หุ้น:
ฟังก์ชั่น Peptidoglycan โครงสร้างและการสังเคราะห์
peptidoglycan มันเป็นองค์ประกอบหลักของผนังเซลล์ของโปรคาริโอต มันเป็นโพลิเมอร์ขนาดใหญ่และประกอบด้วยหน่วยของ N-acetylglucosamine และ N-acetylmuramic acid องค์ประกอบของ peptidoglycan ค่อนข้างคล้ายคลึงกันในทุกกลุ่มของโปรคาริโอต.
สิ่งที่แตกต่างกันคือเอกลักษณ์และความถี่ของกรดอะมิโนที่ยึดติดกับมันก่อตัวเป็นโซ่ tetrapeptide เครื่องจักรที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ peptidoglycan เป็นหนึ่งในเป้าหมายที่พบบ่อยที่สุดสำหรับยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่.
ดัชนี
- 1 ฟังก์ชั่น
- 1.1 แบคทีเรียแกรมบวก
- 1.2 แบคทีเรียแกรมลบ
- 2 โครงสร้าง
- 3 สรุป
- 3.1 ขั้นตอนที่ 1
- 3.2 ขั้นตอนที่ 2
- 3.3 ขั้นตอนที่ 3
- 3.4 ขั้นตอนที่ 4
- 4 อ้างอิง
ฟังก์ชั่น
Peptidoglycan เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของผนังเซลล์แบคทีเรีย บทบาทหลักคือการรักษารูปร่างของเซลล์และรักษาเสถียรภาพของออสโมติกตามแบบฉบับของแบคทีเรียเกือบทั้งหมด.
โปรคาริโอตสามารถจำแนกได้เป็น Gram positive และ Gram negative ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของผนังดังกล่าว.
กลุ่มแรกมีความเข้มข้นสูงของ peptidoglycan ในองค์ประกอบของผนังเซลล์และดังนั้นจึงสามารถที่จะรักษาคราบกรัม ลักษณะที่เกี่ยวข้องที่สุดของ peptidoglycan ในทั้งสองกลุ่มอธิบายไว้ด้านล่าง:
แบคทีเรียแกรมบวก
ผนังของแบคทีเรียแกรมบวกมีลักษณะหนาและเป็นเนื้อเดียวกันประกอบด้วย peptidoglycan ส่วนใหญ่และกรด teichoic, glycerol polymers หรือ ribitol จำนวนมากรวมถึงกลุ่มฟอสเฟต ในกลุ่มไรโบเทลหรือกลีเซอรอลเหล่านี้จะจับกับกรดอะมิโนตกค้างเช่น d-alanine.
กรด Teicoic สามารถผูกพันกับ peptidoglycan ได้เอง (ผ่านพันธะโควาเลนต์กับกรด N-acetylmuramic) หรือเยื่อหุ้มพลาสมา ในกรณีหลังพวกเขาจะไม่เรียกว่ากรด teichoic อีกต่อไป แต่กลายเป็นกรด lipoteichoic.
เนื่องจากกรด Teicoic มีประจุเป็นลบค่าใช้จ่ายทั่วไปของแบคทีเรียแกรมบวกจึงเป็นลบ.
แบคทีเรียแกรมลบ
เชื้อแบคทีเรีย Great Negative แสดงผนังที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่าแบคทีเรียแกรมบวก พวกเขาประกอบด้วยชั้นบาง ๆ ของ peptidoglycan ตามด้วยเยื่อหุ้มชั้นนอกของไขมันธรรมชาติ (นอกเหนือไปจากเยื่อหุ้มเซลล์พลาสมาของเซลล์).
พวกเขาไม่มีกรด Teichoic และโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดคือ Braun lipoprotein: โปรตีนขนาดเล็กที่เชื่อมโยงกับ peptidoglycan และฝังอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นนอกโดยส่วนที่ไม่ชอบน้ำ.
lipopolysaccharides พบในเยื่อหุ้มชั้นนอก เหล่านี้เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากไขมันและคาร์โบไฮเดรตและประกอบด้วยสามส่วน: ไขมัน A, ศูนย์ polysaccharide และ O แอนติเจน.
โครงสร้าง
Peptidoglycan เป็นพอลิเมอร์เชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความยืดหยุ่นสูงและมีความยืดหยุ่นและมีรูพรุน มันมีขนาดใหญ่และประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เหมือนกัน โพลิเมอร์มีอนุพันธ์น้ำตาลสองชนิดคือ N-acetylglucosamine และ N-acetylmuramic acid.
นอกจากนี้ยังมีกรดอะมิโนหลายชนิดรวมถึงกรด d-glutamic, d-alanine และกรด meso-diaminopimelic กรดอะมิโนเหล่านี้ไม่เหมือนกับกรดอะมิโนที่สร้างโปรตีนเนื่องจากมีโครงสร้าง l- และไม่ใช่ d-.
กรดอะมิโนมีหน้าที่ในการปกป้องโพลีเมอร์จากการทำงานของ peptidases, เอนไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีน.
โครงสร้างถูกจัดระเบียบดังนี้: หน่วยของ N-acetylglucosamine และกรด N-acetylmuramic สลับกันในกลุ่ม carboxyl ของกลุ่มกรด N-acetylmuramic มีสายโซ่ที่แนบมาของกรดอะมิโน d- และ l-.
กลุ่มขั้วคาร์บอกซิลของสารตกค้าง d-alanine ติดอยู่กับกลุ่มอะมิโนของกรด diaminopimelic (DAP) แม้ว่าอาจจะมีสะพานประเภทอื่นอยู่.
การสังเคราะห์
การสังเคราะห์ Peptidoglycan เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์และประกอบด้วยสี่ขั้นตอนซึ่งหน่วยโพลิเมอร์ที่ถูกผูกไว้กับ UDP จะถูกถ่ายโอนไปยังฟังก์ชั่นการขนส่งไขมันที่นำโมเลกุลไปสู่ภายนอกเซลล์ การเกิดพอลิเมอไรเซชันเกิดขึ้นที่นี่ด้วยเอนไซม์ที่อยู่ในพื้นที่.
Peptidoglycan เป็นโพลิเมอร์ที่แตกต่างจากโครงสร้างอื่น ๆ โดยองค์กรในสองมิติและต้องการให้หน่วยที่ประกอบมันถูกเชื่อมโยงในวิธีที่เหมาะสมเพื่อให้ได้โครงสร้างนี้.
ขั้นตอนที่ 1
กระบวนการเริ่มต้นภายในเซลล์ด้วยการแปลงกลูโคโซมิน ยังไม่มีข้อความ-acetylmurámicoขอบคุณสำหรับกระบวนการของเอนไซม์.
จากนั้นจะเปิดใช้งานในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยากับ uridine triphosphate (UTP) ขั้นตอนนี้นำไปสู่การก่อตัวของกรด uridine diphosphate-N-acetylmuramic.
ถัดไปการรวมตัวกันของหน่วยกรดยูริดีนไดเมทฟอสเฟต -N-acetylmuramic เกิดขึ้นผ่านเอนไซม์.
ขั้นตอนที่ 2
จากนั้น pentapeptide diphosphate ของกรด uridine-N-acetyluric นั้นมีความสัมพันธ์กันโดยพันธะไพโรฟอสเฟตกับ bactoprenol ที่อยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมาและการปล่อย uridine monophosphate (UMP) เกิดขึ้น Bactoprenol ทำหน้าที่เป็นโมเลกุลของพาหะ.
การเพิ่ม N-acetylglucosamine เกิดขึ้นเพื่อสร้างไดแซ็กคาไรด์ที่จะก่อให้เกิด peptidoglycan กระบวนการนี้สามารถแก้ไขได้เล็กน้อยในแบคทีเรียบางชนิด.
ตัวอย่างเช่นใน เชื้อ Staphylococcus aureus การเพิ่ม pentaglycine (หรือกรดอะมิโนอื่น ๆ ) เกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่ 3 ของสายเปปไทด์ สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความยาวของการเชื่อมโยงข้าม.
ขั้นตอนที่ 3
จากนั้น bacteroprenol มีหน้าที่ถ่ายโอน N-acetylglucosamine-N-acetylmuramic disaccharide เปปไทด์ precursors ไปข้างนอกซึ่งผูกกับห่วงโซ่ polypeptide ขอบคุณการปรากฏตัวของเอนไซม์ transglycosylase ตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตีนเหล่านี้ใช้พันธะไพโรฟอสเฟตระหว่างไดแซ็กคาไรด์และแบคทีเรีย.
ขั้นตอนที่ 4
ในภูมิภาคที่อยู่ใกล้กับพลาสมาเมมเบรนการเชื่อมโยงข้าม (transpeptidation) เกิดขึ้นระหว่างโซ่เปปไทด์ผ่านเอมีนอิสระซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่สามของกรดอะมิโนที่เหลือหรือเอ็น - เทอร์มินัสของโซ่ Pentaglycine ตำแหน่งที่สี่ของห่วงโซ่พอลิเปปไทด์อื่น ๆ.
การเชื่อมโยงข้ามเกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของเอนไซม์ transpeptidase ซึ่งอยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมา.
ในระหว่างการเติบโตของสิ่งมีชีวิตสามารถเปิด peptidoglycan ในบางจุดโดยใช้กลไกของเอนไซม์ในเซลล์และนำไปสู่การแทรกของโมโนเมอร์ใหม่.
เนื่องจาก peptidoglycan คล้ายกับเครือข่ายการเปิดที่จุดต่าง ๆ จึงไม่ลดความแข็งแรงของโครงสร้าง.
การสังเคราะห์ Peptidoglycan และกระบวนการสลายตัวเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและเอนไซม์บางตัว (เช่นไลโซไซม์) เป็นตัวกำหนดในรูปแบบของแบคทีเรีย.
เมื่อแบคทีเรียอยู่ในภาวะขาดสารอาหารการสังเคราะห์ peptidoglicano จะหยุดลงทำให้เกิดความอ่อนแอในโครงสร้าง.
การอ้างอิง
- Alcamo, I. E. (1996). microbiology. สำนักพิมพ์ไวลีย์.
- Murray, P.R. , Rosenthal, K.S. , & Pfaller, M.A. (2017). จุลชีววิทยาทางการแพทย์. วิทยาศาสตร์สุขภาพของเอลส์เวียร์.
- เพรสคอตต์, แอล. เมตร (2545). จุลชีววิทยา. บริษัท Mc Graw-Hill
- Struthers, J. K. , & Westran, R. P. (2005). แบคทีเรียวิทยาคลินิก. Masson.
- Typas, A. , Banzhaf, M. , van Saparoea, B. V. D. B. , Verheul, J. , Biboy, J. , Nichols, R. J. , ... & Breukink, E. (2010) ระเบียบการสังเคราะห์ peptidoglycan โดยโปรตีนนอกเยื่อหุ้มเซลล์. เซลล์, 143(7), 1097-1109.