Pepidoglycan syntese, struktur, funksjoner

De Pepidoglycans De er hovedkomponentene i bakterienes cellevegg. De er også kjent som "sekker av mureine" eller bare "mureine" og deres egenskaper deler bakterier i to store grupper: gram -negativ og gram -positivt.

Gram -negative type bakterier skiller seg ut fordi de har en peptidoglykan -lek.

Peptidoglycan strukturskjema i e. Coli (Kilde: Yikrazuul / Public Domain via Wikimedia Commons)

Hos gram -negative bakterier okkuperer peptidoglykanet omtrent 10% av celleveggen, i motsetning til de gram -positive bakteriene, kan peptidoglykanlaget okkupere omtrent 90% av celleveggen.

Strukturen "nettverk" -typen dannet av peptidoglykanmolekyler er en av faktorene som gir dem stor motstand mot bakterier mot eksterne midler. Strukturen består av lange kjeder av glykaner som er tilknyttet et åpent nettverk som dekker hele cytosoliske membranen.til

Kjedene til dette makromolekylet har en gjennomsnittlig lengde på 25 til 40 enheter av forente disakkarider, selv om det er funnet arter av bakterier som har disakkarider på mer enn 100 enheter.

Peptidoglycan deltar også i transport av molekyler og stoffer fra det intracellulære rommet til det ekstracellulære miljøet (overflaten), siden forløpermolekylene til denne forbindelsen syntetiseres inne i cytosol og eksporteres til utsiden av cellen.

[TOC]

Syntese av peptidoglykaner

Peptidoglycan -syntese innebærer mer enn tjue forskjellige reaksjoner, som forekommer på tre forskjellige steder i bakteriecellen. Den første delen av prosessen er der pepidoglykanforløpere genereres, og dette skjer i cytosol.

På den indre ansiktet av den cytosoliske membranen oppstår syntesen av lipidformidlere og den siste delen, der polymerisasjonen av peptidoglykaner oppstår, forekommer i det perplapsmiske rommet.

Det kan tjene deg: Flora og Fauna fra Orinoquía -regionen

Prosess

Forløperne uridin-N-acetylglukosamin og uridin-syre-N-acetylmuramamamet dannes i cytoplasmaet fra fruktose-6-fosfat og gjennom reaksjonene katalysert av tre transpeptidase-enzymer som fungerer etterlengt.

Monteringen av pentapeptidkjedene (L-alanin-D-glutamin-diamineopimelic-D-D-alanin-D-alaninsyre) OCC D-glutamin, en annen diaminopimelinsyre og en annen D-alanina-D-alanina-dipépid.

Et omfattende membranprotein kalt fosfo-n-acetylmuramil-pentapépido-transferase, som ligger i indre ansikt, katalyserer det første trinnet i syntesen i membranen. Dette utfører overføringen av uridin-syre-N-acetylmuramamamet fra cytoplasma til bactretenol (en lipid eller hydrofob alkohol).

Bactrepreneol er en transportør assosiert med det indre ansiktet til cellemembranen. Når uridin-syre-n-acetylmuramamamet er bindende til bactrepreneol, dannes komplekset kjent som lipid og lipid. Deretter dannes en overføring et andre molekyl, pentapid og et andre kompleks kjent som lipid II.

Lipid II er deretter sammensatt av uridin-N-acetylglukosamin, uridin-syre-N-acetylmuramamamikk, L-alanin, D-glykose, diaminopimelinsyre og dipépid D-alanina-D-alanina. Til slutt, på denne måten, blir forløperne integrert i den makromolekylære peptidogly.

Transporten av lipid II fra det indre ansiktet til cytoplasmaets indre ansikt er det siste trinnet i syntesen og katalyseres av et enzym "murámica flipase", som er ansvarlig for å inkorporere det nylig syntetiserte molekylet mot det ekstracellulære rommet der det vil krystalliserer.

Struktur

Peptidoglycan er en heteropolymer dannet av lange karbohydratkjeder som krysser hverandre med korte peptidkjeder. Dette makromolekylet omgir hele den ytre overflaten av bakteriecellen, har en form for "fast nett" og komplett, men preget av en stor elastisk kapasitet.

Kan tjene deg: ictiology: Historie, hva studerer du?, enkle konsepter

Karbohydrater eller karbohydratkjeder dannes ved repetisjoner av disakkarider som vekselvis inneholder aminoazúces som N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre og syre.

Grafisk tilnærming til den nettverksformede strukturen til peptidoglykan (kilde: BradleyHintze / CC0 via Wikimedia Commons)

Hvert disakkarid blir sammen med den andre gjennom en glukosidbinding av ß-typen (1-4), som dannes i perplastområdet på grunn av virkningen av et transglikosylase-enzym. Mellom gram -negative og grambakterier er det forskjeller i størrelsesorden komponentene som er en del av peptidoglykanen.

Pepidoglycan i gram negativ celle

Peptidoglykanen presenterer i sin struktur en D-laktilgruppe festet til n-acetylmuraminsyren, som tillater det kovalente ankeret til korte peptidkjeder (vanligvis med en lengde på to til fem aminosyrer) gjennom en AMIDA-binding.

Peptidoglycan i positiv gramcelle

Montering av denne strukturen forekommer i cellcytoplasma under den første fasen av peptidoglykansk biosyntese. Alle peptidkjedene som dannes har aminosyrer i D- og L -konfigurasjonen, som syntetiseres av racingenzymer siden den tilsvarende aminosyreformen.

Alle peptidoglykankjeder har minst en aminosyre med dibasiske egenskaper, siden dette gjør at nettverket mellom tilstøtende kjeder av celleveggen kan dannes og legges inn.

Funksjoner

Peptidoglycan har minst 5 hovedfunksjoner for bakterieceller, nemlig:

- Beskytte cellers integritet mot indre og/eller ytre endringer av osmotisk trykk, og tillater også bakterier.

- Beskytt bakteriecellen mot patogent angrep: Det stive nettverket av pepidoglykaner representerer en fysisk barriere som er vanskelig å overvinne for mange eksterne smittestoffer.

Kan tjene deg: apolipoproteiner: hva er, funksjoner, typer

- Oppretthold cellemorfologi: Mange av bakteriene drar fordel. Mange bakterier lever under utrolige ytre press og opprettholder sin morfologi er avgjørende for å overleve under slike forhold.

- Det fungerer som en støtte for mange strukturer som er forankret til celleveggen til bakterier. Mange strukturer, for eksempel cilia, trenger for eksempel et fast anker i cellen, men gir samtidig muligheten til å bevege seg i det ekstracellulære miljøet. Ankeret inne i celleveggen tillater cilia akkurat denne mobiliteten.

- Regulerer vekst og celledeling. Den stive strukturen som betyr at celleveggen representerer en barriere for at cellen har en begrenset ekspansjon til et spesifikt volum. Det regulerer også at celledeling ikke skjer på en uordnet måte gjennom hele cellen, men at den skjer på et bestemt punkt.

Referanser

1. Hellal, a. M., Sayed, a. M., Omara, m., Elsebaei, m. M., & Mayhoub, a. S. (2019). Pepidlycan stier: Det er enda mer. RSC Advances, 9 (48), 28171-28185.
2. Quintela, J., Caparrós, m., & De pedro, m. TIL. (nitten nitti fem). Variabilitet av peptidoglykanske strukturelle parametere i gramnegative bakterier. FEMS mikrobiologibrev, 125 (1), 95-100.
3. Rogers, h. J. (1974). Pepidoglycans (Wallopeptides): Struktur, funksjon og variasjoner. Annals of the New York Academy of Sciences, 235 (1), 29-51.
4. Vollmer, w. (2015). Pepidaglycan. Molekylær medisinsk mikrobiologi (PP. 105-124). Akademisk presse.
5. Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bacterial Pepidlycan (Murein) Hydrolas, FEMS Microbiology Reviews, Volum 32, utgave 2, mars 2008, side 259-286.