細菌細胞壁の組成

バクテリアは、海から沼地、さらには動物の消化管まで、世界の多くの地域を定着させた大規模で多様な原核生物のグループです。細菌のほぼ普遍的な特徴は、ペプチドグリカンからなる細胞壁の存在です。この細胞壁は、細菌細胞を含む弱い細胞膜の外にあります。細菌間の細胞壁の変動により、細胞壁を同定に使用することができ、細胞壁の本質的な性質により、多くの細菌疾患の治療に標的が提供されています。

1. ペプチドグリカン

   • ほとんどのユーバクテリアの弱い細菌膜は、ムレインとしても知られるペプチドグリカンで構成される細胞壁に囲まれています。ペプチドグリカンは、アミノ糖の1つから伸びる5つのアミノ酸の鎖を持つ2つのアミノ糖で構成されています。アミノ糖は、炭素原子のヒドロキシルの1つに代用したアミンを備えた糖です。ペプチドグリカンの個々のユニットは、アミノ糖からの水分子を除去することにより、鎖に結合され、グリコシド結合と呼ばれる結合が残ります。これらの鎖は、ペプチドグリカン鎖から伸びるアミノ酸間のペプチド結合によって架橋されます。

   グラム染色

   • 細菌細胞壁は、多くの場合、細菌を識別および分類するために使用される最初の特性の1つです。グラム染色は、紫色の染料（クリスタルバイオレットまたはメチレンブルー）を使用し、その後、バクテリアを染色するためのグラムのヨウ素溶液が続きます。次に、細菌を脱色剤（エタノールとアセトンの混合）とピンクの染料（塩基性フクシンまたはサフラニン）の添加ですすぎます。グラム染色の後、黄色ブドウ球菌などのグラム陽性細菌は、厚い細胞壁が結晶バイオレットとヨウ素によって形成された大きな分子を保持するため紫色に見えます。大腸菌などのグラム陰性細菌は、薄い細胞壁がピンクの染料を保持するが、紫色の染料ではなくピンクに見えます。

   酸性染色

   • いくつかの医学的に重要な細菌は、グラム染色中に弱いグラム陽性の結果をもたらす細胞壁にワックス状のコーティングを持っています。これらの細菌には、ハンセン病と結核を引き起こすマイコバクテリウム属のメンバーが含まれます。酸性染色では、赤色染料（カルボルフクシン）を使用して、酸アルコール溶液ですすぎを脱色し、メチレンブルーで対比染色するバクテリアを染色します。酸性アルコール溶液による脱色に抵抗するため、酸性菌は紫色の背景に赤く見えます。

   ペニシリン

   • 細菌の細胞壁の合成を攻撃する多くの抗生物質が発見され、修飾されています。これらの中で最も有名なのはペニシリンです。バクテリアは酵素を使用してペプチドグリカン鎖を解き放ち、バイナリ核分裂後の成長を可能にします。これらのチェーンは、新しく追加されたチェーンに再接続されます。ペニシリンは、鎖を結合する酵素を特異的に標的とし、その弱い細胞膜に置かれた株から細菌を破裂させます。ヒトおよび他の真核生物はペプチドグリカンの細胞壁を欠いているため、細菌細胞壁合成に必要な酵素は、ペニシリンが宿主を無視しながら細菌を標的にします。ただし、一部の個人は、潜在的に生命を脅かすペニシリンに対するアレルギー反応を発症する場合があります。

   ペニシリナーゼ

   • ペニシリンは、ペニシリウム属に属するカビによって生成される天然化合物です。その場合、ペニシリンの自然な存在により、一部の細菌がこの化合物に対抗する能力が生じたことは驚くことではありません。ペニシリナーゼは、ペニシリンと密接に関連する化合物の構造の特定の特徴を破壊する酵素です。ペニシリナーゼは、細菌ゲノムとは独立して複製され、細菌間で伝染することができる短いDNAのプラスミドにコード化されています。細菌を引き起こす疾患の株を産生するペニシリナーゼ産生は、これらの抗生物質の広範な無差別の使用により、ますます一般的になっています。

   ペプチドグリカンのない細菌

   • マイコプラズマ属は、細胞壁が完全に欠けているため、細菌の中でユニークです。これらの細菌は、化合物をコールする化合物を細胞膜に取り入れることにより、細菌細胞膜の衰弱を克服します。興味深いことに、細菌はステロールを製造することができず、代わりに宿主生物からこれらの化合物を取得します。クラミジア属のメンバーは、その場所でタンパク質を使用することにより、ペプチドグリカンの標準からも逸脱しています。