Антибиотики, нарушающие клеточную стенку бактерий

Большинство бактерий, в отличие от клеток организма человека, кроме клеточной мембраны (цитоплазматическая мембрана) имеют снаружи клеточную стенку (Mycoplasma pneumoniae не имеет клеточной стенки).

Грамотрицательные бактерии имеют дополнительно наружную оболочку (наружную мембрану), состоящую из липополисахаридов. Через поры наружной мебраны могут проходить гидрофильные вещества. В микобактериях наружная мембрана в значительной степени состоит из миколиевых кислот (жирные кислоты).

Клеточная стенка на 50 % состоит из слоев пептидогликана (муреин; от лат. murus – стена) – длинные цепи дисахарида, соединенные пептидными мостиками.

В грамположительных бактериях давление внутри клеток составляет около 20 атм., и клеточная стенка содержит до 40 слоев пептидогликана. В грамотрицательных бактериях давление внутри клеток составляет около 5 атм., и клеточная стенка содержит несколько слоев пептидогликана.

Пептидогликан состоит из цепочек, образованных повторяющимся (до 60 раз) комплексом двух аминосахаров – Ν-ацетилмурамовой кислоты и Ν-ацетилглюкозамина. К каждой молекуле Ν-ацетилмурамата присоединен тетрапептид. Между тетрапептидами соседних цепочек при участии транспептидазы образуются пептидные мостики. Таким образом пептидогликан образует прочный каркас клеточной стенки (рис. 81).

Рис. 81. Схема структуры пептидогликана. AM – Ν-ацетилмурамат; АГ – Ν-ацетилглюкозамин.

Образование пептидогликана начинается в цитоплазме. К Ν-ацетилмурамату присоединяется вначале трипептид, а затем еще 2 аминокислоты – D-ala-D-ala (в дальнейшем 5-я аминокислота – D-ala – удаляется). К тому соединению присоединяется за счёт двойной фосфатной связи липидный пирофосфатный переносчик С₅₅ (содержит 55 атомов углерода), который осуществляет транспорт фрагмента пептидогликана через плазматическую мембрану в клеточную стенку. В плазматической мембране к Ν-ацетилмурамату присоединяется Ν-ацетилглюкозамин, а затем боковой пентапептид, соединенный с 3-й аминокислотой пентапептида Ν-ацетилмурамата. Образовавшийся блок пептидогликана переносится в клеточную стенку, где встраивается в общую структуру пептидогликана с помощью транспептидаз, которые соединяют боковой пентапептид с тетрапептидом одного из Ν-ацетилмураматов основного массива пептидогликана. После этого липидный транспортер С₅₅ дефосфорилируется специальной фосфатазой и вновь участвует в транспорте блоков пептидогликана.

При делении микробных клеток аутолитические ферменты (аутолизины, в частности, L-аланинамидаза) разрушают пептидные связи между цепями пептидогликана. Активность аутолизинов уменьшается под влиянием специального ингибитора.

Средства, нарушающие клеточную стенку бактерий, препятствуют синтезу пептидогликана или нарушают связи между цепями пептидогликана.

При этом прочность клеточной стенки снижается и растущие бактерии гибнут.

К антибиотикам, нарушающим клеточную стенку бактерий, относятся:

1) бета-лактамные антибиотики;

2) гликопептидные антибиотики;

3) циклосерин;

4) бацитрацин;

5) производные фосфоновой кислоты.