دیواره و پوشش سلولی باکتریایی
پوشش سلولی باکتریایی، مرز لایهای، غشای پلاسمایی، دیواره سلولی، و در باکتریهای گرم منفی یک غشای خارجی اضافی است که سیتوپلاسم را احاطه میکند. عنصر ساختاری مرکزی آن پپتیدوگلیکان است، یک پلیمر مشبک که به سلول شکل میدهد و آن را در برابر لیز اسمزی محافظت میکند، و نحوه سازماندهی این پوشش، تقسیمبندی ساختاری اصلی باکتریها را تعریف میکند.
Definition
دیواره و پوشش سلولی باکتریایی، ساختار سطحی چند لایه سلول باکتریایی است که شامل غشای پلاسمایی و یک دیواره خارجی مبتنی بر پپتیدوگلیکان (با یک غشای خارجی اضافی در باکتریهای گرم منفی) میشود و شکل سلول را حفظ کرده و در برابر فشار تورگور داخلی مقاومت میکند.
Scope
این موضوع به شیمی و معماری پپتیدوگلیکان، پوشش گرم مثبت (یک دیواره ضخیم با اسیدهای تیکوئیک)، پوشش گرم منفی (یک دیواره نازک محصور شده توسط یک غشای خارجی حاوی لیپوپلیساکارید)، و نقشهای عملکردی پوشش در شکل، یکپارچگی و نفوذپذیری میپردازد. این موضوع روش رنگآمیزی را که این تمایز را آشکار میکند، در یک موضوع مرتبط دیگر بررسی میکند.
Core questions
- معماری پپتیدوگلیکان چگونه شکل و محافظت اسمزی را فراهم میکند؟
- چه تفاوتهای ساختاری پوشش گرم مثبت را از پوشش گرم منفی متمایز میکند؟
- غشای خارجی چگونه نفوذپذیری باکتریهای گرم منفی را شکل میدهد؟
Key concepts
- ساکولوس پپتیدوگلیکان (مورئین)
- رشتههای گلیکان متصل به هم توسط پلهای پپتیدی
- دیواره ضخیم گرم مثبت با اسیدهای تیکوئیک
- دیواره نازک گرم منفی و غشای خارجی
- لیپوپلیساکارید و غشای خارجی
- فضای پریپلاسمی
- محافظت اسمزی و تورگور
Mechanisms
پپتیدوگلیکان از زنجیرههای گلیکان متشکل از N-استیلگلوکوزامین و N-استیلمورامیک اسید متناوب ساخته شده است که توسط پپتیدهای کوتاه به یک ماکرومولکول مشبک واحد، یعنی ساکولوس، متصل میشوند. این ساکولوس سلول را احاطه کرده و با فشار تورگور مقابله میکند. در باکتریهای گرم مثبت، این دیواره ضخیم است و با اسیدهای تیکوئیک و لیپوتیکوئیک در هم تنیده شده است؛ در باکتریهای گرم منفی، لایه پپتیدوگلیکان نازک است و در فضای پریپلاسمی بین غشای پلاسمایی و یک غشای خارجی نامتقارن قرار دارد که لایه بیرونی آن از لیپوپلیساکارید تشکیل شده است. غشای خارجی به عنوان یک سد نفوذپذیری عمل میکند و پروتئینهای کانالی ورود املاح را کنترل میکنند. این تفاوتهای پوششی، اساس حفظ افتراقی رنگ در رنگآمیزی گرم و بسیاری از تمایزات ساختاری بین باکتریها را تشکیل میدهند.
Clinical relevance
پوشش، ویژگی ساختاری است که باکتریهای گرم مثبت را از گرم منفی جدا میکند و به تفاوتهای ذاتی در خواص سد بین دو گروه کمک میکند؛ لیپوپلیساکارید غشای خارجی گرم منفی یک مولکول سطحی مهم است که توسط میزبان شناسایی میشود. این مدخل ساختار پوشش را به عنوان یک ماده مرجع توصیف میکند و مبنایی برای تصمیمگیریهای تشخیصی یا درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
ساختار مولکولی پپتیدوگلیکان و معماری پوششهای گرم مثبت و گرم منفی در ادبیات بیوشیمیایی و زیستشناسی سلولی تثبیت شده و در کتابهای درسی استاندارد میکروبیولوژی سنتز شده است.
History
دیواره در اوایل به عنوان ساختار مسئول شکل باکتریایی و واکنش گرم شناخته شد، و کشف شیمی پپتیدوگلیکان در اواسط قرن بیستم، و به دنبال آن مدلهای دقیق معماری آن، توضیح داد که چگونه یک شبکه کووالانسی واحد میتواند هم به سلول شکل دهد و هم از آن محافظت کند.
Key figures
- Waldemar Vollmer
- Thomas Silhavy
- Miguel de Pedro
Related topics
Seminal works
- vollmer-2008
- silhavy-2010
Frequently asked questions
- پپتیدوگلیکان چیست؟
- پپتیدوگلیکان (مورئین) یک پلیمر مشبک از زنجیرههای گلیکان است که توسط پپتیدها به هم متصل شدهاند و دیواره سلولی باکتریایی را تشکیل میدهند، به سلول شکل میدهند و آن را در برابر لیز اسمزی محافظت میکنند.
- پوششهای گرم مثبت و گرم منفی چه تفاوتی دارند؟
- باکتریهای گرم مثبت دارای یک دیواره پپتیدوگلیکان ضخیم با اسیدهای تیکوئیک و بدون غشای خارجی هستند، در حالی که باکتریهای گرم منفی دارای یک لایه پپتیدوگلیکان نازک هستند که توسط یک غشای خارجی حاوی لیپوپلیساکارید محصور شده است.