Peptidoglicani, costituenti delle pareti cellulari dei batteri

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di

Biochimica

• Peptidoglicani i costituenti delle pareti cellulari dei batteri

A.A. 2019-2020

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Biochimica

• Peptidoglicani i costituenti delle pareti cellulari dei batteri

I batteri grazie alle pareti cellulari rigide che conferiscono loro un aspetto caratteristico possono vivere in ambienti ipotonici, ambienti con una concentrazione salina inferiore a quella intracellulare, in assenza di questa rigidità ci sarebbe un rigonfiamento osmotico della cellula, sino alla rottura (lisi della cellula) delle loro membrane plasmatiche. Le pareti delle cellule dei procarioti sono responsabili della virulenza batterica, ovvero la capacità di indurre malattia. Mediante semplice iniezione di tali pareti cellulari, è possibile scatenati negli animali i sintomi di numerose patologie dovute ai batteri. Oltre a ciò, i caratteristici antigeni dei batteri sono costituenti delle loro pareti cellulari, cosi l’iniezione di preparazioni di pareti cellulari batteriche in un animale sovente induce immunità contro tali microrganismi. (una procedura sviluppata

I batteri, a seconda che riescano a captare o meno la colorazione di Gram, sono classificati in due grandi gruppi: gram-positivi e gram-negativi, Nel 1884 Christian Gram sviluppò una procedura in cui cellule fissate al calore sono in seguito trattate con il colorante cristal violetto e iodio e quindi decolorate con etanolo o acetone. Una prima differenza tra i due gruppi è lo spessore della parete che circonda la loro membrana plasmatica: nei batteri gram-positivi la parete cellulare ha uno spessore di 250

(1Å = 10^-10m) plasmatica, nei gram-negativi la parete è più sottile (circa 30

), La parete è rivestita da una complessa membrana esterna che svolge, in parte, la funzione di escludere le sostanze tossiche per il batterio, inclusa la colorazione di Gram. Ecco perché i gram-negativi sono più resistenti agli antibiotici rispetto ai gram-positivi.

Le pareti cellulari dei batteri sono formate da catene di polisaccaridi e polipeptidi legate in maniera covalente, catene che formano a loro volta una macromolecola a forma di sacchetto che racchiude completamente la cellula. Questa disposizione è nota come peptidoglicano, la cui struttura fu chiarita in larga misura da Jack Strominger. La sua componente polisaccaridica è costituita da catene lineari di N-acetil-d-glucosammina (GlcNAc) e acido N-acetilmuramico che si alternano unite da legami _(1—4). L’unità ripetuta di peptidoglicano ha origine da un legame ammidico tra il gruppo sostituente acido lattico dell’acido N-acetilmuramico e un tetrapeptide contenente un d-amminoacido. Le catene adiacenti e parallele di peptidoglicano formano legami trasversali covalenti attraverso le loro catene laterali tetrapeptidiche; i legami che si formano sono solamente il 40% dei possibili legami.

Nel batterio Staphylococcus aureui il legame trasversale consiste in una catena di pentaglicina che si estende dal gruppo carbossilico terminale di un tetrapeptide sino al gruppo ε-amminico della lisina appartenente a un tetrapeptide adiacente. Grazie ad un microscopio a forza atomica (AFM), dotato di una risoluzione molto alta che consente di apprezzare differenze nell’ordine di alcuni angstrom, è stato possibile realizzare un modello della parete cellulare del batterio gram negativo Bacillus subtilii. La parete cellulare è formata da una fune