Murein je biopolimer za potporu stanične stijenke bakterije, također poznat kao peptidoglukan. Murein je heteropolimer (N-acetilglukozamin i N-acetilmuramska kiselina umreženi kroz ostatke laktata kratkim peptidnim lancima). Kao određujuća tvar za jednu od tri domene živih bića, naravno, ovaj polimer ima svoje strukturne i funkcionalne značajke. Pokušajmo ih riješiti.
Struktura bakterijske stanice
Bakterije su golemi skup prokariotskih organizama. Njihov genetski aparat nije zatvoren u jezgri odvojenoj membranom. Ipak, unatoč ranoj evoluciji, ovi su se organizmi proširili po svim okruženjima našeg planeta. Mogu živjeti i na naftnim poljima, u kipućoj vodi gejzira, u hladnim vodama sjevernih oceana, u želučanim kiselinama životinja. Otpornost na negativne čimbenike okoliša postiže se u velikoj mjeri zahvaljujući posebnoj tvari koja čini osnovu bakterijske stanične stijenke. Supstanca je murein.
Bakterijska stanica sastoji se od 80-85% vode, od preostalih 20%, u pravilu pola su proteini, petina RNA, 5% DNK i nešto lipida. Stanična stijenka čini 20% suhogtvari (u nekim vrstama mikroorganizama čak i do 50%). Debljina ove ploče je oko 0,01-0,045 mikrometara.
Murein u zidu ćelije
Prisutnost čvrstog zida karakteristična je ne samo za bakterije, već i za gljive i biljke. Međutim, samo u prokariota ima sličan sastav. Stanična stijenka bakterije je jaka ljuska napravljena od složene molekule polisaharida mureina. Struktura polipeptida sastoji se od paralelnih polisaharidnih lanaca međusobno povezanih peptidnim ostacima. Modularna jedinica je disaharid muropeptid (u njemu je acetil-D povezan s acetilmuramskom kiselinom).
Glavna značajka koja određuje svojstva vrećice koju formira murein je prisutnost zatvorene mreže polisaharidnih lanaca. To stvara gustu mrežu bez praznina. Gustoća ove stijenke je specifična za vrstu - kod nekih vrsta je manje gusta (E. coli), kod drugih je veća (Staphylococcus aureus).
U biologiji, murein nije samo polipeptid, već i njegove prateće komponente stijenke bakterijske stanice. Na primjer, Gram-pozitivne bakterije također uključuju polisaharide, taihoične kiseline, proteine ili druge polipeptide. Gram-negativne bakterije imaju još više takvih inkluzija. Karakteriziraju ih složeni liposaharidi, lipoproteini, polipeptidi.
Uloga ovih tvari u zaštiti od virusa bakteriofaga, kao i u zaštiti od agresivnih antibiotika i enzima. Gram-pozitivne bakterije imaju krhko tijelo. Kod Gram-negativnih bakterija zbogprisutnost velikog broja dodatnih inkluzija, skelet mureina prekriven je mekom zaštitnom membranom od lipida.
Vrste peptidoglikana
Iako je murein komponenta stanične stijenke koja se nalazi samo u bakterijama, strukture slične njemu također postoje. Na primjer, u stijenci nekih arheja (nenuklearni mikroorganizmi koji nemaju strukturu organela) i glaucocystophyte algi nastaje pseudopeptidoglikan. Obavlja iste funkcije i po sastavu je sličan mureinu.
Sastav mureina, njegova struktura
Struktura je stanična mreža koju čine komponente n-acetilglukozamina i n-acetilmuramske kiseline. Veze nastaju β1,4-glikozidnim vezama. Unakrsno povezivanje se provodi pomoću peptidnih ostataka na temelju djelovanja enzima transpeptidaze. Takav lanac sadrži D-glutaminsku kiselinu, L-lizin, D-alanin, L-alanin.
U isto vrijeme, posebnost je da se takve D-strukture nalaze samo u prokariotskim stanicama. Dakle, formirani polipeptid poprima oblik trodimenzionalne strukture koja čini osnovu bakterijske stanične stijenke. Pruža snagu, otpornost i stabilnost membrani.
Svojstva i funkcije
Svojstva mureina su određena njegovom strukturom. Osim što obavlja mehaničku i potpornu funkciju, ima antigenska svojstva. To određuje njegovu višestruku zaštitnu ulogu za bakterije.
Jedna od glavnih funkcija mureina je transport tvari u i iz bakterija. Ovo svojstvo određuje sudjelovanjepeptidoglikan u eukariotskoj kemo- i fotosintezi, fiksaciji dušika i drugim važnim procesima. Svi su oni povezani s interakcijom stanice i okoline, koju osigurava stanična stijenka.
U isto vrijeme, ne samo velike molekule ne mogu zaobići staničnu mrežu ove tvari. Murein je selektivno propustljiv za, na primjer, antibiotska sredstva. Ovo svojstvo nastaje u procesu evolucije i umjetne selekcije od strane čovjeka.
Sudjelovanje ove strukture u kretanju stanica povezano je s prisutnošću resica i flagela, koji imaju membransku strukturu i čvrsto su povezani s mureinskom vrećicom.
Sastav peptidnih lanaca koji čine peptidoglikan je sustavna značajka i pomaže u razlikovanju svojti ovih mikroorganizama. Osim toga, prema obliku koji murein daje bakterijama, razlikujemo njihove skupine - koke (okrugle), šipke, spirohete itd.
Količina i kvaliteta dodatnih inkluzija u strukturi stanične stijenke određuje dvije velike skupine mikroorganizama: gram-pozitivne i gram-negativne bakterije. Razdvajanje se vrši detektivskim bojenjem.
Mureinova stabilnost
Budući da je murein dio stanične stijenke bakterije, on je signalna tvar za imunološki sustav ljudi i drugih organizama. Na primjer, enzim lizozim cijepa beta 1,4-glikozidne veze između ostataka acetilglukozamina i acetilmuramske kiseline, uzrokujući tako hidrolizu peptidoglukana i smrt bakterije.ćelije.
Lizozim je jedan od enzima u slini sisavaca, koji određuje njegova antibakterijska svojstva. Također uništava peptidne lance muroendopeptidaze, uzrokujući tako uništenje polimera. Stvoreni antibiotici (na primjer, penicilin, cefalosporin) ometaju proizvodnju peptidoglikana. Cikloserin ometa sintezu alanina.
Kao odgovor na ovu izloženost, bakterije reagiraju na zaštitu od antibiotika. Mutacije u genetskom slijedu odgovornom za sintezu laktamaza, transpeptidaze, dovode do pojave sojeva koji su otporni na antibiotike. Također, evolucijski odgovor prokariota je postupna promjena u propusnosti membrane za cikloserin i druge tvari.
Murein u biologiji je sustav koji se stalno mijenja. To objašnjava stalnu utrku "antibiotici-novi sojevi bakterija", gdje je primanje novih aktivnih lijekova neizbježno povezano s postupnim smanjenjem njihove aktivnosti.
