Peptidoglykan er en essentiel komponent i bakteriens cellevæg og er ansvarlig for at give cellen styrke og form. Dens syntese involverer en kompleks række af reaktioner, der finder sted i cytoplasmaet og cellemembranen, hvilket kulminerer i dannelsen af en lang polymer af sukkerarter forbundet af peptidkæder. Peptidoglykans struktur er stærkt bevaret blandt forskellige bakteriearter, hvilket gør det til et vigtigt mål for antibiotikaudvikling. Ud over sin strukturelle funktion spiller peptidoglykan en afgørende rolle i celledeling og værtens immunrespons. Denne forbindelse er essentiel for overlevelse og virulens af mange patogene bakterier, hvilket gør den til et lovende mål for udvikling af nye antimikrobielle terapier.
Peptidoglykan: opdag dens sammensætning og betydning i bakteriecellevæggen.
O peptidoglycan Det er en essentiel del af bakteriecellevæggen og er ansvarlig for dens stivhed og styrke. Den består af et netværk af polysaccharider, der er forbundet af peptidkæder. Den grundlæggende sammensætning af peptidoglycan er en gentagende kæde af N-acetylglucosamin- og N-acetylmuraminsyreenheder, der er forbundet af glykosidbindinger.
A syntese Dannelse af peptidoglykan forekommer i bakteriecellens cytoplasma, hvor peptidoglykanforløbere syntetiseres og transporteres til plasmamembranen. Cellevægsdannelse sker ved tilsætning af nye peptidoglykan-underenheder, efterhånden som bakteriecellen vokser og deler sig.
A struktur Peptidoglycan er et tredimensionelt net, der omgiver bakteriens plasmamembran og beskytter mod osmotisk tryk og opretholder cellens form. Tilstedeværelsen af peptidbindinger mellem polysaccharidkæderne giver cellevæggen styrke og stabilitet.
Peptidoglykan spiller en fundamental rolle i beskyttelse af bakterier mod eksterne agenser, såsom antibiotika og lytiske enzymer. Desuden er det vigtigt i interaktionen mellem bakterier og deres miljø, da det er afgørende for vedhæftning til overflader og for visse bakteriearters virulens.
Dens syntese, struktur og funktioner er afgørende for bakteriers overlevelse og tilpasning i forskellige miljøer.
Peptidoglykans sammensætning: opdag de essentielle komponenter i dette vigtige bakteriemolekyle.
Peptidoglycan er et essentielt molekyle i bakteriens cellevæg, der giver cellen styrke og form. Dets sammensætning er afgørende for at forstå dets funktion og betydning i en bakteriel kontekst.
Peptidoglykan er sammensat af to hovedkomponenter: sukkerarter som N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre, der skiftevis danner en lang kæde. Desuden er disse sukkerarter bundet til peptidkæder, hvilket danner en stiv og modstandsdygtig struktur.
Peptiderne i peptidoglycan er sammensat af aminosyrer, som giver molekylet diversitet og specificitet. Disse peptider er ansvarlige for forbindelsen mellem sukkerkæderne og sikrer cellevæggens stabilitet.
Dens unikke og komplekse sammensætning gør det muligt for bakterier at modstå ugunstige forhold og opretholde deres cellulære integritet.
Bakteriers 7 vigtigste strukturer: Lær om hver enkelt og dens funktion.
Peptidoglycan er en vigtig del af bakteriecellevæggen. Denne struktur er afgørende for bakteriecellens form og integritet, idet den giver osmotisk resistens og beskyttelse mod eksterne faktorer.
Peptidoglykan er sammensat af skiftende sukkerkæder, der er forbundet af peptidkæder. Disse kæder danner et stift netværk omkring bakteriecellen, hvilket giver den form og styrke. Derudover spiller peptidoglykan også en vigtig rolle i celledeling og opretholdelse af celleintegritet.
Os de 7 vigtigste strukturer Bakteriestrukturer omfatter peptidoglykan, plasmamembranen, ribosomer, DNA, flageller, pili og plasmider. Hver af disse strukturer udfører specifikke funktioner i bakteriecellen og bidrager til dens overlevelse og reproduktion.
A syntese Dannelsen af peptidoglykaner forekommer i plasmamembranens indre lag, hvor sukker- og peptidunderenheder syntetiseres og transporteres til cellevæggen. Enzymet transpeptidase er ansvarlig for at katalysere dannelsen af tværbindinger mellem peptidoglykankæder, hvilket giver dem styrke og stabilitet.
Strukturen af peptidoglykan er stærkt bevaret blandt forskellige bakteriearter, hvilket gør det til et mål for adskillige antibiotika, der forstyrrer dets syntese og nedbrydning. Forståelse af mekanismerne bag peptidoglykans syntese og funktion er afgørende for udviklingen af nye terapeutiske strategier mod bakterieinfektioner.
Trin-for-trin-guide til korrekt udførelse af Gram-farvning.
For at udføre Gram-farvning korrekt skal du følge disse trin:
1 Trin: Fastgør prøven i prøveholderen, og lad den tørre helt.
2 Trin: Dæk prøven med krystalviolet i 1 minut og vask derefter med vand.
3 Trin: Tilsæt Lugol's i 1 minut og vask igen.
4 Trin: Bleg med alkohol-acetone i et par sekunder og vask straks.
5 Trin: Tilsæt safranin i 30 sekunder og vask igen.
6 Trin: Observer under et mikroskop. Gram-positive bakterier vil fremstå lilla, mens gram-negative bakterier vil fremstå røde.
O peptidoglycan er en essentiel del af bakteriecellevæggen og ansvarlig for dens styrke og form. Den er sammensat af kæder af peptider forbundet af glykaner og danner en stiv struktur.
O peptidoglycan Det har flere funktioner, såsom at beskytte cellen mod osmotisk tryk, opretholde cellens form og være mål for antibiotika såsom penicillin, som forstyrrer dens syntese.
Peptidoglykan: syntese, struktur, funktioner
Os peptidoglykaner er hovedkomponenterne i bakteriecellevæggen. De er også kendt som "murein-sække" eller blot "murein", og deres egenskaber opdeler bakterier i to hovedgrupper: gramnegative og grampositive.
Gram-negative bakterier adskiller sig, fordi de har et lag peptidoglykan mellem deres indre og ydre cellemembraner, mens gram-positive bakterier også har et lag af denne forbindelse, men det er kun placeret på den ydre del af plasmamembranen.
I gramnegative bakterier optager peptidoglykan omkring 10% af cellevæggen, i modsætning til grampositive bakterier, hvor peptidoglykanlaget kan optage omkring 90% af cellevæggen.
"Netværksstrukturen" dannet af peptidoglykanmolekyler er en af de faktorer, der giver bakterier stor modstandsdygtighed over for eksterne faktorer. Deres struktur består af lange kæder af glykaner, der forbinder sig og danner et åbent netværk, der dækker hele den cytosoliske membran.
Kæderne i dette makromolekyle har en gennemsnitlig længde på 25 til 40 sammenkædede disaccharidenheder, selvom der er fundet bakteriearter, der har disaccharidkæder på mere end 100 enheder.
Peptidoglycan deltager også i transporten af molekyler og stoffer fra det intracellulære rum til det ekstracellulære miljø (overfladen), da forløbermolekylerne for denne forbindelse syntetiseres inde i cytosolen og eksporteres til ydersiden af cellen.
Peptidoglykansyntese
Peptidoglykansyntese involverer mere end tyve forskellige reaktioner, der forekommer på tre forskellige steder i bakteriecellen. Den første del af processen er, hvor peptidoglykanforløbere genereres, og dette sker i cytosolen.
Syntesen af lipidmellemprodukter forekommer på den indre side af den cytosoliske membran, og den sidste del, hvor peptidoglykanpolymerisation finder sted, forekommer i det periplasmatiske rum.
Proces
Forstadierne til uridin-N-acetylglucosamin og uridin-N-acetylmuraminsyre dannes i cytoplasmaet fra fructose-6-phosphat og katalyseres gennem reaktioner af tre transpeptidaseenzymer, der virker efter hinanden.
Samlingen af pentapeptidkæderne (L-alanin-D-glutamin-diaminopimelinsyre-D-alanin-D-alanin) sker i etaper ved hjælp af ligaseenzymer, der gradvist tilføjer aminosyren alanin, en D-glutaminrest, en anden diaminopimelinsyre og et andet dipeptid D-alanin-D-alanin.
Et integreret membranprotein kaldet phospho-N-acetylmuramylenpentapeptidtransferase, placeret på indersiden, katalyserer det første trin i membransyntesen. Dette overfører uridin-N-acetylmuraminsyre fra cytoplasmaet til bactoprenol (et lipid eller en hydrofob alkohol).
Bactoprenol er en transportør forbundet med cellemembranens indre overflade. Når uridin-N-acetylmuraminsyre binder sig til bactoprenol, dannes et kompleks kendt som lipid I. En transferase tilføjer derefter et andet molekyle, et pentapeptid, og et andet kompleks kendt som lipid II.
Lipid II består derefter af uridin-N-acetylglucosamin, uridin-N-acetylmuraminsyre, L-alanin, D-glucose, diaminopimelinsyre og dipeptidet D-alanin-D-alanin. Endelig inkorporeres forstadierne på denne måde i den makromolekylære peptidoglykan udefra cellen.
Transporten af lipid II fra den indre side til den indre side af cytoplasmaet er det sidste trin i syntesen og katalyseres af et enzym "murin flippase", der er ansvarlig for at inkorporere det nyligt syntetiserede molekyle i det ekstracellulære rum, hvor det vil krystallisere.
Struktur
Peptidoglycan er en heteropolymer bestående af lange kulhydratkæder tværbundet med korte peptidkæder. Dette makromolekyle dækker hele den ydre overflade af bakteriecellen og har en integreret "fast net"-form, men er karakteriseret ved høj elasticitet.
Kulhydratkæder eller kulhydrater dannes af gentagne disakkarider, der skiftevis indeholder aminosukkerarter såsom N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre.
Hvert disakkarid er bundet til det andet gennem en β(1-4) glykosidbinding, som dannes i det periplasmatiske rum ved hjælp af et transglykosylaseenzym. Mellem gramnegative og grampositive bakterier er der forskelle i rækkefølgen af de komponenter, der udgør peptidoglykan.
Peptidoglykan har i sin struktur en D-lactylgruppe bundet til N-acetylmuraminsyre, hvilket muliggør kovalent forankring af korte peptidkæder (generelt med to til fem aminosyrer) gennem en amidbinding.
Samlingen af denne struktur sker i cellecytoplasmaet under den første fase af peptidoglykanbiosyntesen. Alle dannede peptidkæder har aminosyrer i D- og L-konfigurationerne, som syntetiseres af racemaseenzymer fra L- eller D-formen af den tilsvarende aminosyre.
Alle peptidoglykankæder har mindst én aminosyre med dibasiske egenskaber, da dette gør det muligt for netværket at danne og forbinde sig mellem tilstødende kæder i cellevæggen.
Recursos
Peptidoglycan har mindst 5 hovedfunktioner for bakterieceller, nemlig:
– Beskytter cellernes integritet mod interne og/eller eksterne ændringer i det osmotiske tryk, så bakterier kan modstå ekstreme temperaturændringer og overleve i hypotoniske og hypertoniske miljøer i forhold til deres indre.
– Beskyt bakteriecellen mod angreb fra patogener: Det stive peptidoglykan-netværk repræsenterer en fysisk barriere, der er vanskelig at overvinde for mange eksterne infektiøse agenser.
– Opretholder cellulær morfologi: Mange bakterier udnytter deres specifikke morfologi til at opnå et større overfladeareal og dermed erhverve en større mængde af de elementer, der er involveret i deres metabolisme, for at generere energi. Mange bakterier lever under utroligt ydre pres, og det er afgørende at opretholde deres morfologi for at overleve under sådanne forhold.
– Fungerer som støtte for mange strukturer, der er forankret til bakteriecellevæggen. Mange strukturer, såsom cilier, kræver et fast forankring i cellen, men tilbyder også evnen til at bevæge sig i det ekstracellulære miljø. Forankring i cellevæggen giver cilier denne specifikke mobilitet.
– Regulerer cellevækst og -deling. Cellevæggens stive struktur fungerer som en barriere for celleudvidelse og begrænser den til et bestemt volumen. Den regulerer også celledeling og sikrer, at den ikke sker tilfældigt i hele cellen, men snarere på et bestemt punkt.
Referencer
- Helal, AM, Sayed, AM, Omara, M., Elsebaei, MM og Mayhoub, AS (2019). Peptidoglykan-veje: der er stadig flere. RSC advances, 9 (48), 28171–28185.
- Quintela, J., Caparrós, M., & de Pedro, M.A. (1995). Variabilitet af peptidoglycan strukturelle parametre i gram-negative bakterier. FEMS mikrobiologibreve, 125 (1), 95-100.
- Rogers, H. J. (1974). Peptidoglycaner (muropeptider): struktur, funktion og variationer. Annals of the New York Academy of Sciences, 235 (1), 29–51.
- Vollmer, W. (2015). Peptidoglycan. I Molekylær Medicinsk Mikrobiologi (s. 105-124). Academic Press.
- Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bakterielle peptidoglykan (murein) hydrolaser, FEMS Microbiology Reviews, bind 32, nummer 2, marts 2, siderne 2008–259.