A Murein egy bakteriális sejtfalat támogató biopolimer, más néven peptidoglukán. A Murein egy heteropolimer (N-acetil-glükózamin és N-acetil-muraminsav, rövid peptidláncokkal, laktátmaradékokon keresztül térhálósítva). Az élőlények három tartománya közül az egyik meghatározó anyagaként természetesen ennek a polimernek megvannak a maga szerkezeti és funkcionális jellemzői. Próbáljuk meg rendezni őket.
A baktériumsejt felépítése
A baktériumok prokarióta szervezetek hatalmas csoportja. Genetikai apparátusukat nem zárja be egy membránnal elválasztott mag. Mindazonáltal az evolúciós korai megjelenés ellenére ezek az organizmusok bolygónk minden környezetében elterjedtek. Olajmezőkön, gejzírek forrásvizében, az északi óceánok hideg vizében, állatok gyomorsavaiban is élhetnek. A negatív környezeti tényezőkkel szembeni ellenállás nagyrészt egy speciális anyagnak köszönhető, amely a baktériumsejtfal alapját képezi. Az anyag a murein.
Egy baktériumsejt 80-85%-ban vízből áll, a fennmaradó 20%-nak általában fele fehérje, egyötöde RNS, 5%-a DNS és néhány lipid. A sejtfal a szárazanyag 20%-át teszi kianyagok (egyes mikroorganizmustípusokban akár 50%-ig is). Ennek a lemeznek a vastagsága körülbelül 0,01-0,045 mikrométer.
Murein a sejtfalban
A tömör fal jelenléte nemcsak a baktériumokra, hanem a gombákra és a növényekre is jellemző. Azonban csak prokariótákban van hasonló összetételű. A baktérium sejtfala egy összetett murein poliszacharid molekulából álló erős héj. A polipeptid szerkezete párhuzamos poliszacharid láncokból áll, amelyeket peptidmaradékok kapcsolnak össze. A moduláris egység a diszacharid muropeptid (ebben az acetil-D acetilmuraminsavhoz kapcsolódik).
A murein által alkotott tasak tulajdonságait meghatározó fő jellemző a poliszacharidláncok zárt hálózatának jelenléte. Ez egy sűrű, rések nélküli hálózatot alkot. Ennek a falnak a sűrűsége fajspecifikus - egyes fajoknál kevésbé sűrű (E. coli), másoknál nagyobb (Staphylococcus aureus).
A biológiában a murein nem csak egy polipeptid, hanem a baktériumsejtfal kísérő komponense is. Például a Gram-pozitív baktériumok közé tartoznak a poliszacharidok, taichoinsavak, fehérjék vagy más polipeptidek is. A Gram-negatív baktériumoknak még több ilyen zárványa van. Komplex liposzacharidok, lipoproteinek, polipeptidek jellemzik őket.
Ezeknek az anyagoknak a szerepe a bakteriofág vírusok elleni védelemben, valamint az agresszív antibiotikumok és enzimek elleni védelemben. A Gram-pozitív baktériumok törékeny testtel rendelkeznek. Gram-negatív baktériumokban a miattnagyszámú további zárvány jelenléte miatt a murein vázat puha lipidvédő membrán borítja.
A peptidoglikán típusai
Bár a murein egy sejtfalkomponens, amely csak a baktériumokban található meg, léteznek hozzá hasonló szerkezetek is. Például néhány archaea (nem nukleáris mikroorganizmusok, amelyek nem rendelkeznek organellszerkezettel) és glaukocisztofita algák falában pszeudopeptidoglikán képződik. Ugyanazokat a funkciókat látja el, és összetételében hasonló a mureinhoz.
A murein összetétele, szerkezete
A szerkezet egy sejthálózat, amelyet az n-acetil-glükózamin és az n-acetil-muraminsav komponensei alkotnak. A kötéseket β1,4-glikozidos kötések képezik. A keresztkötéseket a transzpeptidáz enzim működésén alapuló peptid-maradékok segítségével hajtják végre. Egy ilyen lánc D-glutaminsavat, L-lizint, D-alanint, L-alanint tartalmaz.
Ugyanakkor az a sajátosság, hogy ilyen D-struktúrák csak a prokarióta sejtekben találhatók meg. Így a kialakult polipeptid egy háromdimenziós szerkezet formáját ölti, amely a baktériumsejtfal alapját képezi. Erőt, ellenállást és stabilitást biztosít a membránnak.
Tulajdonságok és funkciók
A murein tulajdonságait a szerkezete határozza meg. Amellett, hogy mechanikai és támasztó funkciót lát el, antigén tulajdonságokkal is rendelkezik. Ez határozza meg a baktériumok elleni sokrétű védő szerepét.
A murein egyik fő funkciója, hogy anyagokat szállítson a baktériumokba és onnan ki. Ez a tulajdonság határozza meg a részvételtpeptidoglikán az eukarióta kemo- és fotoszintézisben, a nitrogénkötésben és más fontos folyamatokban. Mindegyik a sejt és a környezet kölcsönhatásával jár, amit a sejtfal biztosít.
Ugyanakkor nemcsak a nagy molekulák nem tudják megkerülni ennek az anyagnak a sejthálózatát. A murein szelektíven permeábilis például antibiotikumokkal szemben. Ez a tulajdonság az evolúció és a mesterséges szelekció folyamatában jön létre az ember részéről.
Ennek a szerkezetnek a sejtmozgásban való részvétele a bolyhok és flagellák jelenlétével függ össze, amelyek membránszerkezettel rendelkeznek, és szorosan kapcsolódnak a mureinzsákhoz.
A peptidoglikánt alkotó peptidláncok összetétele szisztematikus jellemző, és segít megkülönböztetni e mikroorganizmusok taxonjait. Ezenkívül a murein által a baktériumoknak adott alakja szerint megkülönböztetjük csoportjaikat - coccusok (kerekek), rudak, spirocheták stb.
A sejtfal szerkezetében lévő további zárványok mennyisége és minősége meghatározza a mikroorganizmusok két nagy csoportját: a Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumokat. Az elválasztás detektív festéssel történik.
Murein stabilitás
Mivel a murein a baktériumsejtfal része, jelzőanyag az emberek és más szervezetek immunrendszere számára egyaránt. Például a lizozim enzim felhasítja a béta 1, 4-glikozidos kötéseket az acetil-glükózamin és az acetil-muraminsav maradékai között, ezáltal a peptidoglukán hidrolízisét és a baktériumok elpusztulását okozza.cellák.
A lizozim az emlősök nyálának egyik enzime, amely meghatározza annak antibakteriális tulajdonságait. Elpusztítja a muroendopeptidáz peptidláncait is, ezáltal a polimer pusztulását okozza. A létrehozott antibiotikumok (például penicillin, cefalosporin) megzavarják a peptidoglikán termelődését. A cikloszerin megzavarja az alaninszintézist.
Erre az expozícióra válaszul a baktériumok reagálnak az antibiotikumok elleni védelemre. A laktamázok, a transzpeptidáz szintéziséért felelős genetikai szekvencia mutációi olyan törzsek kialakulásához vezetnek, amelyek rezisztensek az antibiotikumokra. Ezenkívül a prokarióták evolúciós reakciója a membrán cikloszerin és más anyagok permeabilitásának fokozatos változása.
A Murein a biológiában egy folyamatosan változó rendszer. Ez magyarázza az „antibiotikumok – új baktériumtörzsek” állandó versenyfutását, ahol az új hatóanyagok bevétele elkerülhetetlenül az aktivitásuk fokozatos csökkenésével jár.
