Peptidoglikāna funkcijas, struktūra un sintēze



The peptidoglikāns tā ir prokariotu šūnu sienas galvenā sastāvdaļa. Tas ir liels polimērs, un tas sastāv no N-acetilglukozamīna un N-acetiluramīnskābes vienībām. Peptidoglikāna sastāvs ir diezgan līdzīgs visās prokariotu grupās.

Tas, kas atšķiras, ir tam piesaistīto aminoskābju identitāte un biežums, veidojot tetrapeptīda ķēdi. Mašīnas, kas iesaistītas peptidoglikāna sintēzes procesā, ir viens no visbiežāk sastopamajiem mērķiem vairumam antibiotiku.

Indekss

  • 1 Funkcijas
    • 1,1 gram-pozitīvas baktērijas
    • 1,2 gramnegatīvas baktērijas
  • 2 Struktūra
  • 3 Kopsavilkums
    • 3.1. 1. posms
    • 3.2. 2. posms
    • 3.3. 3. solis
    • 3.4 4. solis
  • 4 Atsauces

Funkcijas

Peptidoglikāns ir baktēriju šūnu sienas pamatelements. Tās galvenā loma ir saglabāt šūnas formu un saglabāt gandrīz visām baktērijām raksturīgo osmotisko stabilitāti.

Atkarībā no minētās sienas konstrukcijas prokariotes var klasificēt kā Gram-pozitīvas un Gram-negatīvas..

Pirmajai grupai piemīt bagātīgas peptidoglikāna koncentrācijas šūnu sienas sastāvā, un tādēļ tās spēj saglabāt Grama traipu. Peptidoglikāna nozīmīgākās īpašības abās grupās ir aprakstītas turpmāk:

Gram-pozitīvas baktērijas

Gram-pozitīvo baktēriju sienu raksturo biezums un viendabīgums, kas sastāv galvenokārt no peptidoglikāna un lieliem daudzumiem teīnskābes, glicerīna polimēru vai ribitola, kas savienots ar fosfātu grupām. Šajās ribitola vai glicerīna grupās ir saistītas aminoskābju atliekas, piemēram, d-alanīns.

Teikoīnskābes var saistīt ar peptidoglikānu (ar kovalento saiti ar N-acetiluramīnskābi) vai plazmas membrānu. Pēdējā gadījumā tie vairs netiek saukti par teīnskābēm, bet kļūst par lipotīnskābēm.

Tā kā teicīnskābēm ir negatīva lādiņa, Gram-pozitīvo baktēriju vispārējā sienas lādiņa ir negatīva.

Gram-negatīvās baktērijas

Lielajām negatīvajām baktērijām ir strukturāli sarežģītāka siena nekā Gram-pozitīvajām baktērijām. Tie sastāv no plānas peptidoglikāna slāņa, kam seko lipīdu dabiskā ārējā membrāna (papildus šūnas plazmas membrānai)..

Tiem nav teīnskābes un visbiežāk sastopamais membrānas proteīns ir Braun lipoproteīns: neliels proteīns, kas kovalenti saistīts ar peptidoglikānu un ir iestrādāts ārējā membrānā ar hidrofobu daļu..

Lipopolisaharīdi ir atrodami ārējā membrānā. Tās ir lielas, kompleksas molekulas, kas veidojas no lipīdiem un ogļhidrātiem, un sastāv no trim daļām: lipīds A, polisaharīda centrs un O antigēns..

Struktūra

Peptidoglikāns ir ļoti savstarpēji savienots un savstarpēji savienots polimērs, kā arī elastīgs un porains. Tā ir liela izmēra un sastāv no identiskām apakšvienībām. Polimēriem ir divi cukura atvasinājumi: N-acetilglukozamīns un N-acetiluramīnskābe.

Turklāt tie satur vairākus aminoskābju veidus, tostarp d-glutamīnskābi, d-alanīnu un mezo-diaminopimelīnskābi. Šīs aminoskābes nav tās pašas, kas veido olbaltumvielas, jo tām ir konformācija l, nevis d-.

Aminoskābes ir atbildīgas par polimēra aizsardzību pret peptidāžu, fermentu, kas degradē proteīnus, darbību.

Struktūra ir sakārtota šādi: N-acetilglukozamīna un N-acetilmuramīnskābes vienības ir pārmaiņas, N-acetiluramīnskābes grupas karboksilgrupā ir pievienota aminoskābju ķēde d un l.-.

D-alanīna atlikuma karboksilgrupas gala grupa ir piesaistīta diaminopropelskābes (DAP) aminogrupai, lai gan var būt cits tilta veids.

Sintēze

Peptidoglikāna sintēze notiek šūnu citoplazmā un sastāv no četrām fāzēm, kur polimēra vienības, kas ir piesaistītas UDP, tiek pārnestas uz lipīdu transportēšanas funkciju, kas ņem molekulu uz šūnu ārpusi. Polimerizācija notiek šeit, pateicoties apgabalā esošajiem fermentiem.

Peptidoglikāns ir polimērs, kas organizācijā atšķiras no citām struktūrām divās dimensijās un prasa, lai vienības, kas to veido, būtu piemērotā veidā saistītas ar šo konformāciju..

1. solis

Process sākas šūnas iekšienē ar glikozomīna konversiju N-acetilmurámico, pateicoties fermentatīvam procesam.

Tad tas tiek aktivizēts ķīmiskā reakcijā, kas ietver reakciju ar uridīna trifosfātu (UTP). Šis solis rada uridīna difosfāta-N-acetiluramīnskābes veidošanos.

Pēc tam uridīna difosfāta-N-acetiluramīnskābes vienību montāža notiek caur enzīmiem.

2. solis

Pēc tam, uridīna difosfāta pentapeptīda-N-acetilmurāmskābi ir saistīta caur pirofosfāts saiti uz bactoprenol atrodas plazmas membrānu un atbrīvot uridīna monofosfāta (UMP) notiek. Baktoprenols darbojas kā nesēja molekula.

N-acetilglukozamīna pievienošanos izraisa disaharīds, kas radīs peptidoglikānu. Šo procesu dažās baktērijās var nedaudz mainīt.

Piemēram, Staphylococcus aureus pentaglikīna (vai citu aminoskābju) pievienošana notiek peptīda ķēdes 3. pozīcijā. Tas notiek ar mērķi palielināt šķērssaites ilgumu.

3. solis

Secīgi, tad bacteroprenol rokturi transports ārā prekursoru disaharīds peptīda N-acetilglikozamīna-N-acetylmuramic, kas saistās ar polipeptīdu ķēdes klātbūtne fermentu transglucosilasas. Šie proteīna katalizatori izmanto pirofosfāta saiti starp disaharīdu un bakteroprenolu.

4. solis

In netālu plazmas membrāna reģions šķērssaišu (transpeptidācijas) starp peptīdu ķēdes notiek caur brīvu amīnu, kas atrodas pie trešajā pozīcijā ar N-termināla ķēde pentaglycine aminoskābju atlikumu, vai un kas atrodas d-alanīna ceturtā polipeptīda ķēdes pozīcija.

Šķērssaistīšanās notiek, pateicoties transpeptidāzes fermentu klātbūtnei, kas atrodas plazmas membrānā.

Organisma augšanas laikā peptidoglikānu var atvērt noteiktos punktos, izmantojot šūnu enzīmu mehānismu un novedot pie jaunu monomēru ievietošanas..

Tā kā peptidoglikāns ir līdzīgs tīklam, atvēršana dažādos punktos būtiski nemazina struktūras izturību.

Pastāvīgi notiek peptidoglikāna sintēze un degradācijas procesi, un daži fermenti (piemēram, lizocīms) ir noteicošie baktērijas formā..

Kad baktērijai ir barības vielu deficīts, peptidoglicano sintēze apstājas, radot strukturālu vājumu..

Atsauces

  1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiology. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicīniskā mikrobioloģija. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobioloģija. Mc Graw-Hill kompānijas
  4. Struthers, J. K., un Westran, R. P. (2005). Klīniskā bakterioloģija. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Peptidoglikāna sintēzes regulēšana ar ārējo membrānu proteīniem. Šūna, 143(7), 1097-1109.