Peptidoglükaani funktsioonid, struktuur ja süntees



The peptidoglükaan see on prokarüootide rakuseina põhikomponent. See on suur polümeer ja koosneb N-atsetüülglükoosamiini ja N-atsetüülmuramiinhappe ühikutest. Peptiidoglükaani kompositsioon on kõigis prokarüootide rühmades üsna sarnane.

Erinevus on sellele kinnitatud aminohapete identiteet ja sagedus, mis moodustab tetrapeptiidahela. Peptiidoglükaani sünteesiga seotud masinad on enamiku antibiootikumide üks kõige tavalisemaid sihtmärke.

Indeks

  • 1 Funktsioonid
    • 1,1 grampositiivsed bakterid
    • 1,2 gramnegatiivsed bakterid
  • 2 Struktuur
  • 3 Kokkuvõte
    • 3.1 1. etapp
    • 3.2 2. etapp
    • 3.3 3. etapp
    • 3.4 Samm 4
  • 4 Viited

Funktsioonid

Peptidoglükaan on bakteriraku seina põhikomponent. Selle peamine ülesanne on säilitada raku kuju ja säilitada peaaegu kõikidele bakteritele tüüpiline osmootne stabiilsus.

Sõltuvalt nimetatud seina struktuurist võib prokarüootid liigitada grampositiivseks ja gramnegatiivseks..

Esimesel rühmal on oma rakuseina koostises rohkesti peptidoglükaani kontsentratsioone ja seetõttu on nad võimelised säilitama Grami värvi. Peptidoglükaani kõige olulisemaid omadusi mõlemas rühmas kirjeldatakse allpool:

Gram-positiivsed bakterid

Gram-positiivsete bakterite seina iseloomustab see, et see on paks ja homogeenne, mis koosneb peamiselt peptidoglükaanist ja suurtest kogustest teohappeid, glütseroolpolümeere või fosfaatrühmadega seotud ribitooli. Nendes ribitooli või glütserooli rühmades on seotud aminohappejäägid nagu d-alaniin.

Tikoehappeid võib seostada peptidoglükaaniga ise (kovalentse sideme kaudu N-atsetüülmuramiinhappega) või plasmamembraani külge. Viimasel juhul ei nimetata neid enam teohappeideks, vaid muutuvad lipoteikhapeteks.

Kuna teikoehapetel on negatiivne laeng, on grampositiivsete bakterite üldine seina laeng negatiivne.

Gram-negatiivsed bakterid

Suurtes negatiivsetes bakterites on struktuuriliselt keerulisem sein kui Gram-positiivsetel bakteritel. Need koosnevad peptiidglükaani õhukestest kihtidest, millele järgneb lipiidist välismembraan (lisaks raku plasmamembraanile)..

Neil ei ole teohappeid ja kõige rikkalikumaks membraanivalguks on Braun-lipoproteiin: väike valk, mis on kovalentselt seotud peptidoglükaaniga ja mis on hüdrofoobse osaga välismembraani sisse pandud.

Lipopolüsahhariidid leiduvad välimisest membraanist. Need on suured, komplekssed molekulid, mis on moodustunud lipiididest ja süsivesikutest ning mis koosnevad kolmest osast: lipiid A, polüsahhariidi keskus ja O-antigeen.

Struktuur

Peptidoglükaan on väga ristseotud ja omavahel ühendatud polümeer, samuti elastne ja poorne. See on märkimisväärse suurusega ja koosneb identsetest allüksustest. Polümeeril on kaks suhkru derivaati: N-atsetüülglükoosamiin ja N-atsetüülmuramiinhape.

Lisaks sisaldavad need mitut tüüpi aminohappeid, kaasa arvatud d-glutamiinhape, d-alaniin ja meso-diaminopimeliinhape. Need aminohapped ei ole samad kui need, mis moodustavad valke, kuna neil on konformatsioon l- ja mitte d-.

Aminohapped vastutavad polümeeri kaitsmise eest peptidaaside, ensüümide, mis lagundavad valke.

Struktuur on korraldatud järgmiselt: N-atsetüülglükoosamiini ja N-atsetüülmuramiinhappe ühikud on üksteisega vahelduvad, N-atsetüülmuramiinhappe rühma karboksüülrühmas on lisatud aminohapete ahel d- ja l.-.

D-alaniinijäägi karboksüülterminüülrühm on seotud diaminopimeliinhappe (DAP) aminorühmaga, kuigi võib olla ka teist tüüpi sild.

Süntees

Peptiidoglükaani süntees toimub raku tsütoplasmas ja koosneb neljast etapist, kus UDP-ga seotud polümeerühikud kantakse lipiidi transpordifunktsiooni, mis võtab molekuli raku välispinnale. Polümerisatsioon toimub siin tänu piirkonnas asuvatele ensüümidele.

Peptidoglükaan on polümeer, mis erineb organisatsiooni teistest struktuuridest kahes mõõtmes ja nõuab, et selle moodustavad üksused oleksid selle konformatsiooni saavutamiseks sobival viisil seotud..

1. etapp

Protsess algab rakus sees glükosomiini konversiooniga N-atsetüülmuramico, tänu ensümaatilisele protsessile.

Seejärel aktiveeritakse see keemilises reaktsioonis, mis hõlmab reaktsiooni uridiintrifosfaadiga (UTP). See etapp viib uridiindifosfaadi-N-atsetüülmuramiinhappe moodustumiseni.

Seejärel toimub uridiindifosfaadi-N-atsetüülmuramiinhappe ühikute kokkupanemine ensüümide kaudu.

2. etapp

Järgnevalt seostatakse uridiin-N-atsetüüluurhappe pentapeptiiddifosfaati pürofosfaadi sidemega plasmamembraanis asuva baktoprenooli külge ja toimub uridiinmonofosfaadi (UMP) vabanemine. Baktoprenool toimib kandjamolekulina.

N-atsetüülglükoosamiini lisamisel tekib disahhariid, mis põhjustab peptidoglükaani. Seda protsessi saab teatud bakterites veidi muuta.

Näiteks Staphylococcus aureus pentagütsiini (või teiste aminohapete) lisamine toimub peptiidahela asendis 3. See toimub eesmärgiga suurendada ristsidumise pikkust.

3. etapp

Seejärel vastutab bakteroprenool N-atsetüülglükoosamiin-N-atsetüülmuramiini disahhariidi peptiidi prekursorite ülekandumise eest, mis seonduvad polüpeptiidahelaga tänu transglükosülaasi ensüümide olemasolule. Need valgu katalüsaatorid kasutavad pürofosfaadi sidet disahhariidi ja bakteroprenooli vahel.

4. etapp

Plasma membraani lähedal asuvas piirkonnas toimub peptiidahelate vahel ristsidumine (transpeptidatsioon) läbi vaba amiini, mis asub aminohappejäägi kolmandas asendis või pentaglütsiini ahela N-otsas ja d-alaniinis, mis asub teise polüpeptiidahela neljas positsioon.

Ristsidumine toimub plasmamembraanis paiknevate transpeptidaasensüümide tõttu.

Organismi kasvu ajal võib peptiidoglükaani avada teatud punktides raku ensümaatilise masina abil, mis viib uute monomeeride sisestamiseni..

Kuna peptidoglükaan on võrguga sarnane, ei vähenda avamine erinevates punktides struktuuri tugevust oluliselt.

Peptiidoglükaani süntees ja lagunemisprotsessid toimuvad pidevalt ja teatud ensüümid (nagu lüsosüüm) on bakteri vormis määravaks..

Kui bakter on toitainete puudulikkuses, peatub peptidoglicano süntees, põhjustades struktuuri mõningast nõrkust.

Viited

  1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiology. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Meditsiiniline mikrobioloogia. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobioloogia. Mc Graw-Hill'i ettevõtted
  4. Struthers, J. K., ja Westran, R. P. (2005). Kliiniline bakterioloogia. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Peptiidoglükaani sünteesi reguleerimine välismembraani valkude abil. Cell, 143(7), 1097-1109.