細菌細胞壁的結構和肽聚糖的合成

主要內容細菌的細胞壁的結構肽聚糖的合成當前1頁，總共26頁。細菌的細胞壁的結構根據(jù)細菌細胞壁的構造和化學組成不同，可將其分為G+細菌（即革蘭氏陽性菌）與G-細菌（即革蘭氏陰性菌）。G+細菌的細胞壁較厚（20～80nm），但化學組成比較單一，只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸；G-細菌的細胞壁較?。?0～15nm），卻有多層構造（肽聚糖和脂多糖層等），其化學成分中除含有肽聚糖以外，還含有一定量的類脂質和蛋白質等成分。此外，兩者的表面結構也有顯著不同。當前2頁，總共26頁。1、肽聚糖(peptidoglycan)G+：聚糖骨架、四肽側鏈、五肽交聯(lián)橋三維立體結構G-：聚糖骨架、四肽側鏈二維平面網絡結構

當前3頁，總共26頁。1.肽聚糖(peptidoglycan)青霉素作用點溶菌酶作用點N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸革蘭陽性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽側鏈、五肽交聯(lián)橋當前4頁，總共26頁。1.肽聚糖(peptidoglycan)革蘭陰性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽側鏈當前5頁，總共26頁。2、G+菌細胞壁特殊組分—磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸又稱垣酸，是G細菌細胞壁所特有的成分，約占細胞干重的50%。主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。根據(jù)結合部位不同可分為兩種類型：壁磷壁酸和膜磷壁酸。磷壁酸的主要生理功能為：①協(xié)助肽聚糖加固細胞壁；②提高膜結合酶的活力。因磷壁酸帶負電荷，可與環(huán)境中的Mg等陽離子結合，提高這些離子的濃度，以保證細胞膜上一些合成酶維持高活性的需要；③貯藏磷元素；④調節(jié)細胞內自溶素的活力，借以防止細胞因自溶而死亡；⑤作為某些噬菌體特異性吸附受體；⑥賦予G細菌特異的表面抗原，因而可用于菌種鑒定；⑦增強某些致病菌（如A族鏈球菌）對宿主細胞的粘連，避免被白細胞吞噬，并有抗補體的作用當前6頁，總共26頁。2.革蘭陽性菌細胞壁特殊組分---磷壁酸

壁磷壁酸膜磷壁酸當前7頁，總共26頁。3、G-菌細胞壁特殊組分—外膜(outermembrane)外膜脂質雙層脂蛋白使脂質雙層聯(lián)結于肽聚糖上脂多糖LPS當前8頁，總共26頁。3.革蘭陰性菌細胞壁特殊組分---外膜層當前9頁，總共26頁。脂多糖(lipopolysaccharid,LPS當前10頁，總共26頁。LPS主要功能有：①類脂A是G-細菌致病性內毒素的物質基礎；②與磷壁酸相似，也有吸附Mg、Ca等陽離子以提高這些離子在細胞表面濃度的作用；③由于LPS結構的變化，決定了G-細菌細胞表面抗原決定簇的多樣性；④是許多噬菌體在細胞表面的吸附受體；⑤具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能。當前11頁，總共26頁。革蘭陽性菌革蘭陰性菌當前12頁，總共26頁。當前13頁，總共26頁。4、細胞壁的功能維持菌體固有的形態(tài)，并保護細菌抵抗低滲環(huán)境，參與物質交換。維持菌體內外離子平衡磷壁酸是重要的表面抗原與致病性有關當前14頁，總共26頁。5、細菌細胞壁缺陷型（細菌L型）細菌細胞壁的肽聚糖結構受到理化或生物因素的直接破壞或合成受抑制后，這種細胞壁缺陷型在高滲環(huán)境中仍可存活。這種細胞壁受損型因在Lister研究所發(fā)現(xiàn)而得名當前15頁，總共26頁。葡萄球菌L型當前16頁，總共26頁。5、細菌細胞壁缺陷型（細菌L型）的特點形態(tài)與著色性改變需在高滲環(huán)境下培養(yǎng)，增殖緩慢，在固體培養(yǎng)基上形成油煎蛋樣菌落致病性減弱，常導致慢性或反復感染對作用于細胞壁的抗生素不敏感當前17頁，總共26頁。細菌L型菌落類型當前18頁，總共26頁。肽聚糖的合成過程肽聚糖合成分三個階段第一個階段：在細胞質中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）第二個階段：在細胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體—雙糖肽亞單位。第三個階段：已合成的雙糖肽插在細胞膜外的細胞壁生長點中，并交聯(lián)形成肽聚糖。當前19頁，總共26頁。第一階段：在細胞質中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）?！钸@一階段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖經一系列反應生成的；☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸開始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是與糖載體UDP結合的；當前20頁，總共26頁。由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸ATP ADPGln Glu葡糖胺-6-磷酸 N-乙酰葡糖胺-6-磷酸乙酰CoACoAN-乙酰胞壁酸-UDP磷酸烯醇式丙酮酸PiNADPH NADPN-乙酰葡糖胺-1-磷酸 N-乙酰葡糖胺-UDPUTPPPi當前21頁，總共26頁?！癙ark”核苷酸的合成當前22頁，總共26頁。第二階段：在細胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體———雙糖肽亞單位?！钸@一階段中有一種稱為細菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂質載體參與，這是一種由11個類異戊烯單位組成的C35類異戊烯醇，———它通過兩個磷酸基與N-乙酰胞壁酸相連，載著在細胞質中形成的胞壁酸到細胞膜上，在那里與N-乙酰葡萄糖胺結合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成雙糖亞單位?！钸@一階段的詳細步驟如圖所示。其中的反應④與⑤分別為萬古霉素和桿菌肽所阻斷。當前23頁，總共26頁。肽聚糖單體的合成——細菌萜醇細菌萜醇（bactoprenol）：又稱類脂載體；運載“Park”核苷酸進入細胞膜，連接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“橋”，最后將肽聚糖單體送入細胞膜外的細胞壁生長點處。結構式： CH3 CH3 CH3 CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH功能：除肽聚糖合成外還參與微生物多種細胞外多糖和脂多糖的生物合成，如：細菌的磷壁酸、脂多糖，

細菌和真菌的纖維素，當前24頁，總共26頁。肽聚糖單體的合成G-M-P-P-類脂M-P-P-類脂 UDPUDP-G ②UDP ①UDP-M

P-類脂 Pi⑤

P-P-類脂桿菌肽④ 萬古霉素 5甘氨酰-tRNA③ 5tRNA插入至膜外肽聚糖合成處G-M-P-P-類脂當前25頁，總共26頁。第三階段已合成的雙糖肽插在細胞膜外的細胞壁生長點中，并交聯(lián)形成肽聚糖。這一階段分兩步：第一步：是多糖鏈的伸長———雙糖肽先是插入細胞壁生長點上作為引物的肽聚糖骨架（至少含6~8個肽聚糖單體分子）中，通過轉糖基作用（transglycosylation)