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La Paroi Cellulaire
©2002 Timothy Paustian, de l’Université de Wisconsin-Madison
Propriétés Générales
Cette discussion se limite à la eubactéries de la paroi cellulaire. Nous allons passer beaucoup de temps à parler de la paroi cellulaire, pourquoi est-ce si important?
la paroi cellulaire est une structure critique dans les cellules bactériennes. La plupart des bactéries ne peuvent pas vivre sans eux. À l’intérieur de la cellule bactérienne, il y a une forte concentration de soluté et une grande pression sur la membrane (75 lb/po2)., En dehors de la cellule, il y a un concentré de soluté faible. Une loi fondamentale de la physique est que l’eau aura tendance à couler dans une cellule à équilibrer la quantité d’eau à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Rappelez-vous que les membranes empêchent la plupart des autres molécules de les traverser, mais l’eau le peut. Sans quelque chose soutenant la membrane, la cellule gonflerait et éclaterait. Une paroi cellulaire protège des bactéries provenant de la lyse osmotique
La paroi cellulaire détermine également la forme de la cellule. Toute cellule qui a perdu sa paroi cellulaire, artificiellement ou naturellement, devient amorphe, sans forme définie.,
la structure et la synthèse de la paroi cellulaire sont uniques aux procaryotes. (Les plantes fabriquent également des parois cellulaires, mais ce sont des structures complètement différentes.) De nombreux composés présents dans la paroi cellulaire bactérienne ne se trouvent nulle part ailleurs dans la nature. Il existe de nombreux agents antibactériens qui ciblent la paroi cellulaire car les mammifères ne synthétisent pas les parois et sont donc immunisés contre les effets toxiques de ces agents. Vous synthétisez même une enzyme Anti-paroi cellulaire., Le Lysozyme est une enzyme présente dans les larmes et la salive, qui décompose un composant des parois cellulaires et constitue une partie essentielle de la défense des mammifères contre l’invasion bactérienne.
avant de commencer cette discussion sur les parois cellulaires, permettez-moi de vous rappeler qu’il existe deux types fondamentaux de structures de parois cellulaires bactériennes qui ont été étudiés en détail. Gram positif (G+) et Gram négatif (G -). Les cellules bactériennes semblent très différentes après la coloration avec la tache de Gram. Les cellules G + sont violettes et les cellules g – rouges.
Figure 1 – une tache de Gram de cellules de staphylocoque Gram+.,
Figure 2 – coloration Gram des cellules Gram – E. coli
La base de cette réaction différentielle concerne la paroi cellulaire. Regardez les Électronmicrographies d’un Gram + typique et d’une cellule Gram typique dans les figures ci – dessous.
la Figure 3 – micrographie électronique d’un G+ de la paroi cellulaire.
la Figure 4 – micrographie électronique d’un G – paroi cellulaire.
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la cellule G a une couche supplémentaire et à partir de la vue externe de la cellule, l’extérieur est alambiqué., (Pas vraiment évident sur la photo ci – dessus)
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Le mur G+ est beaucoup plus épais que le G-et de sa vue extérieure a un aspect plus lisse.
Les cellules Gram + et – partagent un point commun unique aux bactéries: le peptidoglycane. Nous allons parler de la structure de cela, puis passer à la disposition des parois cellulaires.
le peptidoglycane est une couche rigide épaisse que l’on trouve dans les cellules G+ et G -. Il est composé d’un réseau superposé de 2 sucres réticulés par des ponts d’acides aminés. La composition moléculaire exacte de ces couches est spécifique à l’espèce.,
Les deux sucres sont la N-acétyl glucosamine (NAG) et l’acide N-acétyl muramique (NAM). Le NAM ne se trouve que dans les parois cellulaires des bactéries et nulle part ailleurs. Attaché à NAM est une chaîne latérale généralement de quatre acides aminés. De nombreuses parois cellulaires bactériennes ont été examinées et le pont transversal est le plus souvent composé de…,
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la L-alanine
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-D-alanine*
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D-glutamique*
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diamino pimelic acide (DPA)
La structure chimique de peptidoglycane
Notez que le D-acides aminés sont différents de L-acides aminés trouvés dans les protéines. Les acides aminés D ont la même structure et la même composition que les acides aminés L, sauf qu’ils sont des images miroirs des acides aminés L (Voir figure ci-dessous). La plupart des systèmes biologiques ont évolué pour ne traiter généralement que la forme L des composés., Les bactéries utilisent cependant les acides D-aminoacides dans leurs parois cellulaires et ont des enzymes appelées racémases pour convertir entre les formes D et L.
Figure 5 – une comparaison des acides aminés L et D. Notez que si la structure est identique, il est impossible de les superposer.
LA CHAÎNE LATÉRALE NAM, NAG et acide aminé forme une seule unité peptidoglycane qui peut se lier à d’autres unités via des liaisons covalentes pour former un polymère répétitif., Le polymère est encore renforcé par des liaisons croisées entre l’acide aminé 3 (acide D-glutamique ci-dessus) d’une unité et l’acide aminé 4 (DPA) du tétrapeptide glycane suivant . Dans certains microbes G+, il y a souvent un peptide composé de glycine, de sérine et de thréonine entre les croisillons. Le chapitre sur le métabolisme contient plus d’informations sur la synthèse de la paroi cellulaire.
Le degré de réticulation détermine le degré de rigidité. Dans les cellules G+, le peptidoglycane est une structure tissée fortement réticulée qui s’enroule autour de la cellule., Il est très épais avec peptidoglycane, représentant 50% du poids de la cellule et de 90% du poids de la paroi cellulaire. Les micrographies électroniques montrent que le peptidoglycane a une épaisseur de 20 à 80 nm.
chez les bactéries G, le peptidoglycane est beaucoup plus mince, seulement 15 à 20% de la paroi cellulaire étant constituée de peptidoglycane, ce qui n’est réticulé que par intermittence. Dans les deux cas, le peptidoglycane peut être considéré comme une maille forte et tissée qui maintient la forme cellulaire. Ce n’est pas une barrière aux solutés, les ouvertures dans la maille sont grandes et tous les types de molécules peuvent les traverser.,
la Figure 6 – Un dessin animé du peptidoglycane de maillage.
La paroi cellulaire est le site d’action de plusieurs antibiotiques et antibactériens. La pénicilline inhibe la synthèse de la paroi cellulaire. Lysozyme une enzyme trouvée dans les larmes et la salive-attaque le peptidoglycane. Il hydrolyse la liaison NAG-NAM.
la paroi cellulaire Gram +
Une épaisse couche de peptidoglycane constitue la majeure partie de la paroi cellulaire G+. En conséquence, la paroi cellulaire G+ est très sensible à l’action du lysozyme et de la pénicilline, ou de ses dérivés., La pénicilline est souvent l’antibiotique de choix pour les infections causées par les organismes G+. Un exemple étant Streptococcus pyogenes qui provoque l’angine streptococcique. Ceci est presque toujours traité avec un certain type de pénicilline
Figure 7 – la paroi cellulaire gram positive
Une autre structure dans la paroi cellulaire G+ est l’acide teichoïque. C’est un polymère de glycérol ou de ribitol joint par des groupes phosphate. Les acides aminés, tels que la D-alanine sont attachés. L’acide teichoïque est lié de manière covalente à l’acide muramique et relie diverses couches de la maille peptidoglycane ensemble.,
la Figure 8 – La structure de l’acide teichoïque
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