Mureina este un biopolimer suport pentru peretele celular bacterian, cunoscut și sub numele de peptidoglucan. Mureina este un heteropolimer (N-acetilglucozamină și acid N-acetilmuramic reticulate prin resturi de lactat cu lanțuri peptidice scurte). Ca substanță determinantă pentru unul dintre cele trei domenii ale ființelor vii, desigur, acest polimer are propriile sale caracteristici structurale și funcționale. Să încercăm să le rezolvăm.
Structura unei celule bacteriene
Bacterii sunt un grup vast de organisme procariote. Aparatul lor genetic nu este închis într-un nucleu separat de o membrană. Cu toate acestea, în ciuda apariției timpurii evolutive, aceste organisme s-au răspândit în toate mediile planetei noastre. Pot trăi și în câmpurile petroliere, în apa clocotită a gheizerelor, în apele reci ale oceanelor nordice, în acizii din stomacul animalelor. Rezistența la factorii negativi de mediu se realizează în mare parte datorită unei substanțe speciale care formează baza peretelui celular bacterian. Substanța este mureină.
O celulă bacteriană este formată din 80-85% apă, din restul de 20%, de regulă, jumătate sunt proteine, o cincime din ARN, 5% din ADN și unele lipide. Peretele celular reprezintă 20% din uscatsubstanțe (în unele tipuri de microorganisme chiar până la 50%). Grosimea acestei plăci este de aproximativ 0,01-0,045 micrometri.
Murein în peretele celular
Prezența unui perete solid este caracteristică nu numai pentru bacterii, ci și pentru ciuperci și plante. Cu toate acestea, numai la procariote are o compoziție similară. Peretele celular al unei bacterii este un înveliș puternic format dintr-o moleculă complexă de polizaharidă mureină. Structura unei polipeptide constă din lanțuri de polizaharide paralele interconectate prin resturi de peptide. Unitatea modulară este muropeptida dizaharidă (în ea acetil-D este conectat la acidul acetilmuramic).
Caracteristica principală care determină proprietățile pungii formate de mureină este prezența unei rețele închise de lanțuri polizaharide. Aceasta formează o rețea densă, fără goluri. Densitatea acestui perete este specifică speciei - la unele specii este mai puțin dens (E. coli), la altele este mai mult (Staphylococcus aureus).
În biologie, mureina nu este doar o polipeptidă, ci și componentele sale însoțitoare ale peretelui celular bacterian. De exemplu, bacteriile Gram pozitive includ, de asemenea, polizaharide, acizi taicoici, proteine sau alte polipeptide. Bacteriile Gram-negative au chiar mai multe astfel de incluziuni. Ele sunt caracterizate prin lipozaharide complexe, lipoproteine, polipeptide.
Rolul acestor substanțe în protecția împotriva virusurilor bacteriofage, precum și în protecția împotriva antibioticelor și enzimelor agresive. Bacteriile Gram-pozitive au un corp fragil. În bacteriile Gram-negative din cauzaprezența unui număr mare de incluziuni suplimentare, scheletul murein este acoperit cu o membrană protectoare moale de lipide.
Tipuri de peptidoglican
Deși mureina este o componentă a peretelui celular care se găsește numai în bacterii, există și structuri similare cu aceasta. De exemplu, în peretele unor arhee (microorganisme nenucleare care nu au structuri de organe) și alge glaucocistofite se formează pseudopeptidoglican. Îndeplinește aceleași funcții și are o compoziție similară cu mureina.
Compoziția mureinei, structura sa
Structura este o rețea celulară formată din componentele n-acetilglucozaminei și acidului n-acetilmuramic. Legăturile sunt formate din legături β1,4-glicozidice. Legătura încrucișată se realizează prin intermediul reziduurilor peptidice bazate pe acțiunea enzimei transpeptidază. Un astfel de lanț conține acid D-glutamic, L-lizină, D-alanină, L-alanină.
În același timp, particularitatea este că astfel de structuri D se găsesc numai în celulele procariote. Astfel, polipeptida formată ia forma unei structuri tridimensionale care formează baza peretelui celular bacterian. Oferă rezistență, rezistență și stabilitate membranei.
Proprietăți și funcții
Proprietățile mureinei sunt determinate de structura sa. Pe lângă îndeplinirea unei funcții mecanice și de susținere, are proprietăți antigenice. Acest lucru determină rolul său de protecție cu multiple fațete pentru bacterii.
Una dintre funcțiile principale ale mureinei este de a transporta substanțe în și din bacterii. Această proprietate determină participareapeptidoglicanul în chimio- și fotosinteza eucariote, fixarea azotului și alte procese importante. Toate acestea sunt asociate cu interacțiunea celulei și a mediului, care este asigurată de peretele celular.
În același timp, nu numai moleculele mari nu pot ocoli rețeaua celulară a acestei substanțe. Mureina este permeabilă selectiv, de exemplu, la agenții antibiotici. Această proprietate apare în procesul de evoluție și selecție artificială din partea omului.
Participarea acestei structuri la mișcarea celulelor este asociată cu prezența vilozităților și flagelilor, care au o structură membranară și sunt strâns conectate cu sacul murein.
Compoziția lanțurilor peptidice care alcătuiesc peptidoglicanul este o caracteristică sistematică și ajută la distingerea între taxonii acestor microorganisme. În plus, după forma pe care o dă mureina bacteriilor, distingem între grupele acestora - coci (rotunzi), bastonașe, spirochete etc.
Cantitatea și calitatea incluziunilor suplimentare în structura peretelui celular determină două grupuri mari de microorganisme: bacterii gram-pozitive și gram-negative. Separarea se face prin colorare detectivă.
Stabilitatea Murein
Deoarece mureina face parte din peretele celular bacterian, este o substanță de semnalizare pentru sistemul imunitar atât al oamenilor, cât și al altor organisme. De exemplu, enzima lizozima scindează legăturile beta 1, 4-glicozidice dintre reziduurile de acetilglucozamină și acid acetilmuramic, provocând astfel hidroliza peptidoglucanului și moartea bacteriilor.celule.
Lizozima este una dintre enzimele din saliva mamiferelor, care determină proprietățile sale antibacteriene. De asemenea, distruge lanțurile peptidice ale muroendopeptidazei, provocând astfel distrugerea polimerului. Antibioticele create (de exemplu, penicilina, cefalosporina) perturbă producția de peptidoglican. Cicloserina perturbă sinteza alaninei.
Ca răspuns la această expunere, bacteriile răspund la protecția împotriva antibioticelor. Mutațiile din secvența genetică responsabilă de sinteza lactamazelor, transpeptidazei, duc la apariția unor tulpini rezistente la antibiotice. De asemenea, răspunsul evolutiv al procariotelor este o schimbare treptată a permeabilității membranei pentru cicloserina și alte substanțe.
Murein în biologie este un sistem în continuă schimbare. Acest lucru explică cursa constantă „antibiotice-noi tulpini de bacterii”, în care primirea de noi medicamente active este inevitabil asociată cu o scădere treptată a activității lor.
