Функции, структура и синтез пептидогликана

пептидогликана это основной компонент клеточной стенки прокариот. Это большой полимер, состоящий из единиц N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты. Состав пептидогликана довольно сходен во всех группах прокариот.

Что меняется, так это идентичность и частота аминокислот, которые прикреплены к нему, образуя тетрапептидную цепь. Механизм, участвующий в синтезе пептидогликана, является одной из наиболее распространенных целей для большинства антибиотиков..

индекс

• 1 Функции
  • 1.1 Грамположительные бактерии
  • 1.2 Грамотрицательные бактерии
• 2 Структура
• 3 Резюме
  • 3.1 Шаг 1
  • 3.2 Шаг 2
  • 3.3 Шаг 3
  • 3.4 Шаг 4
• 4 Ссылки

функции

Пептидогликан является основным компонентом клеточной стенки бактерий. Его основная роль заключается в поддержании формы клетки и поддержании осмотической стабильности, характерной почти для всех бактерий..

В зависимости от структуры указанной стенки прокариоты можно классифицировать как грамположительные и грамотрицательные..

Первая группа имеет высокие концентрации пептидогликана в составе его клеточной стенки и, следовательно, способна сохранять окраску по Граму. Наиболее важные характеристики пептидогликана в обеих группах описаны ниже:

Грамположительные бактерии

Стенка грамположительных бактерий характеризуется плотностью и однородностью, состоящей в основном из пептидогликана и большого количества тейхоевых кислот, глицериновых полимеров или рибитола, связанных с фосфатными группами. В этих группах рибит или глицерин связаны аминокислотными остатками, такими как d-аланин.

Тейкойовые кислоты могут быть связаны с самим пептидогликаном (через ковалентную связь с N-ацетилмураминовой кислотой) или с плазматической мембраной. В последнем случае они больше не называются тейхоевыми кислотами, а превращаются в липотейхоевые кислоты.

Поскольку тейкоевые кислоты имеют отрицательный заряд, общий заряд стенок грамположительных бактерий является отрицательным.

Грамотрицательные бактерии

Великие отрицательные бактерии имеют структурно более сложную стенку, чем грамположительные бактерии. Они состоят из тонкого слоя пептидогликана, за которым следует внешняя мембрана липидной природы (в дополнение к плазматической мембране клетки).

Они не содержат тейхоевой кислоты, и наиболее распространенным мембранным белком является липопротеин Брауна: небольшой белок, ковалентно связанный с пептидогликаном и встроенный во внешнюю мембрану гидрофобной частью..

Липополисахариды находятся в наружной мембране. Это большие, сложные молекулы, образованные из липидов и углеводов, и состоят из трех частей: липид А, полисахаридный центр и антиген О.

структура

Пептидогликан является сильно сшитым и взаимосвязанным полимером, а также эластичным и пористым. Он имеет значительные размеры и состоит из одинаковых субъединиц. Полимер имеет два производных сахара: N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминовую кислоту..

Кроме того, они содержат несколько типов аминокислот, включая d-глутаминовую кислоту, d-аланин и мезодиаминопимелиновую кислоту. Эти аминокислоты не совпадают с аминокислотами, составляющими белки, так как они имеют конформацию l-, а не d.-.

Аминокислоты отвечают за защиту полимера от действия пептидаз, ферментов, которые разлагают белки.

Структура организована следующим образом: звенья N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмураминовой кислоты чередуются друг с другом, в карбоксильной группе группы N-ацетилмураминовой кислоты имеется присоединенная цепь аминокислот d- и l.-.

Карбоксильная концевая группа остатка d-аланина присоединена к аминогруппе диаминопимелиновой кислоты (DAP), хотя может иметь место другой тип мостика.

синтез

Синтез пептидогликана происходит в цитоплазме клетки и состоит из четырех этапов, где полимерные звенья, связанные с UDP, переносятся в функцию транспорта липидов, которая переносит молекулу наружу клетки. Полимеризация происходит здесь благодаря ферментам, расположенным в области.

Пептидогликан представляет собой полимер, который отличается от других структур своей организацией в двух измерениях и требует, чтобы составляющие его звенья были связаны соответствующим образом для достижения этой конформации.

Шаг 1

Процесс начинается внутри клетки с превращением глюкозомина в N-acetylmurámico, благодаря ферментативному процессу.

Затем он активируется в химической реакции, которая включает реакцию с трифосфатом уридина (UTP). Этот этап приводит к образованию уридиндифосфат-N-ацетилмурамовой кислоты.

Затем сборка единиц уридиндифосфат-N-ацетилмураминовой кислоты происходит через ферменты.

Шаг 2

Впоследствии пентапептид-дифосфат уридин-N-ацетилуровой кислоты связывается посредством пирофосфатной связи с бактопренолом, расположенным в плазматической мембране, и происходит высвобождение уридинмонофосфата (UMP). Бактопренол действует как молекула-носитель.

При добавлении N-ацетилглюкозамина образуется дисахарид, который приводит к образованию пептидогликана. Этот процесс может быть слегка изменен у некоторых бактерий.

Например, в Золотистый стафилококк добавление пентаглицина (или других аминокислот) происходит в положении 3 пептидной цепи. Это происходит с целью увеличения длины сшивки.

Шаг 3

Впоследствии, бактериопренол отвечает за перенос пептидных предшественников N-ацетилглюкозамин-N-ацетилмурамического дисахарида наружу, которые связываются с полипептидной цепью благодаря наличию ферментов трансгликозилазы. Эти белковые катализаторы используют пирофосфатную связь между дисахаридом и бактериопренолом.

Шаг 4

В области вблизи плазматической мембраны происходит перекрестное сшивание (транспептидация) между пептидными цепями через свободный амин, расположенный в третьем положении аминокислотного остатка или N-конец цепи пентаглицина, и d-аланин, расположенный в четвертая позиция другой полипептидной цепи.

Сшивание происходит благодаря присутствию в ферментах транспептидазы, расположенных в плазматической мембране.

Во время роста организма пептидогликан может быть открыт в определенных точках с использованием ферментативного механизма клетки и приводит к введению новых мономеров..

Поскольку пептидогликан похож на сеть, открытие в разных точках не приводит к значительному снижению прочности конструкции..

Процессы синтеза и деградации пептидогликана происходят постоянно, и определенные ферменты (такие как лизоцим) являются определяющими в форме бактерии..

Когда бактерия испытывает дефицит питательных веществ, синтез пептидогликано прекращается, вызывая некоторую слабость в структуре.

ссылки

1. Алькамо, И. Э. (1996). microbiOlogy. Wiley Publishing.
2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Медицинская микробиология. Elsevier Health Sciences.
3. Прескотт, Л. М. (2002). микробиология. Mc Graw-Hill Компании
4. Struthers, J.K. & Westran, R.P. (2005). Клиническая бактериология. Masson.
5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B.V.B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R.J., & Breukink, E. (2010). Регуляция синтеза пептидогликана белками наружных мембран. клетка, 143(7), 1097-1109.