Peptidoglykanfunktioner, struktur och syntes



den peptidoglykan det är huvudkomponenten i cellväggen av prokaryoter. Det är en stor polymer och består av enheter av N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra. Peptidoglykan-kompositionen är ganska lika i alla grupper av prokaryoter.

Vad varierar är identiteten och frekvensen av aminosyrorna som förankras till den, bildande en tetrapeptidkedja. Maskinerna som ingår i syntesen av peptidoglykan är ett av de vanligaste målen för de flesta antibiotika.

index

  • 1 Funktioner
    • 1,1 gram-positiva bakterier
    • 1,2 gramnegativa bakterier
  • 2 struktur
  • 3 sammanfattning
    • 3.1 Steg 1
    • 3.2 Steg 2
    • 3,3 steg 3
    • 3,4 Steg 4
  • 4 referenser

funktioner

Peptidoglykan är den grundläggande beståndsdelen i bakteriecellväggen. Huvudrollen är att bibehålla cellens form och bibehålla den osmotiska stabiliteten som är typisk för nästan alla bakterier.

Beroende på strukturen hos nämnda vägg kan prokaryoter klassificeras som Gram-positiv och Gram-negativ..

Den första gruppen har rikliga koncentrationer av peptidoglykan i sammansättningen av sin cellvägg och kan därför behålla Gram-fläcken. De mest relevanta egenskaperna hos peptidoglykan i båda grupperna beskrivs nedan:

Gram-positiva bakterier

Väggen hos grampositiva bakterier kännetecknas av tjocka och homogena, huvudsakligen sammansatta av peptidoglykan och teichoic syror stora mängder av polymerer av glycerol eller ribitol kopplad till fosfatgrupperna. I dessa grupper av ribitol eller glycerol är bundna aminosyrarester, såsom d-alanin.

Teinsyror kan bindas till peptidoglykan i sig (via en kovalent bindning med N-acetylmuraminsyra) eller till plasmamembranet. I det senare fallet kallas de inte längre teikosyror, utan blir lipoteikosyror.

Eftersom teikosyrorna har en negativ laddning är den allmänna väggladdningen av Gram-positiva bakterier negativ.

Gram-negativa bakterier

De stora negativa bakterierna uppvisar en strukturellt mer komplex vägg än Gram-positiva bakterier. De består av ett tunt skikt av peptidoglykan följt av ett yttre membran av en lipid natur (förutom cellens plasmamembran).

Det har teichoic syror och mer riklig proteinmembran lipoprotein Braun: ett litet protein kovalent bundet till peptidoglykan och inbäddade i det yttre membranet genom en hydrofob del.

Lipopolysackariderna finns i yttermembranet. Dessa är stora, komplexa molekyler bildade från lipider och kolhydrater, och består av tre delar: lipid A, ett polysackaridcenter och ett O-antigen.

struktur

Peptidoglykan är en starkt tvärbunden och sammankopplad polymer, liksom att vara elastisk och porös. Den är av stor storlek och består av identiska underenheter. Polymeren har två sockerderivat: N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra.

Dessutom innehåller de flera typer av aminosyror, inklusive d-glutaminsyra, d-alanin och meso-diaminopimelinsyra. Dessa aminosyror är inte desamma som de som bildar proteiner, eftersom de har konformationen l- och inte d-.

Aminosyrorna är ansvariga för att skydda polymeren från verkan av peptidaser, enzymer som bryter ner proteiner.

Strukturen är organiserad enligt följande: enheter av N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra altern varandra i karboxylgruppen gruppen N-acetylmuraminsyra är en aminosyrakedja förankrade d- och l-.

Den karboxylterminala gruppen av d-alaninresten är bunden till aminogruppen diaminopimelsyra (DAP), fastän det kan finnas en annan typ av bro på plats.

syntes

Peptidoglykansyntes förekommer i cellcytoplasman och består av fyra steg, där polymerenheterna som är bundna till UDP överförs till en lipidtransportfunktion som tar molekylen till cellens yttre. Polymerisering sker här tack vare enzymer i området.

Peptidoglykan är en polymer som skiljer sig från andra strukturer av sin organisation i två dimensioner och kräver att de enheter som komponerar det kopplas på ett lämpligt sätt för att uppnå denna konformation.

Steg 1

Processen börjar inuti cellen med glukosominkonvertering i N-acetylmurámico tack vare en enzymatisk process.

Därefter aktiveras den i en kemisk reaktion som innefattar reaktionen med uridintrifosfat (UTP). Detta steg leder till bildandet av uridindifosfat-N-acetylmuraminsyra.

Därefter sker sammansättningen av uridindifosfat-N-acetylmuraminsyraenheterna genom enzymer.

Steg 2

Därefter är uridindifosfat pentapeptid-N-acetylmuraminsyra associerad via en pyrofosfatbindning till bactoprenol beläget i plasmamembranet och frisättning av uridinmonofosfat (UMP) inträffar. Bakteroprenol verkar som bärarmolekyl.

Sker tillsats av N-acetylglukosamin för att orsaka en disackarid ger upphov till peptidoglykan. Denna process kan modifieras något i vissa bakterier.

Till exempel, i Staphylococcus aureus tillsatsen av en pentaglycin (eller andra aminosyror) inträffar vid position 3 i peptidkedjan. Detta sker med målet att öka längden på tvärbindningen.

Steg 3

Konsekutivt, hanterar bacteroprenol transport prekursorer utomhus disackarid peptid N-acetylglukosamin-N-acetylmuramic, vilka binder till polypeptiden kedjan genom närvaron av enzymer transglucosilasas. Dessa proteinkatalysatorer använder pyrofosfatbindningen mellan disackarid och bakteroprenol.

Steg 4

I en nära plasmamembranregion tvärbindning (transpeptide) mellan peptidkedjor sker genom den fria aminen belägen vid den tredje positionen i den N-terminala kedjan pentaglycine aminosyrarest eller och d-alanin ligger i den andra polypeptidkedjans fjärde position.

Tvärbindning sker tack vare närvaron i transpeptidas enzymer, som ligger i plasmamembranet.

Under organismens tillväxt kan peptidoglykan öppnas vid vissa punkter med användning av cellens enzymatiska maskiner och leda till införandet av nya monomerer.

Eftersom peptidoglykan liknar ett nät, minskar inte öppningen på olika punkter kraftigt strukturen.

Peptidoglykansyntes och nedbrytningsprocesser uppträder ständigt och vissa enzymer (såsom lysozym) är determinant i form av bakterien.

När bakterien är i underskott av näringsämnen, stannar peptidoglicansyntesen, vilket orsakar viss svaghet i strukturen.

referenser

  1. Alcamo, I.E. (1996). microbiology. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinsk mikrobiologi. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). mikrobiologi. Mc Graw-Hill Företag
  4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Klinisk bakteriologi. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., Van Saparoea, B.V.D.B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R.J., ... & Breukink, E. (2010). Förordning av peptidoglykansyntes med yttre membranproteiner. cell, 143(7), 1097-1109.