Бактериальная клеточная стенка СПб ГУ 2012 План

Бактериальная клеточная стенка СПб. ГУ 2012

План лекции n n n n n 1. Строение пептидогликана (ПГ) клеточной стенки 2. Особенности строения и синтеза пептидной части ПГ 3. Пенициллин и его действие на ПГ 4. Действие лизоцима и литических ферментов на ПГ 5. Функция ПГ 6. Две эволюционные ветви: Гр- и Гр+ бактерии. Окраска по Граму 7. Особенности строения клеточной стенки Гр+ бактерий 8. Особенности строения клеточной стенки микобактерий 9. Особенности строения клеточной стенки Гр- бактерий 10. Белки внешней мембраны клеточной стенки Грбактерий

1 вопрос. Строение пептидогликана (ПГ) клеточной стенки n ПГ = муреин от лат. Murus - стена n ПГ - гетерополимер n ПГ – сложный комплекс, состоящий из 2 -х частей: n 1. гликановая часть n 2. пептидная часть

Гликановая часть ПГ состоит из 2 -х аминосахаров (АС) АС соединены 1, 4β гликозидной связью 1 β 4 N-ацетилглюкозамин N-ацетилмурамовая кислота

2 вопрос. Особенности строения и синтеза пептидной части ПГ n Пептидная часть – 4 АК (тетрапептид) n К 3 атому N-АМК присоединена лактинная группировка, а к ней присоединен тетрапептид n -ОН - лактин n =О - лактам

Пептидная часть ПГ L-аланин D- глутаминовая кислота мезодиаминопимелиновая кислота (ДАПК) D-аланин

Особенности синтеза пептидной части n n n n n АК ПГ у бактерий в Д-форме У эукариот большинство АК в L-форме Синтез ПГ бактерий происходит в цитоплазме Синтез пептидной части не связан с рибосомами происходит за счет ферментов У бактерий специфические т. РНК доставляют АК к месту синтеза т. РНК специфически связываются с АК в Д-форме Состав пептидов в ПГ очень консервативен Сначала происходит сборка так называемого «кирпичика» : N–АМК+4 АК+N–АГА «кирпичик» крепится на ЦПМ, потом встраивается в цепочку ПГ следующим образом:

Пептидные и пентаглициновые мостики между гетерополимерными цепочками

Однослойная структура пептидогликана

Типы связей в молекуле ПГ n 1. гликозидная n 2. пептидные n 3. пентаглициновые (у Гр+) n Строение ПГ необходимо учитывать при создании новых АМП n ПГ – основная мишень для АМП у бактерий

3 вопрос. Пенициллин и его действие на ПГ Пенициллин – А. Флеминг 1928 г. Род Penicillium Действует на пентаглициновые мостики между гетерополимерными цепочками у Гр+ бактерий nи n пептидные мостики между гетерополимерными цепочками у Грбактерий n n

Пептидные (у Гр-) и пентаглициновые (у Гр+) мостики между гетерополимерными цепочками пептидной части ПГ Г М L-ала Гр+ (S. aureus) D-глу Г Г М Мезо-ДАП L-ала D-ала Гр(Е. сoli) D-глу Мезо-ДАП D-ала L-лиз М L-ала D-глу гли гли L-лиз гли D-ала

Александр Флеминг 1881– 1955 Английский бактериолог, Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 г. за открытие пенициллина

Уязвимое место молекулы пенициллина и цефалоспорина действует фермент беталактамаза

4 вопрос. Действие лизоцима и литических ферментов на ПГ Флеминг изучал способы разрушения бактерий. Micrococcus lysodeikticus Лизоцим содержится во всех биологических жидкостях: слезная жидкость, слизистые выделения носовой полости, урогенитального тракта, яичный белок, выделения потовых желез

ЛИЗОЦИМ (мурамидаза) - фермент класса гидролаз Разрушает β-1, 4 -гликозидную связь между N-АГА и N-АМК ПГ 1 β 4

Лизоцимоподобные ферменты n Эндопептидаза n Бактериоцины

Функции лизоцимоподобных ферментов n n n 1. В процессе роста для вставки (импрегнации) в клеточную стенку новых вновь синтезированных фрагментов ПГ. Ферментативное разрушение ПГ идет только в определенных участках клеточной стенки. 2. Бактерии вырабатывают подобные ферменты для борьбы с другими бактериями. 3. Бактерии обладают устойчивостью к действию своих собственных ферментов (иммунитет). 4. Некоторые молекулы подобных ферментов способны свободно проникать через ПГ в просветы диаметром около 2 нм. 5. Свободно проникают молекулы с Мм ~50 к. Да.

5 вопрос. Функции ПГ 1. Основная функция – стабильность – поддержание постоянной формы бактерии 2. Иммунологические функции: иммуномодулятор, запускает классический и альтернативный пути активации системы комплемента 3. Тормозит фагоцитарную активность макрофагов 4. Угнетает миграцию макрофагов 5. Обладает противоопухолевым действием

6. Вопрос. Окраска по Граму n 2 группы: n 1. Firmicutes – грамположительные бактерии n 2. Gracilicutes – грамотрицательные бактерии

Окраска по Граму Ганс Христиан Грам (1853– 1938) Датский бактериолог 1884 г. - предложил новый метод окраски бактерий

Две эволюционные линии бактерий 1. Firmicutes – грамположительные бактерии 2. Gracilicutes – грамотрицательные бактерии

Окраска по Граму Гр- Гр+

7 вопрос. Особенности строения клеточной стенки Гр+ бактерий

Гр+ тип строения клеточной стенки клетки Staphylococcus aureus

Структура пептидогликана Гр+ бактерий. ПГ – 90% от массы клеточной стенки. ПГ не однослойный, расположен в 5, 6 слоев

Тейхоевая кислота n 1. полимеры - сложные комплексы многоатомных спиртов с сахарами, АК и фосфатами. n 2. определяет антигенные свойства n 3. связывает ионы магния и кальция n 4. регуляторы ПЦ-связывающих белков

Поверхностные компоненты Гр+ бактерий n. Белок А (S. aureus – условнопатогенная бактерия - возбудитель гнойновоспалительных процессов, сепсиса, фурункулеза и т. д. ) n. Белок М (S. pyogenes – патогенная бактерия, вызывает ангину, рожистое воспаление, сепсис и т. д. ) n. Иммунологическая мимикрия

8 вопрос. Особенности строения клеточной стенки микобактерий В клеточной стенке Mycobacterium tuberculosis 60 -90% липидов (в ср. у бактерий 2 -8%) Липиды микобактерий: миколовые кислоты воск Д корд-фактор – трегалоза-6, 6 -димиколат Метод окраски микобактерий – метод Циля- Нильсена (окрашивание в красный цвет)

Ультратонкий срез M. tuberculosis

9 вопрос. Гр-тип строения клеточной стенки Ультратонкий срез клетки Escherichia coli

Особенности строения клеточной стенки Гр- бактерий А. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий: 1 — цитоплазматическая мембрана; 2 — пептидогликановый слой; 3 — периплазматическое пространство; 4 — молекулы белков (заштрихована гидрофобная часть); 5 — фосфолипид; 6 — липополисахарид. Б. Строение молекулы липополисахарида: 1 — липид А; 2 — внутреннее полисахаридное ядро; 3 — наружное полисахаридное ядро; 4 — О-антиген

Особенности строения клеточной стенки Гр- бактерий

Строение липида А

S- и R-формы колоний B. anthracis rough form (шероховатая) smooth form (гладкая)

S- и R-формы колоний

Схема эксперимента Гриффита (по Стенту)

10 вопрос. Белки внешней мембраны клеточной стенки Гр- бактерий n 1. белки-адгезины, n 2. белки-порины: диаметр пор omp C = 1, 1; omp F =1, 2 нм, n 3. белки-переносчики витамина В 12, n 4. белки-переносчики железа, n 5. белки-рецепторы для бактериофагов.

Белки внешней мембраны клеточной стенки Гр- бактерий.