Murein er en bakteriel cellevægsstøttebiopolymer, også kendt som peptidoglucan. Murein er en heteropolymer (N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre tværbundet gennem lactatrester med korte peptidkæder). Som et bestemmende stof for et af de tre domæner af levende væsener, har denne polymer naturligvis sine egne strukturelle og funktionelle egenskaber. Lad os prøve at ordne dem.
Struktur af en bakteriecelle
Bakterier er en stor klynge af prokaryote organismer. Deres genetiske apparat er ikke indesluttet i en kerne adskilt af en membran. Ikke desto mindre, på trods af det evolutionære tidlige udseende, har disse organismer spredt sig i alle miljøer på vores planet. De kan også leve i oliefelter, i det kogende vand fra gejsere, i det kolde vand i de nordlige oceaner, i dyrenes mavesyrer. Modstandsdygtighed over for negative miljøfaktorer opnås i høj grad på grund af et særligt stof, der danner grundlaget for bakteriecellevæggen. Stoffet er murein.
En bakteriecelle består af 80-85% vand, af de resterende 20%, som regel er halvdelen proteiner, en femtedel af RNA, 5% af DNA og nogle lipider. Cellevæggen står for 20 % af det tørrestoffer (i nogle typer mikroorganismer endda op til 50%). Tykkelsen af denne plade er omkring 0,01-0,045 mikrometer.
Murein i cellevæggen
Tilstedeværelsen af en solid væg er karakteristisk ikke kun for bakterier, men også for svampe og planter. Imidlertid har det kun i prokaryoter en lignende sammensætning. En bakteries cellevæg er en stærk skal lavet af et komplekst murein polysaccharid molekyle. Strukturen af et polypeptid består af parallelle polysaccharidkæder forbundet med peptidrester. Den modulære enhed er disaccharidet muropeptid (i det er acetyl-D forbundet med acetylmuraminsyre).
Det vigtigste træk, der bestemmer egenskaberne af posen dannet af murein, er tilstedeværelsen af et lukket netværk af polysaccharidkæder. Dette danner et tæt netværk uden huller. Tætheden af denne væg er artsspecifik - hos nogle arter er den mindre tæt (E. coli), hos andre er den mere (Staphylococcus aureus).
I biologi er murein ikke kun et polypeptid, men også dets ledsagende komponenter i bakteriecellevæggen. For eksempel inkluderer gram-positive bakterier også polysaccharider, taichoinsyrer, proteiner eller andre polypeptider. Gram-negative bakterier har endnu flere sådanne indeslutninger. De er karakteriseret ved komplekse liposaccharider, lipoproteiner, polypeptider.
Disse stoffers rolle i beskyttelsen mod bakteriofagvira samt i beskyttelsen mod aggressive antibiotika og enzymer. Gram-positive bakterier har en skrøbelig krop. Hos Gram-negative bakterier pgatilstedeværelsen af et stort antal yderligere indeslutninger er mureinskelettet dækket med en blød beskyttende membran af lipider.
Typer af peptidoglycan
Selvom murein er en cellevægskomponent, der kun findes i bakterier, findes der også strukturer, der ligner den. For eksempel dannes pseudopeptidoglycan i væggen af nogle archaea (ikke-nukleare mikroorganismer, der ikke har organelle strukturer) og glaucocystophyte alger. Den udfører de samme funktioner og ligner i sammensætning murein.
Sammensætning af murein, dens struktur
Strukturen er et cellulært netværk dannet af komponenterne af n-acetylglucosamin og n-acetylmuraminsyre. Bindingerne er dannet af β1,4-glykosidbindinger. Tværbinding udføres ved hjælp af peptidrester baseret på virkningen af transpeptidaseenzymet. Sådan en kæde indeholder D-glutaminsyre, L-lysin, D-alanin, L-alanin.
Samtidig er det ejendommelige, at sådanne D-strukturer kun findes i prokaryote celler. Det dannede polypeptid har således form af en tredimensionel struktur, der danner grundlaget for den bakterielle cellevæg. Det giver styrke, modstand og stabilitet til membranen.
Egenskaber og funktioner
Egenskaberne af murein bestemmes af dens struktur. Ud over at udføre en mekanisk og støttende funktion har den antigene egenskaber. Dette bestemmer dens mangefacetterede beskyttende rolle for bakterier.
En af mureins hovedfunktioner er at transportere stoffer ind og ud af bakterier. Denne ejendom bestemmer deltagelsenpeptidoglycan i eukaryotisk kemo- og fotosyntese, nitrogenfiksering og andre vigtige processer. Alle er forbundet med interaktionen mellem cellen og miljøet, som leveres af cellevæggen.
På samme tid kan ikke kun store molekyler omgå dette stofs cellulære netværk. Murein er selektivt permeabelt for f.eks. antibiotika. Denne egenskab opstår i processen med evolution og kunstig udvælgelse fra menneskets side.
Denne strukturs deltagelse i cellebevægelse er forbundet med tilstedeværelsen af villi og flageller, som har en membranstruktur og er tæt forbundet med murein-sækken.
Sammensætningen af peptidkæderne, der udgør peptidoglycanen, er et systematisk træk og hjælper med at skelne mellem disse mikroorganismers taxa. Derudover skelner vi i henhold til den form, murein giver til bakterier, mellem deres grupper - kokker (runde), stænger, spirocheter osv.
Mængden og kvaliteten af yderligere indeslutninger i cellevæggens struktur bestemmer to store klynger af mikroorganismer: gram-positive og gram-negative bakterier. Adskillelse udføres ved detektiv farvning.
Murein-stabilitet
Da murein er en del af bakteriens cellevæg, er det et signalstof for immunsystemet hos både mennesker og andre organismer. For eksempel sp alter enzymet lysozym beta 1, 4-glykosidbindinger mellem resterne af acetylglucosamin og acetylmuraminsyre og forårsager derved hydrolyse af peptidoglucan og død af bakterien.celler.
Lysozym er et af enzymerne i pattedyrsspyt, som bestemmer dets antibakterielle egenskaber. Det ødelægger også peptidkæderne af muroendopeptidase og forårsager derved ødelæggelsen af polymeren. Skabte antibiotika (for eksempel penicillin, cephalosporin) forstyrrer produktionen af peptidoglycan. Cycloserin forstyrrer alaninsyntesen.
Som reaktion på denne eksponering reagerer bakterier på beskyttelse mod antibiotika. Mutationer i den genetiske sekvens, der er ansvarlig for syntesen af lactamaser, transpeptidase, fører til fremkomsten af stammer, der er resistente over for antibiotika. Også den evolutionære reaktion af prokaryoter er en gradvis ændring i membranens permeabilitet for cycloserin og andre stoffer.
Murein i biologi er et system i konstant forandring. Dette forklarer det konstante race "antibiotika-nye bakteriestammer", hvor modtagelse af nye aktive lægemidler uundgåeligt er forbundet med et gradvist fald i deres aktivitet.
