Cellväggen

Sök | skicka oss dina kommentarer

cellväggen

©2002 Timothy Paustian, University of Wisconsin-Madison

Allmänna egenskaper

denna diskussion kommer att begränsa sig till den eubakteriella cellväggen. Vi kommer att spendera en hel del tid på att prata om cellväggen, varför är det så viktigt?

cellväggen är en kritisk struktur i bakterieceller. De flesta bakterier kan inte leva utan dem. Inuti bakteriecellen finns en hög lösningskoncentration och ett stort tryck på membranet (75 lb/in2)., Utanför cellen finns ett lågt lösningskoncentrat. En grundläggande fysiklag är att vatten tenderar att strömma in i en cell för att balansera mängden vatten inuti och utanför cellen. Kom ihåg att membran hindrar de flesta andra molekyler från att korsa dem, men vatten kan. Utan något som stöder membranet skulle cellen svälla och brista. En cellvägg skyddar bakterier från osmotisk Lys

cellväggen bestämmer också cellens form. Varje cell som har förlorat sin cellvägg, antingen artificiellt eller naturligt, blir amorf, utan en definierad form.,

cellväggens struktur och syntes är unik för prokaryoter. (Växter gör också cellväggar, men de är helt olika strukturer.) Många föreningar som finns i bakteriecellväggen finns inga var annars i naturen. Det finns många antibakteriella medel som riktar sig mot cellväggen eftersom däggdjur inte syntetiserar väggar och därför är immuna mot de toxiska effekterna av dessa medel. Du syntetiserar till och med ett cellväggsenzym., Lysozym är ett enzym som finns i tårar och saliv, som bryter ner en del av cellväggarna och det är en kritisk del av däggdjursförsvaret mot bakteriell invasion.

innan vi börjar denna diskussion av cellväggar låt mig påminna er om att det finns två grundläggande typer av bakteriella cellväggstrukturer som har studerats i detalj. Gram-positiva (g+) och Gram-negativa (g -). Bakterieceller ser väldigt annorlunda ut efter färgning med Gram-fläcken. G + celler är lila och g-celler är röda.

Figur 1 – En Gram fläck av Gram + Staphylococcus celler.,

Figur 2 – Grams fläck av Gram – E. coli-celler

grunden för denna differentialreaktion avser cellväggen. Titta på Elektronmikrograferna i ett typiskt Gram + och en typisk Gram – cell i figurerna nedan.

Figur 3 – Electron micrograph av en g+ cellvägg.

Figur 4 – Elektronmikrografi av en g – cellvägg.

• g – cellen har ett extra lager och från cellens yttre vy är utsidan invecklad., (Inte riktigt uppenbart i ovanstående foto)

• g+ – väggen är mycket tjockare än G-och från dess yttre vy har ett mjukare utseende.

Gram + och – celler delar en sak gemensamt som är unik för bakterier – peptidoglykan. Vi kommer att prata om strukturen av detta och sedan gå vidare till arrangemanget av cellväggarna.

peptidoglykan är ett tjockt styvt skikt som finns i både g+ och G – celler. Den består av en Överlappande gitter av 2 sockerarter som är tvärbundna av aminosyrabroar. Den exakta molekylära sminken av dessa lager är artspecifik.,

de två sockerarterna är N-acetylglukosamin (NAG) och N-acetylmuraminsyra (NAM). NAM finns bara i cellväggarna av bakterier och ingen var annars. Kopplad till NAM är en sidokedja i allmänhet av fyra aminosyror. Många bakteriella cellväggar har tittat på och crossbridge består oftast av…,

• L-alanin

• D-alanin*

• d-glutaminsyra*

• diamino pimelic acid (DPA)

den kemiska strukturen hos peptidoglykan

Observera att d-aminosyrorna skiljer sig från L-aminosyrorna som finns i proteiner. D-aminosyror har samma struktur och sammansättning som L-aminosyror förutom att de är spegelbilder av L-aminosyrorna (se figur nedan). De flesta biologiska system har utvecklats för att vanligtvis hantera endast L-formen av föreningar., Bakterier använder emellertid D-aminoaciderna i sina cellväggar och har enzymer som kallas racemaser för att konvertera mellan D och L-former.

Figur 5 – en jämförelse av L-och D-aminosyror. Observera att medan strukturen är identisk är det omöjligt att överlappa dem.

sidokedjan NAM, NAG och aminosyra bildar en enda peptidoglykanenhet som kan länka till andra enheter via kovalenta bindningar för att bilda en upprepande polymer., Polymeren förstärks ytterligare genom tvärbindningar mellan aminosyra 3 (D-glutaminsyra ovan) av en enhet och aminosyra 4 (DPA) av nästa glykantetrapeptid . I vissa g + – mikrober finns ofta en peptid bestående av glycin, serin och treonin mellan korsbridderna. Kapitlet om metabolism har mer information om cellväggssyntes.

graden av tvärbindning bestämmer graden av styvhet. I G + – celler är peptidoglykan en starkt tvärbunden vävd struktur som sveper runt cellen., Det är mycket tjockt med peptidoglykan som står för 50% av cellens vikt och 90% av cellväggens vikt. Elektronmikrografer visar att peptidoglykan är 20-80 nm tjock.

i G – bakterier är peptidoglykan mycket tunnare med endast 15-20% av cellväggen som består av peptidoglykan och detta är endast intermittent tvärbundet. I båda fallen kan peptidoglykan ses som ett starkt, vävt nät håller cellformen. Det är inte ett hinder för lösningar, öppningarna i nätet är stora och alla typer av molekyler kan passera genom dem.,

Figur 6 – en tecknad film av peptidoglykannätet.

cellväggen är platsen för verkan av många viktiga antibiotika och antibakteriella medel. Penicillin hämmar cellernas väggsyntes. Lysozym ett enzym som finns i tårar och saliv-attacker peptidoglykan. Det hydrolyserar NAG – NAM koppling.

Gram + cellväggen

ett tjockt peptidoglykanskikt utgör det mesta av G+ cellväggen. Som ett resultat är G + – cellväggen mycket känslig för verkan av lysozym och penicillin eller dess derivat., Penicillin är ofta det valfria antibiotikumet för infektioner orsakade av G + – organismer. Ett exempel är Streptococcus pyogenes som orsakar halsfluss. Detta behandlas nästan alltid med någon typ av penicillin

Figur 7 – grampositiva cellväggen

en annan struktur i G+ – cellväggen är teichoesyra. Det är en polymer av glycerol eller ribitol förenad med fosfatgrupper. Aminosyror, såsom D-alanin är fästa. Teichoesyra är kovalent kopplad till muraminsyra och länkar olika lager av peptidoglykannätet tillsammans.,

figur 8-strukturen av teichoesyra

|