Struktur peptidoglikan
Peptidoglikan adalah lapisan pelindung yang kuat di atas membran sitoplasma. Pada bakteri Gram-negatif, lapisan ini dilapisi lagi oleh membran luar yang terdiri atas lipopolisakarida, yang berfungsi sebagai penghalang bagi banyak antibiotik.
Kerangka molekul («tulang punggung») terdiri atas rantai panjang tempat dua gula amino berselang-seling:
- N-asetilglukosamin (NAG);
- N-asetilmuramat (NAM).
Oligopeptida pendek melekat pada setiap molekul NAM. Tonjolan peptida dari rantai polimer yang berdekatan ini dihubungkan satu sama lain menggunakan jembatan silang, membentuk jaringan tiga dimensi yang kuat.
Tahap 1: Sintesis monomer
Proses dimulai di dalam sitoplasma dan di sisi internal membran sel. Glukosa diubah menjadi NAG dan NAM. Kemudian, rantai peptida dirakit pada molekul NAM dengan partisipasi enzim MurC, MurD, MurE.
Pertama-tama, L-alanin dan D-glutamat ditambahkan secara berurutan. Asam amino ketiga bergantung pada jenis bakteri: pada sebagian besar bakteri Gram-positif, asam amino ini adalah L-lisin, sedangkan pada Gram-negatif (dan beberapa Gram-positif) adalah asam diaminopimelat (DAP). Karena DAP tidak ditemukan dalam tubuh manusia, asam amino ini menjadi target yang menarik untuk antibiotik baru.
Sebagai penutup, dipeptida D-Ala-D-Ala, yang disintesis dari L-alanin dengan bantuan enzim D-Ala-D-Ala sintetase, ditambahkan ke rantai tersebut.
Setelah itu, NAG ditambahkan ke kompleks, dan polipeptida penghubung ditambahkan ke asam amino ketiga (lisin atau DAP) pada bakteri Gram-positif — biasanya berupa jembatan pentaglisin.
Tahap 2: Transportasi dan polimerisasi
Monomer murein hidrofilik yang telah disintesis tidak dapat melewati membran sitoplasma lipofilik secara mandiri. Untuk melakukannya, digunakan molekul pembawa, yaitu baktoprenol.
Baktoprenol mengikat monomer, membawanya ke permukaan luar membran, dan menyisipkannya ke dalam rantai polimer yang sedang tumbuh. Setelah enzim transglikosilase melepaskan baktoprenol, molekul tersebut kembali ke sitoplasma untuk mengambil blok penyusun yang baru.
Proses pemanjangan rantai secara linier (pengikatan NAM dari monomer yang diantar ke NAG dari polimer yang sudah ada) dikatalisis oleh enzim peptidoglikan glikosiltransferase.
Tahap 3: Transpeptidasi (pembentukan ikatan silang)
Tahap akhir memberikan kekuatan pada dinding sel. Rantai peptidoglikan yang paralel diikatkan satu sama lain.
Proses ini dikatalisis oleh enzim transpeptidase. Enzim ini berikatan dengan dipeptida terminal D-Ala-D-Ala, memotong satu residu D-alanin (terminal), dan membentuk kompleks sementara dengan peptidoglikan. Kemudian, gugus amino bebas dari rantai di sebelah beraksi menyerang kompleks ini, membentuk ikatan silang kovalen.
Transpeptidase adalah target utama untuk antibiotik $\beta$-laktam (misalnya, benzilpenisislin), sehingga enzim ini dinamakan protein pengikat penisilin (PBP).
Singkatnya: jawaban atas pertanyaan topik
Antibiotik apa saja yang menghambat tahap sitoplasmik sintesis monomer peptidoglikan?
Pada tahap awal sintesis dinding sel, terdapat inhibitor sintesis monomer murein yang mengganggu pembentukan blok penyusunnya di dalam sitoplasma.
- Fosfomisin (Fosfomycin) — secara ireversibel memblokir kondensasi enzimatis uridin difosfat-N-asetilglukosamin, sehingga mencegah pembentukan monomer murein.
- Fosmidomisin (Fosmidomycin) — termasuk dalam kelompok agen yang mengganggu tahap awal sintesis dinding sel.
Antibiotik manakah yang memblokir transportasi monomer dengan mengganggu siklus baktoprenol?
Transportasi monomer murein melalui membran dihambat oleh antibiotik peptida basitrasin, yang memengaruhi pembawa lipid.
- Basitrasin (Bacitracin) — memblokir defosforilasi (pemulihan aktivitas) pembawa lipid baktoprenol pirofosfat, sehingga kehilangan fungsi transportasinya dan sintesis dinding sel terhenti.
Kelas antibiotik apa saja yang menghambat tahap transpeptidasi selama sintesis dinding sel?
Tahap ikatan silang polimer (transpeptidasi) dihambat oleh obat-obatan yang berikatan dengan protein pengikat penisilin dan menekan transpeptidase.
- Karbapenem (Carbapenems) — berikatan dengan protein pengikat penisilin spesifik dan menekan transpeptidase, sehingga mengganggu pembentukan ikatan silang peptidoglikan.
Apa perbedaan struktur dinding sel bakteri Gram-negatif dan Gram-positif?
Dinding sel bakteri Gram-positif dan Gram-negatif sangat berbeda dalam ketebalan lapisan peptidoglikan dan keberadaan struktur pelindung tambahan.
| Tanda | Gram-positif | Gram-negatif |
|---|---|---|
| Ketebalan dinding | 20-60 nm | 10-20 nm |
| Peptidoglikan dari berat kering dinding | 40-90% | 5-10% |
| Asam teikoat | + | - |
| Ruang periplasmik | - | + |
| Membran luar | - | + |
| Pewarnaan Gram | ungu kebiruan | merah muda |
Ingat komposisi dasarnya: «NAM dan NAG membangun kerangka».
Soal-soal dari kelas dan ujian
Enzim apa saja yang disebut protein pengikat penisilin (PBP) dan mengapa?
Mereka adalah transpeptidase — enzim yang melakukan ikatan silang pada rantai peptidoglikan. Antibiotik beta-laktam (penisilin) memblokir kerja enzim ini, itulah sebabnya mereka disebut PBP.
Untuk apa baktoprenol dibutuhkan?
Bahan ini bekerja sebagai pembawa lipofilik. Komponen monomer bersifat hidrofilik dan tidak dapat menyeberangi membran sel keluar dengan sendirinya.
Apa perbedaan asam amino ketiga dari rantai peptida pada berbagai bakteri?
Sebagian besar bakteri Gram-positif menggunakan L-lisin, sedangkan bakteri Gram-negatif menggunakan asam diaminopimelat (DAP).
Topik lain untuk dipelajari
- Mekanisme kerja antibiotik beta-laktam
- Struktur membran luar bakteri Gram-negatif
- Enzim sintesis monomer (MurA-MurF)
- Siklus baktoprenol dan obat-obatan yang mempengaruhinya
Pelajari topik ini secara menyeluruh dalam kursus «Farmakologi»
Di sini adalah ringkasan. Di dalam kursus — semua yang ditanyakan saat kelas dan ujian.
- Panduan metodologis lengkap tentang «Sintesis peptidoglikan (dinding sel bakteri)» dan 5.304 halaman materi subjek lainnya
- Tugas dan kuis setelah setiap topik — seperti pada kolokium
- AI-tutor akan menjawab pertanyaan topik kapan saja
- 116 video pembelajaran untuk mata kuliah ini
Topik lain di bagian «Agen kemoterapi antibakteri»
Video pembelajaran gratis: farmakologiPelajaran singkat dengan ringkasan — tanpa registrasi.
Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.