Fungsi, Struktur, dan Sintesis Peptidoglikan



itu peptidoglikan itu adalah komponen utama dinding sel prokariota. Ini adalah polimer besar dan terdiri dari unit N-acetylglucosamine dan asam N-acetylmuramic. Komposisi peptidoglikan sangat mirip pada semua kelompok prokariota.

Yang bervariasi adalah identitas dan frekuensi asam amino yang berlabuh padanya, membentuk rantai tetrapeptida. Mesin yang terlibat dalam sintesis peptidoglikan adalah salah satu target paling umum untuk sebagian besar antibiotik.

Indeks

  • 1 fungsi
    • 1.1 Bakteri gram positif
    • 1.2 Bakteri gram negatif
  • 2 Struktur
  • 3 Ringkasan
    • 3.1 Langkah 1
    • 3.2 Langkah 2
    • 3.3 Langkah 3
    • 3.4 Langkah 4
  • 4 Referensi

Fungsi

Peptidoglikan adalah unsur dasar dari dinding sel bakteri. Peran utamanya adalah untuk mempertahankan bentuk sel dan menjaga stabilitas osmotik khas hampir semua bakteri.

Tergantung pada struktur dinding tersebut, prokariota dapat diklasifikasikan sebagai Gram positif dan Gram negatif..

Kelompok pertama memiliki konsentrasi peptidoglikan yang berlimpah dalam komposisi dinding selnya dan karena itu mampu mempertahankan pewarnaan Gram. Karakteristik peptidoglikan yang paling relevan pada kedua kelompok dijelaskan di bawah ini:

Bakteri gram positif

Dinding bakteri Gram-positif ditandai dengan menjadi tebal dan homogen, terutama terdiri dari peptidoglikan dan sejumlah besar asam teichoic, polimer gliserol atau ribitol yang digabungkan dengan gugus fosfat. Pada kelompok-kelompok ini ribitol atau gliserol terikat residu asam amino, seperti d-alanin.

Asam teikoat dapat terikat ke peptidoglikan itu sendiri (melalui ikatan kovalen dengan asam N-asetillamatamat) atau ke membran plasma. Dalam kasus terakhir mereka tidak lagi disebut asam teichoic, tetapi menjadi asam lipoteichoic.

Karena asam teikoat memiliki muatan negatif, muatan dinding umum dari bakteri Gram positif adalah negatif.

Bakteri gram negatif

Bakteri Besar Negatif menunjukkan dinding yang secara struktural lebih kompleks daripada bakteri Gram positif. Mereka terdiri dari lapisan tipis peptidoglikan diikuti oleh membran luar yang bersifat lipid (selain membran plasma sel).

Mereka tidak memiliki asam teichoic dan protein membran paling banyak adalah Braun lipoprotein: protein kecil yang secara kovalen terkait dengan peptidoglikan dan tertanam dalam membran luar oleh bagian hidrofobik.

Lipopolysaccharides ditemukan di membran luar. Ini adalah molekul besar dan kompleks yang terbentuk dari lemak dan karbohidrat, dan terdiri dari tiga bagian: lipid A, pusat polisakarida, dan antigen O.

Struktur

Peptidoglikan adalah polimer yang sangat silang dan saling berhubungan, serta elastis dan keropos. Ini berukuran besar dan terdiri dari sub-unit yang identik. Polimer ini memiliki dua turunan gula: N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat.

Selain itu, mereka mengandung beberapa jenis asam amino, termasuk asam d-glutamat, d-alanin dan asam meso-diaminopimelic. Asam amino ini tidak sama dengan yang membentuk protein, karena mereka memiliki konformasi l- dan bukan d-.

Asam amino bertanggung jawab untuk melindungi polimer dari aksi peptidase, enzim yang menurunkan protein.

Strukturnya diatur sebagai berikut: unit N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat bergantian satu sama lain, dalam kelompok karboksil dari kelompok asam N-asetillamatamat terdapat rantai ikatan asam amino d- dan l-.

Gugus terminal karboksil residu d-alanin melekat pada gugus amino asam diaminopimelic (DAP), walaupun mungkin ada jenis jembatan lain di tempatnya..

Sintesis

Sintesis peptidoglikan terjadi dalam sitoplasma sel dan terdiri dari empat langkah, di mana unit polimer yang terikat pada UDP dipindahkan ke fungsi transportasi lipid yang membawa molekul ke bagian luar sel. Polimerisasi terjadi di sini berkat enzim yang terletak di daerah tersebut.

Peptidoglikan adalah polimer yang berbeda dari struktur lain oleh organisasinya dalam dua dimensi dan mensyaratkan bahwa unit yang menyusunnya dihubungkan dengan cara yang tepat untuk mencapai konformasi ini..

Langkah 1

Proses dimulai di dalam sel dengan konversi glukosomin dalam N-acetylmurámico, berkat proses enzimatik.

Kemudian, itu diaktifkan dalam reaksi kimia yang melibatkan reaksi dengan uridine triphosphate (UTP). Langkah ini mengarah pada pembentukan asam uridin difosfat-N-asetilmuramat.

Selanjutnya, perakitan unit asam uridin difosfat-N-asetilmuramat terjadi melalui enzim.

Langkah 2

Selanjutnya, pentapeptida difosfat asam uridin-N-asetilurat dikaitkan dengan sarana ikatan pirofosfat dengan baktoprenol yang terletak di membran plasma, dan pelepasan uridin monofosfat (UMP) terjadi. Bactoprenol bertindak sebagai molekul pembawa.

Penambahan N-acetylglucosamine terjadi berasal dari disakarida yang akan menimbulkan peptidoglikan. Proses ini dapat dimodifikasi sedikit pada bakteri tertentu.

Misalnya, dalam Staphylococcus aureus penambahan pentaglycine (atau asam amino lainnya) terjadi pada posisi 3 rantai peptida. Ini terjadi dengan tujuan meningkatkan panjang ikatan silang.

Langkah 3

Selanjutnya, bakterioprenol bertanggung jawab untuk mentransfer prekursor peptida diseptarida N-acetylglucosamine-N-acetylmuramic ke luar, yang berikatan dengan rantai polipeptida berkat keberadaan enzim transglikosilase. Katalis protein ini menggunakan ikatan pirofosfat antara disakarida dan bacteroprenol.

Langkah 4

Di daerah dekat membran plasma, ikatan silang (transpeptidation) terjadi antara rantai peptida, melalui amina bebas yang berada di posisi ketiga residu asam amino atau terminal-N dari rantai pentaglisin dan d-alanin yang terletak di posisi keempat dari rantai polipeptida lainnya.

Cross-linking terjadi berkat adanya enzim transpeptidase, yang terletak di membran plasma.

Selama pertumbuhan organisme, peptidoglikan dapat dibuka pada titik-titik tertentu menggunakan mesin enzimatik sel dan mengarah ke penyisipan monomer baru.

Karena peptidoglikan mirip dengan jaringan, pembukaan pada titik yang berbeda tidak secara signifikan mengurangi kekuatan struktur.

Sintesis peptidoglikan dan proses degradasi terjadi secara konstan dan enzim tertentu (seperti lisozim) merupakan penentu dalam bentuk bakteri..

Ketika bakteri kekurangan nutrisi, sintesis peptidoglicano berhenti, menyebabkan beberapa kelemahan dalam struktur.

Referensi

  1. Alcamo, I. E. (1996). Mikrobiology. Penerbitan Wiley.
  2. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Mikrobiologi medis. Ilmu Kesehatan Elsevier.
  3. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologi. Perusahaan Mc Graw-Hill
  4. Struthers, J. K., & Westran, R. P. (2005). Bakteriologi klinis. Masson.
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, B. V. D. B., Verheul, J., Biboy, J., Nichols, R. J., ... & Breukink, E. (2010). Regulasi sintesis peptidoglikan oleh protein membran luar. Sel, 143(7), 1097-1109.