Peptidoglykan är en viktig komponent i bakteriens cellvägg och ansvarar för att ge cellen styrka och form. Dess syntes involverar en komplex serie reaktioner som sker i cytoplasman och cellmembranet, vilket kulminerar i bildandet av en lång polymer av sockerarter sammanlänkade av peptidkedjor. Peptidoglykans struktur är mycket konserverad mellan olika bakteriearter, vilket gör det till ett viktigt mål för antibiotikautveckling. Förutom sin strukturella funktion spelar peptidoglykan en avgörande roll i celldelning och värdens immunsvar. Denna förening är avgörande för överlevnaden och virulensen hos många patogena bakterier, vilket gör den till ett lovande mål för utveckling av nya antimikrobiella behandlingar.
Peptidoglykan: upptäck dess sammansättning och betydelse i bakteriecellväggen.
O peptidoglykan Det är en viktig del av bakteriens cellvägg och ansvarar för dess styvhet och styrka. Den består av ett nätverk av polysackarider som är sammankopplade med peptidkedjor. Den grundläggande sammansättningen av peptidoglykan är en upprepande kedja av N-acetylglukosamin- och N-acetylmuraminsyraenheter, sammanlänkade med glykosidbindningar.
A syntes Peptidoglykanbildning sker i bakteriecellens cytoplasma, där peptidoglykanprekursorer syntetiseras och transporteras till plasmamembranet. Cellväggsbildning sker genom tillsats av nya peptidoglykansubenheter allt eftersom bakteriecellen växer och delar sig.
A strukturera Peptidoglykan är ett tredimensionellt nät som omger bakteriens plasmamembran och ger skydd mot osmotiskt tryck och bibehåller cellens form. Närvaron av peptidbindningar mellan polysackaridkedjorna ger cellväggen styrka och stabilitet.
Peptidoglykan spelar en grundläggande roll i skydd av bakterier mot externa agenser, såsom antibiotika och lytiska enzymer. Dessutom är det viktigt i interaktionen mellan bakterier och deras omgivning, eftersom det är avgörande för vidhäftning till ytor och för virulensen hos vissa bakteriearter.
Dess syntes, struktur och funktioner är avgörande för bakteriers överlevnad och anpassning i olika miljöer.
Peptidoglykans sammansättning: upptäck de väsentliga komponenterna i denna viktiga bakteriemolekyl.
Peptidoglykan är en viktig molekyl i bakteriens cellvägg, vilket ger cellen styrka och form. Dess sammansättning är avgörande för att förstå dess funktion och betydelse i bakteriellt sammanhang.
Peptidoglykan består av två huvudkomponenter: sockerarterna N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra, som varvas med att bilda en lång kedja. Dessutom är dessa sockerarter kopplade till peptidkedjor, vilket bildar en stel och resistent struktur.
Peptiderna i peptidoglykan består av aminosyror, vilket ger molekylen mångfald och specificitet. Dessa peptider ansvarar för sammankopplingen mellan sockerkedjorna och säkerställer cellväggens stabilitet.
Dess unika och komplexa sammansättning gör att bakterier kan motstå ogynnsamma förhållanden och bibehålla sin cellulära integritet.
Bakteriers 7 huvudsakliga strukturer: lär dig om var och en och dess funktion.
Peptidoglykan är en viktig del av bakteriens cellvägg. Denna struktur är avgörande för bakteriecellens form och integritet, och ger osmotisk resistens och skydd mot yttre faktorer.
Peptidoglykan består av alternerande sockerkedjor sammanlänkade av peptidkedjor. Dessa kedjor bildar ett styvt nätverk runt bakteriecellen, vilket ger den form och styrka. Dessutom spelar peptidoglykan också en viktig roll i celldelning och i att upprätthålla cellintegritet.
Os huvudsakliga 7 strukturer Bakteriestrukturer inkluderar peptidoglykan, plasmamembranet, ribosomer, DNA, flageller, pili och plasmider. Var och en av dessa strukturer utför specifika funktioner i bakteriecellen och bidrar till dess överlevnad och reproduktion.
A syntes Peptidoglykanbildning sker i plasmamembranets inre lager, där socker- och peptidsubenheter syntetiseras och transporteras till cellväggen. Enzymet transpeptidas ansvarar för att katalysera bildandet av tvärbindningar mellan peptidoglykankedjor, vilket ger dem styrka och stabilitet.
Peptidoglykans struktur är mycket konserverad mellan olika bakteriearter, vilket gör det till ett mål för flera antibiotika som stör dess syntes och nedbrytning. Att förstå mekanismerna för peptidoglykans syntes och funktion är avgörande för utvecklingen av nya terapeutiska strategier mot bakterieinfektioner.
Steg-för-steg-guide för att korrekt utföra Gram-färgning.
För att korrekt utföra Gram-färgning, följ dessa steg:
Steg 1: Fixera provet i provhållaren och låt det torka helt.
Steg 2: Täck provet med kristallviolett i 1 minut och skölj sedan med vatten.
Steg 3: Tillsätt Lugols i 1 minut och skölj igen.
Steg 4: Blek med alkohol-aceton i några sekunder och tvätta omedelbart.
Steg 5: Tillsätt safranin i 30 sekunder och skölj igen.
Steg 6: Observera under ett mikroskop. Grampositiva bakterier kommer att se lila ut, medan gramnegativa bakterier kommer att se röda ut.
O peptidoglykan är en viktig del av bakteriens cellvägg och ansvarar för dess styrka och form. Den består av kedjor av peptider sammankopplade av glykaner och bildar en stel struktur.
O peptidoglykan Den har flera funktioner, såsom att skydda cellen mot osmotiskt tryck, bibehålla cellens form och vara måltavla för antibiotika som penicillin, vilka stör dess syntes.
Peptidoglykan: syntes, struktur, funktioner
Os peptidoglykaner är huvudkomponenterna i bakteriens cellvägg. De är också kända som "murein-säckar" eller helt enkelt "murein", och deras egenskaper delar upp bakterier i två huvudgrupper: gramnegativa och grampositiva.
Gramnegativa bakterier differentieras eftersom de har ett lager av peptidoglykan mellan sina inre och yttre cellmembran, medan grampositiva bakterier också har ett lager av denna förening, men det är endast beläget på den yttre delen av plasmamembranet.
Hos gramnegativa bakterier upptar peptidoglykan cirka 10 % av cellväggen, till skillnad från hos grampositiva bakterier kan peptidoglykanskiktet uppta cirka 90 % av cellväggen.
Den "nätverksstruktur" som bildas av peptidoglykanmolekyler är en av de faktorer som ger bakterier stor motståndskraft mot yttre agenser. Deras struktur består av långa kedjor av glykaner som binder samman och bildar ett öppet nätverk som täcker hela cytosolmembranet.
Kedjorna i denna makromolekyl har en genomsnittlig längd på 25 till 40 länkade disackaridenheter, även om bakteriearter har hittats som har disackaridkedjor på mer än 100 enheter.
Peptidoglykan deltar också i transporten av molekyler och ämnen från det intracellulära utrymmet till den extracellulära miljön (ytan), eftersom prekursormolekylerna till denna förening syntetiseras inuti cytosolen och exporteras till utsidan av cellen.
Peptidoglykansyntes
Peptidoglykansyntes involverar mer än tjugo olika reaktioner, som sker på tre olika platser i bakteriecellen. Den första delen av processen är där peptidoglykanprekursorer genereras, och detta sker i cytosolen.
Syntesen av lipidmellanprodukter sker på insidan av det cytosoliska membranet och den sista delen, där peptidoglykanpolymerisation sker, sker i det periplasmatiska utrymmet.
process
Föregångarna till uridin-N-acetylglukosamin och uridin-N-acetylmuraminsyra bildas i cytoplasman från fruktos-6-fosfat och katalyseras genom reaktioner av tre transpeptidasenzymer som verkar efter varandra.
Sammansättningen av pentapeptidkedjorna (L-alanin-D-glutamin-diaminopimelinsyra-D-alanin-D-alanin) sker stegvis genom inverkan av ligasenzymer som gradvis tillsätter aminosyran alanin, en D-glutaminrest, en annan diaminopimelinsyra och en annan dipeptid D-alanin-D-alanin.
Ett integrerat membranprotein som kallas fosfo-N-acetylmuramylenpentapeptidtransferas, beläget på insidan, katalyserar det första steget i membransyntesen. Detta överför uridin-N-acetylmuraminsyra från cytoplasman till baktoprenol (en lipid eller hydrofob alkohol).
Baktoprenol är en transportör associerad med cellmembranets inre yta. När uridin-N-acetylmuraminsyra binder till baktoprenol bildas ett komplex som kallas lipid I. Ett transferas adderar sedan en andra molekyl, en pentapeptid, och ett andra komplex som kallas lipid II.
Lipid II består sedan av uridin-N-acetylglukosamin, uridin-N-acetylmuraminsyra, L-alanin, D-glukos, diaminopimelinsyra och dipeptiden D-alanin-D-alanin. Slutligen, på detta sätt, inkorporeras prekursorerna i den makromolekylära peptidoglykanen från utsidan av cellen.
Transporten av lipid II från cytoplasmans inre sida till den inre sidan är det sista steget i syntesen och katalyseras av ett enzym "murint flippas", som ansvarar för att införliva den nysyntetiserade molekylen i det extracellulära utrymmet där den kommer att kristallisera.
Strukturera
Peptidoglykan är en heteropolymer som består av långa kolhydratkedjor tvärbundna med korta peptidkedjor. Denna makromolekyl täcker hela den yttre ytan av bakteriecellen och har en integrerad "fast nät"-form, men kännetecknas av hög elasticitet.
Kolhydratkedjor eller kolhydrater bildas av upprepade disackarider som växelvis innehåller aminosockerarter såsom N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra.
Varje disackarid är kopplad till den andra genom en β(1-4) glykosidbindning, som bildas i det periplasmatiska utrymmet genom inverkan av ett transglykosylasenzym. Mellan gramnegativa och grampositiva bakterier finns det skillnader i ordningen på de komponenter som peptidoglykan utgör.
Peptidoglykan har i sin struktur en D-laktylgrupp kopplad till N-acetylmuraminsyra, vilket möjliggör kovalent förankring av korta peptidkedjor (vanligtvis med två till fem aminosyror) genom en amidbindning.
Sammansättningen av denna struktur sker i cellcytoplasman under den första fasen av peptidoglykanbiosyntesen. Alla bildade peptidkedjor har aminosyror i D- och L-konfigurationerna, vilka syntetiseras av racemasenzymer från L- eller D-formen av motsvarande aminosyra.
Alla peptidoglykankedjor har minst en aminosyra med dibasiska egenskaper, eftersom detta gör att nätverket kan bildas och sammankopplas mellan intilliggande kedjor i cellväggen.
Resurser
Peptidoglykan har minst 5 huvudfunktioner för bakterieceller, nämligen:
– Skydda cellernas integritet mot interna och/eller externa förändringar i det osmotiska trycket, vilket gör att bakterier kan motstå extrema temperaturförändringar och överleva i hypotona och hypertona miljöer i förhållande till sitt inre.
– Skydda bakteriecellen från angrepp av patogener: det stela peptidoglykannätverket utgör en fysisk barriär som är svår att övervinna för många externa infektiösa agenser.
– Bibehåller cellmorfologin: Många bakterier utnyttjar sin specifika morfologi för att få en större yta och i sin tur förvärva en större mängd av de element som är involverade i deras ämnesomsättning för att generera energi. Många bakterier lever under otroliga yttre påtryckningar, och att bibehålla sin morfologi är avgörande för att överleva under sådana förhållanden.
– Fungerar som stöd för många strukturer som är förankrade i bakteriens cellvägg. Många strukturer, såsom cilier, kräver ett fast förankringspunkt i cellen men erbjuder också möjligheten att röra sig i den extracellulära miljön. Förankring i cellväggen ger cilier denna specifika rörlighet.
– Reglerar celltillväxt och celldelning. Cellväggens styva struktur fungerar som en barriär för cellexpansion och begränsar den till en specifik volym. Den reglerar också celldelningen och säkerställer att den inte sker slumpmässigt i hela cellen, utan snarare sker vid en specifik punkt.
Referenser
- Helal, AM, Sayed, AM, Omara, M., Elsebaei, MM och Mayhoub, AS (2019). Peptidoglykanvägar: det finns ännu fler. RSC advances, 9 (48), 28171–28185.
- Quintela, J., Caparrós, M., & de Pedro, M.A. (1995). Variabilitet av peptidoglykanstrukturparametrar i gramnegativa bakterier. FEMS mikrobiologibrev, 125 (1), 95-100.
- Rogers, H. J. (1974). Peptidoglykaner (muropeptider): struktur, funktion och variationer. Annals of the New York Academy of Sciences, 235 (1), 29–51.
- Vollmer, W. (2015). Peptidoglykan. I Molecular Medical Microbiology (s. 105–124). Academic Press.
- Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bakteriella peptidoglykan (murein) hydrolaser, FEMS Microbiology Reviews, volym 32, nummer 2, mars 2, sidorna 2008–259.