肽聚糖(Peptidoglycan),也称粘肽、胞壁质,是由N-
乙酰葡萄糖胺(NAG)和
N-乙酰胞壁酸(NAM)与四五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子结构。在N-乙胞壁酸上接有肽链,不同糖链上的肽链交联后形成稳定的水不溶产物。
肽聚糖是绝大多数
原核生物细胞壁的独特组分,一切细菌和
蓝藻的细胞壁都含有肽聚糖。革兰氏阳性细菌细胞壁所含的肽聚糖占其干重的50%~80%,
农杆菌细胞壁的肽聚糖含量占其干重的1%~10%。肽聚糖对维持细菌
细胞结构和正常生命活动起着重要作用,许多抗生素如
苄青霉素、头孢霉素的抗菌作用就是通过阻止肽聚糖合成实现的。
名词详述
肽聚糖(peptidoglycan),又称粘质
配位化合物(mucocomplex)、胞壁质(murein)。它是由
二糖单位,四肽尾还有肽桥聚合而成的多层网状大分子结构。N-
乙酰葡萄糖胺(N-Acetylglucosamine,又称NAG)和
N-乙酰胞壁酸(N-Acetylmuramic Acid,又称NAMA)交替连接的
多糖与不同组成的肽交叉连接形成的大分子。肽聚糖是许多细菌
细胞壁的主要成分。如革兰氏阳性细菌(G+)胞壁所含的肽聚糖占干重的50-80%,由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1,4糖键连接而成,糖链间由肽链交联,构成稳定的网状结构,肽链长短视细菌种类不同而异,
农杆菌(G-)胞壁所含的肽聚糖占干重的5-20%其
二糖单位跟
革兰氏阳性菌一样但是四肽尾的第三个不是L-Lys,而是内消旋
二氨基庚二酸。
组成结构
1. G-M 双糖单位;
2. 四肽尾
组成:革兰氏阳性菌(如
葡萄球菌)为 L-Ala + D-Glu + L-Lys + D-Ala ,革兰氏阴性菌(如
大肠杆菌)为 L-Ala + D-Glu + m-DAP + D-Ala ;
连接方式:四肽中N端的L-Ala上α-NH2与M中
DL-乳酸的
羧基连接;
3. 肽桥
组成:肽桥的变化甚多,已超过100种,如,在S.aureus中,肽桥为
甘氨酸五肽。
连接方式:甘氨酸五肽的N端α-
氨基与四肽C端D-Ala上的羧基连接,C端羧基与另一个四
肽上L-Lys的ε-氨基连接。革兰氏y阴性菌无特殊肽桥,故前后两肽尾的D-Ala与m-DAP直接相连。
溶菌酶。抗生素能抑制肽聚糖的
生物合成。肽聚糖合成的条件:需要两个主要的载体,即尿二磷酸(Uridine Diphosphate,UDP)和聚戊
二烯磷酸(又称细菌醇)。
分子结构
肽聚糖
BOBBIN是由N-
乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine简写G)和N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid简写 M)通过β-1,4
糖苷交替相联而组成的线状聚糖链。M是在N-乙酰葡萄糖胺的
C3位置上联结一个乳酰醚。就在M的乳
酰基上,联结着一条由四个
残基组成的短肽链。短肽链的
氨基酸组成因菌种而异,包括不常见的D-
谷氨酸、D-
丙氨酸、L-
二氨基庚二酸和其他二氨基酸;其中L型和
D型氨基酸交替排列.
结构特点
由G和M组成的
二糖以及联在M上的四肽是肽聚糖的基本结构单位。聚糖链的长度亦因菌种而异,短到9个二糖单位,长到170多个二糖单位;1个二糖单位长10.3埃,所以总长度可从 100埃到1700埃左右。各个四肽链之间有交联。在革兰氏阴性菌,多半是两条肽聚糖的肽链直接交联,交联的肽链占肽链总数的50%。而
革兰氏阳性菌则是通过另一条肽桥交联,如:
金黄色葡萄球菌的肽桥为五个
甘氨酸组成的五肽,交联的肽链占肽链总数的 75~100%。立体的交联使肽聚糖形成多层次
网状结构。革兰氏阴性菌,因肽聚糖层次较少(如:
大肠杆菌为3层,厚度约2~3纳米),交联程度较低,所以网状结构疏松;而革兰氏阳性菌,因肽聚糖层次较多(如:金黄色葡萄球菌约10层,
枯草芽孢杆菌约20层,厚度可达10~50纳米),交联程度较高,网状结构紧密。这两类细菌在肽聚糖含量、厚度、层次和交联程度上的差别,再加上
细胞壁其他组份上的不同,反映在染色性质,对
溶菌酶敏感程度和物质透过性质等方面都有很大的不同。少数如:
副溶血弧菌,细胞壁结构特殊,不含肽聚糖。
疾病联系
肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖是由
二糖单位,四肽尾还有肽桥聚合而成得多层网状大分子结构。n-乙酰蒲萄糖胺(nag)和
N-乙酰胞壁酸(nama)交替连接的
多糖与不同组成的肽交织连接形成的大分子。肽聚糖是许多
球菌细胞壁的首要成分。如革兰氏阳性球菌(g+)胞壁所含的肽聚糖占干重的50-80%由n-
乙酰蒲萄糖胺和n-乙酰胞壁酸通
辣椒红素过β-1,4
糖苷连接而成,糖链间由肽链交联,构成稳定的网状结构,肽链长短视球菌种类不同而异,革兰氏阴性球菌(g-)胞壁所含的肽聚糖占干重的5-20%其
二糖单位跟
革兰氏阳性菌一样但是四肽尾的第三个不是l-lys而是外消旋
二氨基庚二酸。组成及结构特点1.g-m双糖单位;2.四肽尾组成:革兰氏阳性菌(如
葡萄球菌)为l-ala+d-glu+l-lys+d-ala,革兰氏阴性菌(如
大肠杆菌)为l-ala+d-glu+m-dap+d-ala;连接方式:四肽中n真个l-ala上α-nh2与m中
DL-乳酸的
羧基连接;3.肽桥组成:肽桥的变化甚多,以跨越100种,如,在s.aureus中,肽桥为
甘氨酸五肽。连接方式:甘氨酸五肽的n端α-
氨基与四肽c端d-ala上的羧基连接,c端羧基与另一个四肽上l-lys的ε-氨基连接。
革兰氏阳性菌无特殊肽桥,故前后两肽尾的d-ala与m-dap直接相连。
溶菌酶能
水解g-m间的β-1,4
糖苷,使
细胞壁出现孔洞,基至解体,从而杀死
球菌。人的眼泪中存在大量的溶菌酶,某些
噬菌体在传染
宿主时也可分泌溶菌酶。
鸡蛋中也含大量的溶菌酶。抗生素能抑制肽聚糖的有生命的物质合成。肽聚糖合成的条件:需要两个首要的载体,即
尿嘧啶二磷酸(uridine diphosphate,udp)和聚戊
二烯磷酸酯(又称球菌萜醇)。
苄青霉素、
万古霉素、
杆菌肽、
磷霉素、
环丝氨酸和持久霉素等几种抗菌素,分别作用于肽聚糖
生物合成的不同步骤,抑制肽聚糖生物合成,从而抑制细菌生长。
功能
国外医学界已广泛应用 ELISA 测量抗肽聚糖血清的效价。再用此
血清鉴定病人的疾病。研究表明肽聚糖是人类
免疫系统的
免疫增强剂,它能刺激单核噬菌细胞和内皮细胞释放免疫调控物质。如
肿瘤坏死因子 α ( TNF-α) 、白介素( IL- 1,IL- 6,IL- 8,IL- 12)
干扰素 α 等。