Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Genetic Recom- 1982.]Конструирование и клонированиеbination, Freeman.Potter H., Dressler D., 1978. In vitro рекомбинантных геновsystem from Escherichia coli that Setlow J.K., Hollaender A. (eds.), 1979.catalyzes generalized genetic recom- Genetic Engineering: Principles andbination, Proc. Nat. Acad. Sci., 75, Methods, Plenum.Scott W.A., Werner R., 1977.
Molecular3698-3702.McEntee K., Weinstock G.M., Leh- Cloning of Recombinant DNA,man I.R., 1979. Initiation of general Academic Press.recombination catalyzed in vitro by the Helinski D.R., 1978. Plasmids as vehiclesrecA protein of E. coli, Proc. Nat. Acad. for gene cloning: impact on basic andapplied research, Trends Biochem. Sci.,Sci., 76, 2615-2619.Cunningham R.P., Shibata Т., Gas- 3, 10-14.Gupta С., Radding C.M., 1979. Single Cameron J.R., Panesenko S.M., Lehstrands induce recA protein to unwind man I.R., Davis R.W., 1975.
In vivoconstruction of bacteriophage л carryingsegments of the Escherichia colichromosome: selection of hybridscontaining the gene for DNA ligase,Proc. Nat. Acad. Sci., 72, 3416-3420.Collins J., Hohn B., 1978. Cosmids:a type of plasmid gene-cloning vectorthat is pack adeable in vitro inbacteriophage heads, Proc. Nat. Acad.Sci, 75, 4242-4246.Maniatis Т., Hardison R.C., Lacy E.,Lauer J.,O'Connell C., Quon D.,Sim G.K., Efstratiadis A., 1978.
Theisolation of structural genes fromlibraries of eucaryotic DNA, Cell, 15,687-701.Экспрессия клонированных геновVilla-Komaroff L,Efstratiadis A.,Broome S., Lomedico P., Tizard R.,Naber S.P., Chick W.L., Gilbert W.,1978. A bacterial clone synthesizingproinsulin, Proc. Nat. Acad. Sci., 75,3727-3731.Burrell C.J.,Mackory P.,Greenaway P.J., Hofschneider P.H., MurrayK., 1979. Expression in Escherichia coliof hepatitis В virus DNA sequencescloned in plasmid pBR322, Nature, 279,43-47.Mulligan R.C., Howard B.H., Berg P.,1979.
Synthesis of rabbit β-globin in cultured monkey kidney cells followinginfection with a SV40 β-globin recombinant genome, Nature, 277,108-114.Химический синтез геновKhorana H.G., 1979. Total synthesis ofa gene, Science, 203, 614-625.Itakura K.,Hirose Т.,Crea R.,Riggs A.D., Heyneker H.L, Bolivar F.,Boyer H.W., 1977. Expression inEscherichia coli of a chemicallysynthesized gene for the hormonesomatostatin, Science, 198, 1056-1063.Crea R., Kraszewski A.,Hirose Т.,Itakura K., 1978. Chemical synthesis ofgenes for human insulin, Proc.
Nat.Acad. Sci., 75, 5765-5769.МолекулярнаяфизиологияЧастьВзаимосвязь между информацией,конформацией и метаболизмом вфизиологических условияхМикрофотографияпалочексетчатки, полученная с помощью сканирующего микроскопа. Для возбуждения палочки достаточно одного фотона.(Печатается с любезного разрешения д-ра Deric Bownds.)ГЛАВА 32Оболочкибактериальных клетокБактериальные клетки в отличие от животных клеток окружены клеточной стенкой, которая придает им определенную форму и служит механической опорой.
Однаклеточная мембрана не способна выдержатьто высокое осмотическое давление, котороесоздается в бактериальной клетке вследствие большой концентрации метаболитови которое может достигать 20 атм. Бактериальные клетки, лишенные клеточных стенок, в обычной среде лизируются.Стенки бактериальных клеток представляют значительный интерес для медицины.Дело в том, что именно клеточные стенкии связанные с ними вещества определяютвирулентность бактерий. Так, введениемэкспериментальным животным выделенныхбактериальных клеточных стенок удаетсявоспроизвести симптомы многих микробных заболеваний. На клеточных стенках находятся специфические антигены бактерий.
Введением животному экстрактаклеточных стенок некоторых бактерий можно выработать у него иммунитет к этим бактериям. Наконец, при подавлении синтезаклеточных стенок бактерии погибают.Именно на этом основан механизм действияпенициллина и некоторых других антибиотиков.Уже более полувека бактерии классифицируют на грам-положительные и грамотрицательные в зависимости от их реакциина окраску по Граму.
Основа этого эмпирически найденного различия стала теперь понятной. Указанные классы бактерий различаются по типу клеточной оболочки(рис. 32.2). Плазматическая мембрана грамположителъных бактерий окружена массив218Часть V.Молекулярная физиологияной клеточной стенкой толщиной, как правило, 250 А, состоящей из пептидогликанаи тейхоевой кислоты. У грам-отрицательных бактерий клеточная оболочкаустроена более сложно: плазматическаямембрана окружена клеточной стенкой толщиной 30 А, состоящей из пептидогликана;далее располагается наружная мембранатолщиной 80 А, представляющая собой мозаику белков, липидов и липополисахаридов.Рис. 32.1.Электронная микрофотография выделенной клеточнойстенки Bacillus licheniformis.(Печатается с любезного разрешения д-ра Nathan Sharon.)Рис. 32.2.Схематическое изображениеклеточных оболочек грам-положительных (А) и грам-отрицательных (Б) бактерий.32.1.
Клеточная стенка - это огромнаямешковидная макромолекулаРассмотрим структуру и биосинтез клеточной стенки Staphylococcus aureus - грам-положительнойбактерии,вызывающейгнойные процессы в таких тканях, как кожа,кости и легкие. Макромолекула, образующая клеточную стенку этой бактерии, называется пептидогликаном, поскольку она состоит из пептидных и углеводных единиц.В пептидогликане линейные полисахаридныецепи поперечно сшиты короткими пептидами. Благодаря обилию поперечных сшивоквозникает одна огромная мешковидная макромолекула. В выделенном состоянии клеточные стенки сохраняют свою исходнуюформу (т.е.
форму той бактерии, которуюони окружали).В состав пептидогликана входят три повторяющиеся единицы (рис. 32.3): 1) дисахарид N-ацетилглюкозамина (NAG) и Nацетилмурамовой кислоты (NAM), соединенных β-1,4-гликозидной связью; 2) тетрапептид из L-аланина, D-глутамина, L-лизина, и D-аланина; 3) пентаглициновый пептидный мостик. Тетрапептид представляетсобой совершенно необычное соединениев двух отношениях: в нем содержатсяD-аминокислоты, никогда не встречающиеся в белках, и, кроме того, входящийв его состав остаток D-глутамина образуетпептидную связь с γ-карбоксильной группой своей же боковой цепи.В интактном протеогликане NAG и NAMчередуются последовательно, образуя линейную полисахаридную цепь.
Пентаглициновый пептид соединяет остатки NAM,принадлежащие разным полисахариднымРис. 32.3.Основное структурное звенопептидогликана из Staphylococcus aureus.32. Оболочки бактериальныхклеток219цепям. Аминогруппа пептида (Gly)5 образует пептидную вязь с карбоксильной группой D-аланина, тогда как карбоксильнаягруппа (Сlу)5 дает пептидную связь с ε-аминогруппой боковой цепи L-лизина.32.2. Стадии синтеза пептидогликанаСинтез пептидогликана происходит в пятьстадий.1. На остатке NAM, присоединенномк уридиндифосфату, выстраивается пептидное звено.2. Образовавшееся NAM-пептидное звенопереносится на липид-переносчик. Значениеэтой стадии для синтеза клеточной стенкисостоит в следующем.
Конечный полимеризованный продукт расположен вне клетки (снаружной стороны клеточного барьера проницаемости), тогда как его предшественниксинтезируется внутри клетки. UDP, будучисоединением полярным, не проникаетсквозь клеточную мембрану. Липидный жепереносчик как совершенно неполярное со-Рис. 32.4.220Схематическоеизображениепептидогликана.
Сахара показаны желтым цветом, тетрапептиды - красным, пентаглициновые мостики синим. Благодаря обилию перекрестныхсшивок клеточная стенка представляет собой одну огромнуюмешковидную макромолекулу.Часть V.Молекулярная физиологияединение способен совершать челночныедвижения через мембрану.3. К NAM-пептидной единице, связаннойс липидным переносчиком, присоединяютсяNAG и пентаглициновый мостик.4. Образовавшееся дисахарид-пептидноезвено переносится от липидного переносчикана растущую полисахаридную цень.5. Отдельные полисахаридные цепи поперечно связываются пентаглициновыми мостиками в ходе реакции транспептидации.32.3.
Синтез UDP-углевод-пептидногозвенаБиосинтез пептидогликанов начинается собразования активированных сахаров. Уридиндифосфат-N-ацетилглюкозамин(UDPNAG) синтезируется из N-ацетилглюкозамин-1-фосфата и UTP в реакции, протекающей за счет гидролиза пирофосфатнойсвязи (рис. 32.5). Уридиндифосфат-N-ацетилмурамовая кислота (UDP-NAM) образуется из UDP-NAG и фосфоенолпирувата(рис. 32.6).Рост пептидной цепи начинается с образования пептидной связи между аминогруппой L-аланина и карбоксильной группойостаткаN-ацетилмурамовойкислотыв UDP-NAM.
Далее последовательно присоединяются D-глутамат, L-ЛИЗИН и дипептид D-аланил-D-аланин (рис. 32.7). D-аминокислоты образуются из соответствующихL-изомеров под действием рацемаз, содержащих в качестве простетической группыпиридоксальфосфат. Образование каждойиз этих пептидных связей протекает за счетэнергии АТР. Подчеркнем, что синтез в данном случае осуществляется не по обычномумеханизму синтеза белков на рибосомах,а специальными ферментами. Следовательно, информация относительно последовательности аминокислот определяется только специфичностью ферментов, а не нуклеотидной последовательностьюинформационной РНК. Пептид такого рода не могбы быть синтезирован обычным путем нарибосомах, поскольку он включает D-аминокислоты и γ-пептидную связь.32.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
