in the environment? 

Page 3: Bacterial Cell Wall and Envelope

7/31/2019 Bacterial Cell Wall and Envelope

http://slidepdf.com/reader/full/bacterial-cell-wall-and-envelope 3/3

13/09/20

Figure 19.14A

Cells of  the acidophilic 

hyperthermophile (80‐

90◦C, pH 3) Sulfolobus

(Archaea) cells  lack a cell 

wall but have a thick S‐

layer. 

Examples & shapes of  cell wall‐less archaea

Picrophilus oshimae,

Ferroplasma

acidarmanusAn extreme 

acidophile

See fig 19.35

Discussion:

Based on these cell wall 

structure,  what can we 

deduce ,

a) Permeability to polar & 

non‐polar compounds

b) General permeability

c) Surface charge 

properties

d) Resistance to penicillin / 

vancomycin

e) Resistance to (or 

protection against) 

unfavourable

environmental  factors

f) Habitat preference? 

[+/ ‐ ] capsules  /  slimes

15

The essential & protective properties of  the 

bacterial Cell wall & Cell envelope 

Can be deduced from studies on bacterial genetics, 

pathogenesis, physiology and ecology

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Eukaryotic Microbes

All possess a cell membrane 

• Algae form cell walls of  cellulose.

• Fungi form cell walls of  chitin.

• Diatoms form exoskeletons of  silicate.

• Paramecia possess a contractile vacuole to 

pump water out of  the cell.

• Protists have pellicles

The gram‐stain differentiates prokaryotes into 2 groups

Gram‐positives & Gram‐negatives (lecture set 2)

Critical  thinking Questions: 

a) Why do Gram‐positives stain purple and G‐negatives stain 

pink? (i.e. differential staining) (Hint: review Text pg 53‐54)

b) Are mycobacteria & Archaea Gram‐positives or Gram‐

negatives?c) What about Mycoplasma or Thermoplasma cells?

Concept Questions:

1. An extension of  the cytoplasm that attaches bacteria to a surface 

is called a  ________________

2. In archaeal membranes, the glycerol is linked to the hydrocarbon 

chains by  _____ bonds.