Search / Send us your comments

de celwand

©2002 Timothy Paustian, University of Wisconsin-Madison

algemene eigenschappen

deze discussie beperkt zich tot de eubacteriële celwand. We gaan een behoorlijke hoeveelheid tijd besteden aan het praten over de celwand, waarom is het zo belangrijk?

de celwand is een kritische structuur in bacteriële cellen. De meeste bacteriën kunnen niet leven zonder hen. Binnen de bacteriële cel is er een hoge opgeloste concentratie en een grote druk op het membraan (75 lb/in2)., Buiten de cel bevindt zich een concentraat met een laag opgeloste stof. Een fundamentele wet van de fysica is dat water zal de neiging om te stromen in een cel om de hoeveelheid water in en buiten de cel in evenwicht te brengen. Vergeet niet dat membranen voorkomen dat de meeste andere moleculen van het oversteken van hen, maar water kan. Zonder iets dat het membraan ondersteunt zou de cel opzwellen en barsten. Een celwand beschermt bacteriën tegen osmotische lysis

de celwand bepaalt ook de vorm van de cel. Elke cel die zijn celwand heeft verloren, kunstmatig of natuurlijk, wordt amorf, zonder een bepaalde vorm.,

Celwandstructuur en synthese is uniek voor procaryoten. (Planten maken ook celwanden, maar ze zijn totaal verschillende structuren.) Veel verbindingen die in de bacteriële celwand worden gevonden, worden nergens anders in de natuur gevonden. Er zijn talrijke antibacteriële agenten die de celwand richten omdat de zoogdieren geen muren synthetiseren en daarom immuun zijn voor de toxische gevolgen van deze agenten. Je synthetiseert zelfs een anti-celwandenzym., Lysozym is een enzym dat in tranen en speeksel wordt gevonden, dat een component van celwanden afbreekt en het is een kritiek deel van de zoogdierafweer tegen bacteriële invasie.

voordat we beginnen met deze discussie over celwanden wil ik u eraan herinneren dat er twee basistypen bacteriële celwandstructuren zijn die in detail zijn bestudeerd. Gram positief (G+) en Gram negatief (G-). Bacteriële cellen zien er heel anders uit na het bevlekken met de Gramkleur. G + cellen zijn paars en G-cellen zijn rood.

figuur 1 – een gramkleuring van Gram + Staphylococcus cellen.,

Figuur 2 – Gram vlek van Gram – E. coli cellen

de basis voor deze differentiële reactie heeft betrekking op de celwand. Kijk naar de Elektronmicrografen van een typische Gram + en een typische Gram – cel in de onderstaande figuren.

Figuur 3 – Elektronenmicrografie van een G+ – celwand.

Figuur 4 – Elektronenmicrografie van een G – celwand.

• De G-cel heeft een extra laag en vanuit de externe weergave van de cel is de buitenkant ingewikkeld., (Niet echt duidelijk in de bovenstaande foto)

• De G+ wand is veel dikker dan de G – en heeft een gladder uiterlijk.

Gram + en-cellen hebben één ding gemeen dat uniek is voor bacteriën – peptidoglycaan. We zullen het hebben over de structuur hiervan en dan gaan we verder met de opstelling van de celwanden.

peptidoglycaan is een dikke stijve laag die wordt aangetroffen in zowel G+ – als G-cellen. Het bestaat uit een overlappend rooster van 2 suikers die door aminozuurbruggen worden gekruist. De exacte moleculaire samenstelling van deze lagen is soortspecifiek.,

de twee suikers zijn N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetyl muraminezuur (NAM). NAM wordt alleen gevonden in de celwanden van bacteriën en nergens anders. In bijlage aan NAM is een zijketen over het algemeen van vier aminozuren. Veel bacteriële celwanden zijn bekeken en de kruisboog is meestal samengesteld uit…,

• L-alanine

• D-alanine*

• D-glutaminezuur*

• diaminopimelinezuur (DPA)

de chemische structuur van peptidoglycaan

merk op dat de D-aminozuren verschillen van de L-aminozuren die in eiwitten worden aangetroffen. D-aminozuren hebben dezelfde structuur en samenstelling als L-aminozuren, behalve dat het spiegelbeelden zijn van de L-aminozuren (zie figuur hieronder). De meeste biologische systemen zijn geëvolueerd om algemeen alleen de L-vorm van samenstellingen te behandelen., De bacteriën gebruiken echter D-aminozuren in hun celwanden en hebben enzymen genoemd racemases om tussen D en L vormen om te zetten.

Figuur 5 – een vergelijking van L-en D-aminozuren. Merk op dat, hoewel de structuur identiek is, het onmogelijk is om ze over elkaar heen te leggen.

De NAM -, NAG-en aminozuurzijketen vormen een enkele peptidoglycaaneenheid die via covalente bindingen met andere eenheden kan worden verbonden tot een zich herhalend polymeer., Het polymeer wordt verder versterkt door kruisverbindingen tussen aminozuur 3 (D-glutaminezuur hierboven) van één eenheid en aminozuur 4 (DPA) van het volgende glycaantetrapeptide . In sommige g + microben is er vaak peptide samengesteld uit glycine, serine en threonine tussen de kruisblokken. Het hoofdstuk over metabolisme bevat meer informatie over celwandsynthese.

de mate van cross-linking bepaalt de mate van stijfheid. In G + cellen is peptidoglycan een sterk verknoopte geweven structuur die rond de cel wikkelt., Het is zeer dik met peptidoglycan goed voor 50% van gewicht van cel en 90% van het gewicht van de celwand. De elektronenmicrografen tonen peptidoglycaan om 20-80 nm dik te zijn.

bij G – bacteriën is het peptidoglycaan veel dunner: slechts 15-20% van de celwand bestaat uit peptidoglycaan en dit is slechts met tussenpozen Vernet. In beide gevallen kan peptidoglycan als sterk, geweven netwerk worden gedacht houdt de celvorm. Het is geen barrière voor opgeloste stoffen, de openingen in het gaas zijn groot en alle soorten moleculen kunnen erdoor.,

Figure 6 – A cartoon of the peptidoglycan mesh.

de celwand is de plaats waar veel belangrijke antibiotica en antibacteriële middelen werken. Penicilline remt de celwandsynthese. Lysozym een enzym gevonden in tranen en speeksel-aanvallen peptidoglycaan. Het hydrolyseert de Nag – NAM koppeling.

de Gram + celwand

een dikke peptidoglycaanlaag vormt het grootste deel van de G+ celwand. Dientengevolge, is de G + celwand zeer gevoelig voor de actie van lysozym en penicilline, of zijn derivaten., Penicilline is vaak het antibioticum bij uitstek voor infecties veroorzaakt door G + organismen. Een voorbeeld is Streptococcus pyogenes die Streptococcus keel veroorzaakt. Dit wordt bijna altijd behandeld met een bepaald type penicilline

Figuur 7 – de grampositieve celwand

een andere structuur in de G+ celwand is teichoëzuur. Het is een polymeer van glycerol of ribitol verbonden door fosfaatgroepen. Aminozuren, zoals D-alanine zijn in bijlage. Teichoic zuur is covalent verbonden met muramic zuur en verbindt verschillende lagen van het peptidoglycaannetwerk samen.,

Figuur 8 – de structuur van teichoëzuur

/