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the Cell Wall

©2002 Timothy Paustian, University of Wisconsin-Madison

General Properties

This discussion will restrict itself to the eubacterial cell wall. Vamos passar muito tempo a falar da parede celular, porque é que é tão importante?

A Parede Celular é uma estrutura crítica nas células bacterianas. A maioria das bactérias não pode viver sem elas. Dentro da célula bacteriana há uma alta concentração de soluto e uma grande pressão sobre a membrana (75 lb/in2)., Fora da célula há um baixo concentrado de soluto. Uma lei fundamental da física é que a água tende a fluir para uma célula para equilibrar a quantidade de água dentro e fora da célula. Lembre-se que as membranas impedem a maioria das outras moléculas de atravessá-las, mas a água pode. Sem algo que suportasse a membrana, a célula inchar-se-ia e rebentaria. Uma parede celular protege as bactérias da lise osmótica a parede celular também determina a forma da célula. Qualquer célula que tenha perdido a sua parede celular, artificialmente ou naturalmente, torna-se amorfa, sem uma forma definida.,

a estrutura e síntese das paredes celulares é única para procariontes. (Plantas também fazem paredes celulares, mas são estruturas completamente diferentes. Muitos compostos encontrados na parede celular bacteriana não são encontrados em nenhum outro lugar na natureza. Existem inúmeros agentes antibacterianos que visam a parede celular porque os mamíferos não sintetizam paredes e, portanto, são imunes aos efeitos tóxicos destes agentes. Até sintetiza uma enzima de parede anti-celular., Lisozima é uma enzima encontrada em lágrimas e saliva, que quebra um componente das paredes celulares e é uma parte crítica da defesa dos mamíferos contra a invasão bacteriana.

Antes de começarmos esta discussão sobre paredes celulares deixe-me lembrá-lo que existem dois tipos básicos de estruturas de parede celular bacteriana que foram estudados em detalhe. Gram positivo (G+) E Gm negativo (G-). As células bacterianas parecem muito diferentes após coloração com a mancha de Grama. Os G + são roxos e os g – cells são vermelhos.

Figura 1 – uma coloração Gram de células de Gram + Staphylococcus.,

Figura 2 – coloração de células de Gram – E. coli

a base para esta reacção diferencial está relacionada com a parede celular. Veja os Eletronmicrografos de um Gram + típico e uma Gram – célula típica nas figuras abaixo.

Figura 3 – micrografo electrónico de uma parede celular G+.

Figura 4 – micrografo electrónico de uma parede de células G.

• a célula-G tem uma camada adicional e da visão externa da célula o exterior é complicado., (Not really obvious in the above photo)

• The g+ wall is much thicker then the G – and from its external view has a smoother appearance.

Gram + e – células partilham uma coisa em comum que é única para o peptidoglicano bacteriano. Vamos falar sobre a estrutura disto e, em seguida, passar para o arranjo das paredes celulares.

peptidoglicano é uma camada rígida espessa que é encontrada tanto Em G+ E G-células. É composto por uma estrutura sobreposta de 2 açúcares que são cruzados por pontes de aminoácidos. A composição molecular exata destas camadas é específica da espécie.,os dois açúcares são N-acetil-glucosamina (NAG) e ácido N-acetil-murâmico (NAM). O NAM só é encontrado nas paredes celulares das bactérias e em nenhum outro lugar. Ligado ao NAM está uma cadeia lateral geralmente de quatro aminoácidos. Muitas paredes celulares bacterianas foram vistas e a ponte cruzada é mais comumente composta de…,

• L-alanina

• D-alanina*

• D-ácido glutâmico*

• diamino pimelic ácido (DPA)

A estrutura química do peptidoglycan

Note que os D-aminoácidos são diferentes do que os L-aminoácidos encontrados nas proteínas. Os D-aminoácidos têm a mesma estrutura e composição como L-aminoácidos, exceto que são imagens espelhadas dos L aminoácidos (ver figura abaixo). A maioria dos sistemas biológicos evoluíram para lidar apenas com a forma L de compostos., As bactérias, no entanto, usam os d-aminoacídeos em suas paredes celulares e têm enzimas chamadas racemases para converter entre as formas D E L.

Figura 5 – uma comparação de aminoácidos L e D. Note que, embora a estrutura seja idêntica, é impossível sobrepô-las.

a cadeia lateral NAM, NAG e aminoácido formam uma única unidade peptidoglicana que pode se ligar com outras unidades através de ligações covalentes para formar um polímero repetitivo., O polímero é reforçado por ligações cruzadas entre o aminoácido 3 (ácido D-glutâmico acima) de uma unidade e o aminoácido 4 (DPA) do próximo tetrapéptido glicano . Em alguns micróbios g+ há frequentemente um peptídeo composto de glicina, serina e treonina entre as cristas. O capítulo sobre metabolismo tem mais informações sobre a síntese da parede celular.

o grau de ligação cruzada determina o grau de rigidez. Em células g+ o peptidoglicano é uma estrutura tecida fortemente reticulada que envolve a célula., É muito espessa com peptidoglicano representando 50% do peso da célula e 90% do peso da parede celular. Os micrografos de elétrons mostram que o peptidoglicano tem 20-80 nm de espessura.

Em G-bactérias, o peptidoglicano é muito mais fino, sendo apenas 15-20% da parede celular constituída por peptidoglicano e este é apenas intermitentemente ligado. Em ambos os casos o peptidoglicano pode ser considerado como uma malha forte e tecida que mantém a forma da célula. Não é uma barreira para solutos, as aberturas na malha são grandes e todos os tipos de moléculas podem passar por eles.,

Figura 6 – um desenho animado da malha peptidoglicana.a parede celular é o local de acção de muitos antibióticos e agentes antibacterianos importantes. A penicilina inibe a síntese da parede das células. Lisozima uma enzima encontrada em lágrimas e saliva ataca peptidoglicano. Hidrolisa a ligação NAG-NAM.

A Parede Celular G+

uma camada péptidoglicana espessa constitui a maior parte da parede celular G+. Como resultado, a parede celular G+ é muito sensível à ação da lisozima e penicilina, ou seus derivados., Penicilina é muitas vezes o antibiótico de escolha para infecções causadas por organismos G+. Um exemplo é o Streptococcus pyogenes que causa a garganta de strep. Este é quase sempre tratada com algum tipo de penicilina

Figura 7 – A parede da célula Gram-positiva

Outra estrutura no G+ parede celular é teichoic ácido. É um polímero de glicerol ou ribitol Unido por grupos de fosfato. Aminoácidos, como A D-alanina estão ligados. O ácido teicóico está covalentemente ligado ao ácido murâmico e liga várias camadas da malha peptidoglicana.,

Figura 8-a estrutura do ácido teicóico

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