细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成

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革兰阴性菌
革兰阳性菌
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4、细胞壁的功能
• 维持菌体固有的形态，并保护细菌抵抗低 渗环境，参与物质交换。
• 维持菌体内外离子平衡 • 磷壁酸是重要的表面抗原 • 与致病性有关
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5、细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
• 细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物 因素的直接破坏或合成受抑制后，这种细 胞壁缺陷型在高渗环境中仍可存活。这种 细胞壁受损型因在Lister研究所发现而得名
– 结构式：
•
CH3 CH3 CH3
•
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
• 功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂 多糖的生物合成，
– 如：细菌的磷壁酸、脂多糖，
细菌和真菌的纤维素，
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肽聚糖单体的
合成
UDPHale Waihona Puke Baidu
G - M - P - P -类脂
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脂多糖(lipopolysaccharid,LPS
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• LPS主要功能有：①类脂A是G-细菌致病性 内毒素的物质基础；②与磷壁酸相似，也 有吸附Mg、Ca等阳离子以提高这些离子在 细胞表面浓度的作用；③由于LPS结构的变 化，决定了G-细菌细胞表面抗原决定簇的 多样性；④是许多噬菌体在细胞表面的吸 附受体；⑤具有控制某些物质进出细胞的 部分选择性屏障功能。
（如A族链球菌）对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用
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2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分---磷壁酸
膜磷壁酸 壁磷壁酸
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3、 G-菌细胞壁特殊组分—外膜 (outer membrane)
外膜
脂质双层 脂蛋白 使脂质双层联结 于肽聚糖上 脂多糖 LPS
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3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分--外膜层
5 甘氨酰-tRNA
UDP- G
②
M - P - P -类脂
③ 5 tRNA G - M - P - P -类脂
UDP UDP - M
① ④ 万古霉素
P -类脂 Pi ⑤
• ☆这一阶段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸， 它是由葡萄糖经一系列反应生成的；
• ☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸开始，以后的
N-乙酰葡萄糖胺、 N-乙酰胞壁酸，以及胞
壁酸五肽，都是与糖载体UDP结合的；
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由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-
乙酰胞壁酸
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
第一个阶段：在细胞质中合成N-乙酰胞壁 酸五肽（“Park”核苷酸）
第二个阶段：在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸 五肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体— 双糖肽亚单位。
第三个阶段：已合成的双糖肽插在细胞膜
外的细胞壁生长点中，并交联形成肽聚糖
。
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第一阶段：
• 在细胞质中合成N-乙酰胞壁酸五肽 （“Park”核苷酸）。
细菌的细胞壁的结构和肽聚糖 的合成
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主要内容
• 细菌的细胞壁的结构 • 肽聚糖的合成
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细菌的细胞壁的结构
根据细菌细胞壁的构造和化学组成不同，可将其分为G+ 细菌（即革兰氏阳性菌）与G-细菌（即革兰氏阴性菌）。 G+细菌的细胞壁较厚（20～80nm），但化学组成比较 单一，只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸；G-细菌的 细胞壁较薄（10～15nm），却有多层构造（肽聚糖和 脂多糖层等），其化学成分中除含有肽聚糖以外，还含
N-乙酰胞壁酸
溶菌酶作用点
青霉素作用点
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1. 肽聚糖(peptidoglycan)
革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链
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2、 G+菌细胞壁特殊组分—磷壁 酸(teichoic acid)
• 磷壁酸又称垣酸，是G细菌细胞壁所特有的成分，约占细胞干重的50%。主要
成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。根据结合部位不同可分为两种类型：壁磷壁酸
有一定量的类脂质和蛋白质等成分。此外，两者的表面 结构也有显著不同。
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1、肽聚糖(peptidoglycan)
• G+：聚糖骨架、四肽側链、五肽交联桥 三维立体结构
• G-：聚糖骨架、四肽側链 二维平面网络结构
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1. 肽聚糖(peptidoglycan)
革兰阳性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 N-乙酰葡糖胺
乙酰CoA CoA
葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-6-磷酸
UTP PPi
N-乙酰葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
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“Park”核苷酸的 合成
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第二阶段：
• 在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽 聚糖单体———双糖肽亚单位。
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葡萄球菌L型
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5、细菌细胞壁缺陷型（细菌L型） 的特点
• 形态与着色性改变 • 需在高渗环境下培养，增殖缓慢，在固体
培养基上形成油煎蛋样菌落
• 致病性减弱，常导致慢性或反复感染 • 对作用于细胞壁的抗生素不敏感
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细菌L型菌落类型
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肽聚糖的合成过程
• 肽聚糖合成分三个阶段
• ☆这一阶段的详细步骤如图所示。其中的反应④与⑤分别 为万古霉素和杆菌肽所阻断。
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肽聚糖单体的合成——细菌萜醇
• 细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核 苷酸进入细胞膜，连接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“桥”， 最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长点处。
和膜磷壁酸。
• 磷壁酸的主要生理功能为：①协助肽聚糖加固细胞壁；②提高膜结合酶的活力。 因磷壁酸带负电荷，可与环境中的Mg等阳离子结合，提高这些离子的浓度， 以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要；③贮藏磷元素；④调节细胞内
自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡；⑤作为某些噬菌体特异性吸附受
体；⑥赋予G细菌特异的表面抗原，因而可用于菌种鉴定；⑦增强某些致病菌
• ☆这一阶段中有一种称为细菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂质 载体参与，这是一种由11个类异戊烯单位组成的C35 类异 戊烯醇，———它 通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连 ，载着在细胞质中形成的胞壁酸到细胞膜上，在那里与N乙酰葡萄糖胺结合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5 ,形成双 糖亚单位。