Периплазма - Periplasm

Грамотрицательный клеточная стенка

В периплазма концентрированный гелеобразный матрица в пространстве между внутренним цитоплазматический мембрана и бактериальная внешняя мембрана называется периплазматическое пространство в грамотрицательный бактерии. С помощью криоэлектронная микроскопия было обнаружено, что периплазматическое пространство гораздо меньшего размера также присутствует в грамположительные бактерии.[1][2]

Периплазма может составлять до 40% от общего объема клеток грамотрицательных бактерий, но намного меньший процент у грамположительных бактерий.[3] В периплазме присутствует несколько типов ферментов, в том числе щелочные фосфатазы, циклические фосфодиэстеразы, кислые фосфатазы и 5’-нуклеотидазы.[4]

Хотя бактерии условно делятся на две основные группы - грамположительные и грамотрицательные, исходя из их Окраска по Граму свойство удерживания - эта система классификации неоднозначна, поскольку она может относиться к трем различным аспектам (результат окрашивания, организация клеточной оболочки, таксономическая группа), которые не обязательно объединяются для некоторых видов бактерий.[5][6][7][8] Однако, хотя реакция бактерий на окрашивание по Граму является эмпирическим критерием, в основе ее лежат заметные различия в ультраструктура и химический состав двух основных видов бактерий. Эти бактерии отличаются друг от друга по наличию или отсутствию внешней липидной мембраны, которая является более надежной и фундаментальной характеристикой бактериальных клеток.[5][9]

Все грамположительные бактерии ограничены единой липидной мембраной; они обычно содержат толстый слой (20-80 нм) пептидогликана, ответственного за сохранение окраски по Граму. Ряд других бактерий, которые ограничены единственной мембраной, но окрашивают грамотрицательные бактерии либо из-за отсутствия пептидогликанового слоя (а именно, микоплазмы), либо из-за их неспособности сохранять окраску по Граму из-за состава их клеточной стенки, также демонстрируют близкие отношение к грамположительным бактериям. Для бактериальных (прокариотических) клеток, которые ограничены единственной клеточной мембраной, используется термин «монодермальные бактерии» или «монодерма». прокариоты "был предложен.[5][9] В отличие от грамположительных бактерий, все архетипические грамотрицательные бактерии ограничены цитоплазматической мембраной, а также внешней клеточной мембраной; они содержат только тонкий слой пептидогликана (2–3 нм) между этими мембранами. Наличие как внутренней, так и внешней клеточных мембран формирует и определяет периплазматическое пространство или периплазматический компартмент. Эти бактериальные клетки с двумя мембранами были названы бактериями дидерм.[5][9] Различие между прокариотами монодермы и дидерм подтверждается сохраненные индели подписи в ряде важных белков (а именно DnaK, GroEL).[5][6][9][10]

В дидерм бактерии периплазма содержит тонкий клеточная стенка состоит из пептидогликан. Кроме того, он включает растворенные вещества, такие как ионы и белки, которые участвуют в большом количестве функций, начиная от связывания питательных веществ, транспорта, складывания, разложения, гидролиза субстрата и заканчивая синтезом пептидогликана, электронный транспорт, и изменение веществ, токсичных для клетки (метаболизм ксенобиотиков ).[11] Важно отметить, что периплазма лишена АТФ.

Рекомендации

  1. ^ , Матиас, В. Р. и Т. Дж. Беверидж. 2005. Крио-электронная микроскопия выявляет структуру нативной полимерной клеточной стенки у Bacillus subtilis 168 и наличие периплазматического пространства. Мол. Microbiol. 56: 240-251. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2005.04535.x.
  2. ^ , Zuber B, Haenni M, Ribeiro T., Minnig K, Lopes F, Moreillon P, Dubochet J. 2006. Гранулярный слой в периплазматическом пространстве грамположительных бактерий и тонкие структуры Enterococcus gallinarum и Streptococcus gordonii септы, выявленные при криоэлектронной микроскопии срезов стекловидного тела. J Bacteriol. 188: 6652-6660. Дои:10.1128 / JB.00391-06
  3. ^ Отто Холст; Гунтрам Зельтманн. Стенка бактериальной клетки. Берлин: Springer. ISBN  3-540-42608-6.
  4. ^ Neu, Harold C .; Хеппель, Леон А. (1 сентября 1965 г.). «Высвобождение ферментов из Escherichia coli путем осмотического шока и при образовании сферопластов». Журнал биологической химии. 240 (9): 3685–3692. PMID  4284300.
  5. ^ а б c d е Гупта, Р. (1998) Филогения белков и сигнатурные последовательности: переоценка эволюционных отношений между архебактериями, эубактериями и эукариотами. Microbiol. Мол. Биол. Ред. 62: 1435-1491.
  6. ^ а б Гупта, Р.С. (2000) Естественные эволюционные отношения между прокариотами. Крит. Rev. Microbiol. 26: 111-131.
  7. ^ , Desvaux M, Hébraud M, Talon R, Henderson IR. 2009. Секреция и субклеточная локализация бактериальных белков: проблема семантической осведомленности. Trends Microbiol. 17: 139-145. Дои:10.1016 / j.tim.2009.01.004
  8. ^ , Сатклифф IC. 2010. Перспектива уровня филума на архитектуру оболочки бактериальной клетки. Trends Microbiol. 18: 464-470. Дои:10.1016 / j.tim.2010.06.005
  9. ^ а б c d Гупта, Р. С. (1998). Что такое архебактерии: третий домен жизни или прокариоты монодермы, связанные с грамположительными бактериями? Новое предложение по классификации прокариотических организмов. Молекулярная микробиология. 29 (3): 695-707.
  10. ^ Гупта, Р. С. (2011). Происхождение дидерм (грамотрицательных) бактерий: давление отбора антибиотиков, а не эндосимбиоз, вероятно, привело к эволюции бактериальных клеток с двумя мембранами. Антони ван Левенгук. 100: 171-182.
  11. ^ Кляйн, Дональд В .; Прескотт, Лансинг М .; Харли, Джон (2005). Микробиология. Бостон: Высшее образование Макгроу-Хилла. ISBN  0-07-295175-3.

дальнейшее чтение

  • Д. Уайт, Физиология и биохимия прокариот, Oxford University Press, Oxford, 2000, стр 22.