وظائف الببتيدوغليكان ، التركيب والتوليف

ال ببتيدوغليكان هذا هو المكون الرئيسي لجدار خلية بدائيات النوى. إنه بوليمر كبير ويتكون من وحدات N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid. تكوين ببتيدوغليكان مشابه تماما في جميع مجموعات بدائيات النوى.

ما يختلف هو هوية وتواتر الأحماض الأمينية التي ترتكز عليه ، وتشكيل سلسلة رباعي الببتيد. تعد الآلية المستخدمة في تخليق الببتيدوغليكان واحدة من أكثر الأهداف شيوعًا لمعظم المضادات الحيوية.

مؤشر

• 1 وظائف
  • 1.1 البكتيريا إيجابية الجرام
  • 1.2 البكتيريا سالبة الجرام
• 2 هيكل
• 3 ملخص
  • 3.1 الخطوة 1
  • 3.2 الخطوة 2
  • 3.3 الخطوة 3
  • 3.4 الخطوة 4
• 4 المراجع

وظائف

الببتيدوغليكان هو المكون الأساسي لجدار الخلية البكتيرية. دورها الرئيسي هو الحفاظ على شكل الخلية والحفاظ على الاستقرار الاسموزي نموذجي لجميع البكتيريا تقريبا.

اعتمادا على هيكل الجدار المذكور ، يمكن تصنيف بدائيات النوى على أنها إيجابية الجرام وسلبية الجرام..

المجموعة الأولى لديها تركيزات وفيرة من ببتيدوغليكان في تكوين جدارها الخلوي وبالتالي فهي قادرة على الاحتفاظ وصمة عار غرام. يتم وصف الخصائص الأكثر صلة ببتيدوغليكان في كلا المجموعتين أدناه:

البكتيريا إيجابية الجرام

يتميز جدار البكتيريا إيجابية الجرام بأنه سميك ومتجانس ، ويتكون بشكل أساسي من الببتيدوغليكان وكميات كبيرة من الأحماض التيتويك ، بوليمرات الجلسرين أو الريبيتول مقرونة بمجموعات الفوسفات. في هذه المجموعات من الريبيتول أو الجلسرين ، توجد بقايا حمض أميني ملزمة ، مثل d-alanine.

يمكن ربط أحماض تيكويك بالبيبتيدوغليكان نفسه (عن طريق رابطة تساهمية مع حمض الأسيتيل الموروميك N) أو بغشاء البلازما. في الحالة الأخيرة لم تعد تسمى أحماض تيتشويك ، بل أصبحت أحماض دهنية شحمية.

نظرًا لأن الأحماض teicoic لها شحنة سالبة ، فإن شحنة الجدار العامة للبكتيريا إيجابية الجرام سلبية.

الجراثيم سلبية الغرام

تُظهر البكتيريا السالبة العظمى جدارًا معقدًا هيكليًا أكثر من البكتيريا الموجبة للجرام. وهي تتكون من طبقة رقيقة من الببتيدوغليكان تليها غشاء خارجي ذو طبيعة دهنية (بالإضافة إلى غشاء البلازما للخلية).

وهي لا تمتلك أحماض تيكويك ، وبروتين الغشاء الأكثر وفرة هو البروتين الدهني لـ Braun: بروتين صغير مرتبط تساهميًا ببتيدوغليكان ومضمّن في الغشاء الخارجي بواسطة جزء مسعور.

تم العثور على السكريات الدهنية في الغشاء الخارجي. هذه جزيئات كبيرة ومعقدة تتشكل من الدهون والكربوهيدرات ، وتتكون من ثلاثة أجزاء: الدهون A ، مركز السكاريد ومستضد O.

هيكل

الببتيدوغليكان عبارة عن بوليمر متشابك للغاية ومتشابك ، فضلاً عن كونه مرنًا ومساميًا. إنه كبير الحجم ويتألف من وحدات فرعية متطابقة. يحتوي البوليمر على اثنين من مشتقات السكر: N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي على عدة أنواع من الأحماض الأمينية ، بما في ذلك حمض d-glutamic ، d-alanine و meso-diaminopimelic acid. هذه الأحماض الأمينية ليست هي نفسها تلك التي تشكل البروتينات ، لأنها تحتوي على التشكل l- وليس d-.

الأحماض الأمينية هي المسؤولة عن حماية البوليمر من عمل ببتيداز ، الإنزيمات التي تتحلل البروتينات.

يتم تنظيم الهيكل على النحو التالي: تتناوب وحدات N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid مع بعضها البعض ، في مجموعة carboxyl من مجموعة N-acetylmuramic acid توجد سلسلة متصلة من الأحماض الأمينية d- و l-.

يتم توصيل المجموعة الطرفية من الكربوكسيل من بقايا d-alanine بالمجموعة الأمينية من حمض diaminopimelic (DAP) ، على الرغم من أنه قد يكون هناك نوع آخر من الجسر في المكان.

تركيب

يحدث تخليق الببتيدوغليكان في السيتوبلازم الخلوي ويتكون من أربع خطوات ، حيث يتم نقل وحدات البوليمر المرتبطة بـ UDP إلى وظيفة نقل الدهون التي تنقل الجزيء إلى خارج الخلية. يحدث البلمرة هنا بفضل الإنزيمات الموجودة في المنطقة.

الببتيدوغليكان عبارة عن بوليمر يختلف عن الهياكل الأخرى من خلال تنظيمه في بعدين ويتطلب ربط الوحدات التي يتكون منها بطريقة مناسبة لتحقيق هذا التشكل.

الخطوة 1

تبدأ العملية داخل الخلية مع تحويل الجلوكوزوماين N-acetylmurámico ، وذلك بفضل عملية الأنزيمية.

بعد ذلك ، يتم تنشيطه في تفاعل كيميائي يتضمن التفاعل مع ثلاثي فوسفات البول (UTP). هذه الخطوة تؤدي إلى تكوين حمض اليوريفين ثنائي فسفات- N- أسيتيل مورميك.

بعد ذلك ، يحدث تجميع وحدات حامض أسيتيل الموريميك ثنائية اليوريدين من خلال الإنزيمات.

الخطوة 2

بعد ذلك ، يرتبط ثنائي فوسفات ثنائي الفينيل الخماسي من حمض أسيتيلوريك يوريدين- N عن طريق رابطة بيروفوسفات للبكتوبرنول الموجود في غشاء البلازما ، ويحدث إطلاق أحادي فوسفات اليوريدين (UMP). يعمل باكوبرينول كجزيء حامل.

تحدث إضافة N-acetylglucosamine لتوليد ثنائي السكاريد الذي سيؤدي إلى ببتيدوغليكان. يمكن تعديل هذه العملية قليلاً في بعض البكتيريا.

على سبيل المثال ، في المكورات العنقودية الذهبية تحدث إضافة بنتاغليسين (أو أحماض أمينية أخرى) في الموضع 3 من سلسلة الببتيد. يحدث هذا بهدف زيادة طول الربط المتقاطع.

الخطوة 3

في وقت لاحق ، البكتيريا هي المسؤولة عن نقل سلائف الببتيد N-acetylglucosamine-N-acetylmuramic disaccharide disaccharide إلى الخارج ، والتي ترتبط بسلسلة polypeptide بفضل وجود إنزيمات transglycosylase. تستخدم هذه المحفزات البروتينية رابطة بيروفوسفات بين ديساكهاريد والبكتيروبرينول.

الخطوة 4

في منطقة قريبة من غشاء البلازما ، يحدث الترابط (transptptation) بين سلاسل الببتيد ، من خلال الأمين الحر الموجود في الموضع الثالث لبقايا الأحماض الأمينية أو الطرف N لسلسلة pentaglycine و d-alanine الموجود في المركز الرابع من سلسلة polypeptide الأخرى.

يحدث الارتباط المتقاطع بفضل وجود إنزيمات transpeptidase ، الموجودة في غشاء البلازما.

أثناء نمو الكائن الحي ، يمكن فتح الببتيدوغليكان في بعض النقاط باستخدام الآلية الأنزيمية للخلية ويؤدي إلى إدخال مونومرات جديدة.

نظرًا لأن الببتيدوجليكان يشبه الشبكة ، فإن الفتح في نقاط مختلفة لا يقلل بدرجة كبيرة من قوة الهيكل.

تحدث عمليات تخليق الببتيدوغليكان وتدهورها باستمرار ، وتكون بعض الإنزيمات (مثل الليزوزيم) محددة في شكل البكتيريا.

عندما تكون البكتيريا في نقص المواد الغذائية ، يتوقف تخليق الببتيدوجليكانو ، مما يسبب بعض الضعف في البنية.

مراجع

1. Alcamo، I. E. (1996). microbiology. وايلي للنشر.
2. Murray، P.R، Rosenthal، K.S. & & Pfaller، M.A (2017). علم الأحياء الدقيقة الطبية. العلوم الصحية إلسفير.
3. بريسكوت ، م. (2002). علم الاحياء المجهري. مولودية غراو هيل الشركات
4. Struthers، J. K.، & Westran، R. P. (2005). علم البكتريا السريرية. ماسون.
5. Typas، A.، Banzhaf، M.، van Saparoea، B. V. D. B.، Verheul، J.، Biboy، J.، Nichols، R. J.، ... & Breukink، E. (2010). تنظيم تخليق ببتيدوغليكان بواسطة بروتينات الغشاء الخارجي. خلية, 143(7) ، 1097-1109.