一、肽聚糖在细胞哪里合成?
肽聚糖是细菌细胞壁所特有的一种结构大分子物质,它不仅具有重要的结构与生理功能,而且还是青霉素、万古霉素、环丝氨酸(恶唑霉素)与杆菌肽等许多抗生素作用的靶物质,所以肽聚糖是一种重要而且在抗生素治疗上有着特别意义的物质。
肽聚糖的生物合成过程复杂,步骤多,而且合成部位几经转移。为此把肽聚糖的生物合成分为细胞质中、细胞膜上以及细胞膜外合成3个阶段。正因为肽聚糖合成不是在一个地方完成的,所以合成过程中必须要有能够转运与控制肽聚糖结构元件的载体参与。已知有两种载体:一种是尿苷二磷酸(UDP),另一种是细菌萜醇。
以了解得较清楚的金黄色葡萄球菌的肽聚糖合成为例。
第一阶段:在细胞质中合成胞壁酸五肽。这一阶段起始于N-乙酰葡糖胺-1-磷酸,它是由葡萄糖经过下列反应步骤生成的:
自N-乙酰葡糖胺-1-磷酸开始,以后的N-乙酰葡糖胺、N-乙酰胞壁酸以及胞壁酸五肽都是与糖载体UDP相结合。
第二阶段:在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡糖胺合成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。这一阶段中有一种称为细菌萜醇(Bcp)的脂质载体参与,这是一种由11个类异戊二烯单位组成的C55类异戊二烯醇,它通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连,载着在细胞质中形成的UDP-N-乙酰胞壁酸五肽转到细胞膜上,在那里与N-乙酰葡糖胺结合,并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成双糖肽亚单位。
第三阶段:已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中并交联形成肽聚糖。这一阶段的第一步是多糖链的伸长。双糖肽先是插入细胞壁生长点上作为引物的肽聚糖骨架(至少含6~8个肽聚糖单体的分子)中,通过转糖基作用使多糖链延伸一个双糖单位;第二步通过转肽酶的转肽作用(transpeptidation)使相邻多糖链交联。转肽时先是D-丙氨酰-D-丙氨酸间的肽链断裂,释放出一个D-丙氨酰残基,然后倒数第2个D-丙氨酸的游离羧基与邻链甘氨酸五肽的游离氨基间形成肽键而实现交联。
转肽作用为青霉素所抑制,原因是青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物,两者互相竞争转肽酶的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后,双糖肽间的肽桥无法交联,这样的肽聚糖就缺乏应有的强度,结果就形成原生质体或球状体这样的细胞壁缺损的细胞,它们在不利的渗透压环境下极易破裂而死亡。由于青霉素的抑菌作用在于抑制肽聚糖的生物合成,所以青霉素只对生长繁殖的细菌有抑制作用,而对不生长状态的静止细胞(rest cell)无抑制作用。
二、大肠杆菌是真核还是原核?
大肠杆菌是原核生物,也是正常肠道菌群的组成部分。它有一个由肽聚糖组成的细胞壁,没有细胞核。大肠杆菌是人类和许多动物肠道中最重要和最丰富的细菌。它没有孢子,主要生活在大肠中。大肠杆菌的代谢型是兼性厌氧型。大肠杆菌存在于极度酸性的环境中。大肠杆菌通常通过水和食物传播。只有在特殊情况下,如免疫力下降和长期肠道刺激,才会发生相应部位的感染。
三、肽聚糖的合成途径?
肽聚糖是细菌细胞壁所特有的一种结构大分子物质,它不仅具有重要的结构与生理功能,而且还是青霉素、万古霉素、环丝氨酸(恶唑霉素)与杆菌肽等许多抗生素作用的靶物质,所以肽聚糖是一种重要而且在抗生素治疗上有着特别意义的物质。
肽聚糖的生物合成过程复杂,步骤多,而且合成部位几经转移。为此把肽聚糖的生物合成分为细胞质中、细胞膜上以及细胞膜外合成3个阶段。正因为肽聚糖合成不是在一个地方完成的,所以合成过程中必须要有能够转运与控制肽聚糖结构元件的载体参与。已知有两种载体:一种是尿苷二磷酸(UDP),另一种是细菌萜醇。
以了解得较清楚的金黄色葡萄球菌的肽聚糖合成为例。
第一阶段:在细胞质中合成胞壁酸五肽。这一阶段起始于N-乙酰葡糖胺-1-磷酸,它是由葡萄糖经过下列反应步骤生成的:
自N-乙酰葡糖胺-1-磷酸开始,以后的N-乙酰葡糖胺、N-乙酰胞壁酸以及胞壁酸五肽都是与糖载体UDP相结合。
第二阶段:在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡糖胺合成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。这一阶段中有一种称为细菌萜醇(Bcp)的脂质载体参与,这是一种由11个类异戊二烯单位组成的C55类异戊二烯醇,它通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连,载着在细胞质中形成的UDP-N-乙酰胞壁酸五肽转到细胞膜上,在那里与N-乙酰葡糖胺结合,并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成双糖肽亚单位。
第三阶段:已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中并交联形成肽聚糖。这一阶段的第一步是多糖链的伸长。双糖肽先是插入细胞壁生长点上作为引物的肽聚糖骨架(至少含6~8个肽聚糖单体的分子)中,通过转糖基作用使多糖链延伸一个双糖单位;第二步通过转肽酶的转肽作用(transpeptidation)使相邻多糖链交联。转肽时先是D-丙氨酰-D-丙氨酸间的肽链断裂,释放出一个D-丙氨酰残基,然后倒数第2个D-丙氨酸的游离羧基与邻链甘氨酸五肽的游离氨基间形成肽键而实现交联。
转肽作用为青霉素所抑制,原因是青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物,两者互相竞争转肽酶的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后,双糖肽间的肽桥无法交联,这样的肽聚糖就缺乏应有的强度,结果就形成原生质体或球状体这样的细胞壁缺损的细胞,它们在不利的渗透压环境下极易破裂而死亡。由于青霉素的抑菌作用在于抑制肽聚糖的生物合成,所以青霉素只对生长繁殖的细菌有抑制作用,而对不生长状态的静止细胞(rest cell)无抑制作用。
四、什么是肽聚糖?
肽聚糖是由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸与四到五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子结构。 肽聚糖(peptidoglycan),又称粘质复合物(mucocomplex)、胞壁质(murein)。它是由双糖单位,四肽尾还有肽桥聚合而成的多层网状大分子结构。 N-乙酰葡萄糖胺(N-Acetylglucosamine,又称NAG)和N-乙酰胞壁酸(N-Acetylmuramic Acid,又称NAMA)交替连接的杂多糖与不同组成的肽交叉连接形成的大分子。肽聚糖是许多细菌细胞壁的主要成分。 如革兰氏阳性细菌胞壁所含的肽聚糖占干重的50-80%,由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1,4糖苷键连接而成,糖链间由肽链交联,构成稳定的网状结构,肽链长短视细菌种类不同而异,革兰氏阴性细菌胞壁所含的肽聚糖占干重的5-20%其双糖单位跟革兰氏阳性菌一样。
五、肽聚糖由什么构成?
1. G-M 双糖单位;
2. 四肽尾
组成:革兰氏阳性菌(如葡萄球菌)为 L-Ala + D-Glu + L-Lys + D-Ala ,革兰氏阴性菌(如大肠埃希菌)为 L-Ala + D-Glu + m-DAP + D-Ala ;
连接方式:四肽中N端的L-Ala上α-NH2与M中乳酸的羧基连接;
3. 肽桥
组成:肽桥的变化甚多,已超过100种,如,在S.aureus中,肽桥为甘氨酸五肽。
肽聚糖
连接方式:甘氨酸五肽的N端α-氨基与四肽C端D-Ala上的羧基连接,C端羧基与另一个四
肽上L-Lys的ε-氨基连接。革兰氏y阴性菌无特殊肽桥,故前后两肽尾的D-Ala与m-DAP直接相连。
溶菌酶。抗生素能抑制肽聚糖的生物合成。肽聚糖合成的条件:需要两个主要的载体,即尿嘧啶二磷酸(Uridine Diphosphate,UDP)和聚戊二烯磷酸酯(又称细菌萜醇)。
六、大肠杆菌是真核生物还是原核生物?
大肠杆菌是原核生物,也是正常肠道菌群的组成部分。它有一个由肽聚糖组成的细胞壁,没有细胞核。大肠杆菌是人类和许多动物肠道中最重要和最丰富的细菌。它没有孢子,主要生活在大肠中。大肠杆菌的代谢型是兼性厌氧型。大肠杆菌存在于极度酸性的环境中。大肠杆菌通常通过水和食物传播。只有在特殊情况下,如免疫力下降和长期肠道刺激,才会发生相应部位的感染。