Pepidoglycan -synthese, structuur, functies

De Pepidoglycanen Ze zijn de belangrijkste componenten van de bacteriecelwand. Ze staan ​​ook bekend als "zakken van mureine" of gewoon "mureine" en hun kenmerken verdelen bacteriën in twee grote groepen: gram -negatief en gram -positief.

Gram -negatief type bacteriën worden onderscheiden omdat ze een peptideoglycan hebben lay.

Peptidoglycan structuurschema in E. Coli (Bron: Yikrazuul / Public Domain via Wikimedia Commons)

In gram -negatieve bacteriën beslaat de peptidoglycan ongeveer 10% van de celwand, in tegenstelling tot de grampositieve bacteriën, kan de peptidoglycan -laag ongeveer 90% van de celwand bezetten.

De structuur van het 'netwerk' -type gevormd door peptidoglycanmoleculen is een van de factoren die hen grote weerstand bieden tegen bacteriën tegen externe middelen. De structuur ervan bestaat uit lange ketens van glycanen die geassocieerd zijn met het vormen van een open netwerk dat het hele cytosolische membraan bedekt.naar

De ketens van dit macromolecuul hebben een gemiddelde lengte van 25 tot 40 eenheden van verenigde disacchariden, hoewel soorten bacteriën zijn gevonden die disacchariden hebben van meer dan 100 eenheden.

De peptidoglycan neemt ook deel aan het transport van moleculen en stoffen van de intracellulaire ruimte naar de extracellulaire omgeving (het oppervlak), omdat de voorlopermoleculen van deze verbinding worden gesynthetiseerd in het cytosol en worden geëxporteerd naar de buitenkant van de cel.

[TOC]

Synthese van peptidoglycanen

Peptidoglycan -synthese impliceert meer dan twintig verschillende reacties, die op drie verschillende plaatsen in de bacteriecel voorkomen. Het eerste deel van het proces is waar pepidoglycan -voorlopers worden gegenereerd en dit gebeurt in cytosol.

Op het binnenste gezicht van het cytosolische membraan vindt de synthese van lipide -intermediairs plaats en het laatste deel, waar de polymerisatie van peptidoglycanen optreedt, vindt plaats in de rompsemische ruimte.

Het kan u van dienst zijn: Flora en Fauna uit de regio Orinoquía

Proces

De voorlopers uridine-N-acetylglucosamine en uridine-zuur-acetylmuramic worden gevormd in het cytoplasma van het fructose-6-fosfaat en door de reacties gekatalyseerd door drie transpeptidase-enzymen die opeenvolgend werken.

De assemblage van de pentapeptideketens (L-alanine-D-glutamine-diamineopimelisch-D-d-alanine-d-alaninezuur) OCC D-glutamine, een ander diamineopimelzuur en een ander D-alanina-d-alanina dipéptide.

Een uitgebreid membraaneiwit genaamd fosfo-n-acetylmuramil-pentapéptido-transferase, dat zich in het binnenvlak bevindt, katalyseert de eerste stap van synthese in het membraan. Dit voert de overdracht van het uridine-zuur-n-acetylmuramic uit het cytoplasma naar bactretenol (een lipide of hydrofobe alcohol).

Bactrepreneol is een transportband geassocieerd met het binnenste gezicht van het celmembraan. Wanneer het uridine-zuur-n-acetylmuramic bindend is aan bactrepreneol, wordt het complex dat bekend staat als lipide en lipide gevormd. Vervolgens voegt een overdracht een tweede molecuul toe, het pentapid en een tweede complex dat bekend staat als lipide II wordt gevormd.

De lipide II is dan samengesteld uit uridine-N-acetylglucosamine, uridine-zuur-acid-acetylmuramisch, L-alanine, D-glycose, diamineopimelinezuur en het dipéptide d-alanina-d-alanina. Ten slotte worden de voorlopers op deze manier opgenomen in het macromoleculaire peptidogly.

Het transport van lipide II van het binnenkant van het binnenste gezicht van het cytoplasma is de laatste stap van de synthese en wordt gekatalyseerd door een enzym "Murámica flipase", dat verantwoordelijk is voor het opnemen van het nieuw gesynthetiseerde molecuul naar de extracellulaire ruimte waar het zal kristalliseren.

Structuur

Peptidoglycan is een heteropolymeer gevormd door lange koolhydraatketens die kruisen met korte peptideketens. Dit macromolecuul omringt het gehele buitenoppervlak van de bacteriële cel, heeft een vorm van "vast gaas" en compleet, maar gekenmerkt door een groot elastisch vermogen.

Kan u van dienst zijn: ICTIOLOGIE: Geschiedenis, wat studeer je?, basisconcepten

Koolhydraten of koolhydratenketens worden gevormd door herhalingen van disacchariden die afwisselend aminoazúces bevatten zoals N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur en zuur.

Grafische benadering van de netwerkvormige structuur van de peptidoglycan (Bron: BradleyHintze / CC0 via Wikimedia Commons)

Elk disaccharide voegt zich bij de andere via een glucosidebinding van het β-type (1-4), die wordt gevormd in de perplastische ruimte vanwege de werking van een transglicosylase-enzym. Tussen gram negatief en gram bacteriën positief zijn er verschillen in de volgorde van de componenten die deel uitmaken van de peptidoglycan.

Pepidoglycan in gram negatieve cel

De peptidoglycan presenteert in zijn structuur een D-lactil-groep bevestigd aan het N-acetylmuraminezuur, dat het covalente anker van korte peptideketens (meestal met een lengte van twee tot vijf aminozuren) mogelijk maakt door een Amida-binding door een Amida-binding.

Peptidoglycan in positieve gramcel

De assemblage van deze structuur vindt plaats in celcytoplasma tijdens de eerste fase van peptidoglycan biosynthese. Alle gevormde peptideketens hebben aminozuren in de D- en L -configuratie, die worden gesynthetiseerd door race -enzymen sinds de overeenkomstige aminozuurvorm.

Alle peptidoglycan -ketens hebben ten minste één aminozuur met dibasische kenmerken, omdat hierdoor het netwerk tussen aangrenzende ketens van de celwand kan worden gevormd en ingevoerd.

Functie

Peptidoglycan heeft ten minste 5 hoofdfuncties voor bacteriecellen, namelijk:

- Bescherm de integriteit van cellen tegen interne en/of externe veranderingen van osmotische druk, waardoor ook bacteriën mogelijk zijn.

- Bescherm de bacteriële cel tegen pathogene aanval: het rigide netwerk van pepidoglycans is een fysieke barrière die moeilijk te overwinnen is voor veel externe besmettelijke middelen.

Kan u van dienst zijn: apolipoproteïnen: wat zijn, functies, typen

- Handhaaf celmorfologie: veel van de bacteriën profiteren. Veel bacteriën leven onder ongelooflijke externe druk en handhaven hun morfologie is essentieel om te overleven in dergelijke omstandigheden.

- Het fungeert als een ondersteuning voor veel structuren die verankerd zijn aan de celwand van bacteriën. Veel structuren, zoals Cilia, hebben bijvoorbeeld een stevig anker in de cel nodig, maar geven tegelijkertijd het vermogen om in de extracellulaire omgeving te bewegen. Het anker in de celwand maakt Cilia deze specifieke mobiliteit mogelijk.

- Reguleert groei en celdeling. De rigide structuur die betekent dat de celwand een barrière voor de cel vertegenwoordigt om een ​​beperkte uitbreiding te hebben naar een specifiek volume. Het reguleert ook dat celdeling niet op een wanordelijke manier in de hele cel gebeurt, maar dat het op een specifiek punt voorkomt.

Referenties

1. Hellal, een. M., Sayed, a. M., Omara, m., Elsebaei, m. M., & Mayhoub, a. S. (2019). Pepidlycan paden: er nog meer. RSC Advances, 9 (48), 28171-28185.
2. Quintela, J., Caparrós, m., & De pedro, m. NAAR. (negentienvijfennegentig). Variabiliteit van peptidoglycan structurele parameters in gram-negatieve bacteriën. FEMS Microbiology Letters, 125 (1), 95-100.
3. Rogers, h. J. (1974). Pepidoglycans (wallopeptiden): structuur, functie en variaties. Annals of the New York Academy of Sciences, 235 (1), 29-51.
4. Vollmer, W. (2015). Pepidaglycan. Moleculaire medische microbiologie (PP. 105-124). Academische pers.
5. Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bacterial Pepidlycan (Murein) Hydrolas, FEMS Microbiology Reviews, Volume 32, nummer 2, maart 2008, pagina's 259-286.