Peptidoglycan Chức năng, cấu trúc và tổng hợp



các peptidoglycan nó là thành phần chính của thành tế bào của sinh vật nhân sơ. Nó là một polymer lớn và bao gồm các đơn vị của N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic acid. Thành phần peptidoglycan khá giống nhau trong tất cả các nhóm prokaryote.

Những gì thay đổi là bản sắc và tần số của các axit amin được neo vào nó, tạo thành chuỗi tetrapeptide. Các máy móc liên quan đến tổng hợp peptidoglycan là một trong những mục tiêu phổ biến nhất đối với hầu hết các loại kháng sinh.

Chỉ số

  • 1 chức năng
    • 1.1 Vi khuẩn gram dương
    • 1.2 Vi khuẩn gram âm
  • 2 cấu trúc
  • 3 Tóm tắt
    • 3,1 Bước 1
    • 3.2 Bước 2
    • 3,3 Bước 3
    • 3,4 Bước 4
  • 4 tài liệu tham khảo

Chức năng

Peptidoglycan là thành phần cơ bản của thành tế bào vi khuẩn. Vai trò chính của nó là duy trì hình dạng của tế bào và duy trì sự ổn định thẩm thấu điển hình của hầu hết các vi khuẩn.

Tùy thuộc vào cấu trúc của bức tường nói trên, prokaryote có thể được phân loại thành Gram dương và Gram âm..

Nhóm đầu tiên có nồng độ peptidoglycan dồi dào trong thành phần của thành tế bào và do đó có thể giữ lại vết Gram. Các đặc điểm phù hợp nhất của peptidoglycan trong cả hai nhóm được mô tả dưới đây:

Vi khuẩn gram dương

Thành của vi khuẩn gram dương được đặc trưng bởi dày và đồng nhất, bao gồm chủ yếu là peptidoglycan và một lượng lớn axit teichoic, polyme glycerol hoặc ribitol kết hợp với các nhóm phosphate. Trong các nhóm này của ribitol hoặc glycerol là dư lượng axit amin liên kết, chẳng hạn như d-alanine.

Axit Teicoic có thể liên kết với peptidoglycan (thông qua liên kết cộng hóa trị với axit N-acetylmuramic) hoặc màng tế bào. Trong trường hợp thứ hai, chúng không còn được gọi là axit teichoic, mà trở thành axit lipoteichoic.

Vì các axit teicoic có điện tích âm, nên điện tích chung của vi khuẩn gram dương là âm.

Vi khuẩn gram âm

Các vi khuẩn âm tính lớn thể hiện một bức tường phức tạp hơn về cấu trúc so với các vi khuẩn gram dương. Chúng bao gồm một lớp peptidoglycan mỏng, sau đó là màng ngoài có bản chất lipid (ngoài màng plasma của tế bào).

Chúng không sở hữu axit teichoic và protein màng dồi dào nhất là Braun lipoprotein: một loại protein nhỏ liên kết cộng hóa trị với peptidoglycan và được nhúng vào màng ngoài bởi một phần kỵ nước.

Các lipopolysacarit được tìm thấy ở màng ngoài. Đây là những phân tử lớn, phức tạp được hình thành từ lipit và carbohydrate, và bao gồm ba phần: lipid A, một trung tâm polysacarit và một kháng nguyên O.

Cấu trúc

Peptidoglycan là một polymer có liên kết ngang và liên kết cao, cũng như có tính đàn hồi và xốp. Nó có kích thước đáng kể và bao gồm các tiểu đơn vị giống hệt nhau. Polyme có hai dẫn xuất đường: N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic acid.

Ngoài ra, chúng có chứa một số loại axit amin, bao gồm axit d-glutamic, d-alanine và axit meso-diaminopimelic. Các axit amin này không giống như các axit tạo nên protein, vì chúng có cấu tạo l- và không d-.

Các axit amin chịu trách nhiệm bảo vệ polymer khỏi tác động của peptidase, enzyme làm suy giảm protein.

Cấu trúc được tổ chức như sau: các đơn vị axit N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic xen kẽ với nhau, trong nhóm carboxyl của nhóm axit N-acetylmuramic có một chuỗi axit amin gắn d và l-.

Nhóm thiết bị đầu cuối carboxyl của dư lượng d-alanine được gắn vào nhóm amino của axit diaminopimelic (DAP), mặc dù có thể có một loại cầu khác.

Tổng hợp

Quá trình tổng hợp peptidoglycan xảy ra trong tế bào chất của tế bào và bao gồm bốn bước, trong đó các đơn vị polymer liên kết với UDP được chuyển đến chức năng vận chuyển lipid đưa phân tử ra bên ngoài tế bào. Sự trùng hợp xảy ra ở đây nhờ các enzyme nằm trong khu vực.

Peptidoglycan là một polymer khác với các cấu trúc khác bởi tổ chức của nó theo hai chiều và yêu cầu các đơn vị cấu thành nó phải được liên kết theo một cách thích hợp để đạt được cấu trúc này.

Bước 1

Quá trình bắt đầu bên trong tế bào với sự chuyển đổi glucosomine trong N-acetylmurámico, nhờ một quá trình enzyme.

Sau đó, nó được kích hoạt trong một phản ứng hóa học liên quan đến phản ứng với uridine triphosphate (UTP). Bước này dẫn đến sự hình thành axit uridine diphosphate-N-acetylmuramic.

Tiếp theo, sự lắp ráp các đơn vị axit uridine diphosphate-N-acetylmuramic xảy ra thông qua các enzyme.

Bước 2

Sau đó, pentapeptide diphosphate của uridine-N-acetyluric acid được liên kết bằng phương pháp liên kết pyrophosphate với bactoprenol nằm trong màng plasma và giải phóng uridine monophosphate (UMP). Bactoprenol hoạt động như một phân tử chất mang.

Việc bổ sung N-acetylglucosamine xảy ra để tạo ra một disacarit sẽ tạo ra peptidoglycan. Quá trình này có thể được sửa đổi một chút ở một số vi khuẩn.

Ví dụ: trong Staphylococcus aureus việc bổ sung một pentaglycine (hoặc các axit amin khác) xảy ra ở vị trí 3 của chuỗi peptide. Điều này xảy ra với mục tiêu tăng chiều dài của liên kết chéo.

Bước 3

Sau đó ,acteroprenol chịu trách nhiệm chuyển các peptide N-acetylglucosamine-N-acetylmuramic disacaride ra bên ngoài, liên kết với chuỗi polypeptide nhờ vào sự hiện diện của các enzyme transglycosylase. Các chất xúc tác protein này sử dụng liên kết pyrophosphate giữa disacarit vàacteroprenol.

Bước 4

Ở vùng gần màng plasma, liên kết ngang (transpeptidation) xảy ra giữa các chuỗi peptide, thông qua amin tự do nằm ở vị trí thứ ba của dư lượng axit amin hoặc đầu N của chuỗi pentaglycine và d-alanine nằm ở vị trí thứ tư của chuỗi polypeptide khác.

Liên kết ngang xảy ra nhờ sự hiện diện của các enzyme transpeptidase, nằm trong màng sinh chất.

Trong quá trình phát triển của sinh vật, peptidoglycan có thể được mở tại một số điểm nhất định bằng cách sử dụng bộ máy enzyme của tế bào và dẫn đến việc chèn các monome mới.

Vì peptidoglycan tương tự như một mạng, việc mở tại các điểm khác nhau không làm giảm đáng kể độ bền của cấu trúc.

Quá trình tổng hợp và phân hủy peptidoglycan xảy ra liên tục và một số enzyme (như lysozyme) là yếu tố quyết định ở dạng vi khuẩn.

Khi vi khuẩn thiếu hụt chất dinh dưỡng, quá trình tổng hợp peptidoglicano dừng lại, gây ra một số điểm yếu trong cấu trúc.

Tài liệu tham khảo

  1. Alcamo, I. E. (1996). Vi sinhthần học. Nhà xuất bản Wiley.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Vi sinh y học. Khoa học sức khỏe Elsevier.
  3. Prescott, L. M. (2002). Vi sinh. Công ty Mc Graw-Hill
  4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Vi khuẩn học lâm sàng. Thánh lễ.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Điều hòa tổng hợp peptidoglycan bởi protein màng ngoài. Tế bào, 143(7), 1097-1109.