Appunti di Microbiologia - Parete cellulare, Appunti di Microbiologia

Scarica Appunti di Microbiologia - Parete cellulare e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity! PARETE BATTERICA All’esterno dei batteri è presente una struttura rigida costituita da un’unica molecola polimerica: saccuolo di mureina (PEPTIDOGLICANI). Il primo modo di studiare i batteri è stato proprio quello di studiarli attraverso la parete batterica, e il metodo che per primo è stato in grado di far capire qualcosa è stato Hans Christian GRAM che nel 1884 mette appunto una COLORAZIONE DIFFERENZIALE che prende il suo nome. Gram divise i batteri in due tipi: - I Gram+, ritengono nella parete batterica il Cristal-violetto, quindi con la colorazione assumono un colore violaceo. - I Gram-, non ritengono e dopo poco espellono il Cristal-violetto E anche i tipi non citati mai: - Gram- non reattivi, non si colorano - Gram- variabili, colorano in modo non omogeneo Per la colorazione in breve si prende il campione, lo si scalda e infine lo si colora. La colorazione di Gram prende il suo effetto sulla base del tipo di PARETE BATTERICA che il microrganismo ha, e sulla differenza tra struttura e quantità del suo più importante costituente, i PROTEOGLICANI. Infatti, si ha che: - I Gram+ sono i batteri MONODERMI e hanno una SPESSA MEMBRANA e 1 unico strato di una fitta e compatta rete di proteoglicani. - I Gram- sono i batteri DIDERMI e hanno 2 strati con una zona di periplasma tra i due, lo strato più interno è uno strato di proteoglicani mentre lo strato più esterno è un’altra membrana. FUNZIONI della PARETE: - Proteggere l’integrità della parete - CONTRASTARE l’elevata PRESSIONE osmotica che si ha all’interno della cellula, la pressione della cellula è molto maggiore di quella esterna a causa del suo contenuto altamente concentrato. RIEPILOGO: I filamenti di glicano si associano in fibre che si avvolgono ad elica formando dei cavi di peptidoglicano che avvolgono tutta la cellula. DIFFERENZE TRA NAM e NAG CERCARE SINTESI DEI PEPTIDOGLICANI La base della produzione dei componenti dei proteoglicani è la stessa e inizia con la formazione del NAG e vengono inizialmente prodotti all’interno del citoplasma e poi trasportati e finiti di assemblare direttamente fuori membrana. SINTESI DI UDP-NAG 1. Si parte dal fruttosio-6-P 2. Qui interviene il GlmS glicosidico(amidotransferasi, Glutammina-6-fosfato sintetasi) che preleva dalla glutammina un gruppo amminico (NH2), diventando quindi acido glicosidicoglutammico, per legarlo al fruttosio-6-P facendolo diventare glucosammina-6-P. 3. Successivamente opera il GlmM (fosfoglucosammina) che toglie il fosfato da C6 e ne aggiunge uno in C1 4. La GlmU (Glucosammina-1-fosfato-acetiltransferasi) che aggiunge alla glucosammina-1-P un gruppo acetile (-COCH3) in posizione dell’atomo di azoto. Forma quindi l’N-acetilglucosammina-1-P. 5. Sempre la GlmU (N-acetilglucosammina-1-fosfato-uridiltransferasi) prende un UTP, libera un pirofosfato (O3-P-O3) e attacca l’UMP prodotto al gruppo fosfato della N-acetilglucosammina-1-fosfato, ed ecco prodotto l’UDP-NAG. SINTESI DI UDP-NAM Si parte dall’UDP-NAG, che può reagire in due modi, in un modo reagisce per dare altri polimeri di membrana, nel secondo modo reagisce per produrre l’UDP-NAM. L’UDP-NAG reagisce con il MurA (UDP-NAG carbossiviniltransferasi) il quale elimina un gruppo fosforico del PEP e unisce con legame etere i due per dare UDP-NAG enolpiruvato (o UDP-NAG carbossivinil). Il FosfoEnolPiruvato (PEP) è descritto nella foto. 1. Il MurB (UDP-NAG enolpiruvato reduttasi) reagisce con l’UDP-NAG-enolpiruvato per dare l’UDP-NAM. 2. In successione vengono aggiunti i vari peptidi che compongono la molecola, si parte dal MurC (UDP- NAM-L-alanina sintetasi) che attacca la L-Alanina per produrre la UDP-NAM-L-Alanina. 3. Poi viene attaccato il D-Glutammato ad opera del MurD (UDP-NAM-alanina-D-glutammato sintetasi) sul composto precedente, direttamente sull’Alanina per produrre UDP-NAM-L-alanina-D-glutammato. 4. Il MurE attacca l’acido meso-diaminopimelico per dare UDP-NAM-L-alanina-D-glutammato-m-DAP. PEPTIDOGLICANO: ACCRESCIMENTO Nell’accrescimento cellulare per estendersi alcuni legami del peptidoglicano devono essere rotti (ovviamente con grande controllo) da enzimi nel complesso delle autolisine. - Le carbossilasi (Cpase) rimuovono l’ultimo aminoacido (D-Alanina) - Le amidasi idrolizzano il legame amidico tra NAM e L-Alanina - Le endopeptidasi tagliano il legame peptidico tra due aminoacidi - Le tranglicosilasi litiche (endo-LT e exo-LT) tagliano il legame glicosidico tra NAM e NAG BIOGENESI DELLA PARETE - Nei COCCHI, formano la parete sempre a livello del centro, equatoriale, formando in ciascuna delle cellule figlie un emisfero di partenza dove la parete è già prodotta. - Nei BASTONCELLI normalmente si ha la formazione della parete in maniera simile a quella dei cocchi, anche se in alcuni casi può capitare che questa avvenga dai poli e solo dopo vada verso l’equatore. Importante ricordare sempre che la formazione della parete avviene durante la divisione della cellula. LA PARETE TRA GRAM+ E GRAM- PARETE GRAM+ (MONODERMI) La parete dei Gram+ come detto in precedenza è composto da un unico strato composto da uno spesso polimero reticolare di peptidoglicano, ma questa rappresenta solo la base di ciò che è presente nella parete dei Gram+. Sono infatti presenti anche altre strutture che usano il peptidoglicano come un base su cui stare, come: - Peptidoglicano - Acidi tecoici (costituiscono il 30-60% della parete) ed è composto da unità ripetute di 1,3-glicerol- fosfato o da 1,5-D-ribitol-fosfato, unite da legami fosfodiesterici. Sono uniti covalentemente da legami fosfodiesterici al NAM e sono carichi negativamente. Acidi lipotecoici: catene di poli-glicerol-fosfato legate ad un residuo glicolipidico ed ancorati alla membrana - Acidi teicuronici sono polimeri di N-acetil-galattosamina e acido D-glucuronico. - Proteine di superficie SUDDIVISIONE BATTERI GRAM+ IN BASE A rRNA 16S Da ricordare della suddivisone dei Gram+ sono solo le 2 grandi famiglie gli Actinobatteri e i Firmicutes. PARETE DEI BATTERI GRAM- (DIDERMI) PORINE E LIPOPROTEINE Le PORINE sono proteine transmembrana e sono caratterizzare da: - Proteine omotrimeriche con canale centrale di diverse dimensioni esposte all’esterno, possono essere specifici o aspecifici. - Canali non-specifici (passaggi per dimensione) o specifici (es. LamB in E. coli) - Passaggio per gradiente di concentrazione (diffusione facilitata, nessuna fonte energetica). Le LIPOPROTEINE (nell’immagine sono quelle in verde) sono coinvolte in diverse funzioni: - Stabilizzazione di strutture cellulari di membrana - Trasporto di molecole - Resistenza agli antibiotici - Trasduzione del segnale FORMAZIONE DELLA MEMBRANA ESTERNA TRASPORTO PROTEINE INTEGRALI (OMP, outer membrane proteins) - Le OMP usano il sistema di trasporto Sec per passare dal citoplasma verso il periplasma, il complesso Sec-OMP per essere legate usano delle sequenze specifiche. - Sono proteine che non sono ripiegate, ma che lo diventano quando a livello del periplasma intervengono molecole chaperone (come il SurA) che non necessitano consumo di ATP. - Possono costituire legami disolfuro. - Avvenuto il riconoscimento vanno a costituire la membrana esterna. Es. di OMP nell’E. glicosidicocoli - Skp lega le OMP in uscita dal canale Sec - le OMP contengono una sequenza segnale per il riconoscimento del complesso BAM, meccanismo che aiuta il riconoscimento dell’OMP per il folding ad opera della SurA - la OMP ormai ripiegata va a fare parte della membrana. SISTEMA LOL (LIPOPROTEINS OUTER MEMBRANE LOCALIZATION) Nell’E. glicosidicocoli è presente il sistema LOL che permette loro di trasportare le lipoproteine nella membrana esterna. - Utilizzano il sistema di trasporto Sec (sequenza segnale). - LolCDE, trasportatore ABC, la indirizza a LolA, molecola chaperon. - Il complesso lipoproteina-LolA attraversa il periplasma e cede la lipoproteina a LolB. - La LolB permette la localizzazione della lipoproteina nella membrana esterna. Il sistema Lol riconosce solo la lipoproteina che non posseggono un residuo di aspartato in posizione+2. Quelle aspartato si localizzano nella membrana interna. TRASPORTO LPS Nell’E. glicosidicocoli i precursori di AgO legati al bactoprenolo sono prodotti dentro la membrana e poi: - Sono trasportati da un trasportatore ABC. - Polimerizzati dal complesso Wzy nel periplasma (polimerizza i vari zuccheri). - Sono legati al Lipide A-core. Il Lipide A-core è: - Trasportato da un trasportatore ABC (MsbA). - Il Lipide A è già legato ad AgO dal complesso LptBCFG che lo localizza sulla membrana esterna. - LptA connette le due membrane e agisce da chaperone. - LptD e LptE inseriscono LPS nella membrana esterna. RIPASSO DIFFERENZE TRA Gram+ E Gram- Ancora da fare, in corso come finisce la lezione 5 ALTRI TIPI DI PARETE NEI BATTERI (Gram VARIABILI) Esistono altri tipi di parete batterica oltre quelle già viste che non si colorano con colorazione di Gram, i più importanti sono: MICOBATTERI Aerobi obbligati, asporigeni, senza capsula, mesofili ed eterofi. La cui parete non è in grado di trattenere la colorazione di Gram. Alcuni sono patogeni: Micobatteri tubercolari Micobatteri non tubercolari Classificazione: Subphylum: Actinobacteria (Gram+) Ordine: Actinomycetales Genere: Mycobacterium Parete: Strato basale di peptidoglicano e arabino-galattato (presenti in forma furanosica). Strato di acidi micolici (acidi grassi complessi, C60-C90) che sono ancorate covalentemente alla membrana. Strato di glicolipidi fenolici (cere, catene carboniose lunghe e ramificate). (nel libro questa differenziazione è più nel dettaglio). PARETE CELLULARE NEGLI ARCHEA La struttura della parete degli Archea è molto diversa da quella dei batteri, hanno diversi tipi di parete cellulari adattate ad ambienti estremi come temperature elevate o molto basse. Alcuni Archea (i Methanobacteriales glicosidicoe Methanopyrales) posseggono lo pseudo-peptidoglicano. PSEUDO-PEPTIDOGLICANO legame glicosidico 1,3 non sensibile al lisozima e ad antibiotici inibitori della sintesi della parete. NAT, acido N-acetil-talosaminuronico (al posto del NAM), l’acetile sta in posizione diversa NAG, N-acetil-glucosamina Non presenta un pentapeptide fisso ma varia come si vede nella foto ci possono essere tetra e tripeptidi, con aminoacidi diversi e un legame peptidico tra due unità differente dal peptidoglicano. In questa tabella viene mostrata la variabilità tra i vari Archea nella composizione della PARETE che è adattata nelle varie linee filogenetiche alle condizioni ambientali e quindi è enormemente variabile.