พื้นที่ periplasmicเป็นพื้นที่ของซองหรือผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบที่สามารถมองเห็นได้ด้วย microphotographs อิเล็กตรอนเป็นช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มชั้นนอกของเหล่านี้
ในแบคทีเรียแกรมบวกสามารถสังเกตเห็นช่องว่างที่คล้ายกันได้แม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่า แต่อยู่ระหว่างเยื่อหุ้มพลาสมากับผนังเซลล์เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ไม่มีเยื่อหุ้มสองชั้น
โครงการครอบคลุมแบคทีเรีย (ที่มา: Graevemoore จาก English Wikipedia ผ่าน Wikimedia Commons)
คำว่า "periplasmic space" เดิมใช้โดย Mitchell ในปีพ. ศ. 2504 ซึ่งเป็นผู้อธิบายโดยใช้พารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาบางอย่างเช่นอ่างเก็บน้ำของเอนไซม์และ "ตะแกรงโมเลกุล" ระหว่างชั้นเยื่อสองชั้น คำอธิบายทั้งสองยังคงเป็นจริงในปัจจุบัน
ผู้อ่านควรจำไว้ว่าซองเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบเป็นโครงสร้างที่มีหลายชั้นและซับซ้อนแตกต่างกันในแง่ของความหนาองค์ประกอบการทำงานและปฏิสัมพันธ์ซึ่งมีทั้งความยืดหยุ่นและความทนทานเนื่องจากป้องกันการแตกตัวของเซลล์ ขอบคุณที่มันรักษาความดันออสโมติกภายใน
ชั้นเหล่านี้ ได้แก่ เมมเบรนไซโตพลาสซึมคอมเพล็กซ์ไลโปโปรตีนที่เกี่ยวข้องและชั้นเพปทิโดไกลแคนที่รวมอยู่ในบริเวณปริ เยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นนอกเพิ่มเติมที่มีจำนวนลักษณะและคุณสมบัติทางเคมีกายภาพแตกต่างกันไปตามชนิดของแบคทีเรียที่พิจารณา
คำว่า "periplasmic space" หมายถึงช่องว่างที่ล้อมรอบเมมเบรนในพลาสมาและเป็นพื้นที่ส่วนหนึ่งของซองเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างรูปร่างความแข็งและความต้านทานต่อความเครียดออสโมติก
ลักษณะเฉพาะ
ลักษณะทั่วไป
การศึกษาทางเซลล์วิทยาที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่า periplasmic space ไม่ใช่สารเหลว แต่เป็นเจลที่เรียกว่า periplasm ประกอบด้วยเครือข่าย peptidoglycan และส่วนประกอบของโปรตีนและโมเลกุลต่างๆ
peptidoglycan ประกอบด้วยหน่วยการทำซ้ำของกรด disaccharide N-acetyl glucosamine-N-acetylmuramic ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยโซ่ด้านข้างของ pentapeptide (โอลิโกเปปไทด์ของกรดอะมิโน 5 ชนิดที่ตกค้าง)
ในแบคทีเรียแกรมลบช่องว่างนี้อาจมีความหนาแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 นาโนเมตรถึง 70 นาโนเมตรและสามารถแสดงได้ถึง 40% ของปริมาตรเซลล์ทั้งหมดของแบคทีเรียบางชนิด
ช่องของเซลล์แบคทีเรียแกรมลบดังกล่าวมีโปรตีนที่ละลายน้ำได้ในสัดส่วนมากดังนั้นจึงมีลักษณะเชิงขั้ว ในความเป็นจริงโปรโตคอลการทดลองได้กำหนดว่าพื้นที่นี้สามารถบรรจุน้ำได้ถึง 20% ของปริมาณน้ำทั้งหมดของเซลล์
ลักษณะโครงสร้าง
เยื่อหุ้มชั้นนอกมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเพปทิโดไกลแคนที่รวมอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นนอกเนื่องจากมีโปรตีนขนาดเล็กและอุดมสมบูรณ์ที่เรียกว่าไลโปโปรตีนของเบราน์หรือไลโปโปรตีนมิวริน โปรตีนนี้เชื่อมโยงกับเมมเบรนด้านนอกผ่านปลายที่ไม่ชอบน้ำและชี้เข้าไปในปริภูมิ
เอนไซม์ส่วนใหญ่ในบริเวณ periplasmic ของผนังเซลล์แบคทีเรียไม่ได้จับกับโควาเลนต์กับส่วนประกอบโครงสร้างใด ๆ ของผนัง แต่จะกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่กว้างขึ้นของปริภูมิที่เรียกว่า polar pockets หรือ "polar caps"
โปรตีนที่มีโควาเลนต์จับกับส่วนประกอบโครงสร้างบางส่วนใน periplasm นั้นจะถูกผูกมัดตามหลักฐานการทดลองหลายบรรทัดกับ lipopolysaccharides ที่อยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมาหรือในเยื่อหุ้มชั้นนอก
โปรตีนทั้งหมดที่มีอยู่ในช่องว่าง periplasmic ได้รับการแปลจากไซโทพลาสซึมผ่านทางเดินหรือระบบการหลั่งสองระบบ ได้แก่ ระบบการหลั่งแบบคลาสสิก (Sec) และระบบการย้ายตำแหน่งของอาร์จินีนคู่หรือ
ระบบคลาสสิกจะแปลโปรตีนในโครงสร้างที่กางออกและจะถูกพับหลังการแปลโดยกลไกที่ซับซ้อนในขณะที่พื้นผิวของระบบ TAT จะถูกพับจนสุดและมีการเปลี่ยนตำแหน่งที่ใช้งานได้
ลักษณะการทำงานทั่วไป
แม้จะอยู่ในพื้นที่เชิงพื้นที่เดียวกัน แต่การทำงานของปริภูมิปริภูมิและเครือข่ายเพปทิโดไกลแคนนั้นแตกต่างกันมากเนื่องจากหน้าที่ในอดีตสำหรับที่พักของโปรตีนและส่วนประกอบของเอนไซม์และส่วนหลังทำหน้าที่เป็นตัวรองรับและเสริมแรงสำหรับซองจดหมาย โทรศัพท์มือถือ
เซลล์แบคทีเรีย "ช่อง" นี้เป็นที่ตั้งของโปรตีนจำนวนมากที่มีส่วนร่วมในกระบวนการดูดซึมสารอาหารบางชนิด เอนไซม์ไฮโดรไลติกที่สามารถเผาผลาญสารประกอบฟอสโฟรีเลตและกรดนิวคลีอิกได้
นอกจากนี้ยังสามารถพบโปรตีน Chelating นั่นคือโปรตีนที่มีส่วนร่วมในการขนส่งสารเข้าสู่เซลล์ในรูปแบบทางเคมีที่เสถียรและดูดซึมได้มากขึ้น
นอกจากนี้บริเวณดังกล่าวของผนังเซลล์มักมีโปรตีนจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เปปทิโดไกลแคนเช่นเดียวกับโปรตีนอื่น ๆ ที่มีส่วนร่วมในการปรับเปลี่ยนสารประกอบที่อาจเป็นพิษต่อเซลล์
คุณสมบัติ
พื้นที่รอบนอกจะต้องถูกมองว่าเป็นความต่อเนื่องที่ใช้งานได้และตำแหน่งของโปรตีนจำนวนมากขึ้นอยู่กับข้อ จำกัด ทางกายภาพภายในช่องนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของส่วนประกอบโครงสร้างบางส่วนที่พวกมันจับกัน
ช่องนี้จัดให้มีสภาพแวดล้อมการออกซิไดซ์ซึ่งโครงสร้างของโปรตีนจำนวนมากสามารถทำให้เสถียรผ่านสะพานไดซัลไฟด์ (SS)
การปรากฏตัวของช่องเซลล์นี้ในแบคทีเรียช่วยให้พวกมันสามารถแยกเอนไซม์ย่อยสลายที่อาจเป็นอันตรายเช่น RNases และอัลคาไลน์ฟอสฟาเตสได้และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าสารตั้งต้นวิวัฒนาการของไลโซโซมในเซลล์ยูคาริโอต
หน้าที่ที่สำคัญอื่น ๆ ของ periplasmic space ได้แก่ การขนส่งและทางเคมีของกรดอะมิโนและน้ำตาลนอกเหนือจากการมีอยู่ของโปรตีนที่มีหน้าที่คล้าย chaperone ซึ่งทำหน้าที่ในการสร้างทางชีวภาพของซองเซลล์
โปรตีนที่มีลักษณะคล้าย chaperone ใน periplasmic space เป็นโปรตีนเสริมที่นำไปสู่การเร่งปฏิกิริยาแบบพับของโปรตีนที่ถูกเปลี่ยนตำแหน่งไปยังช่องนี้ ในหมู่พวกเขามีโปรตีนไดซัลไฟด์ - ไอโซเมอเรสบางชนิดซึ่งสามารถสร้างและแลกเปลี่ยนสะพานไดซัลไฟด์ได้
พบเอนไซม์ย่อยสลายจำนวนมากใน periplasm อัลคาไลน์ฟอสฟาเตสเป็นหนึ่งในนั้นและพบว่าเกี่ยวข้องกับเมมเบรน lipopolysaccharides หน้าที่หลักคือไฮโดรไลซ์สารประกอบฟอสโฟรีเลต์ที่มีลักษณะแตกต่างกัน
การศึกษาทางสรีรวิทยาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลพลังงานสูงเช่น GTP (guanosine 5'-triphosphate) ถูกไฮโดรไลซ์โดยฟอสเฟตเหล่านี้ในปริภูมิปริภูมิและโมเลกุลจะไม่สัมผัสกับไซโตพลาสซึม
ปริภูมิปริภูมิของแบคทีเรีย denitrifying บางชนิด (สามารถลดไนไตรต์เป็นก๊าซไนโตรเจน) และ chemolytoautotrophs (ซึ่งสามารถดึงอิเล็กตรอนจากแหล่งอนินทรีย์) ประกอบด้วยโปรตีนที่ขนส่งอิเล็กตรอน
อ้างอิง
- Costerton, J. , Ingram, J. , & Cheng, K. (1974). โครงสร้างและหน้าที่ของซองเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ Bacteriological Reviews, 38 (1), 87–110.
- Dmitriev, B. , Toukach, F. , & Ehlers, S. (2005). ในมุมมองที่ครอบคลุมของผนังเซลล์แบคทีเรีย แนวโน้มทางจุลชีววิทยา, 13 (12), 569–574.
- Koch, AL (1998). ชีวฟิสิกส์ของปริภูมิปริภูมิแกรมลบ Critical Reviews in Microbiology, 24 (1), 23–59.
- Macalister, TJ, Costerton, JW, Thompson, L. , Thompson, J. , & Ingram, JM (1972) การแพร่กระจายของอัลคาไลน์ฟอสฟาเทสภายในปริภูมิของแบคทีเรียแกรมลบ วารสารแบคทีเรีย, 111 (3), 827–832
- Merdanovic, M. , Clausen, T. , Kaiser, M. , Huber, R. , & Ehrmann, M. (2011). การควบคุมคุณภาพโปรตีนในเยื่อบุช่องท้องของแบคทีเรีย Annu รายได้ Microbiol , 65, 149-168
- Missiakas, D. , & Raina, S. (1997). การพับโปรตีนในเยื่อบุช่องท้องของแบคทีเรีย วารสารแบคทีเรีย, 179 (8), 2465–2471.
- Prescott, L. , Harley, J. , & Klein, D. (2002). จุลชีววิทยา (5th ed.). บริษัท McGraw-Hill
- Stock, J. , Rauch, B. , & Roseman, S. (1977). Periplasmic Space ใน Salmonella typhimurium วารสารเคมีชีวภาพ, 252 (21), 7850-7861.