Celmembraan (bij bacterie)
Inhoud:
Structuur van de celmembraan
Functies van de celmembraan:
Transport
De vorming van exo-enzymen
Het opwekken van energie
De vorming van celwand, kapsel en slijmlaag
Structuur van de celmembraan
Het cytoplasma wordt omsloten door een membraan:
de celmembraan of de cytoplasmamembraan.
Dit is een dunne, elastische structuur aan de binnenkant van de celwand. Ze bestaat voor 60 % uit eiwit en voor 40% uit fosfolipiden.
Onder de elektronenmicroscoop is de membraan als een dubbele lijn te zien. Op grond van dit beeld en de eigenschappen van fosfolipiden heeft men zich een beeld kunnen vormen van de cytoplasmamembraan :
De fosfolipiden zorgen voor een dubbellaag doordat de hydrofiele 'fosfaatkoppen" zich naar buiten richten (naar de waterkanten) en de hydrofobe vetzuurstaarten zich naar binnen begeven. Deze fosfolipiden zijn voortdurend in beweging en vormen dus geen starre structuur, de membraan is doorspekt met grote eiwitmoleculen welke een functie hebben bij het doorlaten van voedingsstoffen
Functies van de celmembraan
- Passief transport:
Er zijn moleculen die vrij in beide richtingen de celmembraan kunnen passeren. Dit passeren gaat door totdat er aan beide zijden van de membraan evenveel moleculen aanwezig zijn. Dit transport kost de cel geen energie. Hydrofobe stoffen kunnen op deze wijze vrij passeren, bijvoorbeeld de antibiotica penicilline en rifampicine. Hydrofiele en geladen stoffen kunnen de celmembraan niet vrij passeren.Hier is actief transport voor nodig: - Actief transport:
Actief transport wil zeggen dat het de bacterie energie kost om moleculen de celmembraan te laten passeren. Actief transport is selectief. Meestal betreft het transport van buiten naar binnen, zodat de concentratie aan stoffen binnen meer dan 1000 x groter is dan buiten de cel. Dit vermogen om voedingsstoffen te hamsteren (en duurzaam op te slaan) stelt de bacterie in staat om zich in leven te houden en zelfs te delen in een omgeving met zeer weinig voedingsstoffen. Het transportsysteem dat hier voor zorgt ligt in de celmembraan. Het bestaat uit vele soorten enzymen: elke te transporteren voedingsstof heeft zijn eigen enzym, zo is er voor het transport van lactose een speciaal enzym nodig. Een bacterie heeft niet alle enzymen in huis : Escherichia coli heeft wel een lactose-transportenzym, Salmonella niet, de aanwezigheid is dus soortgebonden. - Vorming exo-enzymen
Wat zijn exo-enzymen? Veel voedingsstoffen in de omgeving van bacteriën zijn vaak grote moleculen, lange ketens, opgebouwd uit kleinere schakels. Deze moleculen zijn te groot om de celmembraan te passeren. De meeste bacteriën kunnen exo-enzymen vormen die deze moleculen buiten de bacteriecel tot kleinere eenheden afbreken. Deze kleinere moleculen kunnen wel door de celmembraan naar binnen getransporteerd worden. Zo worden eiwitten tot aminozuren afgebroken en polysacchariden tot enkelvoudige suikermoleculen welke wel getransporteerd kunnen worden over de celmembraan.- toepassing exo-enzymen
Een bekende toepassing is het gebruik van deze enzymen in de wasmiddelenindustrie. Exo-enzymen spelen ook een belangrijke rol bij het rijpen van kaas. Ze zijn verantwoordelijk voor de (gedeeltelijke) afbraak van de eiwitmoleculen afkomstig uit de melk. Deze eiwitten worden door de enzymen in kortere stukjes geknipt, waardoor de structuur en smaak van de kaas ten goede veranderen. - Giftige exo-enzymen
Een bijzondere groep exo-enzymen die behoren tot de exo-enzymen zijn de exo-toxinen. Dit zijn giftige stoffen,die de bacterie tijdens de groei uitscheidt, bijvoorbeeld na infectie in het lichaam van mens en dier. Vindt de besmetting plaats door het nuttigen van levensmiddelen dan spreekt men van een voedselinfectie. De giftige enzymen werken vaak in op de darmwand (enterotoxinen). Bacteriën die deze stoffen vormen zijn o.a. Salmonella en Bacillus cereus. De vorming van de giftige exo-enzymen kan ook plaatsvinden in het levensmiddel zelf. Voedselvergiftiging is het resultaat. Een beruchte bacterie is in dit verband Clostridium botulinum. Gelukkig is dit toxine hittelabiel en door enkele minuten koken onschadelijk te maken, dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld de exo-toxinen (ook verantwoordelijk voor een minder ernstige vorm van voedselvergiftiging) van Staphylococcus aureus,die zeer hitteresistent zijn. - Exo-enzymen op het lab
De exo-enzymen kunnen op het lab gebruikt worden om de bacterie die ze vormt op te sporen. De aanwezigheid uit zich door een karakteristieke verandering van de voedingsbodem
Voorbeelden zijn :- Staphylococcus aureus op Baird Parkeragar
- Staphylococcus aureus op bloed-agar
- Bacillus cereus op MYP agar
- toepassing exo-enzymen
- Het opwekken van energie
Bacteriën hebben energie nodig voor de groei (opbouw celmateriaal), transport, en indien hiertoe in staat beweging. De meeste bacteriën halen deze energie uit de enzymatische afbraak van voedingsstoffen (bijvoorbeeld koolhydraten ). Belangrijke enzymen , (samen het electronentransportsysteem) betrokken bij deze energiewinning, de ademhaling liggen in de celmembraan (bij eukaryote cellen zijn er speciale organellen voor: de mitochondrien). - Fotosynthese
Fotosynthetische bacteriën maken instulpingen waardoor er een groot oppervlak ontstaat waar de pigmenten die de fotosynthese mogelijk maken.
Ze hebben dus geen speciale organellen (chloroplasten)zoals de eukaryote groenalgen en de planten die wel hebben.
- Vorming van celwand, kapsel of slijmlaag
Aan de celmembraan vindt ook de synthese van de celstructuren plaats welke zich buiten de celmembraan bevinden : de celwand, en eventueel het kapsel of de slijmlaag