Murein er en bakteriell celleveggstøttebiopolymer, også kjent som peptidoglukan. Murein er en heteropolymer (N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre kryssbundet gjennom laktatrester med korte peptidkjeder). Som en avgjørende substans for ett av de tre domenene til levende vesener, har denne polymeren selvfølgelig sine egne strukturelle og funksjonelle egenskaper. La oss prøve å sortere dem.
Struktur av en bakteriecelle
Bakterier er en enorm klynge av prokaryote organismer. Deres genetiske apparat er ikke innelukket i en kjerne atskilt av en membran. Ikke desto mindre, til tross for det evolusjonære tidlige utseendet, har disse organismene spredt seg gjennom alle miljøene på planeten vår. De kan også leve i oljefelt, i det kokende vannet i geysirer, i det kalde vannet i de nordlige hav, i magesyrene til dyr. Motstand mot negative miljøfaktorer oppnås i stor grad på grunn av et spesielt stoff som danner grunnlaget for bakteriecelleveggen. Stoffet er murein.
En bakteriecelle består av 80-85% vann, av de resterende 20%, som regel er halvparten proteiner, en femtedel av RNA, 5% av DNA og noen lipider. Celleveggen står for 20 % av det tørrestoffer (i noen typer mikroorganismer til og med opptil 50%). Tykkelsen på denne platen er omtrent 0,01–0,045 mikrometer.
Murein i celleveggen
Tilstedeværelsen av en solid vegg er karakteristisk ikke bare for bakterier, men også for sopp og planter. Imidlertid har den bare i prokaryoter en lignende sammensetning. Celleveggen til en bakterie er et sterkt skall laget av et komplekst murein-polysakkaridmolekyl. Strukturen til et polypeptid består av parallelle polysakkaridkjeder forbundet med peptidrester. Modulenheten er disakkaridet muropeptid (i det er acetyl-D koblet til acetylmuraminsyre).
Hovedtrekket som bestemmer egenskapene til posen dannet av murein er tilstedeværelsen av et lukket nettverk av polysakkaridkjeder. Dette danner et tett nettverk uten hull. Tettheten til denne veggen er artsspesifikk - hos noen arter er den mindre tett (E. coli), hos andre er den mer (Staphylococcus aureus).
I biologi er murein ikke bare et polypeptid, men også dets medfølgende komponenter i bakteriecelleveggen. For eksempel inkluderer grampositive bakterier også polysakkarider, taichosyrer, proteiner eller andre polypeptider. Gram-negative bakterier har enda flere slike inneslutninger. De er preget av komplekse liposakkarider, lipoproteiner, polypeptider.
Rollen til disse stoffene i beskyttelsen mot bakteriofagvirus, samt i beskyttelsen mot aggressive antibiotika og enzymer. Gram-positive bakterier har en skjør kropp. Hos Gram-negative bakterier pgatilstedeværelsen av et stort antall ekstra inneslutninger, er murein-skjelettet dekket med en myk beskyttende membran av lipider.
Typer peptidoglykan
Selv om murein er en celleveggkomponent som bare finnes i bakterier, finnes det også strukturer som ligner på den. For eksempel, i veggen til noen archaea (ikke-nukleære mikroorganismer som ikke har organellstrukturer) og glaucocystophyte-alger, dannes pseudopeptidoglykan. Den utfører de samme funksjonene og har samme sammensetning som murein.
Sammensetning av murein, dens struktur
Strukturen er et cellulært nettverk dannet av komponentene av n-acetylglukosamin og n-acetylmuraminsyre. Bindingene dannes av β1,4-glykosidbindinger. Tverrbinding utføres ved hjelp av peptidrester basert på virkningen av transpeptidase-enzymet. En slik kjede inneholder D-glutaminsyre, L-lysin, D-alanin, L-alanin.
Samtidig er det særegne at slike D-strukturer bare finnes i prokaryote celler. Dermed tar det dannede polypeptidet form av en tredimensjonal struktur som danner grunnlaget for bakteriecelleveggen. Det gir styrke, motstand og stabilitet til membranen.
Egenskaper og funksjoner
Egenskapene til murein bestemmes av strukturen. I tillegg til å utføre en mekanisk og støttende funksjon, har den antigene egenskaper. Dette bestemmer dens mangefasetterte beskyttende rolle for bakterier.
En av hovedfunksjonene til murein er å transportere stoffer inn og ut av bakterier. Denne egenskapen bestemmer deltakelsenpeptidoglykan i eukaryot kjemo- og fotosyntese, nitrogenfiksering og andre viktige prosesser. Alle er assosiert med samspillet mellom cellen og miljøet, som leveres av celleveggen.
Samtidig kan ikke bare store molekyler omgå cellenettverket til dette stoffet. Murein er selektivt permeabelt for for eksempel antibiotika. Denne egenskapen oppstår i prosessen med evolusjon og kunstig seleksjon fra menneskets side.
Denne strukturens deltakelse i cellebevegelse er assosiert med tilstedeværelsen av villi og flageller, som har en membranstruktur og er tett forbundet med murein-sekken.
Sammensetningen av peptidkjedene som utgjør peptidoglykanen er et systematisk trekk og bidrar til å skille mellom taxaene til disse mikroorganismene. I tillegg, i henhold til formen som murein gir til bakterier, skiller vi mellom gruppene deres - kokker (runde), stenger, spiroketter osv.
Mengden og kvaliteten av ytterligere inneslutninger i strukturen til celleveggen bestemmer to store klynger av mikroorganismer: gram-positive og gram-negative bakterier. Separasjon gjøres ved detektivfarging.
Murein-stabilitet
Siden murein er en del av bakteriecelleveggen, er det et signalstoff for immunsystemet til både mennesker og andre organismer. For eksempel sp alter enzymet lysozym beta 1, 4-glykosidbindinger mellom restene av acetylglukosamin og acetylmuraminsyre, og forårsaker derved hydrolyse av peptidoglukan og død av bakterien.celler.
Lysozym er et av enzymene i pattedyrspytt, som bestemmer dets antibakterielle egenskaper. Det ødelegger også peptidkjedene til muroendopeptidase, og forårsaker derved ødeleggelsen av polymeren. Opprettet antibiotika (for eksempel penicillin, cefalosporin) forstyrrer produksjonen av peptidoglykan. Cycloserin forstyrrer alaninsyntesen.
Som svar på denne eksponeringen reagerer bakterier på beskyttelse mot antibiotika. Mutasjoner i den genetiske sekvensen som er ansvarlig for syntesen av laktamaser, transpeptidase, fører til fremveksten av stammer som er resistente mot antibiotika. Dessuten er den evolusjonære responsen til prokaryoter en gradvis endring i permeabiliteten til membranen for cycloserine og andre stoffer.
Murein i biologi er et system i stadig endring. Dette forklarer den konstante rasen "antibiotika-nye bakteriestammer", der mottak av nye aktive legemidler uunngåelig er forbundet med en gradvis nedgang i aktiviteten deres.
