Peptidoglykaanifunktiot, rakenne ja synteesi



peptidoglykaanisynteesin se on prokaryoottien soluseinän pääkomponentti. Se on suuri polymeeri ja se koostuu N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylimuramiinihapon yksiköistä. Peptidoglykaanikoostumus on melko samanlainen kaikissa prokaryoottien ryhmissä.

Se, mikä vaihtelee, on siihen kiinnittyneiden aminohappojen identiteetti ja taajuus, jotka muodostavat tetrapeptidiketjun. Peptidoglykaanin synteesiin osallistuvat koneet ovat yksi yleisimmistä kohteista useimmille antibiooteille.

indeksi

  • 1 Toiminnot
    • 1,1 grampositiiviset bakteerit
    • 1.2 Gramnegatiiviset bakteerit
  • 2 Rakenne
  • 3 Yhteenveto
    • 3.1 Vaihe 1
    • 3.2 Vaihe 2
    • 3.3 Vaihe 3
    • 3.4 Vaihe 4
  • 4 Viitteet

tehtävät

Peptidoglykaani on bakteerien soluseinän olennainen osa. Sen pääasiallinen tehtävä on säilyttää solun muoto ja ylläpitää lähes kaikille bakteereille tyypillistä osmoottista stabiilisuutta.

Mainitun seinämän rakenteesta riippuen prokaryootit voidaan luokitella Gram-positiivisiksi ja Gram-negatiivisiksi..

Ensimmäisessä ryhmässä on runsaasti peptidoglykaanin pitoisuuksia sen soluseinän koostumuksessa ja siksi ne pystyvät säilyttämään Gram-värin. Molempien ryhmien peptidoglykaanin tärkeimmät ominaisuudet on kuvattu alla:

Gram-positiiviset bakteerit

Gram-positiivisten bakteerien seinälle on tunnusomaista se, että se on paksu ja homogeeninen, koostuu pääasiassa peptidoglykaanista ja suurista määristä teikkahappoja, glyserolipolymeerejä tai ribitolia, jotka on kytketty fosfaattiryhmiin. Näissä ribitolin tai glyserolin ryhmissä ovat sitoutuneita aminohappotähteitä, kuten d-alaniini.

Teikoiinihapot voidaan sitoa peptidoglykaaniin itse (kovalenttisen sidoksen avulla N-asetyylimuramiinihapon kanssa) tai plasmamembraaniin. Jälkimmäisessä tapauksessa niitä ei enää kutsuta teohappoiksi, vaan niistä tulee lipoteikkahappoja.

Kun teikkahapoilla on negatiivinen varaus, Gram-positiivisten bakteerien yleinen seinävaraus on negatiivinen.

Gram-negatiiviset bakteerit

Suurilla negatiivisilla bakteereilla on rakenteellisesti monimutkaisempi seinä kuin grampositiiviset bakteerit. Ne koostuvat ohuesta peptidoglykaanikerroksesta, jota seuraa lipidityyppinen ulompi kalvo (solun plasmamembraanin lisäksi)..

Niillä ei ole teikkahappoja, ja runsain kalvoproteiini on Braun-lipoproteiini: pieni proteiini, joka on kovalenttisesti liitetty peptidoglykaaniin ja joka on upotettu ulkoiseen kalvoon hydrofobisella osalla.

Lipopolysakkarideja on ulkokalvossa. Nämä ovat suuria, monimutkaisia ​​molekyylejä, jotka on muodostettu lipideistä ja hiilihydraateista ja jotka koostuvat kolmesta osasta: lipidistä A, polysakkaridikeskuksesta ja O-antigeenistä.

rakenne

Peptidoglykaani on hyvin silloitettu ja toisiinsa liitetty polymeeri sekä elastinen ja huokoinen. Se on huomattavan kokoinen ja koostuu identtisistä alayksiköistä. Polymeerissä on kaksi sokerijohdannaista: N-asetyyliglukosamiini ja N-asetyylimuramiinihappo.

Lisäksi ne sisältävät monentyyppisiä aminohappoja, mukaan lukien d-glutamiinihappo, d-alaniini ja meso-diaminopimeliinihappo. Nämä aminohapot eivät ole samat kuin ne, jotka muodostavat proteiineja, koska niillä on konformaatio l- ja ei d-.

Aminohapot ovat vastuussa polymeerin suojaamisesta peptidaasien, entsyymien, jotka hajottavat proteiineja, vaikutuksesta.

Rakenne on järjestetty seuraavasti: N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylimuramiinihapon yksiköt vuorottelevat keskenään, N-asetyylimuramiinihapporyhmän karboksyyliryhmässä on kiinnitetty ketju aminohappoja d- ja l.-.

D-alaniinitähteen karboksyyliterminaalinen ryhmä on kiinnittynyt diaminopimeliinihapon (DAP) aminoryhmään, vaikkakin voi olla toisen tyyppinen silta.

synteesi

Peptidoglykaanisynteesi tapahtuu solusytoplasmassa ja se koostuu neljästä vaiheesta, joissa UDP: hen sitoutuneet polymeeriyksiköt siirretään lipidikuljetustoimintoon, joka vie molekyylin solun ulkopuolelle. Polymerointi tapahtuu täällä alueella olevien entsyymien ansiosta.

Peptidoglykaani on polymeeri, joka eroaa organisaationsa muista rakenteista kahdessa ulottuvuudessa ja edellyttää, että sen muodostavat yksiköt liitetään sopivalla tavalla tämän konformaation saavuttamiseksi.

Vaihe 1

Prosessi alkaa solun sisällä glukosomiinimuunnoksella N-acetylmurámico entsymaattisen prosessin ansiosta.

Sitten se aktivoidaan kemiallisessa reaktiossa, johon liittyy reaktio uridiinitrifosfaatin (UTP) kanssa. Tämä vaihe johtaa uridiinidifosfaatin-N-asetyylimuramiinihapon muodostumiseen.

Seuraavaksi uridiinidifosfaatti-N-asetyylimuramiinihappoyksiköiden kokoonpano tapahtuu entsyymien kautta.

Vaihe 2

Tämän jälkeen uridiini-N-asetyyliurihapon pentapeptididifosfaatti on yhdistetty pyrofosfaattisidoksella plasman kalvossa sijaitsevaan bactoprenoliin ja uridiinimonofosfaatin (UMP) vapautuminen tapahtuu. Baktoprenoli toimii kantajamolekyylinä.

N-asetyyliglukosamiinin lisääminen tapahtuu disakkaridin muodostamiseksi, joka saa aikaan peptidoglykaanin. Tätä prosessia voidaan muuttaa hieman tietyissä bakteereissa.

Esimerkiksi vuonna Staphylococcus aureus pentaglysiinin (tai muiden aminohappojen) lisääminen tapahtuu peptidiketjun asemassa 3. Tämä tapahtuu tavoitteena lisätä ristisilloituksen pituutta.

Vaihe 3

Tämän jälkeen bakteroprenoli vastaa N-asetyyliglukosamiini-N-asetyylimuramiinin disakkaridipeptidiprekursorien siirtämisestä ulkopuolelle, jotka sitoutuvat polypeptidiketjuun transglykosylaasientsyymien läsnäolon ansiosta. Nämä proteiinikatalyytit käyttävät pyrofosfaattisidosta disakkaridin ja bakteroprenolin välillä.

Vaihe 4

Plasman kalvon lähellä olevalla alueella esiintyy ristisilloitusta (transpeptidointia) peptidiketjujen välissä vapaan amiinin kautta, joka sijaitsee aminohappotähteen kolmanteen kohtaan tai pentaglysiiniketjun N-päähän ja d-alaniiniin, joka sijaitsee toisen polypeptidiketjun neljäs asema.

Ristisilloitus tapahtuu plasmamembraanissa olevien transpeptidaasientsyymien läsnäolon vuoksi.

Organismin kasvun aikana peptidoglykaani voidaan avata tietyissä kohdissa käyttämällä solun entsymaattista konetta ja johtaa uusien monomeerien asentamiseen.

Koska peptidoglykaani on samanlainen kuin verkko, avaaminen eri kohdissa ei vähennä rakenteen vahvuutta merkittävästi.

Peptidoglykaanisynteesiä ja hajoamisprosesseja esiintyy jatkuvasti ja tietyt entsyymit (kuten lysotsyymi) ovat determinantteja bakteerin muodossa.

Kun bakteeri on ravinteiden alijäämässä, peptidoglicano-synteesi pysähtyy, mikä aiheuttaa jonkin verran heikkoutta rakenteessa.

viittaukset

  1. Alcamo, I. E. (1996). microbiology. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Lääketieteellinen mikrobiologia. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). mikrobiologia. Mc Graw-Hill -yhtiöt
  4. Struthers, J. K., ja Westran, R. P. (2005). Kliininen bakteriologia. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Peptidoglykaanisynteesin säätäminen ulomman kalvon proteiineilla. solu, 143(7), 1097 - 1109.