Funkcije, struktura in sinteza peptidoglikana



The peptidoglikan je glavna sestavina celične stene prokariotov. Je velik polimer in je sestavljen iz enot N-acetilglukozamina in N-acetilmuramske kisline. Sestava peptidoglikana je v vseh skupinah prokariotov precej podobna.

Kar se spreminja, je identiteta in pogostost aminokislin, ki so na njem zasidrane in tvorijo tetrapeptidno verigo. Stroji, ki sodelujejo pri sintezi peptidoglikana, so eden najpogostejših ciljev za večino antibiotikov.

Indeks

  • 1 Funkcije
    • 1.1 Gram-pozitivne bakterije
    • 1.2 Gram-negativne bakterije
  • 2 Struktura
  • 3 Povzetek
    • 3.1 Korak 1
    • 3.2 Korak 2
    • 3.3 Korak 3
    • 3.4 Korak 4
  • 4 Reference

Funkcije

Peptidoglikan je temeljna sestavina bakterijske celične stene. Njegova glavna vloga je ohraniti obliko celice in ohraniti osmotsko stabilnost, značilno za skoraj vse bakterije.

Glede na strukturo omenjene stene lahko prokariote razvrstimo kot Gram pozitivne in Gram negativne..

Prva skupina ima veliko koncentracij peptidoglikana v sestavi svoje celične stene in zato lahko obdrži barvilo po Gramu. V nadaljevanju so opisane najpomembnejše značilnosti peptidoglikana v obeh skupinah: \ t

Gram-pozitivne bakterije

Za steno gram-pozitivnih bakterij je značilna debelost in homogenost, sestavljena predvsem iz peptidoglikana in velikih količin teihojskih kislin, glicerolnih polimerov ali ribitola, vezanega na fosfatne skupine. V teh skupinah ribitola ali glicerola so vezani aminokislinski ostanki, kot je d-alanin.

Teikozne kisline se lahko vežejo na sam peptidoglikan (preko kovalentne vezi z N-acetilmuramsko kislino) ali na plazemsko membrano. V slednjem primeru se ne imenujejo več teichoic kisline, ampak postanejo lipoteichoic kisline.

Ker imajo teikoške kisline negativen naboj, je splošni stenski naboj po Gramu pozitivnih bakterij negativen.

Gram-negativne bakterije

Velike negativne bakterije kažejo strukturno bolj zapleteno steno kot Gram pozitivne bakterije. Sestavljeni so iz tanke plasti peptidoglikana, ki ji sledi zunanja membrana lipidne narave (poleg plazemske membrane celice)..

Ne posedujejo teihojskih kislin in najbolj obilen membranski protein je Braunov lipoprotein: majhen protein, kovalentno povezan s peptidoglikanom in vgrajen v zunanjo membrano s hidrofobnim delom.

Lipopolisaharide najdemo v zunanji membrani. To so velike, kompleksne molekule, ki nastanejo iz lipidov in ogljikovih hidratov in so sestavljene iz treh delov: lipida A, polisaharidnega centra in antigena O.

Struktura

Peptidoglikan je visoko zamrežen in medsebojno povezan polimer, pa tudi elastičen in porozen. Velik je in je sestavljen iz enakih podenot. Polimer ima dva sladkorna derivata: N-acetilglukozamin in N-acetilmuramsko kislino.

Poleg tega vsebujejo več vrst aminokislin, vključno z d-glutaminsko kislino, d-alaninom in mezo-diaminopimelno kislino. Te aminokisline niso enake tistim, ki sestavljajo beljakovine, saj imajo konformacijo l- in ne d-.

Aminokisline so odgovorne za zaščito polimera pred delovanjem peptidaz, encimov, ki razgrajujejo beljakovine.

Struktura je organizirana na naslednji način: enote N-acetilglukozamina in N-acetilmuramske kisline se izmenjujejo med seboj, v karboksilni skupini skupine N-acetilmuramske kisline je vezana veriga aminokislin d- in l.-.

Karboksilna končna skupina d-alaninskega ostanka je vezana na amino skupino diaminopimelne kisline (DAP), čeprav lahko obstaja druga vrsta mostu na mestu.

Sinteza

Sinteza peptidoglikana poteka v celični citoplazmi in je sestavljena iz štirih korakov, kjer se polimerne enote, ki so vezane na UDP, prenesejo na transportno funkcijo lipidov, ki molekulo prenese v zunanjo celico. Polimerizacija se tu dogaja zaradi encimov, ki se nahajajo na tem območju.

Peptidoglikan je polimer, ki se od drugih struktur razlikuje po svoji organizaciji v dveh dimenzijah in zahteva, da so enote, ki ga sestavljajo, povezane na ustrezen način, da se doseže ta konformacija..

1. korak

Postopek se začne znotraj celice s pretvorbo glukozomina v N-acetilmurámico, zahvaljujoč encimskemu postopku.

Nato se aktivira v kemijski reakciji, ki vključuje reakcijo z uridin trifosfatom (UTP). Ta korak vodi do tvorbe uridinske difosfat-N-acetilmuramske kisline.

Nato se sestava enot uridin difosfat-N-acetilmuramske kisline odvija prek encimov.

2. korak

Nato je pentapeptidni difosfat uridin-N-acetilurne kisline povezan s pirofosfatno vezjo na baktoprenol, ki se nahaja v plazemski membrani, in se pojavi sproščanje uridin monofosfata (UMP). Bactoprenol deluje kot nosilna molekula.

Z dodatkom N-acetilglukozamina nastane disaharid, ki bo povzročil peptidoglikan. Ta proces se lahko nekoliko spremeni v nekaterih bakterijah.

Na primer, v Staphylococcus aureus dodatek pentaglicina (ali drugih aminokislin) nastopi na položaju 3 peptidne verige. To se zgodi z namenom povečanja dolžine navzkrižnega povezovanja.

3. korak

Kasneje je bacteroprenol odgovoren za prenos prekurzorjev N-acetilglukozamin-N-acetilmiramičnega disaharidnega peptida navzven, ki se vežejo na polipeptidno verigo zaradi prisotnosti encimov transglikozilaze. Ti proteinski katalizatorji uporabljajo pirofosfatno vez med disaharidom in bacteroprenolom.

4. korak

V regiji, ki je blizu plazemske membrane, pride do zamreženja (transpeptidacija) med peptidnimi verigami, preko prostega amina, ki se nahaja v tretjem položaju aminokislinskega ostanka ali N-konca pentaglicinske verige in d-alanina, ki se nahaja v četrto mesto druge polipeptidne verige.

Navzkrižno povezovanje poteka zaradi prisotnosti encimov transpeptidaze, ki se nahajajo v plazemski membrani.

Med rastjo organizma se peptidoglikan lahko odpre na določenih mestih z uporabo encimske naprave v celici in vodi do vstavitve novih monomerov.

Ker je peptidoglikan podoben mreži, odpiranje na različnih točkah bistveno ne zmanjša trdnosti strukture.

Sinteza in razgradnja peptidoglikana potekajo neprestano in določeni encimi (kot je lizocim) so determinanti v obliki bakterije..

Ko je bakterija v pomanjkanju hranil, se sinteza peptidoglikana ustavi in ​​povzroči nekaj slabosti v strukturi.

Reference

  1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiologijo. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinska mikrobiologija. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologija. Podjetja Mc Graw-Hill
  4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Klinična bakteriologija. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B.V.D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Regulacija sinteze peptidoglikana s proteini zunanje membrane. Cell, 143(7), 1097-1109.