PERIPLAZMINĖ ERDVĖ: CHARAKTERISTIKOS IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Periplazminė erdvė yra voko arba ląstelės sienelės gram-neigiamų bakterijų, kurį galima matyti elektronų microphotographs kaip tarp plazminės membranos ir išorinės membranos iš jų vietą regionas.

Gram-teigiamose bakterijose taip pat galima pastebėti panašią erdvę, nors ir mažesnę, tačiau tarp plazminės membranos ir ląstelės sienos, nes šios neturi dvigubos membranos apvalkalo.

Bakterijų aprėpties schema (Šaltinis: Graevemoore angliškoje Vikipedijoje per Wikimedia Commons)

Terminą „periplasminė erdvė“ iš pradžių panaudojo Mitchell 1961 m., Kuris apibūdino jį naudodamas kai kuriuos fiziologinius parametrus, tokius kaip fermento rezervuaras ir „molekulinis sietas“ tarp dviejų membraninių sluoksnių. Abu aprašomieji terminai tebegalioja ir šiandien.

Skaitytojas turėtų atsiminti, kad gramneigiamų bakterijų ląstelių apvalkalas yra daugiasluoksnė ir sudėtinga struktūra, visi skiriasi storiu, sudėtimi, funkcionalumu ir sąveika, kuri yra ir elastinga, ir atspari, nes apsaugo nuo ląstelių dezintegracijos. dėka to, kad palaiko vidinį osmosinį slėgį.

Šie sluoksniai apima citoplazminę membraną, lipoproteinų kompleksą, susijusį su juo, ir peptidoglikano sluoksnį, įtrauktą į periplasminę sritį; išorinė membrana ir papildomi išoriniai sluoksniai, kurie skiriasi skaičiumi, charakteristikomis ir fizikinėmis bei cheminėmis savybėmis atsižvelgiant į nagrinėjamas bakterijų rūšis.

Terminas „periplasminė erdvė“ pažodžiui reiškia erdvę, kuri supa plazmos membraną, ir tai yra viena iš ląstelių apvalkalo sričių, formuojančių formą, standumą ir atsparumą osmosiniam stresui.

charakteristikos

Bendrosios savybės

Įvairūs citologiniai tyrimai parodė, kad periplasminė erdvė nėra skysta medžiaga, o veikiau gelis, žinomas kaip periplasma. Tai sudaro peptidoglikano tinklas ir įvairūs baltymų bei molekuliniai komponentai.

Peptidoglikanas yra sudarytas iš pasikartojančių N-acetilgliukozamino-N-acetilmuraminės rūgšties disacharido vienetų, kurie yra susieti pentapeptido šoninėmis grandinėmis (oligopeptidai iš 5 aminorūgščių liekanų).

Gramneigiamų bakterijų šios vietos storis gali skirtis nuo 1 nm iki 70 nm ir gali sudaryti iki 40% bendro kai kurių bakterijų ląstelių tūrio.

Tokiame gramneigiamų bakterijų ląstelių skyriuje yra didelė vandenyje tirpių baltymų dalis, taigi ir polinės savybės. Tiesą sakant, eksperimentiniais protokolais nustatyta, kad šioje erdvėje gali būti iki 20% viso ląstelių vandens kiekio.

Konstrukcijų charakteristikos

Dėl mažo ir gausaus baltymo, vadinamo Brauno lipoproteinu arba mureino lipoproteinu, išorinė membrana yra glaudžiai susijusi su peptidoglikanu, įtrauktu į periplazmą. Šis baltymas asocijuojasi su išorine membrana per savo hidrofobinį galą ir nukreipia į periplasminę erdvę.

Didžioji dalis fermentų, esančių bakterijų ląstelių sienelės periplazminiame regione, nėra kovalentiškai surišti su jokiais sienelės struktūriniais komponentais, bet yra sukoncentruoti išplėstose periplasminės erdvės vietose, vadinamose polinėmis kišenėmis arba „poliariniais gaubteliais“.

Baltymai, kurie yra kovalentiškai surišti su kai kuriais struktūriniais komponentais periplasmoje, remiantis daugybe eksperimentinių įrodymų, yra surišti su lipopolisacharidais, esančiais plazmos membranoje arba išorinėje membranoje.

Visi baltymai, esantys periplasminėje erdvėje, iš citoplazmos perkeliami dviem sekrecijos keliais arba sistemomis: klasikine sekrecijos sistema (Sec) ir dviguba arginino translokacijos sistema arba „dviguba arginino translokacijos sistema“ (TAT).

Klasikinė sistema perkelia baltymus jų išskleisto pavidalo struktūroje ir po transliacijos sudėti sudėtingais mechanizmais, tuo tarpu TAT sistemos substratai yra visiškai sulankstyti ir funkciškai aktyvūs.

Bendrosios funkcinės savybės

Nepaisant to, kad yra tame pačiame erdviniame regione, periplasminės erdvės ir peptidoglikanų tinklo funkcijos yra žymiai skirtingos, nes pirmieji funkcionuoja baltymų ir fermentinių komponentų laikymui, o pastarieji tarnauja kaip atrama ir armatūra vokui. ląstelinis.

Šioje bakterijų ląstelių "dalyje" yra daugybė baltymų, kurie dalyvauja tam tikruose maistinių medžiagų įsisavinimo procesuose. Tarp jų yra hidroliziniai fermentai, galintys metabolizuoti fosforilintus junginius ir nukleorūgštis.

Taip pat galima rasti chelatų sudarymo baltymų, tai yra baltymų, kurie dalyvauja medžiagų pernešime į ląstelę stabilesnėmis ir asimiliuotomis cheminėmis formomis.

Be to, minėtame ląstelės sienelės regione paprastai yra daug baltymų, reikalingų peptidoglikano sintezei, taip pat kiti baltymai, dalyvaujantys modifikuojant junginius, kurie gali būti toksiški ląstelei.

funkcijos

Į periplazminę erdvę reikia žiūrėti kaip į funkcinį tęstinumą, o daugelio jos baltymų vieta priklauso nuo kai kurių struktūrinių komponentų, prie kurių jie jungiasi, vietos, o ne nuo fizinių apribojimų kameroje.

Šis skyrius sukuria oksiduojančią aplinką, kurioje daugelį baltymų struktūrų galima stabilizuoti per disulfidinius (SS) tiltus.

Šis ląstelių skyrius, esantis bakterijose, leidžia jiems atskirti potencialiai pavojingus skaidomus fermentus, tokius kaip RNazės ir šarminės fosfatazės, ir dėl šios priežasties jis yra žinomas kaip evoliucinis lizosomų pirmtakas eukariotų ląstelėse.

Kitos svarbios periplazminės erdvės funkcijos apima aminorūgščių ir cukraus transportavimą ir chemotaksizavimą, be to, kad yra baltymų, turinčių į chaperoną panašių funkcijų, kurios veikia ląstelės apvalkalo biogenezėje.

Chaperone panašūs baltymai periplasminėje erdvėje yra papildomi baltymai, kurie prisideda prie baltymų, perkeltų į šį skyrių, sulankstymo katalizės. Tarp jų yra keletas baltymų disulfido izomerazių, gebančių nustatyti ir keistis disulfido tiltais.

Periferose yra daugybė skaidžių fermentų. Šarminė fosfatazė yra viena iš jų ir nustatyta, kad ji yra susijusi su membranos lipopolisaharidais. Pagrindinė jo funkcija yra hidrolizuoti skirtingo pobūdžio fosforilintus junginius.

Kai kurie fiziologiniai tyrimai parodė, kad šie fosfatai hidrolizuoja didelės energijos molekules, tokias kaip GTP (guanozino 5'-trifosfatas), perilasminėje erdvėje ir kad molekulė niekada nesiliečia su citoplazma.

Kai kurių denitrifikuojančių bakterijų (galinčių nitritus redukuoti į azoto dujas) ir chemolitoautotrofų (kurie gali išgauti elektronus iš neorganinių šaltinių), periferinėje erdvėje yra elektronus pernešantys baltymai.

Nuorodos

1. Costerton, J., Ingram, J., & Cheng, K. (1974). Gramneigiamų bakterijų apvalkalo struktūra ir funkcija. Bakteriologiniai atsiliepimai, 38 (1), 87–110.
2. Dmitriev, B., Toukach, F., & Ehlers, S. (2005). Išsamus bakterijų ląstelių sienos vaizdas. Mikrobiologijos tendencijos, 13 (12), 569–574.
3. Koch, AL (1998). Gramneigiamos periplazminės erdvės biofizika. Kritinės apžvalgos mikrobiologijoje, 24 (1), 23–59.
4. Macalister, TJ, Costerton, JW, Thompson, L., Thompson, J., & Ingram, JM (1972). Šarminės fosfatazės pasiskirstymas gramneigiamų bakterijų periplasminėje erdvėje. Journal of Bacteriology, 111 (3), 827–832.
5. Merdanovic, M., Clausen, T., Kaiser, M., Huber, R., & Ehrmann, M. (2011). Baltymų kokybės kontrolė bakterijų periplazmoje. Annu. Mikrobiolis. , 65, 149-168.
6. Missiakas, D., ir Raina, S. (1997). Baltymų sulankstymas bakterijų periplazmoje. Journal of Bacteriology, 179 (8), 2465–2471.
7. Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Mikrobiologija (5-asis leidimas). „McGraw-Hill“ kompanijos.
8. Stock, J., Rauch, B., & Roseman, S. (1977). Periplasminė erdvė Salmonella typhimurium. Žurnalas apie biologinę chemiją, 252 (21), 7850-7861.