الجدار الخلوي البكتيري والغلاف
الغلاف الخلوي البكتيري هو الحدود الطبقية التي تحمي الخلية، وتحافظ على شكلها ضد ضغط الامتلاء، وتتوسط التبادل مع البيئة، مع الببتيدوغليكان كبوليمر هيكلي مميز له.
Definition
يتألف الغلاف الخلوي البكتيري من الطبقات الخارجية للسيتوبلازم—الغشاء السيتوبلازمي، والجدار الخلوي الببتيدوغليكاني، وفي البكتيريا سالبة الجرام، غشاء خارجي—والتي تحمي الخلية معًا وتحكم تفاعلاتها مع البيئة.
Scope
يغطي هذا الموضوع بنية وتخليق الببتيدوغليكان؛ التركيبات المتناقضة لجدار البكتيريا إيجابية الجرام وجدار البكتيريا سالبة الجرام مع غشائها الخارجي وعديد السكاريد الشحمي؛ الأحماض التيكويكية، الحيز المحيطي، والبورينات؛ الجدار الخلوي البدائي (archaeal) وافتقاره للببتيدوغليكان؛ وأساس صبغة جرام. ويربط كيمياء الغلاف بالصبغ، وعمل المضادات الحيوية، والتعرف المناعي.
Core questions
- كيف يوفر الببتيدوغليكان القوة الميكانيكية مع السماح بالنمو؟
- ما هي السمات الهيكلية التي تميز أغلفة البكتيريا إيجابية الجرام عن أغلفة البكتيريا سالبة الجرام؟
- لماذا تستهدف العديد من المضادات الحيوية تخليق الجدار الخلوي؟
- كيف تختلف أغلفة البدائيات (archaea) عن أغلفة البكتيريا؟
Key concepts
- بنية الببتيدوغليكان والربط المتصالب
- جدار البكتيريا إيجابية الجرام والأحماض التيكويكية
- الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام وعديد السكاريد الشحمي
- الحيز المحيطي والبورينات
- أساس صبغة جرام
Mechanisms
الببتيدوغليكان هو شبكة من خيوط الجليكان المتصالبة بواسطة ببتيدات قصيرة، مكونة كيسًا مستمرًا يقاوم ضغط الامتلاء. في الخلايا إيجابية الجرام، تكون هذه الطبقة سميكة ومرتبطة بالأحماض التيكويكية؛ في الخلايا سالبة الجرام، تكون رقيقة وتقع في الحيز المحيطي تحت غشاء خارجي يعمل عديد السكاريد الشحمي الخاص به كحاجز وذيفان داخلي. يتطلب تخليق الجدار إنزيمات منسقة بدقة تقوم بإدخال مواد جديدة مع الحفاظ على السلامة، وهذا هو السبب في أن التدخل في هذه الخطوات يكون قاتلاً للخلية.
Clinical relevance
الجدار الببتيدوغليكاني فريد للبكتيريا وهو هدف لفئات مهمة من المضادات الحيوية مثل البيتا-لاكتام والجليكوببتيدات، بينما عديد السكاريد الشحمي للغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام هو محفز قوي للاستجابات المناعية للمضيف، مما يجعل بنية الغلاف محورية لكل من العمل المضاد للميكروبات والتفاعلات بين المضيف والميكروب.
History
قسمت طريقة كريستيان جرام للصبغ التفريقي، التي قُدمت عام 1884، البكتيريا إلى مجموعتين كبيرتين تم تفسير تميزهما لاحقًا من خلال الاختلافات في بنية الجدار الخلوي التي كشفت عنها الكيمياء الحيوية والمجهر الإلكتروني في القرن العشرين، مما ربط صبغة كلاسيكية بالتركيب الجزيئي.
Key figures
- Christian Gram
- Hans Christian Joachim Gram
Related topics
Seminal works
- willey2020
- madigan2018
Frequently asked questions
- لماذا تؤثر مضادات البيتا-لاكتام الحيوية على البكتيريا وليس على الخلايا البشرية؟
- تتداخل البيتا-لاكتام مع الإنزيمات التي تبني الببتيدوغليكان، وهو بوليمر موجود فقط في جدران الخلايا البكتيرية. تفتقر الخلايا البشرية إلى الببتيدوغليكان، لذا تعمل الأدوية بشكل انتقائي على الهدف البكتيري.