الببتيدوغليكان مُكوِّن أساسي لجدار الخلية البكتيرية، وهو المسؤول عن منحها القوة والشكل. يتضمن تخليق الببتيدوغليكان سلسلة مُعقَّدة من التفاعلات التي تحدث في السيتوبلازم والغشاء الخلوي، وتُتوَّج بتكوين بوليمر طويل من السكريات مُرتبط بسلاسل ببتيدية. يتميز الببتيدوغليكان بتركيبة مُحافظة للغاية بين مختلف أنواع البكتيريا، مما يجعله هدفًا مُهمًّا لتطوير المُضادات الحيوية. بالإضافة إلى وظيفته البنيوية، يلعب الببتيدوغليكان دورًا حاسمًا في انقسام الخلايا والاستجابة المناعية للمُضيف. يُعدُّ هذا المُركَّب ضروريًّا لبقاء العديد من البكتيريا المُمرِضة وزيادة ضراوتها، مما يجعله هدفًا واعدًا لتطوير علاجات مُضادة للميكروبات جديدة.
ببتيدوجليكان: اكتشف تركيبه وأهميته في جدار الخلية البكتيرية.
O ببتيدوغليكان يُعدّ الببتيدوغليكان مكونًا أساسيًا في جدار الخلية البكتيرية، وهو المسؤول عن صلابته ومتانته. ويتكوّن من شبكة من السكريات المتعددة المترابطة بسلاسل ببتيدية. ويتكوّن الببتيدوغليكان الأساسي من سلسلة متكررة من وحدات N-أسيتيل غلوكوزامين وN-أسيتيل ميوراميك، مرتبطة بروابط غليكوزيدية.
A تركيب يحدث تكوين الببتيدوغليكان في سيتوبلازم الخلية البكتيرية، حيث تُصنع سلائف الببتيدوغليكان وتُنقل إلى الغشاء البلازمي. ويحدث تكوين جدار الخلية بإضافة وحدات ببتيدوغليكان فرعية جديدة أثناء نمو الخلية البكتيرية وانقسامها.
A بناء الببتيدوغليكان عبارة عن شبكة ثلاثية الأبعاد تُحيط بالغشاء البلازمي للبكتيريا، مما يوفر حماية من الضغط الأسموزي ويحافظ على شكل الخلية. ويمنح وجود الروابط الببتيدية بين سلاسل عديدات السكاريد جدار الخلية قوةً واستقرارًا.
يلعب الببتيدوجليكان دورًا أساسيًا في حماية حماية البكتيريا من العوامل الخارجية، مثل المضادات الحيوية والإنزيمات التحللية. علاوة على ذلك، يُعدّ هذا المركب مهمًا في تفاعل البكتيريا مع بيئتها، إذ يُعدّ أساسيًا للالتصاق بالأسطح ولضراوة بعض أنواع البكتيريا.
ويعتبر تركيبه وبنيته ووظائفه ضرورية لبقاء البكتيريا وتكيفها في بيئات مختلفة.
تكوين الببتيدوجليكان: اكتشف المكونات الأساسية لهذا الجزيء البكتيري المهم.
الببتيدوغليكان جزيء أساسي في جدار الخلية البكتيرية، يُعطيها القوة والشكل. تركيبه أساسي لفهم وظيفته وأهميته في البيئة البكتيرية.
يتكون الببتيدوغليكان من مكونين رئيسيين: سكريات N-أسيتيل الجلوكوزامين وحمض N-أسيتيل ميوراميك، والتي تتبادل لتشكيل سلسلة طويلة. علاوة على ذلك، ترتبط هذه السكريات بسلاسل ببتيدية، مما يشكل بنية صلبة ومقاومة.
تتكون الببتيدات الموجودة في الببتيدوغليكان من أحماض أمينية، مما يمنح الجزيء تنوعًا وخصوصية. هذه الببتيدات مسؤولة عن الترابط بين سلاسل السكر، مما يضمن استقرار جدار الخلية.
تركيبته الفريدة والمعقدة تسمح للبكتيريا بمقاومة الظروف المعاكسة والحفاظ على سلامة خلاياها.
الهياكل السبعة الرئيسية للبكتيريا: تعرف على كل منها ووظيفتها.
الببتيدوغليكان مُكوِّن رئيسي لجدار الخلية البكتيرية. يُعدّ هذا التركيب أساسيًا لشكل وسلامة الخلية البكتيرية، إذ يوفر مقاومةً اسموزيةً وحمايةً من العوامل الخارجية.
يتكون الببتيدوغليكان من سلاسل سكر متناوبة مرتبطة بسلاسل ببتيدية. تُشكل هذه السلاسل شبكة صلبة حول الخلية البكتيرية، مما يمنحها شكلًا وقوة. علاوة على ذلك، يلعب الببتيدوغليكان دورًا مهمًا في انقسام الخلايا والحفاظ على سلامتها.
Os الهياكل الرئيسية السبعة تشمل التراكيب البكتيرية الببتيدوغليكان، والغشاء البلازمي، والريبوسومات، والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، والسوطيات، والأهداب، والبلازميدات. يؤدي كلٌّ من هذه التراكيب وظائف محددة في الخلية البكتيرية، مما يُسهم في بقائها وتكاثرها.
A تركيب يحدث تكوين الببتيدوغليكان في الطبقة الداخلية من الغشاء البلازمي، حيث تُصنع وحدات السكر والببتيد الفرعية وتُنقل إلى جدار الخلية. ويُعتبر إنزيم ترانسبيبتيديز مسؤولاً عن تحفيز تكوين الروابط المتقاطعة بين سلاسل الببتيدوغليكان، مما يمنحها القوة والاستقرار.
يتميز تركيب الببتيدوغليكان بثباته العالي لدى مختلف أنواع البكتيريا، مما يجعله هدفًا للعديد من المضادات الحيوية التي تتداخل مع تخليقها وتحللها. يُعد فهم آليات تخليق الببتيدوغليكان ووظيفته أمرًا بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة ضد الالتهابات البكتيرية.
دليل خطوة بخطوة لأداء صبغة جرام بشكل صحيح.
لإجراء صبغة جرام بشكل صحيح، اتبع الخطوات التالية:
الخطوة الرابعة: قم بتثبيت العينة في حامل العينة واتركها حتى تجف تمامًا.
الخطوة الرابعة: قم بتغطية العينة بالماء البنفسجي الكريستالي لمدة دقيقة ثم اغسلها بالماء.
الخطوة الرابعة: أضف اللوغول لمدة دقيقة ثم اغسل مرة أخرى.
الخطوة الرابعة: قومي بتبييضها بالكحول والأسيتون لبضع ثوان ثم اغسليها على الفور.
الخطوة الرابعة: أضف السافرانين لمدة 30 ثانية ثم اغسل مرة أخرى.
الخطوة الرابعة: راقب تحت المجهر. ستظهر البكتيريا موجبة الجرام باللون الأرجواني، بينما ستظهر البكتيريا سالبة الجرام باللون الأحمر.
O ببتيدوغليكان هو مكون أساسي لجدار الخلية البكتيرية، وهو المسؤول عن قوتها وشكلها. يتكون من سلاسل من الببتيدات مترابطة مع بعضها البعض بواسطة الجليكانات، لتشكل بنية صلبة.
O ببتيدوغليكان لها عدة وظائف، مثل حماية الخلية من الضغط الأسموزي، والحفاظ على شكل الخلية، وتكون هدفًا للمضادات الحيوية مثل البنسلين، والتي تتداخل مع تخليقها.
الببتيدوجليكان: التركيب، البنية، الوظائف
Os الببتيدوجليكان هي المكونات الرئيسية لجدار الخلية البكتيرية. تُعرف أيضًا باسم "أكياس المورين" أو ببساطة "المورين"، وتُقسم خصائصها البكتيريا إلى مجموعتين رئيسيتين: سلبية الغرام وموجبة الغرام.
تتميز البكتيريا سلبية الجرام بوجود طبقة من الببتيدوجليكان بين أغشية الخلايا الداخلية والخارجية، بينما تحتوي البكتيريا إيجابية الجرام أيضًا على طبقة من هذا المركب، ولكنها تقع فقط على الجزء الخارجي من الغشاء البلازمي.
في البكتيريا سلبية الجرام، تشغل طبقة الببتيدوجليكان حوالي 10% من جدار الخلية، وعلى عكس البكتيريا إيجابية الجرام، يمكن لطبقة الببتيدوجليكان أن تشغل حوالي 90% من جدار الخلية.
يُعدّ الهيكل "الشبكي" المُكوّن من جزيئات الببتيدوغليكان أحد العوامل التي تُعطي البكتيريا مقاومةً كبيرةً للعوامل الخارجية. يتكون هيكلها من سلاسل طويلة من الجليكانات التي تترابط معًا، مُشكّلةً شبكةً مفتوحةً تُغطي الغشاء السيتوبلازمي بأكمله.
يبلغ متوسط طول سلاسل هذا الجزيء الكبير من 25 إلى 40 وحدة ثنائية السكاريد مرتبطة، على الرغم من أنه تم العثور على أنواع بكتيرية لديها سلاسل ثنائية السكاريد لأكثر من 100 وحدة.
ويشارك الببتيدوجليكان أيضًا في نقل الجزيئات والمواد من الحيز داخل الخلايا إلى البيئة خارج الخلية (السطح)، حيث يتم تصنيع الجزيئات السابقة لهذا المركب داخل السيتوزول وتصديرها إلى خارج الخلية.
تخليق الببتيدوجليكان
يتضمن تخليق الببتيدوغليكان أكثر من عشرين تفاعلًا مختلفًا، تحدث في ثلاثة مواقع مختلفة في الخلية البكتيرية. المرحلة الأولى من العملية هي توليد سلائف الببتيدوغليكان، ويحدث ذلك في السيتوزول.
تتم عملية تركيب الوسيطات الدهنية على السطح الداخلي للغشاء السيتوبلازمي، أما الجزء الأخير، حيث يحدث بلمرة الببتيدوجليكان، في الحيز المحيط بالسيتوبلازم.
عملية
يتم تكوين سلائف اليوريدين-N-أسيتيل الجلوكوزامين وحمض اليوريدين-N-أسيتيل ميوراميك في السيتوبلازم من الفركتوز-6-فوسفات ومن خلال التفاعلات التي يحفزها ثلاثة إنزيمات ترانسببتيداز تعمل على التوالي.
يتم إنتاج تجميع سلاسل الخماسي الببتيد (L-alanine-D-glutamine-diaminopimelic acid-D-alanine-D-alanine) على مراحل من خلال عمل إنزيمات الليجاز التي تضيف تدريجيًا حمض الأميني ألانين، وبقايا D-glutamine، وحمض ثنائي الأمينوبيميليك آخر، وثنائي ببتيد آخر D-alanine-D-alanine.
يُحفّز بروتين غشائي متكامل يُسمى فوسفو-إن-أسيتيل موراميلين بنتاببتيد ترانسفيراز، الموجود على الجانب الداخلي، الخطوة الأولى من تخليق الغشاء. ينقل هذا حمض اليوريدين-إن-أسيتيل موراميك من السيتوبلازم إلى باكتوبرينول (دهون أو كحول كاره للماء).
باكتوبرينول ناقل مرتبط بالسطح الداخلي لغشاء الخلية. عندما يرتبط حمض اليوريدين-ن-أسيتيل ميوراميك بالباكتوبرينول، يتكون مركب يُعرف باسم الدهن الأول. ثم يضيف إنزيم ترانسفيراز جزيئًا ثانيًا، وهو خماسي الببتيد، ومركبًا ثانيًا يُعرف باسم الدهن الثاني.
يتكون الليبيد II بعد ذلك من يوريدين-N-أسيتيل غلوكوزامين، وحمض يوريدين-N-أسيتيل ميوراميك، وL-ألانين، وD-غلوكوز، وحمض ثنائي أمينوبيميليك، وثنائي الببتيد D-ألانين-D-ألانين. وأخيرًا، بهذه الطريقة، تُدمج المواد الأولية في الببتيدوغليكان الجزيئي الكبير من خارج الخلية.
إن نقل الدهون II من الجانب الداخلي إلى الجانب الداخلي للسيتوبلازم هو الخطوة الأخيرة من عملية التخليق ويتم تحفيزه بواسطة إنزيم "فليباس الفأر"، المسؤول عن دمج الجزيء الذي تم تصنيعه حديثًا في الفضاء خارج الخلية حيث سوف يتبلور.
هيكل
الببتيدوغليكان هو بوليمر غير متجانس يتكون من سلاسل كربوهيدرات طويلة متشابكة مع سلاسل ببتيدية قصيرة. يغطي هذا الجزيء الضخم كامل السطح الخارجي للخلية البكتيرية، ويتخذ شكل "شبكة صلبة" متكاملة، ولكنه يتميز بمرونة عالية.
يتم تشكيل سلاسل الكربوهيدرات أو الكربوهيدرات عن طريق تكرار السكريات الثنائية التي تحتوي بالتناوب على السكريات الأمينية مثل N-acetylglucosamine وحمض N-acetylmuramic.
يرتبط كل ثنائي سكر بالآخر عبر رابطة β(1-4) غليكوزيدية، تتشكل في الحيز المحيط بالسيتوبلازم بفعل إنزيم ترانسغليكوزيلاز. تختلف البكتيريا سالبة الجرام وموجبة الجرام في ترتيب مكونات الببتيدوغليكان.
يحتوي الببتيدوجليكان في بنيته على مجموعة D-lactyl مرتبطة بحمض N-acetylmuramic، مما يسمح بالربط التساهمي لسلاسل الببتيد القصيرة (عادةً مع اثنين إلى خمسة أحماض أمينية) من خلال رابطة أميد.
يحدث تكوين هذه البنية في سيتوبلازم الخلية خلال المرحلة الأولى من تخليق الببتيدوغليكان. تحتوي جميع سلاسل الببتيد المتكونة على أحماض أمينية في التكوينين D وL، والتي تُصنع بواسطة إنزيمات الراسيميز من التكوين L أو D للحمض الأميني المقابل.
تحتوي جميع سلاسل الببتيدوجليكان على حمض أميني واحد على الأقل ذو خصائص ثنائية القاعدة، حيث يسمح هذا للشبكة بالتشكل والتواصل بين السلاسل المتجاورة لجدار الخلية.
موارد
يحتوي الببتيدوجليكان على 5 وظائف رئيسية على الأقل للخلايا البكتيرية، وهي:
- حماية سلامة الخلايا ضد التغيرات الداخلية و/أو الخارجية في الضغط الاسموزي، مما يسمح للبكتيريا بتحمل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة والبقاء على قيد الحياة في البيئات منخفضة التوتر ومرتفعة التوتر فيما يتعلق بداخلها.
- حماية الخلية البكتيرية من هجوم مسببات الأمراض: تمثل شبكة الببتيدوجليكان الصلبة حاجزًا ماديًا يصعب التغلب عليه بالنسبة للعديد من العوامل المعدية الخارجية.
الحفاظ على مورفولوجيا الخلية: تستغل العديد من البكتيريا مورفولوجياها الخاصة لزيادة مساحة سطحها، وبالتالي، تكتسب كمية أكبر من العناصر المشاركة في عملية الأيض لتوليد الطاقة. تعيش العديد من البكتيريا تحت ضغوط خارجية هائلة، والحفاظ على مورفولوجيا خلاياها ضروري للبقاء في مثل هذه الظروف.
يعمل كداعم للعديد من البُنى المُثبّتة بجدار الخلية البكتيرية. تتطلب العديد من البُنى، مثل الأهداب، تثبيتًا ثابتًا في الخلية، ولكنها تُتيح أيضًا القدرة على الحركة في البيئة خارج الخلية. يُتيح تثبيت الأهداب داخل جدار الخلية هذه القدرة على الحركة.
يُنظّم نمو الخلايا وانقسامها. يعمل الهيكل الصلب لجدار الخلية كحاجز يمنع تمددها، مُقيّدًا إياها بحجم مُحدّد. كما يُنظّم انقسام الخلايا، ويضمن عدم حدوثه عشوائيًا في جميع أنحاء الخلية، بل حدوثه في نقطة مُحدّدة.
المراجع
- هلال، أ.م.، سيد، أ.م.، عمارة، م.، السباعي، م.م.، وميهوب، أ.س. (2019). مسارات الببتيدوغليكان: لا يزال هناك المزيد. تطورات RSC، 9 (48)، 28171-28185.
- كوينتيلا، جيه، كاباروس، إم، ودي بيدرو، إم إيه (1995). تباين المعلمات الهيكلية الببتيدوغليكان في البكتيريا سالبة الجرام. رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS، 125 (1)، 95-100.
- روجرز، هـ. ج. (1974). الببتيدوغليكان (الميروببتيدات): التركيب، الوظيفة، والاختلافات. حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم، 235 (1)، 29-51.
- فولمر، و. (2015). ببتيدوغليكان. في علم الأحياء الدقيقة الطبية الجزيئية (ص 105-124). أكاديميك بريس.
- والدمار فولمر، برنارد جوريس، بوليت تشارلييه، سيمون فوستر، هيدروليزات الببتيدوجليكان (المورين) البكتيرية، مراجعات ميكروبيولوجي FEMS، المجلد 32، العدد 2، مارس 2، الصفحات 2008-259.