Биосинтез клеточной стенки бактерий

Антибиотики широко используют в качестве молекулярных инструментов при исследовании фундаментальных проблем биологии, таких, как расшифровка тончайших механизмов биосинтеза белка, нуклеиновых кислот и структуры клеточных стенок бактерий, создание моделей транспорта ионов через биологические мембраны и др. [c.64]

Для выделения нуклеиновых кислот из клеток обычно применяют мягкие методы их разрушения, включающие использование детергентов и лизоцима, хотя для разрушения некоторых микроорганизмов с прочными клеточными стенками может понадобиться пресс, стеклянные бусы или растирание клеток с абразивами (см. раздел 8.1.2). В некоторых случаях для ослабления клеточных стенок в растущие культуры (например, грамположительных бактерий) добавляют глицин, лизин или треонин. Иногда для тех же целей клетки грамположительных бактерий в растущих культурах обрабатывают антибиотиками, такими как пенициллин С или ме-тициллин, которые подавляют биосинтез пептидогликана клеточной стенки. Чувствительность к лизоциму микобактерий, содержащих высокий процент липидов и полисахаридов в клеточной стенке, может быть усилена их обработкой изопропанолом. При лизисе микроорганизмов, имеющих особенно прочные клеточные стенки, применяют поли(этиленгликоль) с последующим удалением из лизата, так как его присутствие мешает проведению дальнейшей очистки ДНК- [c.143]

Пептидные антибиотики, подавляющие биосинтез клеточных стенок бактерий [c.298]

Биосинтез клеточной стенки бактерий [c.19]

Важный фактор, обеспечивающий в культуральной среде высокие концентрации аминокислоты, синтезированной внутри клетки, — проницаемость клеточных мембран. Проницаемость клеточной мембраны увеличивают либо с помощью мутаций, либо путем изменения состава питательной среды. В последнем случае в культуральной среде создают дефицит биотина (1 — 5 мкл/л), добавляют пенициллин (2—4 мкг/л), детергенты (твин-40 и твин-60) или производные высших жирных кислот (пальмитаты, стеараты). Биотин контролирует содержание в клеточной мембране фосфолипидов, а пенициллин нарушает биосинтез клеточных стенок бактерий, что повышает вьщеление аминокислот в среду. [c.45]

Содержание этого раздела выходит за рамки данной главы в нем мы расскажем о трех процессах, с помощью которых без участия рибосомной системы могут быть получены некоторые полипептиды. Первый —это искусственный синтез ферментов в лаборатории чисто химическими методами, второй — синтез неферментных белков клеточной стенки у бактерий с помощью особого пути биосинтеза и третий — бактериальный синтез циклических полипептидов — антибиотиков. [c.71]

Бацитрацины весыиа активны против грамположительных бактерий, напоминая по спектру действия пенициллин. В работах Дж. Стрёминджера (1971) и Д. Сторма (1974) получены данные, свидетельствующие о связывании бацитрацинами С г.-изопренил-пирофосфата в виде тройного комплекса с ионом двухвалентного металла (Zn , Мп , Си + или Са- ). При этом блокируется стадия регенерации липидного переносчика, участвующего в биосинтезе клеточной стенки бактерий, что и приводит к гибели микроорганизма. [c.288]

Клеточную стенку удается достаточно легко отделить от содержимого клетки, окруженного клеточной мембраной (протопласт) Если часть клеточной стенки каким-то образом удерживается на клеточной мембране, то в этом случае говорят о с ф е -ропласте Имеются разноплановые мнения о легкости формирования протопластов у грамположительных или, напротив, у грамотрицательных бактерий Очевидно, и протопласты и сфе-ропласты могут быть дериватами тех и других бактерий — все зависит от особенностей штамма (вид возраст, условия культивирования, используемый стабилизатор — сахароза или какие-либо соли, ИТ д), воздействующего агента (лизирующий клеточную стенку фермент, блокатор биосинтеза компонента или компонентов клеточной стенки) [c.94]

Антибиотики—вещества, образуемые микроорганизмами или получаемые из других природных источников, обладающие антибактериальным, антивирусным и противоопухолевым действием. Они вмешиваются в обмен белков, нуклеиновых кислот и в энергетические процессы пораженных организмов и клеток, избирательно воздействуя на определенные молекулярные механизмы. Так, в биосинтезе белка (о поименованных ниже этапах биосинтеза белка см. гл. VII) пуромицин высвобождает недостроенные полипептиды, тетрацик-лины подавляют присоединение аминоацил-тРНК к рибосоме, хлорамфеникол (левомицетин)—пептидилтрансферазную реакцию в ней, эритромицин блокирует перемещение рибосомы по информационной РНК, стрептомицин искажает считывание кода белкового синтеза. В биосинтезе нуклеиновых кислот (терминологию см. в гл. VI) противораковые и антибактериальные антибиотики (актиномицины, митомицин, новобицин, рифамицин и др.) подавляют процессы репликации и транскрипции. На энергетические процессы в клетке воздействуют антимицин (подавляет перенос электронов в цитохромной системе), ОЛИГОМИ1ЩН (подавляет сопряжение окисления с фосфорилированием) и другие антибиотики. Биосинтез гликопротеинов клеточных стенок бактерий приостанавливается под действием пенициллинов и D-циклосерина проницаемость клеточных мембран нарушается грамицидинами, нистатином и многими другими антибиотиками. [c.175]

Сохранение механической прочности клеточной стенки бактерий имеет существенное значение для их жизнедеятельности. Действие ряда антибиотиков (пенициллин, бацитрацин, новобиоцин, циклосерии) и синтетических химиотерапевтических средств (6-азаурацил, 5-фторурацил) сводится к блокированию биосинтеза мукопептида клеточной стенки (см. ниже) в результате происходит разрыв клеточной стенки и лизис бакте-pий . [c.601]

Описываемая ниже методика может применяться для получения плазмидной ДНК грамположительных бактерий и таких грамотрицательных бактерий, которые устойчивы к тритону Х-100 и ДСН, но чувствительны к пенициллину. Если изучаемая бактерия образует р-лак-тамазу, то эффективным может оказаться антибиотик, который устойчив к ферментам, расщепляющим пенициллин (например, цефалоспорин). Мы не уверены в том, что такой же положительный результат дадут другие антимикробные агенты, активные в отношении биосинтеза клеточной стенки эту возможность было бы полезно исследовать. [c.135]

Биосинтез гликопептида стенки проходит через несколько этапов, включаюш их образование полисахаридных цепей, нараш ивание на них пептидных разветвлений и в заключение — сшивание этих пептидов пентагли-циновыми мостиками. Ряд антибиотиков блокирует определенные стадии этого процесса, что в итоге приводит к нарушению биосинтеза стенки и, следовательно, к появлению нежизнеспособных бактериальных клеток после деления. Так, бацитрацин и ванкомицин ингибируют биосинтез полисахаридных цепей гликопептида, а пенициллин угнетает заключительный этап — образование пентаглициновых сшивок. Гликопептид рассматриваемого типа — обитая основа клеточной стенки самых разнообразных бактерий в то же время подобные структуры отсутствуют в клетках животных организмов. Отсюда становятся понятными причины широты антибактериального спектра таких антибиотиков, с одной стороны, и их исключительно низкая токсичность для животных, с другой. [c.151]

Бацитрацины действуют на грамположительные бактерии. Имеющийся в продаже препарат содержит 70% А-компонента и применяется при кожных инфекциях. Образуя комплексное соединение с ундекапренилпирофос-фатом, промежуточным веществом в биосинтезе клеточной стенки, бацитрацин препятствует ферментативному гидролизу и образованию соответствующего ортофосфата. Для активности антибиотика существенны тиазоль-ное кольцо и остаток гистидина. [c.299]

После биосинтеза фаговых компонентов и их самосборки в бактериальной клетке накапливается до 200 новых фаговых частиц. Под действием фагового лизоцима и внутриклеточного осмотического давления происходит разрушение клеточной стенки, выход фагового потомства в окружающую среду и лизис бактерии. Один литический цикл (от момента адсорбции фагов до их выхода из клетки) продолжается 30—40 мин. Процесс бактериофагии проходит несколько циклов, пока не будут ли-зированы все чувствительные к данному фагу бактерии. [c.61]

Рентгеновский анализ выявил пирамидальный характер общего для двух колец атома азота как в пенициллинах, так и в цефалоспоринах, что, по-видимому, достаточно важно [22]. В результате основательной проверки этой гипотезы стало ясно, что среди гетероциклических систем, содержащих р-лактамное кольцо, могут быть вещества с антибактериальной активностью. Однако постепенно появились данные, что в случае некоторых бактерий ингибирование транспептидазы, ответственной за завершающую стадию биосинтеза клеточной стенки, не является единственным направлением действия антибиотика [20]. [c.342]

Под действием 3-лактамов на бактериальные клетки происходит выделение тейхоевых кислот в среду, в результате чего активируются ферменты (фермент), гидролизующие пептидогликан. В итоге это приводит к тому, что клеточная мембрана остается без механической опоры и наступает лизис клетки. В клетках животных и человека указанный полимер отсутствует, и там нет названных выще ферментов. Поэтому пенициллины и цефалоспорины не оказывают действия на животные организмы основная точка их приложения — биосинтез клеточных стенок бактерий. р-Лактамные антибиотики обладают способностью резко снижать устойчивость клеточных мембран к действию лизоцима. [c.423]

Насыщенные р-окснкислоты входят в состав липополисахаридов клеточных стенок бактерий. Общая их формула СНз(СНг)л СН (ОН) СН2СООН (п = 6—14). р-Ок-сикнслоты D-ряда — промежуточные продукты биосинтеза жирных кислот, а р-оксикислоты L-ряда — промежуточные продукты р-окисления жирных кислот. [c.242]

Установив балансовые взаимоотношения и определив путь превращений углерода, можно сделать некоторые общие заключения, касающиеся биоэнергетических и биосинтетических путей метаболизма. Например, появление радиоактивности в клеточной фракции, не растворимой в горячей ТХУ, означает участие меченого субстрата в биосинтезе аминокислот или реакциях биосинтеза клеточных стенок. Природа образующихся газообразных и негазообразных конечных продуктов и их соотношение могут служить ключом к определению типов биоэнергетических путей, используемых в условиях роста, применявшихся в эксперименте. Проводя подобные исследования в изменяющихся условиях роста бактерий (в аэробных и анаэробных, на богатой и бедной среде, в присутствии и в отсутствие различных ингибиторов и т. д.), можно получить дополнительные сведения в этом отношении. [c.436]

Антибактериальные свойства пенициллинов и цефалоспорииов вытекают из их способности ингибировать ферменты, ответственные за конечную стадию биосинтеза бактериальной клеточной стенки. Бактериальная клеточная стенка представляет собой макромолекулярную сетку, полностью окружающую клетку и обеспечивающую ее структурную целостность. В присутствии пенициллинов и цефалоспорииов нарушается тонкий контроль деятельности расщепляющих и синтезирующих ферментов, необходимый для правильного роста клеточной стенки растущих бактерий. Возникающая в таких условиях клеточная стенка становится дефектной и не может обеспечить защиту хрупкой мембраны цитоплазмы от внешнего осмотического давления. При этом внутриклеточная жидкость прорывается сквозь мембрану цитоплазмы и организм погибает [19, 20]. [c.339]

Химическая природа антибиотиков разнообразна и сложна, среди них есть пептиды, полиеновые соединения, полициклические вещества и т.п. Рассмотрение ее выходит за пределы учебника. Однако принцип действия антибиотиков может быть иллюстрирован на одном из простых примеров—механизме торможения биосинтеза гликопротеинов клеточной стенки бактерий D-циклосерином. В состав пептида, необходимого для биосинтеза пептидогликана клеточной стенки бактерий, входит D-аланин. Его образование из L-аланина, ускоряемое аланин-рацемазой, а также синтез О-аланил-В-аланина, катализируемый В-аланил-Ь-аланин-синтетазой, [c.175]

Сорбционные свойства при образовании комплексоорганических соединений обусловлены наличием особых кислот (уроновых, в частности, тейхоевой кислоты) в составе клеточной стенки бактерий. Биосинтез внеклеточных полимеров индуцируется ( включается ) тяжелыми металлами, в частности, марганцем и железом, что приводит к отложению Ре и Мп на поверхности клеточной стенки и в мицеллах Ре(ОН)з. Автоката-литическое окисление иона Ре приводит к образованию нерастворимых гидроокислов Ре(ОН)з и коллоидных положительно заряженных гидроокислов Ре(ОН) и Ре(ОН) . Все эти соединения железа неспецифически связываются кислыми внеклеточными веществами (экзополимерами). Скорость процесса ограничена лишь низкими концентрациями перечисленных форм железа при рН>6,5. Как полагают, подобный тип накопления соединений железа происходит независимо от метаболической активности клеток, биологическая функция заключается лишь в создании поверхностного отрицательного потенциала, что приводит к аккумуляции трех и двухвалентных ионов железа и последующему окислению до Ре химическим путем. Скорость подобных химических сорбционных процессов, как упоминалось, ограничена низкой концентрацией ионов железа, процесс не сопровождается возникновением на поверхности клеток оже-лезненных структур, накопление железа выражено слабо. Как видим, данные процессы практически описывают реакцию коррозии в традиционном понимании. [c.20]

Развитие биологической химии привело к созданию новых отраслей науки, методологически и методически тесно связанных с биохимией. Так, быстрыми темпами развивается молекулярная биология, генная и клеточная инженерия. В настоящее время достижимыми представляются задачи по синтезу генетического материала и встраиванию его в наследственный аппарат клетки. С помощью микробов возможен синтез белков и регуляторов, характерных для человека, таких, как инсулин или интерферон. Фундаментальная информация о химической природе компонентов биологической системы обеспечивает направленное биомедицинское влияние на несколько уровней системы 1) принципиально важным явилось создание веществ, пагубно действующих на патогенные микробы, способные развиваться в организме человека. Получение антибиотиков, выяснение механизмов их действия, разработка методов их синтеза и модификации позволило побороть многие болезни, в том числе и инфекционного характера. Наиболее ярким примером может служить создание целой серии антибиотиков пенициллинового ряда. Пенициллин и его аналоги, встраиваясь в стенку бактерий, предотвращают их рост и иочти не влияют на клетки организма человека. Многие антибиотики ингибирующе действуют на процесс биосинтеза белка в бактери- [c.198]

ИЛИ В клеточной стенке. Часто биосинтез каротиноидов индуцируется светом. Многие виды накапливают простые С о-каро-тиноиды, такие, как р-каротин, каротин и их производные. Некоторые бактерии синтезируют С45- и Сзо-структуры. Так, характерным каротиноидом галофильных На1оЬас1ег1а являр Г ч [c.56]

Обобщая имеющиеся данные по механизму антибактериального действия антибиотиков, относящихся к 3-лактамам, следует отметить, что в цитоплазматической мембране бактерий имеется множество мищеней для этих антибиотиков, т.е. в ней заключен не один, а ряд ферментных белков, ковалентно связывающих р-лактамную структуру. У большинства чувствительных к пенициллину микроорганизмов все пенициллинсвязывающие белки (РВР) относятся к группе сериновых ферментов, участвующих в биосинтезе пептидогликана. По своим функциям РВР, как правило, транспетидазы, которые катализируют сборку пептидогликана клеточной стенки на внешней стороне цитоплазматической мембраны и служат основной мишенью действия [c.423]

Помимо пенициллинов, к числу ингибиторов биосинтеза бактериальной клеточной стенки относятся близкие им цефалоспорины, например цефалоспорин С (234), продуцируемый плесенями из рода Emeri ellopsis ( ephalosporium), и такой простой антибиотик, как о-циклосерин (235), выделяемый из некоторых видов Sireptomy es и обладающий высокой активностью на грамположительных и грамотрицательных бактериях, трипаносомах и риккетсиях. В образующем бактериальные клеточные оболочки мукопептиде содержится значительное количество остатков D-аналина с неприродной конфигурацией, что увеличивает устойчивость этих оболочек к действию протеолитических ферментов. D-Циклосерин является структурным аналогом D-аланина и его антагонистом и поэтому подавляет соответствующие ферменты в системе биосинтеза мукопептида. Наряду с этим циклосерин ингибирует действие многих ферментов, содержащих в своем составе остаток пиридоксаля, с которым он образует основание Шиффа особенно важным является подавление трансаминаз [79]. [c.192]

Производные цитидин-5 -фосфата участвуют в биосинтезе фосфолипидов, а также в образовании тейхоевых (образующих клеточную стенку) кислот в различных бактериях. [c.211]

Антибиотики должны обладать следующим минимальным набором свойств способностью проникать сквозь наружные слои клеточной стен ни бактерий высокой стабильностью к инактивирующему действию кле точных ферментов, в первую очередь к действию р-лактамаз высоким сродством к ферментам — мишеням, ответственным за биосинтез клеточ ной стенки бактерий. [c.25]

Однако продукты распада клеточной стенки, стимулируемые вторгающимся патогеном, могут оказаться полезными в качестве самых первых сигналов об опасности, грозящей клеткам растения-хозяина. Клетки, контактирующие с патогеном, обычно синтезируют низкомолекулярные продукты, которые называются фитоалексинами и представляют собой антибиотики, токсичные для определенных патогенных бактерий и грибов. В настоящее время идентифицированы некоторые соединения, ответственные за стимуляцию биосинтеза фитоалексинов растением. Эти вещества, называемые элиситорами, представляют собой короткоцепочечные олигосахариды, образующиеся из полисахаридов клеточной стенки и проявляющие активность при очень низких концентрациях (10 - 10 ° М). Одним из первых хорошо охарактеризованных элиситоров является гепта-Р-глюкозид, выделяющийся из клеточной стенки гриба, поражающего сою (рис. 20-34). Олигосахаридные элиситоры синтеза фитоалексинов могут также продупироваться клеточной стенкой растений. В этом случае они представляют собой фрагменты пектинового скелета, построенного из остатков галактуроновой кислоты, которые высвобождаются из клеточной стенки растения при действии ферментов, секретируемых либо внедряющимся патогеном, либо в некоторых случаях ферментами растительной клетки, активированными при повреждении. [c.410]

Ферменты бактерий. Ферменты распознают соответствующие им метаболиты (субстраты), вступают с ними во взаимодействие и ускоряют химические реакции. Ферменты являются белками, участвуют в процессах анаболизма (синтеза) и катаболизма (распада), т.е. метаболизма. Многие ферменты взаимосвязаны со структурами микробной клетки. Например, в цитоплазматической мембране имеются окислительно-восстановительные ферменты, участвующие в дыхании и делении клетки ферменты, обеспечивающие питание клетки, и др. Окислительно-восстановительные ферменты цитоплазматической мембраны и ее производных обеспечивают энергией интенсивные процессы биосинтеза различных структур, в том числе клеточной стенки. Ферменты, связанные с делением и аутолизом клетки, обнаруживаются в клеточной стенке. Так называемые эндоферменты катализируют метаболизм, проходящий внутри клетки. Экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду, расщепляя макромолекулы питательных субстратов до простых соединений, усваиваемых клеткой в качестве источников энергии, углерода и др. Некоторые экзоферменты (пенициллиназа и др.) инактивируют антибиотики, выполняя защитную функцию. [c.45]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология