Prezenta peretelui celular la bacterii este constanta ~inecesara

  • View
    222

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Prezenta peretelui celular la bacterii este constanta ~inecesara

  • Microbiologie generala

    z-

    Prezenta peretelui celular la bacterii este constanta ~i necesara existentei lorin conditii n:aturale, dar nu este \lniversaUi.Astfel, exista exceptii corespunzand unorbacterii la care peretele:celularpoate lipsi definitiv sau temporar. Spre exemplu,]1ico:&-lasm~}e,cele rnalrnici hacterii cunoscute care pot cre~te ~i se pot reproduce inafara celulelor gazda vii, d~i sunt parazite intracelulare, sunt liBs~ de perete celu~De asemenea, sunt cunoscute bacterii mutante cu perete celular defectiv, numiteforme "L" (d~Ja denurnirea Institutului Lister, unde au fost descoperite). Uneleforme "L" potreveni la forma bacteriana originara, din care au fost obtinute, in timpce altele sunt stabile.

    La marea majoritate a bacteriilor, care prezinta peret~ celular, acesta esteo structura bine definita, rigida, care inconjoara celula bacteriana acoperindmembrana plasmatica de care este strans ata~at. EI este vizibil la microscopulelectronic ~i invizibil la microscopul optic pe preparate colorate obi~nuit, darvizibil pe frotiuri carora Ii se aplica 0 coloratie selectiva (cu albastm Alcian) ~ipe celule vii datorita refringentei. Pentru evidentierea sa microscopica se poaterecurge ~i la artificii de tehnica, cum ar fi lezarea menajata a peretelui cumijloace mecanice (ultrasunete, agitare cu perle de sticla) sau chimice (lizozim,~oc osmotic) care permit eliminarea continutului celular, peretele ramanand caun sac golit de continut. ,/ .

    Pentru..-analiza comp6zitiei chimice se preQaf.a-pereti celula~rrStarepUrificat~n ru a mecanica a celulelo ~i apoi separ'!1".ec('anvelopeiinsolul5i1~d~ c stituentii ,solubili.Membrana plasmatica ~i proteinele ata~ate seindeparteaza prin intermediul proteazelor sau detergentilorn

    Pe asemenea preparate peretele celular pastreaza contuml de bazarelevand componenta sa esentiala: peptidoglicanul sau murein a (Lat. = perete). Mureina formeaza un sac de jur imprejurul celulei bacteriene, avand 0structura tridimensionala (Fig. 9). In arhitectura celulei bacteriene, pereteleprezinta 0 problema unica. In timp ce alte structuri celulare complexe (ex:membrana, ribozomii) se asambleaza spontan, peretele celular necesita inserareaunor noi blocuri de constructie intr-un strat deja mentinut ca atare prin legaturico:alente. De.ace~a, .e~terea ~i ~zvoltar~a a intr-oo~a s.pecifica i~puneeXlste~ta/ n~l~ me msm ~u tg!are d~e . a~ fin te 11'1 ceca. ce pnve~tedeschlderea ~l mc derea enzlmaflca a Iega; nlor.

  • M = aciJN- acctilmuramicG = N -
  • Pot1iune&-&licanica, reprezentand scheletul, are structura unor lanturilineare formate din resturile altemante a doua N-acetil hexozamine diferite:N-acetilglucoza~NAG) ~i addul N-acetil muramic (NAM) legate intreele prin legaturiC.l2:1.) Este deci un ~iv. Acidul muramic esteunic pentru peptidoglicanul bacterian. Gruparile carboxil (-COOH) ale resturilorde acid N - acetilmuramic fumizeaza punctele de legare ale lanturilor peptidice.

    Componenta peptididi contine ca unitate de constructie un tetrapeptida1catuit din D- ~i L- aminoacizi in altemanta, in general cu structura:

    L-Ala - D-Glu - L-Lys - D-Ala . La diferite microorganismepeptidoglicanul difera prin: - aminoacizii 2 ~i 3 ai tetrapeptidului, - structurapuntii de legare ineuei~ata ~i - frecventa legaturilor incmei~ate.

    Unitatile tetrapeptidiee apat1inand lanturilor de glican adiacente sunt larandullor legate prin punti speeializate, interpeptidice.

    -'k"In raport eu struetura chimica de baza, atat glieanii cat ~i tetrapeptidelepot suferi variatii de structura care nu modifica insa semnificativ arhitecturageneral a a moleculei.* Structura peptidoglieanului permite cre~terea peretelui celular prinJintezamureinei sub aetiunea enzimelor mureinsintetaze. Mureinhidrolazele, existente in- 'peretele celular, desfac legatura peptidoglicanica iar mureinsintetazele introducmolecule noi la locul rupturilor. Printr-un meeanism similar de rupere a legaturiloractioneaza lizozimul (muramidaza, 0 mureinhidrolaza) ~i penicilina. Morfogenezaperetelui implica modifican complexe ale sintezcLp.eptidQglicanului Cll reactii- / '~ce ca ~~_oolimerizarel reglate in spatiu ca ~i in timp. Progrese inintelegerea aeestor reactii au fast realizate utilizandu-se diferite mureinhidrolaze,enzime autolitiee ~ipenieilina.

    k Stmetura peptidoglieanului a fost rezolvata cu ajutorul enzimei ,lizozll;n(obtinuta obi~nuit din albu~ul de ou, prezenHi ~i in liehidele corpului), care,hidrolizeaza 0 punte glicozidiea speeifiea din lantul de gliean, producanddizaharidul NAG - NAM ce poarta diferiti substituentL Din diferite alte surse (inspecial mele) au fost obtinute enzime baeteriolitiee speeifice pentm alte legl'ituri,eu ajutorul carora pot fi obtinute 0 varietate de alte fragrnente. ldentificareacompu~ilor obtinuti pe cale enzimatica ~i a intermediarilor de biosintezaacumulati releva stmctura.

    *- Intregul peptidoglican al eelulei bacteriene este 0 molecuHi giganta culegaturi covalente, numita murein sacculus (in forma de sac). Lanturi~~_de glican

  • ale moleculei prezinHi legatun incuci~ate atat intre ele cat ~i intre diferitelestraturi concentrice atunCf cand peptidoglicanul este prezent in mai multestraturi. Organismele patogene au 0 frecventa mai mare a legaturilor incruci~atedecat majoritatea ceiorialte specii (de exemplu: 75% la Staphylococcus aureus)ceea ce Ie face mai rezistente la liza prin lizozimul pe care 11mtalnesc illlichidele corpului. TaPa sacului de mureina depinde de numarul cat mai mare allegaturilor incruci~ate ~i-$-conferita de mai multe particularitati:

    .:. Iantul glicanic are 0 Iegatura compacta (P-1 ,4) ca ~i in cazul chitinei(0 poIi - N - acetilglucozamina) din peretele celular al fungilor sau exoscheletulartropodelor,

    .:. alternanta L- ~i D- aminoacizilor in tetrapeptide formeaza polimericompacti,

    .:. structura glicanului presupune un numar mare de punti de hidrogenintre lanturile paralele.

    De~i aceste trasaturi sunt raspunzatoare de retinerea unei formecaracteristice a sacului de mureina, rigiditatea sa este numai relativa. EI poates~ flexilJni (ca cele asociate mobilitaW spirochetelor), iar legaturile s~leincruci~ate flexibile, ca intr-o tesatura extensibila (stretch) p'ermit marirea' ~i~contractarea substantiala a ~olumului celulei bacteriene sub influenta---modifidirilor dltpresiune osglOtidi. ,

    Pe langa peptidoglican, peretele celular bacterian are in structura sachimica ~i alti compu~i care difera cantitativ ~i calitativ la bacteriiIe Gram-pozitive fata de bacteriile Gram-negative (Fig. 10).

    Bacteriile Gram-pozitive au un perete celular gros (20 - 50 nm lamicroscopul electronic), relativ omogen, care contine: peptidoglican 80 - 90 %din greutatea sa (corespunzand Ia circa 20 stratun sau mai mult); profeinc ~ipolizaharide. Polizaharidele caracteristice sunt reprezentate de acizii teichoici(Gr. = zid, perete). (Fig. 10). Acizii teichoici sunt rp.olecule_RQ..limere-,-sub forma de lamIDi lungi ~i flexibile care ies Ia suprafata, formate din 1,5 - poli(ribitol - foSfat) ~i 1,3 - poli (glicerol - fosfat) cu diferiti substituenti (zaharuri,cholina, D - alanina) care fumizeaza~. Exista acizi teichoicil~g~ti ~ecelule si acizi teichoici solubili, care poifi excretati in cantitati man.- ' '-- '"-._-----_.. "

  • ,-
  • sunt prezenti la toate bacteriile Gram-pozitive; 2) acizii teichoici de perete,prezenti la ~bacterii Gram-pozitive, care sunt at~ati de resturile de NAMale peptidoglicanului. '

    Rolul acizilor teichoici din peretele celular este multiplu:* fac posibiHi identificarea bacteriilor prin tehnici imunologice, fumizandspecificitate antigenidi; A-p .* confera peretelui celul~ un plus de rigiditate, iar in cazul bacteriilor patogeneun plus de viru1enta, opunandu-se procesului de fagocitoza;* sunt implicati in transportul ionilor in ~i in afara celulei;* unii pot functiona ca receptori pentru bacteriofagi;* pot juca un rol in diviziunea celulara. .

    Bacteriile Gram-pozitive pot contine in anumite cazuri ~tr!lturi exteme J .reprezentate de un polizaharid propriu-zis legat covalent (de exemplu:hidrocarbonatul C de la Streptococcus) sau de proteine. (proteina M de laStreptococcus). Proteina poate forma un strat fibrilar sau 0 zona cristalinabidimensionala corespunzand uneori mai multor straturi.

    Aceste straturi superficiale de proteine sau polizaharide au rol de adezinespecifice fiind raspunzatoare de fenomenulde ~eziU!?SJa suprafete specifice.

    Bacteriile Gram-negative au un perete celular care contine numai 8 - 10 %peptidoglican din greutatea sa (corespunziind obi~nuit unui singrn strat) ~inu contineacizi teichoici. tn schimb, secaracterizeazlLprin aparitia unei structuri suplirnentare,in comparatie cu peretele celular al bacteriilor Gram-pozitive ~i anume: membranaexterna (denumita ~a prin contrast cu membrana citoplasmatica ce reprezintamembrana intema a celulei bacteriene) (Fig. 11).

    Peretele cehilar al bacteriilor Gram negative este alcatuit astfel din douastructuri majore: - complexul peptidoglican - lipoprotehla, cu 0 grosime de1,5 - 3,0 nm ~i ---membrana extern a, eu 0 grosime de 6 - 20 nm. In compozitiachimica a membranei' externe a peretelui celular intra: fosfolipide (35%);proteine (15%) ~i lipopolizaharide (50%).

    Fosfolipidele alcatuiesc dublul strat al membranei exteme (ca ~i in cazulmembranei plasmatice) in care sunt inclavate proteine ~i lipopolizaharide(LPS). LpS determina activitatea ~,a ~i de~enij:~ a bacteriei, uneleproprietati antigenice si sensibilitatea la fag., ~' --_ ..~--..-..---..,.....,

  • Fig. 11. Reprezentarea schematica a compu~ilor~i straturilor anvelopei celulare la bacteriile Gramnegative. Trimerii proteinei de matrice sunt asociati ell lipoproteina ~i LPS, iar lipoproteilla esteasociata covalent de peptidoglican. Schema ilustreazA ~i unele proprietati ale membranelor.

    Ca struct