Peptidoglycan là một thành phần thiết yếu của thành tế bào vi khuẩn, chịu trách nhiệm tạo nên độ bền và hình dạng cho tế bào. Quá trình tổng hợp peptidoglycan liên quan đến một loạt phản ứng phức tạp diễn ra trong tế bào chất và màng tế bào, kết thúc bằng sự hình thành một chuỗi polymer dài gồm các đường được liên kết bởi các chuỗi peptide. Cấu trúc của peptidoglycan được bảo tồn cao giữa các loài vi khuẩn khác nhau, khiến nó trở thành một mục tiêu quan trọng cho sự phát triển kháng sinh. Bên cạnh chức năng cấu trúc, peptidoglycan còn đóng vai trò thiết yếu trong quá trình phân chia tế bào và đáp ứng miễn dịch của vật chủ. Hợp chất này rất cần thiết cho sự sống còn và độc lực của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, khiến nó trở thành một mục tiêu đầy hứa hẹn cho sự phát triển các liệu pháp kháng khuẩn mới.
Peptidoglycan: khám phá thành phần và tầm quan trọng của nó trong thành tế bào vi khuẩn.
O peptidoglycan Nó là thành phần thiết yếu của thành tế bào vi khuẩn, chịu trách nhiệm về độ cứng và độ bền của thành tế bào. Nó bao gồm một mạng lưới các polysaccharide được liên kết với nhau bằng các chuỗi peptide. Thành phần cơ bản của peptidoglycan là một chuỗi lặp lại của các đơn vị N-acetylglucosamine và axit N-acetylmuramic, được liên kết bằng liên kết glycosid.
A tổng hợp Sự hình thành peptidoglycan diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn, nơi các tiền chất peptidoglycan được tổng hợp và vận chuyển đến màng sinh chất. Sự hình thành thành tế bào diễn ra thông qua việc bổ sung các tiểu đơn vị peptidoglycan mới khi tế bào vi khuẩn phát triển và phân chia.
A kết cấu Peptidoglycan là một mạng lưới ba chiều bao quanh màng sinh chất của vi khuẩn, bảo vệ tế bào khỏi áp suất thẩm thấu và duy trì hình dạng tế bào. Sự hiện diện của các liên kết peptide giữa các chuỗi polysaccharide tạo nên độ bền và sự ổn định của thành tế bào.
Peptidoglycan đóng vai trò cơ bản trong bảo vệ của vi khuẩn chống lại các tác nhân bên ngoài, chẳng hạn như kháng sinh và enzyme ly giải. Hơn nữa, nó rất quan trọng trong tương tác giữa vi khuẩn và môi trường của chúng, cần thiết cho sự bám dính trên bề mặt và độc lực của một số loài vi khuẩn.
Sự tổng hợp, cấu trúc và chức năng của nó rất cần thiết cho sự sống còn và thích nghi của vi khuẩn trong các môi trường khác nhau.
Thành phần của peptidoglycan: khám phá các thành phần thiết yếu của phân tử vi khuẩn quan trọng này.
Peptidoglycan là một phân tử thiết yếu trong thành tế bào vi khuẩn, tạo nên độ bền và hình dạng của tế bào. Thành phần của nó rất quan trọng để hiểu chức năng và tầm quan trọng của nó trong bối cảnh vi khuẩn.
Peptidoglycan bao gồm hai thành phần chính: đường N-acetylglucosamine và axit N-acetylmuramic, xen kẽ nhau tạo thành một chuỗi dài. Hơn nữa, các loại đường này được liên kết với các chuỗi peptide, tạo thành một cấu trúc cứng và bền.
Các peptide có trong peptidoglycan được cấu tạo từ các axit amin, tạo nên tính đa dạng và đặc hiệu của phân tử. Các peptide này chịu trách nhiệm liên kết các chuỗi đường, đảm bảo sự ổn định của thành tế bào.
Thành phần độc đáo và phức tạp của nó cho phép vi khuẩn chống lại các điều kiện bất lợi và duy trì tính toàn vẹn của tế bào.
7 cấu trúc chính của vi khuẩn: tìm hiểu về từng cấu trúc và chức năng của nó.
Peptidoglycan là thành phần chính của thành tế bào vi khuẩn. Cấu trúc này rất cần thiết cho hình dạng và tính toàn vẹn của tế bào vi khuẩn, cung cấp khả năng kháng thẩm thấu và bảo vệ chống lại các tác nhân bên ngoài.
Peptidoglycan được cấu tạo từ các chuỗi đường xen kẽ được liên kết bởi các chuỗi peptide. Các chuỗi này tạo thành một mạng lưới vững chắc bao quanh tế bào vi khuẩn, tạo nên hình dạng và độ bền cho tế bào. Hơn nữa, peptidoglycan còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân chia tế bào và duy trì tính toàn vẹn của tế bào.
Os 7 cấu trúc chính Cấu trúc vi khuẩn bao gồm peptidoglycan, màng sinh chất, ribosome, DNA, roi, lông mao và plasmid. Mỗi cấu trúc này thực hiện các chức năng cụ thể trong tế bào vi khuẩn, góp phần vào sự sống còn và sinh sản của chúng.
A tổng hợp Sự hình thành peptidoglycan xảy ra ở lớp trong của màng sinh chất, nơi các tiểu đơn vị đường và peptide được tổng hợp và vận chuyển đến thành tế bào. Enzym transpeptidase chịu trách nhiệm xúc tác sự hình thành các liên kết chéo giữa các chuỗi peptidoglycan, mang lại cho nó độ bền và độ ổn định.
Cấu trúc peptidoglycan được bảo tồn cao giữa các loài vi khuẩn khác nhau, khiến nó trở thành mục tiêu của một số loại kháng sinh can thiệp vào quá trình tổng hợp và phân hủy của nó. Việc hiểu được cơ chế tổng hợp và chức năng của peptidoglycan là rất quan trọng để phát triển các chiến lược điều trị mới chống lại nhiễm trùng do vi khuẩn.
Hướng dẫn từng bước để thực hiện nhuộm Gram đúng cách.
Để thực hiện nhuộm Gram đúng cách, hãy làm theo các bước sau:
Bước 1: Cố định mẫu vào giá đựng mẫu và để khô hoàn toàn.
Bước 2: Phủ mẫu bằng tinh thể tím trong 1 phút rồi rửa sạch bằng nước.
Bước 3: Thêm Lugol trong 1 phút và rửa lại.
Bước 4: Tẩy bằng cồn-axeton trong vài giây và rửa ngay lập tức.
Bước 5: Thêm safranin trong 30 giây và rửa lại.
Bước 6: Quan sát dưới kính hiển vi. Vi khuẩn Gram dương sẽ có màu tím, trong khi vi khuẩn Gram âm sẽ có màu đỏ.
O peptidoglycan là thành phần thiết yếu của thành tế bào vi khuẩn, chịu trách nhiệm về độ bền và hình dạng của thành tế bào. Nó bao gồm các chuỗi peptit được kết nối với nhau bằng glycan, tạo thành một cấu trúc cứng.
O peptidoglycan Nó có một số chức năng, chẳng hạn như bảo vệ tế bào khỏi áp suất thẩm thấu, duy trì hình dạng của tế bào và là mục tiêu của các loại kháng sinh như penicillin, có thể cản trở quá trình tổng hợp của tế bào.
Peptidoglycan: tổng hợp, cấu trúc, chức năng
Os peptidoglycan là thành phần chính của thành tế bào vi khuẩn. Chúng còn được gọi là "túi murein" hoặc đơn giản là "murein", và đặc điểm của chúng phân chia vi khuẩn thành hai nhóm chính: Gram âm và Gram dương.
Vi khuẩn Gram âm được phân biệt vì chúng có một lớp peptidoglycan giữa màng tế bào bên trong và bên ngoài, trong khi vi khuẩn Gram dương cũng có một lớp hợp chất này, nhưng nó chỉ nằm ở phần bên ngoài của màng sinh chất.
Ở vi khuẩn Gram âm, peptidoglycan chiếm khoảng 10% thành tế bào, không giống như ở vi khuẩn Gram dương, lớp peptidoglycan có thể chiếm khoảng 90% thành tế bào.
Cấu trúc "mạng lưới" được hình thành bởi các phân tử peptidoglycan là một trong những yếu tố mang lại cho vi khuẩn khả năng kháng cự mạnh mẽ với các tác nhân bên ngoài. Cấu trúc của chúng bao gồm các chuỗi glycan dài liên kết với nhau, tạo thành một mạng lưới mở bao phủ toàn bộ màng tế bào chất.
Các chuỗi của đại phân tử này có chiều dài trung bình từ 25 đến 40 đơn vị disaccharide liên kết, mặc dù người ta đã phát hiện ra các loài vi khuẩn có chuỗi disaccharide dài hơn 100 đơn vị.
Peptidoglycan cũng tham gia vào quá trình vận chuyển các phân tử và chất từ không gian nội bào ra môi trường ngoại bào (bề mặt), vì các phân tử tiền chất của hợp chất này được tổng hợp bên trong tế bào chất và được đưa ra bên ngoài tế bào.
Tổng hợp peptidoglycan
Quá trình tổng hợp peptidoglycan bao gồm hơn hai mươi phản ứng khác nhau, diễn ra tại ba vị trí riêng biệt trong tế bào vi khuẩn. Phần đầu tiên của quá trình là nơi các tiền chất peptidoglycan được tạo ra, và quá trình này diễn ra trong tế bào chất.
Quá trình tổng hợp các chất trung gian lipid xảy ra ở mặt trong của màng tế bào chất và phần cuối cùng, nơi xảy ra quá trình trùng hợp peptidoglycan, xảy ra ở không gian quanh chất.
quá trình
Các tiền chất của uridine-N-acetylglucosamine và axit uridine-N-acetylmuramic được hình thành trong tế bào chất từ fructose-6-phosphate và thông qua các phản ứng được xúc tác bởi ba enzyme transpeptidase hoạt động liên tiếp.
Quá trình lắp ráp các chuỗi pentapeptide (L-alanine-D-glutamine-diaminopimelic acid-D-alanine-D-alanine) được thực hiện theo từng giai đoạn nhờ tác động của các enzyme ligase, dần dần thêm axit amin alanine, một gốc D-glutamine, một axit diaminopimelic khác và một dipeptide khác là D-alanine-D-alanine.
Một protein màng tích hợp gọi là phospho-N-acetylmuramylenepentapeptide transferase, nằm ở mặt trong, xúc tác bước đầu tiên của quá trình tổng hợp màng. Protein này chuyển axit uridine-N-acetylmuramic từ tế bào chất sang bactoprenol (một lipid hoặc rượu kỵ nước).
Bactoprenol là một chất vận chuyển liên kết với bề mặt trong của màng tế bào. Khi axit uridine-N-acetylmuramic liên kết với bactoprenol, một phức hợp được gọi là lipid I được hình thành. Sau đó, một transferase sẽ thêm một phân tử thứ hai, một pentapeptide, và một phức hợp thứ hai được gọi là lipid II.
Lipid II sau đó được cấu thành từ uridine-N-acetylglucosamine, axit uridine-N-acetylmuramic, L-alanine, D-glucose, axit diaminopimelic và dipeptide D-alanine-D-alanine. Cuối cùng, theo cách này, các tiền chất được đưa vào peptidoglycan đại phân tử từ bên ngoài tế bào.
Việc vận chuyển lipid II từ phía bên trong ra phía bên trong tế bào chất là bước cuối cùng của quá trình tổng hợp và được xúc tác bởi một loại enzyme “murine flippase”, có chức năng đưa phân tử mới tổng hợp vào không gian ngoại bào, nơi nó sẽ kết tinh.
Kết cấu
Peptidoglycan là một heteropolymer bao gồm các chuỗi carbohydrate dài liên kết chéo với các chuỗi peptide ngắn. Đại phân tử này bao phủ toàn bộ bề mặt ngoài của tế bào vi khuẩn, có hình dạng "lưới rắn" liền khối, nhưng có đặc điểm là độ đàn hồi cao.
Chuỗi carbohydrate hay carbohydrate được hình thành bằng cách lặp lại các disaccharide có chứa xen kẽ các loại đường amin như N-acetylglucosamine và axit N-acetylmuramic.
Mỗi disacarit được liên kết với nhau thông qua liên kết β(1-4) glycosidic, được hình thành trong khoang quanh chất nhờ tác động của enzyme transglycosylase. Giữa vi khuẩn gram âm và gram dương, có sự khác biệt về thứ tự các thành phần tạo nên peptidoglycan.
Peptidoglycan có cấu trúc gồm một nhóm D-lactyl liên kết với axit N-acetylmuramic, cho phép neo cộng hóa trị các chuỗi peptide ngắn (thường có từ hai đến năm axit amin) thông qua liên kết amit.
Quá trình lắp ráp cấu trúc này diễn ra trong tế bào chất trong giai đoạn đầu của quá trình sinh tổng hợp peptidoglycan. Tất cả các chuỗi peptide được hình thành đều có các axit amin ở dạng D và L, được tổng hợp bởi các enzyme racemase từ dạng L hoặc D của axit amin tương ứng.
Tất cả các chuỗi peptidoglycan đều có ít nhất một axit amin có đặc tính dibasic, vì điều này cho phép mạng lưới hình thành và kết nối giữa các chuỗi liền kề của thành tế bào.
Recursos
Peptidoglycan có ít nhất 5 chức năng chính đối với tế bào vi khuẩn, cụ thể là:
– Bảo vệ tính toàn vẹn của tế bào khỏi những thay đổi áp suất thẩm thấu bên trong và/hoặc bên ngoài, cho phép vi khuẩn chịu được những thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt và tồn tại trong môi trường nhược trương và ưu trương so với bên trong tế bào.
– Bảo vệ tế bào vi khuẩn khỏi sự tấn công của mầm bệnh: mạng lưới peptidoglycan cứng là rào cản vật lý khó vượt qua đối với nhiều tác nhân truyền nhiễm bên ngoài.
– Duy trì hình thái tế bào: Nhiều vi khuẩn tận dụng hình thái đặc thù của mình để có diện tích bề mặt lớn hơn, từ đó hấp thụ nhiều nguyên tố tham gia vào quá trình trao đổi chất để tạo ra năng lượng hơn. Nhiều vi khuẩn sống dưới áp lực bên ngoài cực lớn, và việc duy trì hình thái của chúng là điều cần thiết để tồn tại trong những điều kiện như vậy.
– Hoạt động như một giá đỡ cho nhiều cấu trúc neo vào thành tế bào vi khuẩn. Nhiều cấu trúc, chẳng hạn như lông mao, cần một điểm neo chắc chắn trong tế bào nhưng cũng có khả năng di chuyển trong môi trường ngoại bào. Việc neo trong thành tế bào cho phép lông mao có được khả năng di chuyển đặc biệt này.
– Điều hòa sự tăng trưởng và phân chia tế bào. Cấu trúc cứng của thành tế bào hoạt động như một rào cản ngăn chặn sự mở rộng của tế bào, giới hạn sự mở rộng này ở một thể tích nhất định. Nó cũng điều hòa sự phân chia tế bào, đảm bảo sự phân chia không diễn ra ngẫu nhiên trong toàn bộ tế bào, mà diễn ra tại một điểm cụ thể.
Người giới thiệu
- Helal, AM, Sayed, AM, Omara, M., Elsebaei, MM và Mayhoub, AS (2019). Con đường peptidoglycan: vẫn còn nhiều hơn nữa. RSC tiến bộ, 9 (48), 28171–28185.
- Quintela, J., Caparrós, M., & de Pedro, MA (1995). Sự thay đổi các thông số cấu trúc peptidoglycan ở vi khuẩn gram âm. Thư vi sinh của FEMS, 125 (1), 95-100.
- Rogers, H. J. (1974). Peptidoglycan (muropeptide): cấu trúc, chức năng và biến thể. Biên niên sử của Viện Hàn lâm Khoa học New York, 235 (1), 29–51.
- Vollmer, W. (2015). Peptidoglycan. Trong Vi sinh học Y học Phân tử (trang 105-124). Nhà xuất bản Học thuật.
- Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Thủy phân peptidoglycan (murein) của vi khuẩn, Tạp chí vi sinh vật học FEMS, Tập 32, Số 2, Tháng 2 năm 2008, trang 259–286.