2) флагеллин
3) липополисахарид
4) пептидогликан (+)
Пептидогликан, или муреин, является основным структурным биогетерополимером клеточной стенки грамположительных бактерий. Он образован чередующимися остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединёнными β-1,4-гликозидными связями; присоединённые к N-ацетилмурамовой кислоте короткие пептидные цепи формируют поперечные сшивки. Такая пространственная сеть придаёт клетке форму, механическую прочность и защищает цитоплазматическую мембрану от разрыва под действием осмотического давления.
У грамположительных микроорганизмов слой пептидогликана значительно толще и многослойнее, чем у грамотрицательных. При окраске по Граму спирт или ацетон обезвоживает эту структуру и уменьшает её проницаемость, поэтому комплекс кристаллического фиолетового с йодом удерживается в клеточной стенке, а бактерии сохраняют фиолетовую окраску. В состав стенки также входят тейхоевые и липотейхоевые кислоты, однако они являются дополнительными компонентами и не образуют её основной несущий каркас.
Другие перечисленные вещества выполняют иные функции: волютин представляет собой внутриклеточные гранулы полифосфатов, флагеллин служит белковой субъединицей бактериального жгутика, а липополисахарид является характерным компонентом наружной мембраны грамотрицательных бактерий. Уникальность пептидогликана для бактериальной клетки определяет его диагностическое и фармакологическое значение: β-лактамные антибиотики подавляют работу пенициллин-связывающих белков и нарушают поперечное сшивание муреина, что приводит к ослаблению стенки и осмотическому лизису активно размножающихся бактерий.
| Компонент или признак | Локализация | Основное значение | Дифференциально-диагностическая характеристика |
|---|---|---|---|
| Пептидогликан | Клеточная стенка | Поддержание формы, прочности и осмотической устойчивости | Толстый многослойный каркас характерен для грамположительных бактерий |
| Тейхоевые кислоты | Пептидогликановый слой и цитоплазматическая мембрана | Поддержание заряда поверхности, адгезия, регуляция взаимодействий со средой | Типичны для клеточной оболочки многих грамположительных бактерий, но не являются её основным каркасом |
| Липополисахарид | Наружная мембрана грамотрицательных бактерий | Барьерная функция; липид A обладает эндотоксической активностью | Отсутствие классического липополисахарида отличает грамположительную стенку от грамотрицательной |
| Флагеллин | Филамент жгутика | Обеспечение подвижности и участие в антигенных свойствах бактерии | Не относится к опорным полимерам клеточной стенки |
| Волютин | Цитоплазматические метахроматические гранулы | Резерв неорганических фосфатов и энергии | Выявление гранул характерно, в частности, для коринебактерий, но не определяет строение стенки |
| Окраска по Граму | Лабораторный фенотип клеточной оболочки | Первичная дифференциация бактерий по особенностям стенки | Грамположительные бактерии удерживают комплекс кристаллического фиолетового с йодом и выглядят фиолетовыми |
| Синтез пептидогликана | Цитоплазматическая мембрана и наружная поверхность мембраны | Построение и обновление клеточной стенки | Пенициллин-связывающие белки и терминальные фрагменты D-Ala-D-Ala служат мишенями антибактериальных препаратов |
Толщина пептидогликанового слоя является важным, но не единственным фактором результата окраски по Граму: на качество препарата также влияют возраст культуры, состояние клеточной стенки и продолжительность обесцвечивания. Бактерии рода Mycoplasma клеточной стенки не имеют, поэтому не обладают типичной чувствительностью к β-лактамным антибиотикам. У микобактерий пептидогликан присутствует, однако он связан с арабиногалактаном и миколовыми кислотами, вследствие чего эти микроорганизмы исследуют преимущественно методами окраски на кислотоустойчивость. Таким образом, идентификация компонентов клеточной оболочки помогает одновременно интерпретировать микроскопическую картину и прогнозировать чувствительность возбудителя к препаратам, нарушающим синтез стенки.