Важная особенность бактериальной клетки, отличающая ее от клеток млекопитающих, - прочная клеточная стенка, окружающая цитоплазматическую мембрану. Эта стенка предохраняет бактериальную клетку от действия осмотического давления, которое в ней приблизительно на 20 атм выше, чем в жидкостях макроорганизма. Прочность клеточной стенке придают пептидогликаны, соединенные ковалентными связями. У грамположительных бактерий стенка имеет толщину 20-80 нм и представляет собой единственную структуру снаружи от цитоплазматической мембраны, у грамотрицательных бактерий она намного тоньше (1 нм) и покрыта наружной мембраной.
Препараты, нарушающие какое-либо звено синтеза пептидогликанов, их транспорт из клетки и образование пептидных мостиков между их молекулами, подавляют рост бактерий и в большинстве случаев вызывают их гибель.
Молекула пептидогликана состоит из:
- остова из двух чередующихся моносахаридов - N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты;
- боковых пептидов (обычно из 4 аминокислотных остатков);
- пептидных мостиков, перекрестно связывающих боковые пептиды.
Пептидогликаны синтезируются из субъединиц (дисахарид плюс боковой пептид), которые образуются в цитоплазме, а затем транспортируются через цитоплазматическую мембрану на поверхность клетки. В ходе последующего образования пептидных мостиков происходит отщепление концевой аминокислоты боковых пептидов.
Антибактериальные препараты подавляют синтез клеточной стенки несколькими способами.
Ø Циклический полипептидный антибиотик бацитрацин подавляет активацию липидных переносчиков, обеспечивающих транспортировку водорастворимых субъединиц пептидогликанов через мембрану. Субъединицы накапливаются в цитоплазме, и синтез пептидогликанов прекращается.
Ø Высокомолекулярные гликопептиды ванкомицин и тейкопланин связываются с концевыми аминокислотными остатками (D-аланил-D-аланин) боковых пептидов, когда субъединицы находятся уже на поверхности цитоплазматической мембраны, но еще соединены с липидными переносчиками.
Ø Гликопептидные антибиотики создают стерические препятствия объединению субъединиц в макромолекулу пептидогликана.
Ø Бета-лактамные антибиотики - пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы, содержащие четырехчленное бета-лактамное кольцо, препятствуют образованию пептидных мостиков и объединению пептидогликанов в единую структуру. Реакцию образования связи между аминокислотными остатками пептидных мостиков и предпоследним остатком D-аланина боковых пептидов (транспептидирование) катализирует фермент транспептидаза, а необходимая для этого энергия выделяется при отщеплении конечных D-аланиновых остатков боковых пептидов. Бета-лактамные антибиотики, обладающие пространственным сходством с субстратом реакции D-аланил-D-аланином, образуют ковалентную ацильную связь с активным центром транспептидазы и необратимо ингибируют ее. Поэтому транспептидазы и подобные им ферменты, участвующие в транспептидировании, называют также пенициллинсвязывающими белками.
Почти все антибиотики, подавляющие синтез клеточной стенки бактерий, бактерицидны - они вызывают гибель бактерий в результате осмотического лизиса. В присутствии таких антибиотиков аутолиз клеточной стенки не уравновешивается процессами восстановления, и стенка разрушается эндогенными пептидогликангидролазами
Поможем написать любую работу на аналогичную тему