Fungsi, Struktur dan Sintesis Peptidoglycan



The peptidoglycan ia adalah komponen utama dinding sel prokaryotes. Ia adalah polimer besar dan terdiri daripada unit-unit N-asetilglucosamine dan asid N-asetilmuramik. Komposisi peptidoglycan adalah sama dalam semua kumpulan prokariote.

Apa yang berbeza ialah identiti dan kekerapan asid amino yang berlabuh, membentuk rantaian tetrapeptida. Jentera yang terlibat dalam sintesis peptidoglycan adalah salah satu sasaran yang paling biasa untuk kebanyakan antibiotik.

Indeks

  • 1 Fungsi
    • 1.1 Bakteria Gram-positif
    • 1.2 Bakteria Gram-negatif
  • 2 Struktur
  • 3 Ringkasan
    • 3.1 Langkah 1
    • 3.2 Langkah 2
    • 3.3 Langkah 3
    • 3.4 Langkah 4
  • 4 Rujukan

Fungsi

Peptidoglycan adalah konstituen asas dinding sel bakteria. Peranan utamanya adalah untuk mengekalkan bentuk sel dan mengekalkan kestabilan osmotik yang tipikal hampir semua bakteria.

Bergantung kepada struktur tembok tersebut, prokariot boleh dikelaskan sebagai Gram positif dan Gram negatif..

Kumpulan pertama mempunyai kepekatan peptidoglycan yang berlimpah dalam komposisi dinding sel dan oleh itu dapat mengekalkan noda Gram. Ciri-ciri peptidoglycan yang paling relevan dalam kedua-dua kumpulan diterangkan di bawah:

Bakteria Gram-positif

Dinding bakteria positif Gram mempunyai ciri-ciri jumlah tebal dan homogen, terutamanya terdiri daripada asid peptidoglycan dan teichoic besar polimer gliserol atau ribitol digandingkan kepada kumpulan fosfat. Dalam kumpulan ribitol atau gliserol ini terikat residu asid amino, seperti d-alanine.

Asid teikoik boleh terikat kepada peptidoglycan sendiri (melalui ikatan kovalen dengan asid N-asetilmuramik) atau ke membran plasma. Dalam kes yang kedua, mereka tidak lagi dipanggil asid teikoik, tetapi menjadi asid lipoteichoic.

Oleh kerana asid teikoik mempunyai muatan negatif, caj umum dinding bakteria Gram positif adalah negatif.

Bakteria Gram negatif

Bakteria Besar Negatif mempamerkan dinding yang lebih kompleks daripada bakteria Gram positif. Mereka terdiri daripada lapisan peptidoglycan nipis diikuti oleh membran luar sifat lipid (sebagai tambahan kepada membran plasma sel).

Ada mempunyai asid teichoic dan lebih banyak membran protein lipoprotein Braun: a protein kecil kovalen terikat untuk peptidoglycan dan tertanam dalam membran luar oleh sebahagian hidrofobik.

Lipopolysakarida terdapat di membran luar. Ini adalah molekul besar dan kompleks yang terbentuk daripada lipid dan karbohidrat, dan terdiri daripada tiga bahagian: lipid A, pusat polisakarida dan antigen O.

Struktur

Peptidoglycan adalah polimer yang saling terhubung dan saling berkait, serta menjadi elastik dan berliang. Ia adalah saiz yang besar dan terdiri daripada subunit yang sama. Polimer mempunyai dua derivatif gula: N-asetilglukosamina dan asid N-asetilmuramik.

Di samping itu, ia mengandungi beberapa jenis asid amino, termasuk asid d-glutamat, d-alanin dan asid meso-diaminopimelik. Asid amino ini tidak sama seperti yang membentuk protein, kerana ia mempunyai konformasi l- dan bukan d-.

Asid amino bertanggungjawab untuk melindungi polimer daripada tindakan peptidase, enzim yang menurunkan protein.

Struktur ini disusun seperti berikut: unit N-acetylglucosamine dan asid N-acetylmuramic yang berselang-seli antara satu sama lain dalam kumpulan kumpulan karboksil asid N-acetylmuramic adalah rantaian asid amino berlabuh d- dan l-.

Kumpulan terminal karboksil daripada residu d-alanine dilampirkan kepada kumpulan amino asamin diaminopimelik (DAP), walaupun terdapat satu lagi jenis jambatan di tempat.

Sintesis

Sintesis peptidoglycan berlaku dalam sitoplasma sel dan terdiri daripada empat langkah, di mana unit polimer yang terikat kepada UDP dipindahkan ke fungsi pengangkutan lipid yang mengambil molekul ke luar sel. Polimerisasi berlaku di sini kerana enzim yang terletak di kawasan tersebut.

Peptidoglycan adalah polimer yang berbeza daripada struktur lain oleh organisasinya dalam dua dimensi dan memerlukan unit-unit yang mengarangnya dihubungkan dengan cara yang sesuai untuk mencapai kesesuaian ini.

Langkah 1

Proses ini bermula di dalam sel dengan penukaran glukosomine di N-acetylmurámico, berkat proses enzimatik.

Kemudian, ia diaktifkan dalam tindak balas kimia yang melibatkan reaksi dengan uridine triphosphate (UTP). Langkah ini membawa kepada pembentukan uridine diphosphate-N-acetylmuramic acid.

Seterusnya, perhimpunan unit asid difosfat-N-asetilmuramik uridin berlaku melalui enzim.

Langkah 2

Selepas itu, uridine asid difosfat pentapeptide-N-acetylmuramic dikaitkan melalui bon pirofosfat untuk bactoprenol bertempat di membran plasma dan pembebasan monophosphate uridine (UMP) berlaku. Bactoprenol bertindak sebagai molekul pembawa.

Penambahan N-acetylglucosamine berlaku untuk menghasilkan disaccharide yang akan menimbulkan peptidoglycan. Proses ini boleh diubahsuai sedikit dalam bakteria tertentu.

Sebagai contoh, dalam Staphylococcus aureus penambahan pentaglisin (atau asid amino lain) berlaku pada kedudukan 3 rantaian peptida. Ini berlaku dengan tujuan untuk meningkatkan panjang silang silang.

Langkah 3

Berturut-turut, bacteroprenol mengendalikan pengangkutan luar prekursor disaccharide peptida N-acetylglucosamine-N-acetylmuramic, yang mengikat kepada rantaian polipeptida dengan kehadiran enzim transglucosilasas. Pemangkin protein ini menggunakan ikatan pyrophosphate antara disaccharide dan bacteroprenol.

Langkah 4

Dalam berhampiran plasma rantau membran silang (Transpeptidation) antara rantaian peptide berlaku melalui amina percuma yang terletak di kedudukan ketiga sisa rantaian pentaglycine asid amino N-terminal atau dan d-alanine bertempat di kedudukan keempat rantai polipeptida yang lain.

Penyambung silang berlaku terima kasih kepada kehadiran dalam enzim transpeptidase, yang terletak di membran plasma.

Semasa pertumbuhan organisma, peptidoglycan boleh dibuka pada titik-titik tertentu menggunakan jentera enzimatik sel dan membawa kepada kemasukan monomer baru.

Oleh kerana peptidoglycan sama dengan rangkaian, pembukaan pada titik yang berbeza tidak dapat mengurangkan kekuatan struktur.

Proses sintesis dan degradasi peptidoglycan berlaku secara berterusan dan enzim tertentu (seperti lysozyme) adalah penentu dalam bentuk bakteria.

Apabila bakteria berada dalam defisit nutrien, sintesis peptidoglicano berhenti, menyebabkan beberapa kelemahan dalam struktur.

Rujukan

  1. Alcamo, I. E. (1996). Microbiology. Wiley Publishing.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Päcker, M.A. (2017). Mikrobiologi perubatan. Elsevier Health Sciences.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologi. Syarikat Mc Graw-Hill
  4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Bakteria klinikal. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Peraturan sintesis peptidoglycan oleh protein luar-membran. Sel, 143(7), 1097-1109.