Pepidoglycan -Synthese, Struktur, Funktionen

Der Pepidoglykane Sie sind die Hauptkomponenten der Bakterienzellwand. Sie sind auch als "Säcke von Mureine" oder einfach "Mureine" bekannt, und ihre Eigenschaften teilen Bakterien in zwei große Gruppen: gram -negativ und grampositiv.

Gram -negative Bakterien werden unterschieden, weil sie ein Peptideoglycan aufweisen.

Peptidoglycan -Strukturschema in e. Coli (Quelle: Yikrazuul / Public Domain über Wikimedia Commons)

In gramnegativen Bakterien nimmt der Peptidoglycan etwa 10% der Zellwand ein, im Gegensatz zu den grampositiven Bakterien kann die Peptidoglycan -Schicht etwa 90% der Zellwand belegen.

Die von Peptidoglycan -Molekülen gebildete Struktur vom Typ "Netzwerk" ist einer der Faktoren, die ihnen eine große Resistenz gegen Bakterien gegen externe Mittel verleihen. Seine Struktur besteht aus langen Ketten von Glykanen, die damit verbunden sind, ein offenes Netzwerk zu bilden, das die gesamte zytosolische Membran abdeckt.Zu

Die Ketten dieses Makromoleküls haben eine durchschnittliche Länge von 25 bis 40 Einheiten von United Disacchariden, obwohl Arten von Bakterien festgestellt wurden, die Disaccharide von mehr als 100 Einheiten haben.

Der Peptidoglycan beteiligt sich auch am Transport von Molekülen und Substanzen vom intrazellulären Raum in die extrazelluläre Umgebung (Oberfläche), da die Vorläufermoleküle dieser Verbindung innerhalb des Cytosols synthetisiert und nach außen exportiert werden.

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Synthese von Peptidoglykanen

Die Peptidoglycan -Synthese impliziert mehr als zwanzig verschiedene Reaktionen, die an drei verschiedenen Orten in der Bakterienzelle auftreten. Der erste Teil des Prozesses ist der Fall.

Auf der inneren Seite der zytosolischen Membran tritt die Synthese von Lipidvermittlern auf, und der letzte Teil, in dem die Polymerisation von Peptidoglykanen auftritt.

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Verfahren

Die Vorläufer Uridin-N-Acetylglucosamin und Uridin-Sacid-N-Acetylmuramic werden im Zytoplasma aus dem Fructose-6-phosphat und durch die Reaktionen gebildet.

Die Anordnung der Pentapeptidketten (L-Alanin-D-Glutamin-Diamineopimelic-D-D-D-Alanin-D-Alanin-Säure) OCC D-Glutamin, eine weitere Diamineopimelsäure und eine weitere D-Alanina-D-Alanina-Dipéptide.

Ein umfassendes Membranprotein namens Phospho-N-Acetylmuramil-Pentapeptido-Transferase, das sich im inneren Gesicht befindet, katalysiert den ersten Schritt der Synthese in der Membran. Dies führt die Übertragung der Uridin-Säure-N-Acetylmuramic vom Zytoplasma zu Bactretenol (einem Lipid oder hydrophoben Alkohol) durch.

Bactreprenol ist ein Förderer, der mit der inneren Gesicht der Zellmembran verbunden ist. Wenn die Uridin-Sökchen-N-Acetylmuramic an Bactreprenol bindet, wird der als Lipid und Lipid bekannte Komplex gebildet. Dann fügt eine Transfer ein zweites Molekül hinzu, das Pentapid und ein zweiter Komplex, der als Lipid II bekannt ist.

Das Lipid II besteht dann aus Uridin-N-Acetylglucosamin, Uridin-Sökchen-N-Acetylmuramic, L-Alanin, D-Glycose, Diamineopimelsäure und der Dipéptid D-Alanina-D-Alanina. Auf diese Weise werden die Vorläufer schließlich in den makromolekularen Peptidogly eingebaut.

Der Transport von Lipid II von der inneren Gesicht in die innere Gesicht des Zytoplasmas ist der letzte Schritt der Synthese und wird durch ein Enzym „Murámica Flipase“ katalysiert, das für die Einbindung des neu synthetisierten Moleküls in Richtung des extrazellulären Raums verantwortlich ist, wo es wird. kristallisieren.

Struktur

Peptidoglycan ist ein Heteropolymer, das von langen Kohlenhydratketten gebildet wird, die sich mit kurzen Peptidketten kreuzen. Dieses Makromolekül umgibt die gesamte äußere Oberfläche der Bakterienzelle, hat eine Form von "festem Netz" und vollständig, aber durch eine große elastische Kapazität gekennzeichnet.

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Kohlenhydrate oder Kohlenhydrateketten werden durch Wiederholungen von Disacchariden gebildet, die abwechselnd Aminoazúces wie N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure und Säure enthalten.

Grafischer Ansatz für die netzwerk -veränderte Struktur des Peptidoglycan (Quelle: BradleyHintze / CC0 über Wikimedia Commons)

Jedes Disaccharid verbindet den anderen durch eine glucosidische Bindung vom β-Typ (1-4), die aufgrund der Wirkung eines Transglicosylase-Enzyms im perplastischen Raum gebildet wird. Zwischen Gram -negativen und gram -Bakterien positiv Es gibt Unterschiede in der Reihenfolge der Komponenten, die Teil des Peptidoglycan sind.

Pepidoglycan in gramnegativen Zellen

Das Peptidoglycan zeigt in seiner Struktur eine an der N-Acetylmuraminsäure gebundene D-Lactil-Gruppe.

Peptidoglycan in positiver Grammzelle

Die Anordnung dieser Struktur tritt im Zellzytoplasma während der ersten Phase der Peptidoglycan -Biosynthese auf. Alle gebildeten Peptidketten haben Aminosäuren in der D- und L -Konfiguration, die seit der entsprechenden Aminosäureform durch Rennszyme synthetisiert werden.

Alle Peptidoglycan -Ketten haben mindestens eine Aminosäure mit dibasischen Eigenschaften, da das Netzwerk zwischen benachbarten Ketten der Zellwand gebildet und eingegeben werden kann.

Funktionen

Peptidoglycan hat mindestens 5 Hauptfunktionen für Bakterienzellen, nämlich:

- Schützen Sie die Integrität von Zellen vor internen und/oder externen Veränderungen des osmotischen Drucks und ermöglichen auch Bakterien.

- Schützen Sie die Bakterienzelle vor pathogenem Angriff: Das starre Netz von pepidoglykanen ist eine physikalische Barriere, die für viele externe Infektionsmittel schwer zu überwinden ist.

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- Aufrechterhaltung der Zellmorphologie: Viele der Bakterien nutzen den Vorteil. Viele Bakterien leben unter unglaublichem externen Druck und behalten ihre Morphologie aufrecht, um unter solchen Bedingungen zu überleben.

- Es ist eine Unterstützung für viele Strukturen, die an der Zellwand von Bakterien verankert sind. Viele Strukturen wie Cilia brauchen beispielsweise einen festen Anker in der Zelle, aber gleichzeitig die Fähigkeit, sich in der extrazellulären Umgebung zu bewegen. Der Anker in der Zellwand ermöglicht Cilia diese besondere Mobilität.

- Reguliert das Wachstum und die Zellteilung. Die starre Struktur, die bedeutet, dass die Zellwand eine Barriere für die Zelle darstellt, um eine begrenzte Ausdehnung auf ein bestimmtes Volumen zu haben. Es regelt auch, dass die Zellteilung nicht in der gesamten Zelle ungeordnet ist, sondern dass sie zu einem bestimmten Punkt auftritt.

Verweise

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