MICROBIOLOGIA- PARETE CELLULARE, Appunti di Microbiologia

Scarica MICROBIOLOGIA- PARETE CELLULARE e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity! — o Ackai grassi Postato —' Barolamina (0) Regione idrofica Ragione idrotobica Regone idrofiica d Gioerotostati • Sito di ancoraggio di molte proteine coinvolte nel trasporto, nella bioenergetica e nella chemiotassi. • Conservazione dell’energia: è sito di generazione della forza proton-motrice responsabile della produzione di ATP. DIFFERENZE FRA EUCARIORI ED ARCHEA I lipidi degli archea hanno caratteristiche uniche: i legami estere che, sia negli eubatteri che negli eucarioti, uniscono gli acidi grassi al glicerolo sono sostituiti da legami etere. Le catene laterali degli acidi grassi in alcuni Archea sono costituite da unità ripetute di isoprene, un idrocarburo a catena ramificata. Nelle membrane degli eucarioti sono presenti degli steroli (ad esempio, il colesterolo che aumenta la rigidità della membrana); mentre in quelle degli Archea sono assenti. Solo i Metilotrofi e i Micoplasmi producono o inseriscono steroli. La membrana degli Archea viene stabilizzata e resa meno flessibile da molecole funzionalmente simili agli acidi grassi, cioè gli opanoidi; inoltre, i lipidi più rappresentati sono i dietere e i tetraetere del glicerolo. Queste molecole possono formare un monostrato. Negli Archea le catene laterali sono costituite da unità ripetute di isoprene fanno si che le membrane siano più resistenti alla temperatura, questo è il motivo per il quale alcuni di questi batteri sono termofili, cioè che crescono ad alte temperature. Hanno membrane costituite da idrocarburi ramificati che rendono tale struttura più rigida, più difficile da aprire perché queste molecole la rendono più stabile. Alcuni Archea (ipertermofili) non hanno un doppio strato di isoprene, un solo strato. Le catene laterali date dalla ripetizione di isoprene possono essere più o meno ramificate o a 20 atomi di C per cui si formerà il doppio strato o a 40 atomi di C per cui si formerà il monostrato. Il trasporto attraverso le membrane può essere: semplice, per traslocazione di gruppo come nel caso del glucosio in cui al momento del passaggio viene fosforilato, ottenendo glucosio-6-fosfato e con il sistema ABC, definito anche come ATP-binding cassette, in cui viene usato ATP per il traporto di molecole dall’esterno verso l’interno e viceversa. I canali presenti nella membrana sono unidirezionali, ovvero possono far entrare le molecole solo in un senso e possono favorire tre tipologie di trasporto differenti: simporto, antiporto ed uniporto. forza osmotica che spinge l’acqua dall’ambiente extracellulare a quello intracellulare (ricco in soluti), la cellula scoppierebbe; invece grazie al peptidoglicano, che è una struttura rigida,ciò non avviene. Quindi il peptidoglicano ha la funzione di avvolgere la cellula formando un astuccio rigido e inoltre dà una forma alla cellula stessa. Il peptidoglicano presenta differenze nei gram+ e nei gram-, tra queste differenze vi è lo spessore dello strato: nei gram+ è spesso, nei gram- è sottile ed è anche presente una membrana esterna. Le caratteristiche che conferisce il peptidoglicano sono di seguito elencate: anti-lisi osmotica, caratteristiche tintoriali, virulenza e patogenicità, alcool-acido resistenza, sede di antigeni (antigene: una molecola in grado di scatenare la risposta immunitaria). A proposito di risposto immunitaria, è utile considerare che nei gram+ il peptidoglicano essendo più esterno sarà quello riconosciuto dal sistema immunitario scatenando la risposta immunitaria stessa. In laboratorio si può rimuovere il peptidoglicano dal batterio: nei gram- non è necessario perché è sottile e il DNA può passare senza ostacoli; nei gram+ si deve creare un varco, trattando i batteri con lisozima (non è antibiotico ma ha una funzione simile cioè uccide tutti i batteri con cui entra a contatto, compresi quelli della flora intestinale e proprio per questo non è utilizzato come antibiotico) che crea dei buchi nel peptidoglicano in modo che entri acqua che fa andare la cellula in lisi osmotica; il tutto eseguito in una soluzione ipotonica (cioè con pochi soluti). Riproducendo l’esperimento in ambiente isotonico (concentrazione di soluti elevata, solitamente si utilizzano soluzioni di saccarosio 0,3 M oppure glicerolo) si otterrebbe una cellula che si stacca dal peptidoglicano e che rimane intatta; si parla di protoplasto nei gram+, sferoplasto nei gram-. [Trasformazione di E.Coli: può avvenire mediante shock termico o elettroporazione (tecnica che prevede l’utilizzo di una macchina che dà stimoli elettrici molto elevati). Nello shock termico si incubano le cellule (ad esempio E.Coli che cresce a 37°C) in ghiaccio e a 45°C e queste in seguito allo shock riceveranno il DNA esogeno; inoltre queste cellule devono essere trattate prima con una soluzione a base di calcio che inattiva le cariche negative della membrana con lo scopo di impedire la repulsione tra membrana e DNA esogeno che si respingerebbero a causa delle cariche, entrambe negative. Nell’elettroporazione non serve sempre pretrattare le cellule, infatti gli shock elettrici formano pori nelle membrane che permettono l’ingresso di DNA esogeno; in seguito i pori si riparano. Anche in natura i batteri possono accettare DNA esogeno grazie al fenomeno della competenza che è alla base dell’evoluzione; le cellule interessate sono chiamate cellule competenti. Non tutti i batteri sono competenti allo stesso modo: alcuni sono competenti solo in alcune fasi dello sviluppo mentre altri non accettano facilmente il DNA esogeno perché resistono a cambiamenti esterni]. Struttura del peptidoglicano: • Scheletro del peptidoglicano la struttura basale è costituita da ripetizioni del disaccaride NAM- NAG legati da legame forte 1,4 beta-glicosidico. • catene peptidiche laterali (in caso di ingresso di acqua evita che le catene di disaccaridi si stacchino). Ad ogni NAM è legato un pentapeptide. Tra due pentapeptidi adiacenti si formano dei legami peptidici covalenti (forti) detti legami crociati. Si viene a formare così una struttura "a rete" della parete. Gli amminoacidi che costituiscono il pentapeptide sono: -L-Alanina (in 1°posizione) -D-acido glutammico (in 2° posizione) -Acido meso diamminopimelico (DAP) (in 3° posizione) -D-Alanina (in 4° posizione) -D-Alanina (in 5° posizione) Fondamentale è la presenza in 3° posizione di un diamminoacido: -DAP nei GRAM - -Lisina nei GRAM + L'acido meso diamminopimelico e la lisina sono due diamminoacidi, hanno quindi 2 gruppi amminici, grazie ai quali sono in grado di fare in tutto 3 legami peptidici. Sono essenziali nella formazione dei legami crociati. Il lisozima è in grado di rompere i legami beta 1,4-glicosidici. Le catene di NAM e NAG adiacenti sono unite trasversalmente tramite i legami crociati che si formano tra le catene dei pentapeptidi che fuoriescono da ogni NAM. Due NAM che si fronteggiano espongono gli stessi pentapeptidi che si legano in maniera covalente: il terzo amminoacido di un pentapeptide lega il quarto amminoacido della catena pentapeptidica adiacente. L'enzima che catalizza questa reazione, formando i legami crociati, è la transpeptidasi. Dal momento che la parete si trova all'esterno della cellula, non ha ATP disponibile, per questo l'energia necessaria a catalizzare la reazione di legame è ottenuta dalla rottura del dipeptide tra D-Alanina (4°) e D- Alanina (5°). Nel pentapeptide in cui nel legame è coinvolto l'amminoacido in posizione 3 (DAP o Lisina) la D-Alanina in posizione 5 rimane. Mentre la catena pentapeptidica in cui è coinvolta il 4° amminoacido D-Alanina nel legame, la D-Alanina in posizione 5 salta perchè il dipeptide sarà idrolizzato per ottenere energia. Differenze tra GRAM + e GRAM - -Nei GRAM + nel legame tra il 3° e il 4° amminoacido c'è un ponte di 5 glicine che rende il peptidoglicano più fitto e spesso. -Nei GRAM +( STAPHYLOCOCCUS AUREUS) tutti i pentapeptidi vengono "cross-linkati" quindi anche per questo motivo il peptidoglicano dei GRAM positivi è più fitto, perchè ci sono più legami. Mentre nei GRAM - non tutti i NAM con le loro catene pentapeptidiche formano legami crociati , infatti molti NAM non sono utilizzati per fare il legame crociato ,per cui, il peptidioglicano è più lasso proprio per la presenza di pochi legami. -Nei GRAM – ( E.COLI) le catene peptidiche libere possono essere costituite sia da 5 che da 4 o da 3 amminoacidi ma, se hanno 3 o 4 amminoacidi non è più possibile fare il legame crociato perché ,come abbiamo già detto, per fare il legame crociato serve l’energia data dalla rottura del legame tra il 4° e il 5° amminoacido (D-ala e D-ala) . La presenza di D-alanina e D-alanina (4 e 5 aa) è essenziale perché fornisce l’energia all’enzima trans peptidasi che rompe un legame e ne costruisce uno nuovo. membrana plasmatica grazie al Bactoprenolo-P (o C55P), una molecola altamente idrofobica che quindi trasportano i monomeri del peptidoglicano da un lato all’altro della membrana plasmatica. Al Bactoprenolo-P, nel citoplasma, arriva per primo l’UDP-NAMpentapeptide, questo si legherà al C55 liberando UMP, questo complesso prende il nome di Lipide1 (Bactoprenolo-P +NAMpentapeptide). Al Lipide 1 si andrà ad unire l’UDP-NAG che liberando l’UDP riuscirà a legarsi al Lipide1, formando il Lipide 2. SOLO in questa conformazione il Bactoprenolo è capace di flipparsi, ossia cambiare foglietto della membrana, portando fuori dalla cellula NAMpentapeptide e NAG. A questo punto interviene la Transglicosilasiche rompe il legame B-1,4 glicosidico della parete per inserire due nuovi monomeri nel punto in cui è avvenuta la rottura. Quando il Lipide 2 si libera dei due monomeri, resta con due fosfati, questo impedisce al C55 di tornare nel versante citoplasmatico della membrana che quindi deve essere defosforilato, grazie all’aiuto di una fosfatasi extracellulare, per tornare all’interno della cellula. Questa fosfatasi viene bloccata dalla Bacitracina, che impedisce a C55 di rientrare e caricare nuovi monomeri per cui viene stoppata la biosintesi del peptidoglicano. In parete sono presenti due attività enzimatiche importanti affinché si chiuda la biosintesi: quella della Transglicosilasilazione e quella della Transpeptidasizazione. L’attività della TG (o Autolisina) consiste nel rompere i legami B-1,4 glicosidici per permettere l’ingresso dei monomeri neosintetizzati; L’attività della TP invece è quella che sa rompere il legame tra il quarto edi il quinto AA per formare il legame crociato tra il quarto AA e il terzo AA di un altro pentapeptide adiacente. (IL D-ALANINA DELLA CATENA CON IL TERZO AA CHE FA IL LEGAME CROCIATO NON HA MOTIVO DI ESSERE STACCATO.) Gli Archea non hanno il peptidoglicano, ma hanno lo Pseudopeptidoglicano. La differenza sta sostanzialmente in uno zucchero che si riveste in altre cose, c’è il NAG e un altro zucchero che si chiama N-acetiltalassurmonico (NAT), che non andrà a fare il legame B-1,4 con il NAG ma il B-1,3 che è insensibile alla Lisozima. Sono sempre presenti i legami crociati tra i NAT che portano catene varie ma la differenza sostanziale sta nel fatto che non è presente NAM ma NAT che comporta un differente legame e una differente sensibilità alla Lisozima.