Peptidoglikano funkcijos, struktūra ir sintezė



The peptidoglikanas tai yra pagrindinė prokariotų ląstelės sienelės sudedamoji dalis. Tai yra didelis polimeras, susidedantis iš N-acetilglukozamino ir N-acetilmuramo rūgšties vienetų. Peptidoglikano kompozicija visose prokariotų grupėse yra gana panaši.

Kas skiriasi, yra prie jo pritvirtintų amino rūgščių tapatumas ir dažnis, sudarantis tetrapeptido grandinę. Į peptidoglikano sintezę įtraukta mašina yra vienas iš dažniausiai taikomų tikslų daugumai antibiotikų.

Indeksas

  • 1 Funkcijos
    • 1,1 gramteigiamos bakterijos
    • 1.2 Gram-neigiamos bakterijos
  • 2 Struktūra
  • 3 Santrauka
    • 3.1 1 etapas
    • 3.2 2 etapas
    • 3.3 3 žingsnis
    • 3.4 4 žingsnis
  • 4 Nuorodos

Funkcijos

Peptidoglikanas yra pagrindinė bakterijų ląstelės sienelės sudedamoji dalis. Jo pagrindinis vaidmuo yra išlaikyti ląstelės formą ir išlaikyti beveik visiems bakterijoms būdingą osmosinį stabilumą.

Prokariotai, priklausomai nuo minėtos sienos struktūros, gali būti klasifikuojami kaip gramteigiami ir Gram neigiami..

Pirmoji grupė turi gausų peptidoglikano koncentraciją savo ląstelių sienelėje ir todėl gali išlaikyti Gramo dėmę. Toliau aprašomos svarbiausios peptidoglikano savybės abiejose grupėse:

Gram-teigiamos bakterijos

Gram-teigiamų bakterijų siena pasižymi tuo, kad ji yra stora ir homogeniška, daugiausia sudaryta iš peptidoglikano ir didelių kiekių teino rūgščių, glicerolio polimerų arba ribitolio, prijungto prie fosfatų grupių. Šiose ribitolio arba glicerolio grupėse yra susietos aminorūgščių liekanos, tokios kaip d-alaninas.

Tikoinės rūgštys gali būti susietos su peptidoglikanu (kovalentiniu ryšiu su N-acetiluraminu rūgštimi) arba į plazmos membraną. Pastaruoju atveju jie nebėra vadinami teicho rūgštimis, bet tampa lipotino rūgštimis.

Kadangi teicio rūgštys turi neigiamą krūvį, bendras gramteigiamų bakterijų sienos įkrovimas yra neigiamas.

Gramo neigiamos bakterijos

Didžiosios neigiamos bakterijos turi struktūriškai sudėtingesnę sieną nei gramteigiamos bakterijos. Jie susideda iš plono peptidoglikano sluoksnio, po kurio yra išorinė lipidų membrana (be ląstelės plazmos membranos)..

Jie neturi teino rūgščių, o gausiausias membraninis baltymas yra Braun lipoproteinas: mažas baltymas, kovalentiškai susietas su peptidoglikanu ir įterptas į išorinę membraną hidrofobine dalimi..

Lipopolizacharidai randami išorinėje membranoje. Tai yra didelės sudėtingos molekulės, susidarančios iš lipidų ir angliavandenių, susidedančios iš trijų dalių: lipido A, polisacharido centro ir O antigeno..

Struktūra

Peptidoglikanas yra labai susietas ir tarpusavyje sujungtas polimeras, taip pat elastingas ir akytas. Ji yra didelės apimties ir susideda iš identiškų subvienetų. Polimeras turi du cukraus darinius: N-acetilglukozaminą ir N-acetilmuramo rūgštį.

Be to, jose yra kelių tipų aminorūgščių, įskaitant d-glutamo rūgštį, d-alaniną ir mezo-diaminopimelino rūgštį. Šios aminorūgštys nėra tos pačios, kurios sudaro baltymus, nes jie turi l ir ne d-.

Aminorūgštys yra atsakingos už polimerų apsaugą nuo peptidazių, fermentų, skaidančių baltymus.

Konstrukcija organizuojama taip: N-acetilglukozamino ir N-acetilmuramo rūgšties vienetai kinta vienas su kitu, N-acetiluraminų rūgšties grupės karboksilo grupėje yra prijungta aminorūgščių grandinė d ir l.-.

D-alanino liekanos karboksilo galinė grupė yra prijungta prie diaminopimelino rūgšties (DAP) amino grupės, nors gali būti ir kito tipo tiltas.

Sintezė

Peptidoglikano sintezė vyksta ląstelių citoplazmoje ir susideda iš keturių pakopų, kai polimeriniai vienetai, kurie yra prijungti prie UDP, perkeliami į lipidų transportavimo funkciją, kuri ima molekulę į ląstelių išorę. Polimerizacija čia vyksta dėl toje vietovėje esančių fermentų.

Peptidoglikanas yra polimeras, kuris savo organizacijoje skiriasi nuo kitų struktūrų dviem aspektais ir reikalauja, kad vienetai, kurie jį sudaro, būtų tinkamu būdu susieti su šia konformacija..

1 veiksmas

Procesas prasideda ląstelės viduje su gliukozomino konversija N-acetilmurámico, dėl fermentinio proceso.

Tada jis aktyvuojamas cheminėje reakcijoje, kuri apima reakciją su uridino trifosfatu (UTP). Šis etapas sukelia uridino difosfato-N-acetiluramano rūgšties susidarymą.

Toliau uridino difosfato-N-acetilmuramo rūgšties vienetų surinkimas vyksta per fermentus.

2 veiksmas

Vėliau uridino-N-acetiluro rūgšties pentapeptido difosfatas yra susietas su pirofosfatiniu ryšiu su baktoprenoliu, esančiu plazmos membranoje, ir atsiranda uridino monofosfatas (UMP). Baktoprenolis veikia kaip nešiklio molekulė.

N-acetilglukozamino pridėjimas atsiranda dėl disacharido, kuris sukels peptidoglikaną. Šis procesas gali būti šiek tiek keičiamas tam tikrose bakterijose.

Pavyzdžiui, Staphylococcus aureus pentaglicino (arba kitų aminorūgščių) pridėjimas vyksta peptido grandinės 3 padėtyje. Taip atsitinka siekiant padidinti kryžminio ryšio trukmę.

3 žingsnis

Vėliau bakteroprenolis yra atsakingas už N-acetilglukozamino-N-acetiluramano disacharidų peptidų pirmtakų perdavimą į išorę, kurie dėl transglikozilazės fermentų buvimo prisijungia prie polipeptido grandinės. Šie baltymų katalizatoriai naudoja pirofosfato ryšį tarp disacharido ir bakteroprenolio.

4 žingsnis

Regione, esančiame netoli plazmos membranos, tarp peptidinių grandinių, per laisvą aminą, esančią trečiojoje aminorūgščių liekanos padėtyje, arba pentaglicino grandinės N-gale ir d-alanine, esančiame tarp peptidų grandinės, atsiranda kryžminis ryšys (transpeptidacija). ketvirtoji kitos polipeptidinės grandinės padėtis.

Kryžminis ryšys atsiranda dėl transpeptidazės fermentų, esančių plazmos membranoje.

Augant organizmui, peptidoglikanas gali būti atidarytas tam tikruose taškuose, naudojant ląstelių fermentinį mechanizmą, kuris leidžia įvesti naujus monomerus..

Kadangi peptidoglikanas yra panašus į tinklą, atidarymas skirtinguose taškuose reikšmingai nesumažina konstrukcijos stiprumo.

Nuolat vyksta peptidoglikano sintezė ir degradacijos procesai, o tam tikri fermentai (pvz., Lizocimas) yra lemiami bakterijos formoje..

Kai bakterijai trūksta maistinių medžiagų, peptidoglicano sintezė sustoja ir dėl to šiek tiek silpnėja struktūra.

Nuorodos

  1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiology. Wiley leidyba.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicininė mikrobiologija. Elsevier sveikatos mokslai.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologija. „Mc Graw-Hill“ įmonės
  4. Struthers, J. K., ir Westran, R. P. (2005). Klinikinė bakteriologija. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Peptidoglikano sintezės reguliavimas pagal išorinių membranų baltymus. Ląstelė, 143(7), 1097-1109.