بنية الببتيدوغليكان
البптидоغليكان هو طبقة واقية قوية تقع فوق الغشاء السيتوبلازمي. في البكتيريا سالبة الجرام، يتم تغطيتها إضافياً بغشاء خارجي مكون من عديد السكاريد الشحمي (ليبوبولیساخارید)، والذي يعمل كحاجز للعديد من المضادات الحيوية.
يتكون هيكل الجزيء ("العمود الفقري") من سلاسل طويلة تتبادل فيها سكران أمينيان:
- إن-أثيل غلوكوزامين (NAG);
- إن-أثيل موراميك (NAM).
يرتبط بكل جزيء NAM قليبوپبتيد قصير. ترتبط هذه الزوائد الببتيدية للسلاسل البوليمرية المجاورة ببعضها البعض عبر جسور عرضية، مما يشكل شبكة ثلاثية الأبعاد متينة.
المرحلة 1: اصطناعة المونومرات
تبدأ العملية في السيتوبلازم وعلى الجانب الداخلي لغشاء الخلية. يتم تحويل الجلوكوز إلى NAG و NAM. بعد ذلك، يتم تجميع السلسلة الببتيدية على جزيء NAM بمشاركة الإنزيمات MurC, MurD, MurE.
أولاً، يتم ربط ألانيان L و غلوتامات D على التوالي. يعتمد الحمض الأميني الثالث على نوع البكتيريا: في معظم البكتيريا موجبة الجرام يكون لايسين L، وفي سالبة الجرام (وبعض موجبة الجرام) يكون حمض الدياامينوبيميليك (DAP). ونظراً لعدم وجود حمض DAP في جسم الإنسان، فهو يُمثل هدفاً جذاباً للمضادات الحيوية الجديدة.
في النهاية، يتم إضافي ثنائي الببتيد D-Ala-D-Ala إلى السلسلة، والذي يتم اصطناعه من L-ألانيان بمساعدة إنزيم D-Ala-D-Ala سنثيتاز.
بعد ذلك، يتم إضافي NAG إلى المعقد، ويتم إضافة بوليبيبتيد رابط إلى الحمض الأميني الثالث (اللايسين أو DAP) في البكتيريا موجبة الجرام — وعادة ما يكون جسراً خماسياً للغلايسين.
المرحلة 2: النقل والولمرة
لا يمكن لمونومر المورين المحب للماء (الهيدروفيلي) المصطنع عبور الغشاء السيتوبلازمي المحب للدهون (الليبوفيلي) بمفرده. ولتحقيق ذلك، يتم استخدام جزيء ناقل — البكتوبرينول.
يرتبط البكتوبرينول بالمونومر، وينقله إلى السطح الخارجي للغشاء ويدمجه في سلسلة البوليمر النامية. بعد أن تقوم إنزيمات الترانسغليكوزيلاز بفصل البكتوبرينول، يعود إلى السيتوبلازم بحثاً عن وحدة بناء جديدة.
تتم عملية الاستطالة الخطية للسلاسل (ربط NAM للمونومر المنقول بـ NAG للبوليمر الموجود) بتحفيز من إنزيم البптидоغليكان-غليكوزيل ترانسفيراز.
المرحلة 3: الترانسبيبتيد (الربط العرضي)
المرحلة النهائية تمنح جدار الخلية المتانة. يتم ربط سلاسل البптидоغليكان المتوازية ببعضها البعض.
تحفز هذه العملية إنزيمات الترانسبيبتيداز. ترتبط هذه الإنزيمات بثنائي الببتيد الطرفي D-Ala-D-Ala، وتفصل مخلفات D-alanine واحدة (طرفية)، وتكوّن معقداً مؤقتاً مع البптидоغليكان. بعد ذلك، تهاجم المجموعة الأمينية الحرة للسلسلة المجاورة هذا المعقد، مكونةً رابطة تساهمية عرضية.
تُعد الترانسبيبتيدازات الأهداف الرئيسية لمضادات $\beta$-لاكتام (مثل بنزيل بنسليين)، ولهذا السبب أُطلق على هذه الإنزيمات اسم البروتينات المرتبطة بالبنسليين (PBP).
باختصار: إجابات عن أسئلة حول الموضوع
ما هي المضادات الحيوية التي تثبط المرحلة السيتوبلازمية لاصطناعة مونوميرات البптидоغليكان؟
في المراحل المبكرة لاصطناعة جدار الخلية، تعمل مثبطات اصطناعة مونومر المورين، والتي تعطل تكوين وحدات البناء الخاصة به في السيتوبلازم.
- الفوسفوميسين (Fosfomycin) — يثبط بشكل لا رجعة فيه التكثيف الإنزيمي ليوريدين ديفوسفات-إن-أثيل-غلوكوزامين، مما يمنع تكوين مونوميرات المورين.
- الفوسמידوميسين (Fosmidomycin) — ينتمي إلى مجموعة العوامل التي تعطل المراحل المبكرة لاصطناعة جدار الخلية.
ما هو المضاد الحيوي الذي يثبط نقل المونوميرات عن طريق تعطيل دورة البكتوبرينول؟
يتم إعاقة نقل مونوميرات المورين عبر الغشاء بواسطة المضاد الحيوي الببتيدي باتيتراسين، والذي يؤثر على الناقل الدهني.
- الباستراسين (Bacitracin) — يثبط عملية نزع الفسفور (استعادة نشاط) البكتوبرينول بيروفوسفات الناقل الدهني، ونتيجة لذلك يفقد وظيفته الناقلة ويتوقف اصطناعة جدار الخلية.
ما هي فئات المضادات الحيوية التي تثبط مرحلة الترانسبيبتيد أثناء اصطناعة جدار الخلية؟
تثبط مرحلة الربط العرضي للبوليمر (الترانسبيبتيد) الأدوية التي ترتبط بالبروتينات المرتبطة بالبنسليين وتثبط إنزيم الترانسبيبتيداز.
- الكاربابينيمات (Carbapenems) — ترتبط ببروتينات محددة مرتبطة بالبنسليين وتثبط الترانسبيبتيداز، مما يعطل تكوين الروابط العرضية للبптидоغليكان.
ما الفرق بين بنية جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام وتلك الموجبة للجرام؟
تختلف جدران الخلايا للبكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام بشكل كبير في سمك طبقة البптидоغليكان ووجود هياكل واقية إضافية.
| السمة | موجبة الجرام | سالبة الجرام |
|---|---|---|
| سمك الجدار | 20-60 نانومتر | 10-20 نانومتر |
| البптидоغليكان من الوزن الجاف لجدار الخلية | 40-90% | 5-10% |
| الأحماض التَيْخويكية | + | - |
| الحيز المحيط بالغشاء (البريبيلازم) | - | + |
| الغشاء الخارجي | - | + |
| لون صبغة غرام | أزرق-بنفسجي | وردي |
تذكر تكوين الأساس: "NAM و NAG يبنيان الهيكل".
أسئلة من المحاضرات والامتحانات
ما هي الإنزيمات التي تسمى بالبروتينات المرتبطة بالبنسليين (PBP) ولماذا؟
إنها الترانسبيبتيدازات — الإنزيمات التي تنفذ الربط العرضي لسلاسل البптиدوغليكان. تقوم مضادات بيتا-لاكتام (البنسليينات) بحظر عملها، ولهذا السبب تُسمى بـ PBP.
لماذا يحتاج الباكتوبرينول (bactoprenol)?
يعمل كحامل دهني (ليبوفيلي). مكونات المونومر محبة للماء ولا يمكنها عبور غشاء الخلية إلى الخارج بمفردها.
ما الفرق في الحمض الأميني الثالث للسلسلة الببتيدية بين البكتيريا المختلفة؟
تستخدم معظم البكتيريا موجبة الجرام اللايسين L، بينما تستخدم سالبة الجرام حمض الدياامينوبيميليك (DAP).
مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق
- آلية عمل مضادات بيتا-لاكتام
- بنية الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام
- إنزيمات اصطناعة المونومرات (MurA-MurF)
- دورة البكتوبرينول والأدوية المؤثرة عليها
اشرح الموضوع بالكامل ضمن كورس «علم الأدوية»
إليك ملخص موجز. الكورس يغطي كل ما يُسأل عنه في المحاضرات والامتحانات.
- الدليل المنهجي الكامل حول موضوع «اصطناعة البптидоغليكان (جدار الخلية البكتيرية)» و5,304 صفحة أخرى من المادة
- تمارين واختبارات بعد كل موضوع — تماماً كما في الاختبار الشفوي (الكولوكيوم)
- المعلم الذكي (AI-tutor) سيجيب عن أي سؤال يخص الموضوع في أي وقت
- 116 درساً مرئياً في المادة
مواضيع أخرى من قسم "العوامل الكيميائية المضادة للبكتيريا"
دروس فيديو مجانية: علم الأфарماكولوجيادروس قصيرة مع ملخصات — بدون تسجيل.
تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.