Entwicklung, Optimierung und Validierung eines ...

Theoretische Grundlagen 12
Die Zellwand grampositiver Bakterien besteht aus mehreren Schichten
Peptidoglykan (Murein), die der Cytoplasmamembran aufgelagert sind. Das Murein
macht den Hauptbestandteil (90 %) der Zellwand aus und ist für Stoffe mit einem
Molekulargewicht kleiner 55.000 Da durchlässig. Die Peptidoglykanschicht ist
außerdem von Teichonsäuren, Proteinen und geringen Mengen Lipiden durchzogen
[42,43]. Bei den gramnegativen Bakterien ist diese Peptidoglykanschicht dünner und
macht nur 5 – 15 % der Zellwand aus. Ihr ist eine weitere zweischichtige Membran
aufgelagert. Diese besteht aus Phospholipiden und Lipopolysacchariden [41].
Außerdem ist diese mit Porinen durchsetzt, die eine Diffusion oder einen aktiven
Transport von niedermolekularen Stoffen mit einem Molekulargewicht kleiner 600 Da
in den periplasmatischen Raum zwischen äußerer und innerer Membran ermöglichen
[44]. Ein weiterer Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien
besteht zudem im unterschiedlichen Aufbau des Peptidoglykans. So entsteht bei
grampositiven Bakterien die Quervernetzung durch eine Interpeptidbrücke. Die Arten
und Anzahl der Aminosäuren unterscheiden sich dabei von Organismus zu
Organismus (Pentaglycin-Einheit bei Staphylococcus aureus). Bei gramnegativen
Bakterien entsteht dagegen eine direkte Quervernetzung durch das Anknüpfen des
Peptids der Aminogruppe der Diaminopimelinsäure an die Carboxylgruppe des
terminalen D-Alanins (Abbildung 4). Beiden gemeinsam ist die Grundstruktur der
einzelnen nebeneinander liegenden Peptidoglykanstränge, die durch die
Zuckerderivate N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure gebildet werden.
Diese sind durch Tetrapeptidquervernetzungen verknüpft. Die eigentliche Festigkeit
kommt jedoch erst durch die oben beschriebenen zusätzlichen Quervernetzungen
zustande.