Peptidoglikan je esencijalna komponenta bakterijske stanične stijenke, odgovorna za davanje čvrstoće i oblika stanici. Njegova sinteza uključuje složen niz reakcija koje se odvijaju u citoplazmi i staničnoj membrani, a kulminiraju stvaranjem dugog polimera šećera povezanih peptidnim lancima. Struktura peptidoglikana je visoko očuvana među različitim bakterijskim vrstama, što ga čini važnom metom za razvoj antibiotika. Osim svoje strukturne funkcije, peptidoglikan igra ključnu ulogu u staničnoj diobi i imunološkom odgovoru domaćina. Ovaj spoj je neophodan za preživljavanje i virulenciju mnogih patogenih bakterija, što ga čini obećavajućom metom za razvoj novih antimikrobnih terapija.
Peptidoglikan: otkrijte njegov sastav i važnost u staničnoj stijenci bakterija.
O peptidoglikan To je bitna komponenta stanične stijenke bakterija, odgovorna za njezinu krutost i čvrstoću. Sastoji se od mreže polisaharida međusobno povezanih peptidnim lancima. Osnovni sastav peptidoglikana je ponavljajući lanac jedinica N-acetilglukozamina i N-acetilmuraminske kiseline, povezanih glikozidnim vezama.
A síntese Stvaranje peptidoglikana događa se u citoplazmi bakterijske stanice, gdje se sintetiziraju prekursori peptidoglikana i transportiraju do plazma membrane. Stvaranje stanične stijenke događa se dodavanjem novih podjedinica peptidoglikana kako bakterijska stanica raste i dijeli se.
A struktura Peptidoglikan je trodimenzionalna mreža koja okružuje bakterijsku plazmatsku membranu, pružajući zaštitu od osmotskog tlaka i održavajući oblik stanice. Prisutnost peptidnih veza između polisaharidnih lanaca daje staničnoj stijenci čvrstoću i stabilnost.
Peptidoglikan igra temeljnu ulogu u zaštita bakterija protiv vanjskih agensa, poput antibiotika i litičkih enzima. Nadalje, važan je u interakciji između bakterija i njihove okoline, neophodan je za prianjanje na površine i za virulenciju određenih bakterijskih vrsta.
Njegova sinteza, struktura i funkcije bitne su za preživljavanje i prilagodbu bakterija u različitim okolišima.
Sastav peptidoglikana: otkrijte esencijalne komponente ove važne bakterijske molekule.
Peptidoglikan je esencijalna molekula u staničnoj stijenci bakterija, koja stanici daje čvrstoću i oblik. Njegov sastav ključan je za razumijevanje njegove funkcije i važnosti u bakterijskom kontekstu.
Peptidoglikan se sastoji od dvije glavne komponente: šećera N-acetilglukozamina i N-acetilmuraminske kiseline, koji se izmjenjuju tvoreći dugi lanac. Nadalje, ovi šećeri su povezani s peptidnim lancima, tvoreći krutu i otpornu strukturu.
Peptidi prisutni u peptidoglikanu sastavljeni su od aminokiselina, koje molekuli daju raznolikost i specifičnost. Ovi peptidi odgovorni su za međusobnu povezanost šećernih lanaca, osiguravajući stabilnost stanične stijenke.
Njegov jedinstveni i složeni sastav omogućuje bakterijama da izdrže nepovoljne uvjete i održe svoj stanični integritet.
7 glavnih struktura bakterija: upoznajte svaku od njih i njezinu funkciju.
Peptidoglikan je glavna komponenta stanične stijenke bakterija. Ova struktura je bitna za oblik i integritet bakterijske stanice, pružajući osmotsku otpornost i zaštitu od vanjskih agensa.
Peptidoglikan se sastoji od naizmjeničnih šećernih lanaca povezanih peptidnim lancima. Ti lanci tvore krutu mrežu oko bakterijske stanice, dajući joj oblik i čvrstoću. Nadalje, peptidoglikan također igra važnu ulogu u staničnoj diobi i održavanju integriteta stanice.
Os glavnih 7 struktura Bakterijske strukture uključuju peptidoglikan, plazmatsku membranu, ribosome, DNK, flagele, piluse i plazmide. Svaka od ovih struktura obavlja specifične funkcije u bakterijskoj stanici, doprinoseći njezinom preživljavanju i reprodukciji.
A síntese Do stvaranja peptidoglikana dolazi u unutarnjem sloju plazma membrane, gdje se sintetiziraju šećerne i peptidne podjedinice i transportiraju do stanične stijenke. Enzim transpeptidaza odgovoran je za kataliziranje stvaranja unakrsnih veza između lanaca peptidoglikana, dajući im čvrstoću i stabilnost.
Struktura peptidoglikana je visoko konzervirana među različitim bakterijskim vrstama, što ga čini metom za nekoliko antibiotika koji ometaju njegovu sintezu i razgradnju. Razumijevanje mehanizama sinteze i funkcije peptidoglikana ključno je za razvoj novih terapijskih strategija protiv bakterijskih infekcija.
Korak-po-korak vodič za pravilno izvođenje bojenja po Gramu.
Za pravilno izvođenje bojenja po Gramu, slijedite ove korake:
Korak 1: Uzorak pričvrstite u držač uzorka i ostavite da se potpuno osuši.
Korak 2: Uzorak prekrijte kristalno ljubičastom bojom 1 minutu, a zatim isperite vodom.
Korak 3: Dodajte Lugolovu otopinu na 1 minutu i ponovno isperite.
Korak 4: Izbjeljivač izbjeljujete alkoholom i acetonom nekoliko sekundi i odmah operite.
Korak 5: Dodajte safranin na 30 sekundi i ponovno isperite.
Korak 6: Promatrajte pod mikroskopom. Gram-pozitivne bakterije će izgledati ljubičasto, dok će gram-negativne bakterije izgledati crveno.
O peptidoglikan je bitna komponenta stanične stijenke bakterija, odgovorna za njezinu čvrstoću i oblik. Sastoji se od lanaca peptidi međusobno povezani glikanima, tvoreći krutu strukturu.
O peptidoglikan Ima nekoliko funkcija, poput zaštite stanice od osmotskog tlaka, održavanja oblika stanice i djelovanja antibiotika poput penicilina, koji ometaju njegovu sintezu.
Peptidoglikan: sinteza, struktura, funkcije
Os peptidoglikani glavne su komponente stanične stijenke bakterija. Poznate su i kao "mureinske vrećice" ili jednostavno "murein", a njihove karakteristike dijele bakterije u dvije glavne skupine: gram-negativne i gram-pozitivne.
Gram-negativne bakterije se razlikuju po tome što imaju sloj peptidoglikana između unutarnje i vanjske stanične membrane, dok Gram-pozitivne bakterije također imaju sloj ovog spoja, ali se on nalazi samo na vanjskom dijelu plazma membrane.
Kod gram-negativnih bakterija, peptidoglikan zauzima oko 10% stanične stijenke, za razliku od gram-pozitivnih bakterija, sloj peptidoglikana može zauzeti oko 90% stanične stijenke.
"Mrežna" struktura koju tvore molekule peptidoglikana jedan je od čimbenika koji bakterijama daje veliku otpornost na vanjske agense. Njihova struktura sastoji se od dugih lanaca glikana koji se međusobno povezuju, tvoreći otvorenu mrežu koja prekriva cijelu citosolnu membranu.
Lanci ove makromolekule imaju prosječnu duljinu od 25 do 40 povezanih disaharidnih jedinica, iako su pronađene bakterijske vrste koje imaju disaharidne lance veće od 100 jedinica.
Peptidoglikan također sudjeluje u transportu molekula i tvari iz unutarstanične u izvanstanično okruženje (površinu), budući da se molekule prekursora ovog spoja sintetiziraju unutar citosola i izvoze izvan stanice.
Sinteza peptidoglikana
Sinteza peptidoglikana uključuje više od dvadeset različitih reakcija koje se odvijaju na tri različita mjesta u bakterijskoj stanici. Prvi dio procesa je mjesto gdje se stvaraju prekursori peptidoglikana, a to se događa u citosolu.
Sinteza lipidnih međuprodukata odvija se na unutarnjoj strani citosolne membrane, a posljednji dio, gdje se odvija polimerizacija peptidoglikana, odvija se u periplazmatskom prostoru.
proces
Prekursori uridin-N-acetilglukozamina i uridin-N-acetilmuraminske kiseline nastaju u citoplazmi iz fruktoza-6-fosfata reakcijama kataliziranim trima transpeptidaznim enzimima koji djeluju uzastopno.
Sastavljanje pentapeptidnih lanaca (L-alanin-D-glutamin-diaminopimelična kiselina-D-alanin-D-alanin) odvija se u fazama djelovanjem ligaznih enzima koji postupno dodaju aminokiselinu alanin, ostatak D-glutamina, još jednu diaminopimeličnu kiselinu i još jedan dipeptid D-alanin-D-alanin.
Integralni membranski protein nazvan fosfo-N-acetilmuramilepentapeptid transferaza, smješten na unutarnjoj strani, katalizira prvi korak sinteze membrane. To prenosi uridin-N-acetilmuramsku kiselinu iz citoplazme u baktoprenol (lipid ili hidrofobni alkohol).
Baktoprenol je transporter povezan s unutarnjom površinom stanične membrane. Kada se uridin-N-acetilmuraminska kiselina veže na baktoprenol, nastaje kompleks poznat kao lipid I. Transferaza zatim dodaje drugu molekulu, pentapeptid, i drugi kompleks poznat kao lipid II.
Lipid II se zatim sastoji od uridin-N-acetilglukozamina, uridin-N-acetilmuraminske kiseline, L-alanina, D-glukoze, diaminopimelične kiseline i dipeptida D-alanin-D-alanina. Konačno, na taj način, prekursori se ugrađuju u makromolekularni peptidoglikan izvan stanice.
Prijenos lipida II s unutarnje strane citoplazme na unutarnju stranu je posljednji korak sinteze, a katalizira ga enzim "mišja flipaza", odgovoran za ugradnju novo sintetizirane molekule u izvanstanični prostor gdje će kristalizirati.
Struktura
Peptidoglikan je heteropolimer sastavljen od dugih ugljikohidratnih lanaca umreženih s kratkim peptidnim lancima. Ova makromolekula prekriva cijelu vanjsku površinu bakterijske stanice, posjeduje integralni oblik "čvrste mreže", ali je karakterizirana visokom elastičnošću.
Ugljikohidratni lanci ili ugljikohidrati nastaju ponavljanjem disaharida koji naizmjenično sadrže aminošećere poput N-acetilglukozamina i N-acetilmuraminske kiseline.
Svaki disaharid je povezan s drugim putem β(1-4) glikozidne veze, koja se formira u periplazmatskom prostoru djelovanjem enzima transglikozilaze. Između gram-negativnih i gram-pozitivnih bakterija postoje razlike u redoslijedu komponenti koje čine peptidoglikan.
Peptidoglikan u svojoj strukturi ima D-laktilnu skupinu povezanu s N-acetilmuramskom kiselinom, koja omogućuje kovalentno sidrenje kratkih peptidnih lanaca (obično s dvije do pet aminokiselina) putem amidne veze.
Sastavljanje ove strukture događa se u citoplazmi stanice tijekom prve faze biosinteze peptidoglikana. Svi formirani peptidni lanci imaju aminokiseline u D i L konfiguracijama, koje sintetiziraju racemazni enzimi iz L ili D oblika odgovarajuće aminokiseline.
Svi peptidoglikanski lanci imaju barem jednu aminokiselinu s dvobaznim karakteristikama, jer to omogućuje stvaranje mreže i međusobno povezivanje susjednih lanaca stanične stijenke.
Sredstva
Peptidoglikan ima najmanje 5 glavnih funkcija za bakterijske stanice, i to:
– Štite integritet stanica od unutarnjih i/ili vanjskih promjena osmotskog tlaka, omogućujući bakterijama da izdrže ekstremne temperaturne promjene i prežive u hipotoničnim i hipertoničnim okruženjima u odnosu na njihovu unutrašnjost.
– Štite bakterijsku stanicu od napada patogena: kruta peptidoglikanska mreža predstavlja fizičku barijeru koju je teško prevladati mnogim vanjskim infektivnim agensima.
– Održava staničnu morfologiju: Mnoge bakterije koriste svoju specifičnu morfologiju kako bi dobile veću površinu i, zauzvrat, stekle veću količinu elemenata uključenih u njihov metabolizam za stvaranje energije. Mnoge bakterije žive pod nevjerojatnim vanjskim pritiscima, a održavanje njihove morfologije ključno je za preživljavanje u takvim uvjetima.
– Djeluje kao potpora mnogim strukturama usidrenim za bakterijsku staničnu stijenku. Mnoge strukture, poput cilija, zahtijevaju čvrsto sidrište u stanici, ali također nude mogućnost kretanja u izvanstaničnom okruženju. Sidrenje unutar stanične stijenke omogućuje cilijama ovu specifičnu pokretljivost.
– Regulira rast i diobu stanica. Kruta struktura stanične stijenke djeluje kao prepreka širenju stanica, ograničavajući ih na određeni volumen. Također regulira diobu stanica, osiguravajući da se ne događa nasumično u cijeloj stanici, već da se događa na određenom mjestu.
Reference
- Helal, AM, Sayed, AM, Omara, M., Elsebaei, MM i Mayhoub, AS (2019). Peptidoglikanski putevi: ima ih još više. RSC advances, 9 (48), 28171–28185.
- Quintela, J., Caparrós, M. i de Pedro, M.A. (1995.). Varijabilnost strukturnih parametara peptidoglikana u gram-negativnih bakterija. FEMS microbiology letters, 125 (1), 95-100.
- Rogers, H. J. (1974). Peptidoglikani (muropeptidi): struktura, funkcija i varijacije. Anali njujorške akademije znanosti, 235 (1), 29–51.
- Vollmer, W. (2015). Peptidoglikan. U Molekularnoj medicinskoj mikrobiologiji (str. 105-124). Academic Press.
- Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bakterijske peptidoglikanske (mureinske) hidrolaze, FEMS Microbiology Reviews, svezak 32, broj 2, ožujak 2., stranice 2008–259.