Bakteriyel Hücre Duvarı ve Zarfı
Bakteriyel hücre zarfı, hücreyi koruyan, turgor basıncına karşı şeklini koruyan ve çevreyle madde alışverişini sağlayan katmanlı bir sınırdır; peptidoglikan ise onun tanımlayıcı yapısal polimeridir.
Tanım
Bakteriyel hücre zarfı, sitoplazmanın dışındaki katmanları—sitoplazmik membran, peptidoglikan hücre duvarı ve Gram-negatif bakterilerde dış zar—içermektedir; bu katmanlar birlikte hücreyi korumakta ve çevreyle etkileşimlerini düzenlemektedir.
Kapsam
Bu konu, peptidoglikanın yapısını ve biyosentezini; Gram-pozitif duvar ile dış zarı ve lipopolisakkariti ile Gram-negatif duvarın zıt mimarilerini; teikoik asitleri, periplazmayı ve porinleri; arkeal hücre duvarını ve peptidoglikan eksikliğini; ve Gram boyamasının temelini kapsamaktadır. Zarf kimyasını boyama, antibiyotik etkisi ve immün tanıma ile ilişkilendirmektedir.
Temel sorular
- Peptidoglikan, büyümeye izin verirken mekanik gücü nasıl sağlamaktadır?
- Hangi yapısal özellikler Gram-pozitif zarfları Gram-negatif zarflardan ayırmaktadır?
- Birçok antibiyotik neden hücre duvarı sentezini hedeflemektedir?
- Arkeal zarflar bakteriyel olanlardan nasıl farklılık göstermektedir?
Anahtar kavramlar
- Peptidoglikan yapısı ve çapraz bağlanması
- Gram-pozitif duvar ve teikoik asitler
- Gram-negatif dış zar ve lipopolisakkarit
- Periplazma ve porinler
- Gram boyamasının temeli
Mekanizmalar
Peptidoglikan, kısa peptitlerle çapraz bağlı glikan iplikçiklerinden oluşan bir ağdır ve turgor basıncına direnen sürekli bir kesecik (sacculus) oluşturmaktadır. Gram-pozitif hücrelerde bu katman kalındır ve teikoik asitlerle ilişkilidir; Gram-negatif hücrelerde ise incedir ve lipopolisakkariti bariyer ve endotoksin görevi gören bir dış zarın altında periplazmada yer almaktadır. Duvar sentezi, bütünlüğü korurken yeni materyal ekleyen hassas bir şekilde koordine edilmiş enzimler gerektirmektedir; bu nedenle bu adımlara müdahale hücre için ölümcüldür.
Klinik önem
Peptidoglikan duvarı bakterilere özgüdür ve beta-laktamlar ve glikopeptitler gibi önemli antibiyotik sınıflarının hedefidir; Gram-negatif dış zarın lipopolisakkariti ise konak immün yanıtlarının güçlü bir uyarıcısıdır, bu da zarf yapısını hem antimikrobiyal etki hem de konak-mikrop etkileşimleri için merkezi hale getirmektedir.
Tarihçe
Christian Gram'ın 1884'te tanıttığı diferansiyel boyama yöntemi, bakterileri iki büyük gruba ayırmıştır; bu ayrım daha sonra yirminci yüzyılda biyokimya ve elektron mikroskobu aracılığıyla ortaya çıkarılan hücre duvarı mimarisindeki farklılıklarla açıklanmıştır ve klasik bir boyayı moleküler yapıyla ilişkilendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Christian Gram
- Hans Christian Joachim Gram
İlgili konular
Temel eserler
- willey2020
- madigan2018
Sıkça sorulan sorular
- Beta-laktam antibiyotikleri neden bakterileri etkilerken insan hücrelerini etkilememektedir?
- Beta-laktamlar, sadece bakteriyel hücre duvarlarında bulunan bir polimer olan peptidoglikanı oluşturan enzimleri etkilemektedir. İnsan hücrelerinde peptidoglikan bulunmadığından, ilaçlar bakteriyel hedef üzerinde seçici olarak etki etmektedir.