Peptidoglycanfunktioner, struktur og syntese

den peptidoglycan det er hovedkomponenten i cellevæggen af ​​prokaryoter. Det er en stor polymer og består af enheder af N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre. Peptidoglycan-sammensætningen er ret ens i alle grupper af prokaryoter.

Hvad der varierer er identiteten og frekvensen af ​​aminosyrerne, som er forankret til den, hvilket danner en tetrapeptidkæde. Maskinerne involveret i syntesen af ​​peptidoglycan er et af de mest almindelige mål for de fleste antibiotika.

indeks

• 1 funktioner
  • 1,1 gram-positive bakterier
  • 1,2 gram-negative bakterier
• 2 struktur
• 3 Sammenfatning
  • 3.1 Trin 1
  • 3.2 Trin 2
  • 3.3 Trin 3
  • 3.4 Trin 4
• 4 referencer

funktioner

Peptidoglycan er den grundlæggende bestanddel af bakteriecellevæggen. Hovedrollen er at bevare celleformen og opretholde den osmotiske stabilitet, der er typisk for næsten alle bakterier.

Afhængig af strukturen af ​​væggen kan prokaryoter klassificeres som Gram-positiv og Gram-negativ..

Den første gruppe har rigelige koncentrationer af peptidoglycan i sammensætningen af ​​sin cellevæg og er derfor i stand til at bevare Gram-pletten. De mest relevante karakteristika for peptidoglycan i begge grupper er beskrevet nedenfor:

Gram-positive bakterier

Væggen af ​​grampositive bakterier er kendetegnet ved tykke og homogene, hovedsagelig sammensat af peptidoglycan og teichoic syrer store mængder af polymerer af glycerol eller ribitol koblet til phosphatgrupperne. I disse grupper af ribitol eller glycerol er bundne aminosyrerester, såsom d-alanin.

Teinsyre syrer kan binde sig til peptidoglycan selv (via en kovalent binding med N-acetylmuraminsyre) eller til plasmamembranen. I sidstnævnte tilfælde kaldes de ikke længere teichosyrer, men bliver lipoteichosyrer.

Da de teiske syrer har en negativ ladning, er den generelle vægladning af Gram-positive bakterier negativ.

Gram-negative bakterier

De Store Negative bakterier udviser en strukturelt mere kompleks mur end Gram-positive bakterier. De består af et tyndt lag af peptidoglycan efterfulgt af en ydre membran af en lipid natur (ud over cellens plasmamembran).

Der har teichoic syrer og mere rigelige protein membranlipoprotein Braun: et lille protein kovalent bundet til peptidoglycan og indlejret i den ydre membran af en hydrofob del.

Lipopolysacchariderne findes i den ydre membran. Disse er store, komplekse molekyler dannet af lipider og kulhydrater og består af tre dele: lipid A, et polysaccharidcenter og et O-antigen.

struktur

Peptidoglycan er en stærkt tværbundet og sammenkoblet polymer, såvel som at være elastisk og porøs. Det er af betydelig størrelse og består af identiske underenheder. Polymeren har to sukkerderivater: N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre.

Derudover indeholder de flere typer af aminosyrer, herunder d-glutaminsyre, d-alanin og meso-diaminopimelinsyre. Disse aminosyrer er ikke de samme som dem der udgør proteiner, da de har konformationen l- og ikke d-.

Aminosyrerne er ansvarlige for at beskytte polymeren fra virkningen af ​​peptidaser, enzymer der nedbryder proteiner.

Strukturen er organiseret som følger: enheder af N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre veksler hinanden i carboxylgruppen gruppe N-acetylmuraminsyre er en aminosyrekæde forankret d- og l-.

Den carboxyl-terminale gruppe af d-alaninresten er bundet til aminogruppen af ​​diaminopimelsyre (DAP), selvom der kan være en anden type bro på plads.

syntese

Peptidoglycan syntese forekommer i celle-cytoplasma og består af fire trin, hvor polymerenhederne, der er bundet til UDP'en, overføres til en lipidtransportfunktion, der tager molekylet til celleudvendelsen. Polymerisering sker her takket være enzymer i området.

Peptidoglycan er en polymer, der adskiller sig fra andre strukturer ved sin organisation i to dimensioner og kræver, at de enheder, der komponerer det, forbindes på en passende måde for at opnå denne konformation.

Trin 1

Processen starter inde i cellen med glucosominkonverteringen i N-acetylmurámico, takket være en enzymatisk proces.

Derefter aktiveres den i en kemisk reaktion, der involverer reaktionen med uridintriphosphat (UTP). Dette trin fører til dannelsen af ​​uridindiphosphat-N-acetylmuraminsyre.

Dernæst opstår samlingen af ​​uridindiphosphat-N-acetylmuraminsyreenhederne gennem enzymer.

Trin 2

Efterfølgende uridindiphosphat pentapeptid-N-acetylmuraminsyre forbundet gennem en pyrophosphat binding til bactoprenol placeret i plasmamembranen og frigivelse af uridinmonofosfat (UMP) forekommer. Bactoprenol virker som et bærermolekyle.

Tilsætningen af ​​N-acetylglucosamin forekommer at stamme fra et disaccharid, der vil give anledning til peptidoglycan. Denne proces kan modificeres let i visse bakterier.

For eksempel, i Staphylococcus aureus tilsætningen af ​​en pentaglycin (eller andre aminosyrer) forekommer i position 3 i peptidkæden. Dette sker med det formål at øge længden af ​​tværbindingen.

Trin 3

Konsekutivt den bacteroprenol håndterer transport udendørs forstadier disaccharid peptid N-acetylglucosamin-N-acetylmuraminsyre, som binder til polypeptidkæden ved tilstedeværelsen af ​​enzymer transglucosilasas. Disse proteinkatalysatorer anvender pyrophosphatbindingen mellem disaccharid og bacteroprenol.

Trin 4

I en nær plasmamembran region tværbinding (transpeptidering) mellem peptidkæder sker gennem den frie amin placeret ved den tredje position af den N-terminale kæde pentaglycine aminosyrerest eller og d-alanin placeret i den fjerde position af den anden polypeptidkæde.

Tværbinding sker takket være tilstedeværelsen i transpeptidase enzymer, der er placeret i plasmamembranen.

Under vækst af organismen kan peptidoglycan åbnes ved visse punkter ved anvendelse af cellens enzymatiske maskiner og fører til indsættelse af nye monomerer.

Da peptidoglycan ligner et netværk, kan åbningen på forskellige punkter ikke reducere styrken af ​​strukturen signifikant.

Peptidoglycan-syntese- og nedbrydningsprocesser opstår konstant, og visse enzymer (såsom lysozym) er determinant i form af bakterien.

Når bakterien er i underskud af næringsstoffer stopper peptidoglicano syntese, hvilket forårsager svaghed i strukturen.

referencer

1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiologi. Wiley Publishing.
2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinsk mikrobiologi. Elsevier Health Sciences.
3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologi. Mc Graw-Hill selskaber
4. Struthers, J. K. & Westran, R. P. (2005). Klinisk bakteriologi. Masson.
5. Types, A., Banzhaf, M., Van Saparoea, B.V.D.B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R.J., ... & Breukink, E. (2010). Regulering af peptidoglycan syntese ved ydre membranproteiner. Cell, 143(7), 1097-1109.