Concetti Chiave
- La catena glicano peptidica è composta da aminozuccheri NAM e NAG, legati da legami beta 1-4 glicosidici, e supportata da tetrapeptidi legati a NAM.
- La parete cellulare consente alla cellula di espandersi fino a tre volte, fornendo forma, rigidità e stabilità contro la pressione osmotica.
- La sintesi del peptidoglicano avviene in tre fasi, coinvolgendo la formazione di precursori nel citoplasma e la polimerizzazione sulla superficie cellulare.
- Il bactoprenolo gioca un ruolo cruciale nel trasferimento dei monomeri di NAM e NAG all'esterno della cellula, ed è un bersaglio per specifici antibiotici.
- La degradazione e sintesi del peptidoglicano sono mediati da enzimi come autolisine, muramidasi, amidasi, endopeptidasi e carbossipeptidasi, che agiscono in modo coordinato.
Indice
Struttura della catena glicano peptidica
componente base= catena glicano peptidico.
Catene con due aminozuccheri, NAD e NAM. La catena è formata dall’alternarsi di NAM e NAG, creato da legame glicosidico, beta 1-4 glicosidico. Il legame è assicurato dai tetrapeptidi, che sono legati esclusivamente a residui di NAM
Legame tra terzo aminoacido del tetra peptide e il quarto.
Ruolo della parete cellulare
La parete cellulare permette di allargare la cellula fino a tre volte.
Aminoacidi L, con sintesi proteica.
Aminoacidi in forma D.
Sono costanti, in posizione 1 della catene generalmente si trova residuo di alanino, nel 2 acido glutammico, in posizione 3, si osservano due aminoacidi (lisina,gram positivi), acido diaminopimelico (negativi).
In posizione 4, residuo di D-alanina .
Gli ultimi due amminoacidi sono D-alanina,con il ponte peptidico uno dei due residui viene perso.
Beta 1-4 glicosidico, bersaglio di un enzima che si trova in saliva e lacrime, che rompe la parete cellulare. Senza parete cellulare, il batterio non sopravvive e muore.
Famiglia dei beta lattamici, vanno a inibire la sintesi della parete. Il lisozima rompe la parete già sintetizzata, gli altri non la formano.
forma e rigidità alla cellula.
controbilancia pressione osmotica.
Perduta la parete cellulare:
Gram positivi, protoplasto.
Gram negativi, sferoplasto (ha una membrana esterna)
Per rimanere vitale si deve mantenere in una soluzione isotonica (saccarosio al 25%) = cellula a cui è stata tolta la parete. Se in un ambiente ipotonico, muore.
Se in ambiente ipertonica, perde acqua e collassa.
La presenza della parete rende possibile la vita dei batteri nei vari ambienti.
Richiede diversi enzimi, coordinata sia spazialmente che temporalmente.
Il controllo spazio temporale è mediato dal citoscheletro.
Sintesi e degradazione del peptidoglicano
Biosintesi del peptidoglicano.
3 stadi:
-avviene nel citoplasma e porta alla sintesi dei precursori principali NAM e NAG;
-avviene a livello della membrana citoplasmatica, se i monomeri vengono sintetizzati nei citoplasma quindi i precursori devono attraversare la membrana, il passaggio va a legarela catena glicamica peptidica a un trasportatore dritto bactot…;
-avviene sulla superficie della cellula ed è quella che porta alle reazioni di polimerizzazioni, la catena polipeptidica con NAM e NAG, uscita, va a legarsi alla parete cellulare in via di sintesi (reazioni di polimerizzazione), transpeptidazione (sintesi peptidi);
Nella prima fase, permette la sintesi del UDP NAG, in parte viene utilizzato per formare la catena, in parte viene utilizzato per produrre UDP-NAM. Per sintetizzare il NAM utilizza il fosfoenolpiruvato;
Gli enzimi coinvolti della formazione del dimero possono essere il bersaglio di antibiotici;
Una volta formato il NAM si lega con il NAG, e si forma il glicanpentpeptide.
Questo si lega al NAM, formando il lipide 1, va a legarsi il NAG, formando il lipide 2, bactoprenolo trasferisce il monomero base all’esterno.
Anche il bactoprenolo può essere bersaglio di una classe specifica di antibiotici.
Quando una cellula batterica sta per dividersi, la cellula tende ad allungarsi, in questa fase entra una classe di attività enzimatiche. Autolisine, prodotte dal batterio e va a degradare la parete cellulare.
Muramidasi= rompono il legame beta 1 4 glicosidico, che lega nam e nag.
Amidasi= rompono legame ammidico tra NAM e L-alanina (primo amminoacido dle pentapeptide) e separe la catena lineare dal pentapeptide.
Endopeptidasi= rompono legame peptidico che unisce tra di loro due amminoacidi all'interno del pep stesso
Carbossipeptidasi= eliminano l’ultimo residuo del pentapeptide.
L’insieme di queste attività enzimatiche è quella che permette di degradare da una parte di sintetizzare nuovo peptidoglicano.
Domande da interrogazione
- Qual è la struttura fondamentale della catena glicano peptidica?
- Qual è il ruolo della parete cellulare nei batteri?
- Come avviene la sintesi del peptidoglicano?
- Quali enzimi sono coinvolti nella degradazione della parete cellulare?
- Cosa succede a una cellula batterica priva di parete cellulare?
La catena glicano peptidica è composta da un'alternanza di due aminozuccheri, NAM e NAG, uniti da legami glicosidici beta 1-4, con tetrapeptidi legati esclusivamente a residui di NAM.
La parete cellulare consente alla cellula di espandersi fino a tre volte e contrasta la pressione osmotica, garantendo la vitalità del batterio in vari ambienti.
La sintesi del peptidoglicano avviene in tre stadi: nella fase citoplasmatica si sintetizzano i precursori NAM e NAG, a livello della membrana si legano alla catena glicano peptidica, e sulla superficie cellulare avvengono le reazioni di polimerizzazione e transpeptidazione.
Gli enzimi coinvolti includono autolisine, muramidasi, amidasi, endopeptidasi e carbossipeptidasi, che lavorano insieme per degradare e sintetizzare il peptidoglicano.
Una cellula batterica priva di parete cellulare diventa un protoplasto (gram positivi) o sferoplasto (gram negativi) e deve rimanere in una soluzione isotonica per sopravvivere; in ambienti ipotonici o ipertonici, la cellula muore o collassa.
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