Peptidoglikan adalah–pengertian, struktur, fungsi, sintesis

Pengertian:

Peptidoglikan adalah komponen primer dari dinding sel bakteri. Mereka juga dikenal sebagai “kantung murein” atau hanya “murein” dan karakteristik peptidoglikan membagi bakteri menjadi dua kelompok utama: gram negatif dan gram positif.

Bakteri gram negatif dibedakan karena mereka memiliki lapisan peptidoglikan antara membran sel internal dan eksternal mereka, sedangkan bakteri gram positif juga memiliki lapisan senyawa ini, tetapi hanya terletak di bagian luar membran plasma.

Pada bakteri gram negatif, peptidoglikan menempati sekitar 10% dari dinding sel, berbeda dengan bakteri gram positif, lapisan peptidoglikan dapat menempati sekitar 90% dari dinding sel.

Struktur tipe “jaringan” yang dibentuk oleh molekul peptidoglikan adalah salah satu faktor yang memberi mereka resistensi besar terhadap bakteri terhadap agen eksternal. Strukturnya terdiri dari rantai panjang glycans yang berasosiasi membentuk jaringan terbuka yang menutupi seluruh membran sitosol.

Rantai makromolekul ini memiliki panjang rata-rata 25 hingga 40 unit disakarida terikat, meskipun spesies bakteri telah ditemukan yang memiliki rantai disakarida lebih dari 100 unit.

Peptidoglikan juga berpartisipasi dalam pengangkutan molekul dan zat dari ruang intraseluler ke lingkungan ekstraseluler (permukaan), karena molekul prekursor senyawa ini disintesis di dalam sitosol dan diekspor ke bagian luar sel.

Sintesis peptidoglikan

Sintesis peptidoglikan melibatkan lebih dari dua puluh reaksi berbeda, yang terjadi di tiga lokasi berbeda dalam sel bakteri. Bagian pertama dari proses adalah di mana prekursor peptidoglikan dihasilkan dan ini terjadi di sitosol.

Sintesis intermediet lipid terjadi pada wajah bagian dalam membran sitosol dan bagian terakhir, di mana polimerisasi peptidoglikan terjadi, terjadi di ruang periplasmik.

Proses

Prekursor uridine-N-acetylglucosamine dan asam uridine-N-acetylmuramic dibentuk dalam sitoplasma dari fruktosa-6-fosfat dan melalui reaksi yang dikatalisis oleh tiga enzim transpeptidase yang bekerja secara berurutan.

Perakitan rantai pentapeptida (asam L-alanin-D-glutamin-diaminopimelik-D-alanin-D-alanin) diproduksi secara bertahap melalui aksi enzim ligase yang secara bertahap menambahkan asam amino alanin, residu dari D-glutamin, asam diaminopimelic lain dan D-alanine-D-alanine dipeptide lainnya.

Protein membran integral yang disebut phospho-N-acetylmuramyl-pentapeptide-transferase, yang terletak di sisi dalam, mengkatalisasi langkah sintesis pertama dalam membran. Ini melakukan transfer asam uridine-N-acetylmuramic dari sitoplasma ke bactoprenol (lipid atau alkohol hidrofobik).

Bactoprenol adalah transporter yang terkait dengan wajah bagian dalam membran sel. Ketika asam uridin-N-asetilmuramat berikatan dengan baktoprenol, kompleks yang dikenal sebagai lipid I terbentuk, kemudian transferase menambahkan molekul kedua, pentapeptide, dan kompleks kedua yang dikenal sebagai lipid II terbentuk.

Lipid II kemudian terdiri dari asam uridin-N-asetilglukosamin, asam uridin-N-asetilmuramat, L-alanin, D-glukosa, asam diaminopimelic dan dipeptida D-alanin-D-alanin. Akhirnya, dengan cara ini, prekursor dimasukkan ke dalam peptidoglikan makromolekul dari bagian luar sel.

Pengangkutan lipid II dari sisi dalam ke sisi dalam sitoplasma adalah langkah terakhir dalam sintesis dan dikatalisis oleh enzim “murine flipase”, yang bertanggung jawab untuk memasukkan molekul yang baru disintesis ke dalam ruang ekstraseluler di mana ia akan mengkristal. .

Struktur Peptidoglikan

Peptidoglikan adalah heteropolimer yang terbuat dari rantai karbohidrat panjang yang bersinggungan dengan rantai peptida pendek. Makromolekul ini mengelilingi seluruh permukaan luar sel bakteri, ia memiliki bentuk “solid mesh” yang tidak terpisahkan, tetapi dicirikan oleh kapasitas elastis yang besar.

Karbohidrat atau rantai karbohidrat dibentuk oleh pengulangan disakarida yang bergantian mengandung gula amino seperti N-asetilglukosamin dan asam N-asetillamatamat.

Setiap disakarida dihubungkan dengan yang lain melalui ikatan glikosidik β (1-4), yang terbentuk dalam ruang periplasma melalui aksi enzim transglikosilase. Antara gram negatif dan gram positif ada perbedaan dalam urutan komponen yang merupakan bagian dari peptidoglikan.

Peptidoglikan sel bakteri negatif gram

Peptidoglikan memiliki dalam strukturnya gugus D-laktil yang terikat pada asam N-asetilmuramat, yang memungkinkan penahan kovalen rantai peptida pendek (umumnya dua hingga lima asam amino panjang) melalui ikatan amida.

Peptidoglikan sel bakteri Gram positif

Perakitan struktur ini terjadi dalam sitoplasma sel selama fase pertama biosintesis peptidoglikan. Semua rantai peptida yang terbentuk memiliki asam amino dalam konfigurasi D dan L, yang disintesis oleh enzim rasemase dari bentuk L atau D dari asam amino yang sesuai.

Semua rantai peptidoglikan memiliki setidaknya satu asam amino dengan karakteristik dibasic, karena ini memungkinkan jaringan untuk membentuk dan saling mengunci antara rantai yang berdekatan dari dinding sel.

Fungsi Peptidoglikan

Peptidoglikan memiliki setidaknya 5 fungsi utama untuk sel bakteri, yaitu:

  • Melindungi integritas sel terhadap perubahan internal dan / atau eksternal dalam tekanan osmotik, juga memungkinkan bakteri untuk menahan perubahan suhu ekstrem dan bertahan hidup di lingkungan hipotonik dan hipertonik sehubungan dengan interiornya.
  • Lindungi sel bakteri dari serangan patogen: jaringan peptidoglikan yang kaku merupakan penghalang fisik yang sulit diatasi untuk banyak agen infeksi eksternal.
  • Mempertahankan morfologi sel: banyak bakteri memanfaatkan morfologi tertentu yang mereka miliki untuk memiliki luas permukaan yang lebih besar dan pada gilirannya untuk dapat memperoleh jumlah yang lebih besar dari unsur-unsur yang berpartisipasi dalam metabolisme mereka untuk menghasilkan energi. Banyak bakteri hidup di bawah tekanan luar biasa dan mempertahankan morfologinya sangat penting untuk bertahan hidup dalam kondisi seperti itu.
  • Bertindak sebagai pendukung untuk banyak struktur yang berlabuh ke dinding sel bakteri. Banyak struktur, seperti silia, misalnya, membutuhkan jangkar yang kuat dalam sel, tetapi pada saat yang sama memberi mereka kemampuan untuk bergerak di lingkungan ekstraseluler. Penambatan di dalam dinding sel memungkinkan silia mobilitas khusus ini.
  • Mengatur pertumbuhan dan pembelahan sel. Struktur kaku yang berarti dinding sel mewakili penghalang bagi sel untuk memiliki ekspansi terbatas pada volume tertentu. Ini juga mengatur bahwa pembelahan sel tidak terjadi secara tidak teratur di seluruh sel, tetapi terjadi pada titik tertentu.



Leave a Reply