Ang mga peptidoglycans ay ang mga pangunahing sangkap ng cell wall ng bakterya. Kilala rin sila bilang "murein sacs" o simpleng "murein" at ang kanilang mga katangian ay naghahati ng bakterya sa dalawang malaking grupo: gramo-negatibo at positibo ng gramo.
Ang mga bakteryang gram-negatibo ay nakikilala dahil mayroon silang isang peptidoglycan layer sa pagitan ng kanilang panloob at panlabas na lamad ng cell, habang ang mga bakteryang positibo ng gramo ay mayroon ding isang layer ng tambalang ito, ngunit kung saan matatagpuan lamang sa panlabas na bahagi ng lamad ng plasma.
Scheme ng istraktura ng peptidoglycan sa E. coli (Pinagmulan: Yikrazuul / Public domain sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Sa mga bacteria na negatibong bakterya, ang peptidoglycan ay sinakop ang halos 10% ng pader ng cell, kaibahan sa mga bakteryang positibo sa gramo, ang peptidoglycan layer ay maaaring sakupin ang tungkol sa 90% ng cell wall.
Ang "network" na uri ng istraktura na nabuo ng mga molekula ng peptidoglycan ay isa sa mga kadahilanan na nagbibigay ng mahusay na pagtutol sa bakterya sa mga panlabas na ahente. Ang istraktura nito ay binubuo ng mahahabang kadena ng mga glycans na nauugnay upang makabuo ng isang bukas na network na sumasaklaw sa buong cytosolic membrane.
Ang mga kadena ng macromolecule na ito ay may average na haba ng 25 hanggang 40 na yunit ng nakalakip na disaccharides, bagaman ang mga species ng bakterya ay natagpuan na magkaroon ng disaccharide chain na higit sa 100 mga yunit.
Ang Peptidoglycan ay nakikilahok din sa transportasyon ng mga molekula at sangkap mula sa intracellular space hanggang sa extracellular environment (sa ibabaw), dahil ang mga precursor molecules ng tambalang ito ay synthesized sa loob ng cytosol at na-export sa labas ng cell.
Sintesis ng peptidoglycans
Ang synthesis ng peptidoglycan ay nagsasangkot ng higit sa dalawampu't magkakaibang reaksyon, na nangyayari sa tatlong magkakaibang mga lugar sa cell ng bakterya. Ang unang bahagi ng proseso ay kung saan ang peptidoglycan precursors ay nabuo at nangyayari ito sa cytosol.
Sa panloob na mukha ng cytosolic membrane, nangyayari ang synthesis ng mga interidrat ng lipid at ang huling bahagi, kung saan nangyayari ang polimerisasyon ng peptidoglycans, nangyayari sa periplasmic space.
Proseso
Ang mga precursor uridine-N-acetylglucosamine at uridine-N-acetylmuramic acid ay nabuo sa cytoplasm mula sa fructose-6-phosphate at sa pamamagitan ng mga reaksyon na naparalisa ng tatlong mga transpeptidase enzymes na kumilos nang magkakasunod.
Ang pagpupulong ng mga pentapeptide chain (L-alanine-D-glutamine-diaminopimelic acid-D-alanine-D-alanine) ay ginawa sa isang hakbang na hakbang sa pamamagitan ng pagkilos ng mga ligase na mga enzymes na nagdaragdag ng hakbang-hakbang ang amino acid alanine, isang nalalabi ng D-glutamine, isa pa mula sa diaminopimelic acid at isa pang dipeptide D-alanine-D-alanine.
Ang isang integral na protina ng lamad na tinatawag na phospho-N-acetylmuramyl-pentapeptide-transferase, na kung saan ay matatagpuan sa loob, catalyzes ang unang hakbang ng synthesis sa lamad. Ginagawa nito ang paglipat ng uridine-N-acetylmuramic acid mula sa cytoplasm hanggang bactoprenol (isang lipid o hydrophobic alkohol).
Ang Bactoprenol ay isang transporter na nauugnay sa panloob na mukha ng lamad ng cell. Kapag ang uridine-N-acetylmuramic acid ay nagbubuklod sa bactoprenol, ang kumplikadong kilala bilang lipid I ay nabuo.Pagkatapos ang isang transferase ay nagdaragdag ng isang pangalawang molekula, ang pentapeptide, at isang pangalawang kumplikadong kilala bilang lipid II ay nabuo.
Ang Lipid II ay pagkatapos ay binubuo ng uridine-N-acetylglucosamine, uridine-N-acetylmuramic acid, L-alanine, D-glucose, diaminopimelic acid at ang dipeptide D-alanine-D-alanine. Sa wakas, sa ganitong paraan ang mga nauna ay nakasama sa macromolecular peptidoglycan mula sa panlabas na cell.
Ang transportasyon ng lipid II mula sa panloob hanggang sa panloob na mukha ng cytoplasm ay ang huling hakbang sa synthesis at napalaki ng isang enzyme na "muramic flipase", na responsable para sa pagsasama ng bagong synthesized molekula sa extracellular space kung saan ito ay crystallize .
Istraktura
Ang Peptidoglycan ay isang heteropolymer na binubuo ng mahabang kadena na may karbohidrat na bumalandra na may maikling peptide chain. Ang macromolecule na ito ay pumapalibot sa buong panlabas na ibabaw ng cell ng bakterya, mayroon itong "solid mesh" at integral na hugis, ngunit ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahusay na nababanat na kapasidad.
Ang mga kadena ng karbohidrat o karbohidrat ay binubuo ng mga pag-uulit ng mga disaccharides na kahaliling naglalaman ng mga amino sugars tulad ng N-acetylglucosamine at N-acetylmuramic acid.
Diskarte sa graphic sa istraktura ng lattice ng peptidoglycan (Pinagmulan: Bradleyhintze / CC0 sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang bawat disaccharide ay nagbubuklod sa isa pa sa pamamagitan ng isang β (1-4) uri ng glycosidic bond, na nabuo sa periplasmic space sa pamamagitan ng pagkilos ng isang transglycosylase enzyme. Sa pagitan ng mga gramo at negatibong bakterya ng gramo ay may mga pagkakaiba-iba sa pagkakasunud-sunod ng mga sangkap na bahagi ng peptidoglycan.
Peptidoglycan sa negatibong cell cell
Ang peptidoglycan ay nasa istraktura nito isang pangkat ng D-lactyl na nakakabit sa N-acetylmuramic acid, na pinapayagan ang covalent na pag-angkla ng mga maikling peptide chain (sa pangkalahatan ay may haba ng dalawa hanggang limang amino acid) sa pamamagitan ng isang amide bond.
Peptidoglycan sa cell positibong cell
Ang pagpupulong ng istraktura na ito ay nangyayari sa cell cytoplasm sa unang yugto ng peptidoglycan biosynthesis. Ang lahat ng mga peptide chain na nabuo ay may mga amino acid sa pagsasaayos ng D at L, na synthesized ng racemase enzymes mula sa L o D form ng kaukulang amino acid.
Ang lahat ng mga peptidoglycan chain ay may hindi bababa sa isang amino acid na may mga katangian ng dibasic, dahil pinapayagan nito ang network sa pagitan ng mga katabing kadena ng cell wall upang mabuo at intertwine.
Mga Tampok
Ang Peptidoglycan ay nagtataglay ng hindi bababa sa 5 pangunahing mga pag-andar para sa mga selula ng bakterya, lalo na:
- Protektahan ang integridad ng mga cell laban sa panloob at / o panlabas na mga pagbabago sa osmotic pressure, pinapayagan din ang bakterya na makatiis sa matinding pagbabago sa temperatura at makaligtas sa mga kapaligiran ng hypotonic at hypertonic na may paggalang sa kanilang panloob.
- Protektahan ang selula ng bakterya mula sa pag-atake ng mga pathogen: ang mahigpit na peptidoglycan network ay kumakatawan sa isang pisikal na hadlang na mahirap pagtagumpayan para sa maraming mga panlabas na nakakahawang ahente.
- Pinapanatili ang morphology ng cell: marami sa mga bakterya ay nagsasamantala sa kanilang partikular na morpolohiya na magkaroon ng isang mas malaking lugar sa ibabaw at sa pagliko upang makakuha ng isang higit na dami ng mga elemento na lumahok sa kanilang metabolismo upang makabuo ng enerhiya. Maraming mga bakterya ang nabubuhay sa ilalim ng hindi kapani-paniwalang panlabas na mga panggigipit at pagpapanatili ng kanilang morpolohiya ay mahalaga upang mabuhay sa naturang mga kondisyon.
- Ito ay kumikilos bilang isang suporta para sa maraming mga istraktura na naka-angkla sa cell pader ng bakterya. Maraming mga istraktura, tulad ng cilia, halimbawa, ay nangangailangan ng isang matatag na angkla sa cell, ngunit sa parehong oras ay nagbibigay sa kanila ng kakayahang lumipat sa extracellular na kapaligiran. Ang pakanang nasa loob ng pader ng cell ay nagbibigay-daan sa cilia sa partikular na kadaliang kumilos.
- Kinokontrol ang paglaki at paghahati ng cell. Ang mahigpit na istraktura na nangangahulugang ang pader ng cell ay kumakatawan sa isang hadlang para sa cell na magkaroon ng isang limitadong pagpapalawak sa isang tiyak na dami. Kinokontrol din nito na ang paghahati ng cell ay hindi nangyayari sa isang hindi nakagagambalang paraan sa buong cell, ngunit sa halip ay nangyayari sa isang tukoy na punto.
Mga Sanggunian
- Helal, AM, Sayed, AM, Omara, M., Elsebaei, MM, & Mayhoub, AS (2019). Mga landas ng peptidoglycan: mayroon pa. Sumulong ang RSC, 9 (48), 28171-28185.
- Quintela, J., Caparrós, M., & de Pedro, MA (1995). Kakayahan ng mga parameter ng istruktura ng peptidoglycan sa mga bakterya na negatibo. Ang mga titik ng microbiology ng FEMS, 125 (1), 95-100.
- Rogers, HJ (1974). Peptidoglycans (muropeptides): istraktura, pag-andar, at pagkakaiba-iba. Mga Annals ng New York Academy of Sciences, 235 (1), 29-51.
- Vollmer, W. (2015). Peptidoglycan. Sa Molecular Medical Microbiology (pp. 105-124). Akademikong Press.
- Waldemar Vollmer, Bernard Joris, Paulette Charlier, Simon Foster, Bacterial peptidoglycan (murein) hydrolases, FEMS Microbiology Review, Dami ng 32, Isyu 2, Marso 2008, Mga Pahina 259–286.