Функции, структура и синтез на пептидогликан

на пептидогликан той е основният компонент на клетъчната стена на прокариотите. Той е голям полимер и се състои от единици N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминова киселина. Съставът на пептидогликана е доста сходен във всички групи прокариоти.

Това, което варира, е идентичността и честотата на аминокиселините, които са прикрепени към нея, образувайки тетрапептидна верига. Машините, участващи в синтеза на пептидогликан, са една от най-често срещаните цели за повечето антибиотици.

индекс

• 1 Функции
  • 1.1 Грам-положителни бактерии
  • 1.2 Грам-отрицателни бактерии
• 2 Структура
• 3 Резюме
  • 3.1 Стъпка 1
  • 3.2 Стъпка 2
  • 3.3 Стъпка 3
  • 3.4 Стъпка 4
• 4 Препратки

функции

Пептидогликанът е основната съставка на бактериалната клетъчна стена. Неговата основна роля е да поддържа формата на клетката и да поддържа осмотичната стабилност, характерна за почти всички бактерии.

В зависимост от структурата на споменатата стена, прокариотите могат да се класифицират като грам-положителни и грамотрицателни..

Първата група има богати концентрации на пептидогликан в състава на нейната клетъчна стена и следователно са в състояние да запазят оцветяването по Грам. Най-значимите характеристики на пептидогликан и в двете групи са описани по-долу: \ t

Грам-положителни бактерии

Стената на грам-положителните бактерии се характеризира с това, че е дебела и хомогенна, съставена главно от пептидогликан и големи количества тейхоеви киселини, глицеролови полимери или рибитол, свързани с фосфатните групи. В тези групи рибитол или глицерол са свързани аминокиселинни остатъци, като d-аланин.

Теиевите киселини могат да бъдат свързани към самия пептидогликан (чрез ковалентна връзка с N-ацетилмураминова киселина) или с плазмената мембрана. В последния случай те вече не се наричат ​​тейхоеви киселини, а стават липотеихоеви киселини.

Тъй като теииковите киселини имат отрицателен заряд, общият стенен заряд на грам-положителните бактерии е отрицателен.

Грам отрицателни бактерии

Големите отрицателни бактерии проявяват структурно по-сложна стена от грам-положителните бактерии. Те се състоят от тънък слой пептидогликан, последван от външна мембрана с липидна природа (в допълнение към плазмената мембрана на клетката)..

Те не притежават тейхоеви киселини и най-разпространеният мембранен протеин е липопротеинът на Браун: малък протеин, ковалентно свързан с пептидогликан и вграден във външната мембрана чрез хидрофобна част.

Липополизахаридите се намират във външната мембрана. Това са големи, сложни молекули, образувани от липиди и въглехидрати, и се състоят от три части: липид А, полизахариден център и О-антиген.

структура

Пептидогликанът е силно омрежен и свързан полимер, както и еластичен и порест. Той е със значителни размери и се състои от идентични подединици. Полимерът има две захарни производни: N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминова киселина.

Освен това те съдържат няколко вида аминокиселини, включително d-глутаминова киселина, d-аланин и мезо-диаминопимелинова киселина. Тези аминокиселини не са същите като тези, които съставляват протеини, тъй като имат конформация l- и не d-.

Аминокиселините са отговорни за защитата на полимера от действието на пептидазите, ензимите, които разграждат протеините.

Структурата е организирана по следния начин: единиците N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминовата киселина се редуват една с друга, в карбоксилната група на N-ацетилмураминовата група има свързана верига от аминокиселини d- и l-.

Карбоксилната крайна група на d-аланиновия остатък е прикрепена към аминогрупата на диаминопимелинова киселина (DAP), въпреки че може да има друг тип мост на място.

синтез

Синтезът на пептидогликан се появява в клетъчната цитоплазма и се състои от четири етапа, където полимерните единици, които са свързани с UDP, се прехвърлят в липидна транспортна функция, която отвежда молекулата към външната клетка. Полимеризацията се осъществява тук благодарение на ензими, разположени в зоната.

Пептидогликанът е полимер, който се различава от другите структури по своята организация в две измерения и изисква единиците, които го съставляват, да бъдат свързани по подходящ начин, за да се постигне тази конформация.

Стъпка 1

Процесът започва вътре в клетката с глюкозиновата конверсия N-acetylmurámico, благодарение на ензимен процес.

След това се активира в химична реакция, която включва реакцията с уридин трифосфат (UTP). Този етап води до образуването на уридин дифосфат-N-ацетилмураминова киселина.

След това, събирането на уридин дифосфат-N-ацетилмурамовата киселина се осъществява чрез ензими.

Стъпка 2

Впоследствие, пентапептидният дифосфат на уридин-N-ацетилуриновата киселина се свързва посредством пирофосфатна връзка с бактопренол, разположен в плазмената мембрана, и се получава освобождаването на уридин монофосфат (UMP). Бактопренолът действа като молекула носител.

Прибавя се N-ацетилглюкозамин, за да се получи дисахарид, който ще доведе до пептидогликан. Този процес може да се модифицира леко при някои бактерии.

Например, в Staphylococcus aureus добавянето на пентаглицин (или други аминокиселини) се осъществява в позиция 3 на пептидната верига. Това се случва с цел увеличаване на дължината на омрежването.

Стъпка 3

Впоследствие, бацеропренолът е отговорен за пренасянето на N-ацетилглюкозамин-N-ацетилмурамичен дисахариден пептиден прекурсор навън, който се свързва с полипептидната верига благодарение на присъствието на трансгликозилазни ензими. Тези протеинови катализатори използват пирофосфатната връзка между дизахарид и бацеропренол.

Стъпка 4

В област близо до плазмената мембрана, кръстосаното свързване (транспептидация) се осъществява между пептидните вериги, чрез свободния амин, разположен в третата позиция на аминокиселинния остатък или N-края на пентаглициновата верига и d-аланина, разположен в четвъртата позиция на другата полипептидна верига.

Кръстосано свързване става благодарение на присъствието в ензимите на транспептидаза, разположени в плазмената мембрана.

По време на растежа на организма, пептидогликанът може да бъде отворен в определени точки с помощта на ензимната машина на клетката и да доведе до вмъкване на нови мономери..

Тъй като пептидогликанът е подобен на мрежа, отварянето в различни точки не намалява значително силата на структурата.

Синтезът и разградителният процес на пептидогликани протичат постоянно и някои ензими (като лизозим) са детерминанти във формата на бактерията.

Когато бактерията е в недостиг на хранителни вещества, синтезът на пептидогликано спира, причинявайки известна слабост в структурата.

препратки

1. Alcamo, I. E. (1996). microbiология. Издателство Уайли.
2. Мъри, П.Р., Розентал, К. С., и Пфалър, М.А. (2017). Медицинска микробиология. Elsevier Health Sciences.
3. Прескот, Л. М. (2002). микробиология. Фирми на Mc Graw-Hill
4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Клинична бактериология. Масон.
5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, В. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Регулиране на синтеза на пептидогликан от външно-мембранни протеини. клетка, 143(7), 1097-1109.