دیواره و پوشش سلولی باکتریایی
پوشش سلولی باکتریایی مرز لایهلایه است که از سلول محافظت میکند، شکل آن را در برابر فشار تورژور حفظ میکند و تبادل با محیط را واسطهگری میکند، و پپتیدوگلیکان پلیمر ساختاری تعیینکننده آن است.
Definition
پوشش سلولی باکتریایی شامل لایههای خارجی سیتوپلاسم — غشای سیتوپلاسمی، دیواره سلولی پپتیدوگلیکانی، و در باکتریهای گرم منفی، یک غشای خارجی — است که با هم از سلول محافظت میکنند و تعاملات آن را با محیط کنترل میکنند.
Scope
این موضوع ساختار و بیوسنتز پپتیدوگلیکان؛ معماریهای متضاد دیواره گرم مثبت و دیواره گرم منفی با غشای خارجی و لیپوپلیساکارید آن؛ اسیدهای تیکوئیک، پریپلاسم و پورینها؛ دیواره سلولی آرکئال و فقدان پپتیدوگلیکان در آن؛ و اساس رنگآمیزی گرم را پوشش میدهد. این موضوع شیمی پوشش سلولی را به رنگآمیزی، عملکرد آنتیبیوتیک و شناسایی ایمنی مرتبط میسازد.
Core questions
- چگونه پپتیدوگلیکان ضمن اجازه رشد، استحکام مکانیکی را فراهم میکند؟
- چه ویژگیهای ساختاری پوششهای گرم مثبت را از گرم منفی متمایز میکند؟
- چرا بسیاری از آنتیبیوتیکها سنتز دیواره سلولی را هدف قرار میدهند؟
- پوششهای آرکئال چگونه با پوششهای باکتریایی تفاوت دارند؟
Key concepts
- ساختار و اتصال عرضی پپتیدوگلیکان
- دیواره گرم مثبت و اسیدهای تیکوئیک
- غشای خارجی گرم منفی و لیپوپلیساکارید
- پریپلاسم و پورینها
- اساس رنگآمیزی گرم
Mechanisms
پپتیدوگلیکان شبکهای از رشتههای گلیکان است که توسط پپتیدهای کوتاه به هم متصل شدهاند و یک ساکولوس پیوسته را تشکیل میدهند که در برابر فشار تورژور مقاومت میکند. در سلولهای گرم مثبت این لایه ضخیم است و با اسیدهای تیکوئیک مرتبط است؛ در سلولهای گرم منفی نازک است و در پریپلاسم زیر یک غشای خارجی قرار دارد که لیپوپلیساکارید آن به عنوان یک سد و اندوتوکسین عمل میکند. سنتز دیواره به آنزیمهای دقیقاً هماهنگ شدهای نیاز دارد که مواد جدید را وارد میکنند در حالی که یکپارچگی را حفظ میکنند، به همین دلیل تداخل با این مراحل برای سلول کشنده است.
Clinical relevance
دیواره پپتیدوگلیکانی منحصر به باکتریها است و هدف کلاسهای مهم آنتیبیوتیکی مانند بتا-لاکتامها و گلیکوپپتیدها است، در حالی که لیپوپلیساکارید غشای خارجی گرم منفی یک محرک قوی پاسخهای ایمنی میزبان است، که ساختار پوشش سلولی را برای هر دو عملکرد ضد میکروبی و تعاملات میزبان-میکروب محوری میسازد.
History
روش رنگآمیزی افتراقی کریستین گرم، که در سال ۱۸۸۴ معرفی شد، باکتریها را به دو گروه بزرگ تقسیم کرد که تمایز آنها بعدها با تفاوتها در معماری دیواره سلولی که از طریق بیوشیمی و میکروسکوپ الکترونی در قرن بیستم آشکار شد، توضیح داده شد و یک رنگآمیزی کلاسیک را به ساختار مولکولی پیوند داد.
Key figures
- Christian Gram
- Hans Christian Joachim Gram
Related topics
Seminal works
- willey2020
- madigan2018
Frequently asked questions
- چرا آنتیبیوتیکهای بتا-لاکتام بر باکتریها تأثیر میگذارند اما بر سلولهای انسانی نه؟
- بتا-لاکتامها با آنزیمهایی که پپتیدوگلیکان را میسازند، تداخل میکنند. پپتیدوگلیکان پلیمری است که فقط در دیواره سلولی باکتریها یافت میشود. سلولهای انسانی فاقد پپتیدوگلیکان هستند، بنابراین این داروها به طور انتخابی بر هدف باکتریایی عمل میکنند.