細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和肽聚糖的合成

主要內(nèi)容細(xì)菌的細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)肽聚糖的合成當(dāng)前1頁，總共26頁。細(xì)菌的細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)根據(jù)細(xì)菌細(xì)胞壁的構(gòu)造和化學(xué)組成不同，可將其分為G+細(xì)菌（即革蘭氏陽性菌）與G-細(xì)菌（即革蘭氏陰性菌）。G+細(xì)菌的細(xì)胞壁較厚（20～80nm），但化學(xué)組成比較單一，只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸；G-細(xì)菌的細(xì)胞壁較?。?0～15nm），卻有多層構(gòu)造（肽聚糖和脂多糖層等），其化學(xué)成分中除含有肽聚糖以外，還含有一定量的類脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分。此外，兩者的表面結(jié)構(gòu)也有顯著不同。當(dāng)前2頁，總共26頁。1、肽聚糖(peptidoglycan)G+：聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋三維立體結(jié)構(gòu)G-：聚糖骨架、四肽側(cè)鏈二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

當(dāng)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(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋當(dāng)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(cè)鏈當(dāng)前5頁，總共26頁。2、G+菌細(xì)胞壁特殊組分—磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸又稱垣酸，是G細(xì)菌細(xì)胞壁所特有的成分，約占細(xì)胞干重的50%。主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。根據(jù)結(jié)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(xì)胞壁；②提高膜結(jié)合酶的活力。因磷壁酸帶負(fù)電荷，可與環(huán)境中的Mg等陽離子結(jié)合，提高這些離子的濃度，以保證細(xì)胞膜上一些合成酶維持高活性的需要；③貯藏磷元素；④調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素的活力，借以防止細(xì)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(xì)菌特異的表面抗原，因而可用于菌種鑒定；⑦增強(qiáng)某些致病菌（如A族鏈球菌）對宿主細(xì)胞的粘連，避免被白細(xì)胞吞噬，并有抗補體的作用當(dāng)前6頁，總共26頁。2.革蘭陽性菌細(xì)胞壁特殊組分---磷壁酸

壁磷壁酸膜磷壁酸當(dāng)前7頁，總共26頁。3、G-菌細(xì)胞壁特殊組分—外膜(outermembrane)外膜脂質(zhì)雙層脂蛋白使脂質(zhì)雙層聯(lián)結(jié)于肽聚糖上脂多糖LPS當(dāng)前8頁，總共26頁。3.革蘭陰性菌細(xì)胞壁特殊組分---外膜層當(dāng)前9頁，總共26頁。脂多糖(lipopolysaccharid,LPS當(dāng)前10頁，總共26頁。LPS主要功能有：①類脂A是G-細(xì)菌致病性內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；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(xì)胞表面濃度的作用；③由于LPS結(jié)構(gòu)的變化，決定了G-細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；④是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；⑤具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能。當(dāng)前11頁，總共26頁。革蘭陽性菌革蘭陰性菌當(dāng)前12頁，總共26頁。當(dāng)前13頁，總共26頁。4、細(xì)胞壁的功能維持菌體固有的形態(tài)，并保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境，參與物質(zhì)交換。維持菌體內(nèi)外離子平衡磷壁酸是重要的表面抗原與致病性有關(guān)當(dāng)前14頁，總共26頁。5、細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型）細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成受抑制后，這種細(xì)胞壁缺陷型在高滲環(huán)境中仍可存活。這種細(xì)胞壁受損型因在Lister研究所發(fā)現(xiàn)而得名當(dāng)前15頁，總共26頁。葡萄球菌L型當(dāng)前16頁，總共26頁。5、細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)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(dǎo)致慢性或反復(fù)感染對作用于細(xì)胞壁的抗生素不敏感當(dāng)前17頁，總共26頁。細(xì)菌L型菌落類型當(dāng)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(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）第二個階段：在細(xì)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(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長點中，并交聯(lián)形成肽聚糖。當(dāng)前19頁，總共26頁。第一階段：在細(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）。☆這一階段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖經(jīng)一系列反應(yīng)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(jié)合的；當(dāng)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(dāng)前21頁，總共26頁?！癙ark”核苷酸的合成當(dāng)前22頁，總共26頁。第二階段：在細(xì)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(xì)菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂質(zhì)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(xì)胞質(zhì)中形成的胞壁酸到細(xì)胞膜上，在那里與N-乙酰葡萄糖胺結(jié)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(xì)步驟如圖所示。其中的反應(yīng)④與⑤分別為萬古霉素和桿菌肽所阻斷。當(dāng)前23頁，總共26頁。肽聚糖單體的合成——細(xì)菌萜醇細(xì)菌萜醇（bactoprenol）：又稱類脂載體；運載“Park”核苷酸進(jìn)入細(xì)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(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長點處。結(jié)構(gòu)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(xì)胞外多糖和脂多糖的生物合成，如：細(xì)菌的磷壁酸、脂多糖，

細(xì)菌和真菌的纖維素，當(dāng)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(dāng)前25頁，總共26頁。第三階段已合成的雙糖肽插在細(xì)胞膜外的細(xì)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(xì)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(zhuǎn)糖基作用（transglycosylation)