Search | Send us your comments

the Cell Wall

©2002 Timothy Paustian, University of Wisconsin-Madison

General Properties

ta dyskusja ograniczy się do eubacterial cell wall. Spędzimy sporo czasu rozmawiając o ścianie komórkowej, dlaczego jest ona tak ważna?

ściana komórkowa jest strukturą krytyczną w komórkach bakterii. Większość bakterii nie może żyć bez nich. Wewnątrz komórki bakteryjnej znajduje się wysokie stężenie substancji rozpuszczonej i duży nacisk na membranę(75 lb/in2)., Poza komórką znajduje się nisko rozpuszczony koncentrat. Podstawowym prawem fizyki jest to, że woda ma tendencję do przepływu do komórki, aby zrównoważyć ilość wody wewnątrz i na zewnątrz komórki. Pamiętaj, że membrany uniemożliwiają przechodzenie przez nie większości innych cząsteczek, ale woda może. Bez czegoś podtrzymującego błonę komórka pęcznieje i pęka. Ściana komórkowa chroni bakterie przed Liz osmotycznych

ściana komórkowa określa również kształt komórki. Każda komórka, która utraciła swoją ścianę komórkową, sztucznie lub naturalnie, staje się amorficzna, bez określonego kształtu.,

struktura i synteza ściany komórkowej jest unikalna dla procaryotes. (Rośliny również tworzą ściany komórkowe, ale są to zupełnie inne struktury.) Wiele związków występujących w ścianie komórkowej bakterii nie występuje gdzie indziej w przyrodzie. Istnieją liczne środki przeciwbakteryjne, które celują w ścianę komórkową, ponieważ ssaki nie syntetyzują ścian i dlatego są odporne na toksyczne działanie tych środków. Syntetyzujesz nawet enzym ściany komórkowej., Lizozym jest enzymem występującym w łzach i ślinie, który rozkłada Składnik ścian komórkowych i stanowi krytyczny element obrony ssaków przed inwazją bakterii.

zanim zaczniemy omawiać ściany komórkowe, przypomnę, że istnieją dwa podstawowe rodzaje struktur ściany komórkowej bakterii, które zostały szczegółowo zbadane. Gram dodatni (G+) i Gram ujemny (G -). Komórki bakteryjne wyglądają bardzo różnie po barwieniu plamą grama. Komórki G+ są fioletowe, a komórki G-czerwone.

Rysunek 1 – gramowa plama komórek Gram + Staphylococcus.,

Rysunek 2-plama gramowa komórek Gram-E. coli

podstawa tej reakcji różnicowej odnosi się do ściany komórkowej. Spójrz na Elektronmikrografy typowej komórki Gram + i typowej komórki gramowej na poniższych rysunkach.

Rysunek 3 – mikrograf elektronowy ściany komórkowej G+.

Rysunek 4 – mikrograf elektronowy ściany komórkowej G.

• Komórka G ma dodatkową warstwę i z zewnętrznego widoku komórki na zewnątrz jest zawiła., (Nie do końca oczywiste na powyższym zdjęciu)

• ściana G+ jest znacznie grubsza niż G – i z jej zewnętrznego widoku ma gładszy wygląd.

komórki Gram + i – mają jedną wspólną cechę, która jest unikalna dla bakterii – peptydoglikan. Porozmawiamy o strukturze tego, a następnie przejdziemy do układu ścian komórkowych.

peptydoglikan jest grubą sztywną warstwą, która znajduje się zarówno w komórkach G+, jak i G. Składa się z nakładającej się sieci 2 cukrów, które są usieciowane mostkami aminokwasowymi. Dokładny skład molekularny tych warstw jest specyficzny gatunkowo.,

dwa cukry to N-acetylo-glukozamina (NAG) i kwas N-acetylo-muramowy (NAM). NAM występuje tylko w ścianach komórkowych bakterii i nie ma gdzie indziej. Przyłączony do NAM jest łańcuchem bocznym zazwyczaj czterech aminokwasów. Zbadano wiele ścian komórkowych bakterii, z których najczęściej składa się mostek krzyżowy…,

• L-alanina

• d-alanina*

• kwas D-glutaminowy*

• kwas Diamino pimelowy (dpa)

struktura chemiczna peptydoglikanu

zauważ, że d-aminokwasy różnią się od L-aminokwasów występujących w białkach. D-aminokwasy mają identyczną strukturę i skład jak L-aminokwasy, z wyjątkiem tego, że są lustrzanymi odbiciami L aminokwasów(patrz rysunek poniżej). Większość systemów biologicznych ewoluowała, aby Zwykle obsługiwać tylko formę L związków., Bakterie jednak wykorzystują d-aminoacydy w swoich ścianach komórkowych i mają enzymy zwane racemazami do konwersji między formami D i L.

Rysunek 5 – Porównanie aminokwasów L i D. Zauważ, że chociaż struktura jest identyczna, nie można ich nałożyć.

NAM, Nag i łańcuch aminokwasowy tworzą pojedynczą jednostkę peptydoglikanu, która może łączyć się z innymi jednostkami za pomocą wiązań kowalencyjnych, tworząc powtarzający się polimer., Polimer jest dodatkowo wzmocniony przez powiązania krzyżowe między aminokwasem 3 (powyżej d-kwasem glutaminowym) jednej jednostki a aminokwasem 4 (DPA) następnego tetrapeptydu glikanu . W niektórych drobnoustrojach G+ często między mostami krzyżowymi znajduje się peptyd składający się z glicyny, seryny i treoniny. Rozdział na temat metabolizmu zawiera więcej informacji na temat syntezy ściany komórkowej.

stopień usieciowania określa stopień sztywności. W komórkach G+ peptydoglikan jest silnie usieciowaną tkaną strukturą, która owija się wokół komórki., Jest bardzo gęsty z peptydoglikanem stanowiącym 50% masy komórki i 90% masy ściany komórkowej. Mikrografy elektronowe pokazują, że peptydoglikan ma grubość 20-80 nm.

u bakterii G peptydoglikan jest znacznie cieńszy, tylko 15-20% ściany komórkowej składa się z peptydoglikanu i jest to tylko sporadycznie usieciowane. W obu przypadkach peptydoglikan można uznać za silną, tkaną siatkę, która utrzymuje kształt komórki. Nie jest barierą dla substancji rozpuszczonych, otwory w siatce są duże i mogą przez nie przejść wszystkie rodzaje cząsteczek.,

Rysunek 6 – rysunek siatki peptydoglikanów.

ściana komórkowa jest miejscem działania wielu ważnych antybiotyków i środków przeciwbakteryjnych. Penicylina hamuje syntezę ścian komórkowych. Lizozym enzym znajdujący się w łzach i ślinie-atakuje peptydoglikan. Hydrolizuje Wiązanie NAG-NAM.

ściana komórkowa Gram +

Gruba warstwa peptydoglikanu stanowi większość ściany komórkowej G+. W rezultacie ściana komórkowa G+ jest bardzo wrażliwa na działanie lizozymu i penicyliny lub jej pochodnych., Penicylina jest często antybiotykiem z wyboru w przypadku zakażeń wywołanych przez organizmy G+. Przykładem jest Streptococcus pyogenes, który powoduje paciorkowce gardła. Jest to prawie zawsze traktowane z jakiegoś rodzaju penicyliny

Rysunek 7 – Gram dodatnia ściana komórkowa

inną strukturą w ścianie komórkowej G+ jest kwas teichoic. Jest to polimer glicerolu lub rybitolu przyłączony do grup fosforanowych. Dołączone są aminokwasy, takie jak D-alanina. Kwas Teichoic jest kowalencyjnie związany z kwasem muramowym i łączy różne warstwy siatki peptydoglikanu razem.,

Rysunek 8 – struktura kwasu teichoic

/