Murein ialah biopolimer sokongan dinding sel bakteria, juga dikenali sebagai peptidoglucan. Murein ialah heteropolimer (N-acetylglucosamine dan asid N-acetylmuramic berkait silang melalui sisa laktat dengan rantai peptida pendek). Sebagai bahan penentu bagi salah satu daripada tiga domain makhluk hidup, sudah tentu polimer ini mempunyai ciri struktur dan fungsinya yang tersendiri. Mari cuba menyelesaikannya.
Struktur sel bakteria
Bakteria ialah sekumpulan besar organisma prokariotik. Alat genetik mereka tidak disertakan dalam nukleus yang dipisahkan oleh membran. Walau bagaimanapun, walaupun penampilan awal evolusi, organisma ini telah merebak ke seluruh persekitaran planet kita. Mereka juga boleh hidup di ladang minyak, di dalam air mendidih geyser, di perairan sejuk di lautan utara, di dalam asid perut haiwan. Rintangan terhadap faktor persekitaran negatif dicapai sebahagian besarnya disebabkan oleh bahan khas yang membentuk asas dinding sel bakteria. Bahannya murein.
Sel bakteria terdiri daripada 80-85% air, daripada baki 20%, sebagai peraturan, separuh adalah protein, seperlima RNA, 5% DNA dan beberapa lipid. Dinding sel menyumbang 20% daripada yang keringbahan (dalam beberapa jenis mikroorganisma walaupun sehingga 50%). Ketebalan plat ini adalah kira-kira 0.01-0.045 mikrometer.
Murein dalam dinding sel
Kehadiran dinding pepejal adalah ciri bukan sahaja untuk bakteria, tetapi juga untuk kulat dan tumbuhan. Walau bagaimanapun, hanya dalam prokariot ia mempunyai komposisi yang serupa. Dinding sel bakteria ialah cangkerang kuat yang diperbuat daripada molekul polisakarida murein yang kompleks. Struktur polipeptida terdiri daripada rantai polisakarida selari yang saling berkaitan oleh sisa peptida. Unit modular ialah muropeptida disakarida (di dalamnya asetil-D disambungkan kepada asid asetilmuramat).
Ciri utama yang menentukan sifat beg yang dibentuk oleh murein ialah kehadiran rangkaian tertutup rantai polisakarida. Ini membentuk rangkaian padat tanpa jurang. Ketumpatan dinding ini adalah khusus spesies - dalam sesetengah spesies ia kurang tumpat (E. coli), dalam yang lain ia lebih banyak (Staphylococcus aureus).
Dalam biologi, murein bukan sahaja polipeptida, tetapi juga komponen yang disertakan bersama dinding sel bakteria. Sebagai contoh, bakteria Gram-positif juga termasuk polisakarida, asid taichoic, protein atau polipeptida lain. Bakteria Gram-negatif mempunyai lebih banyak kemasukan sedemikian. Mereka dicirikan oleh liposakarida kompleks, lipoprotein, polipeptida.
Peranan bahan ini dalam perlindungan terhadap virus bakteriofaj, serta dalam perlindungan terhadap antibiotik dan enzim yang agresif. Bakteria Gram-positif mempunyai badan yang rapuh. Dalam bakteria Gram-negatif disebabkan olehkehadiran sejumlah besar rangkuman tambahan, rangka murein ditutup dengan membran pelindung lembut lipid.
Jenis peptidoglycan
Walaupun murein ialah komponen dinding sel yang hanya terdapat dalam bakteria, struktur yang serupa dengannya juga wujud. Sebagai contoh, di dinding beberapa archaea (mikroorganisma bukan nuklear yang tidak mempunyai struktur organel) dan alga glaucocystophyte, pseudopeptidoglycan terbentuk. Ia menjalankan fungsi yang sama dan komposisi serupa dengan murein.
Komposisi murein, strukturnya
Struktur ialah rangkaian selular yang dibentuk oleh komponen n-acetylglucosamine dan n-acetylmuramic acid. Ikatan tersebut dibentuk oleh ikatan β1,4-glikosidik. Penyambungan silang dilakukan dengan menggunakan sisa peptida berdasarkan tindakan enzim transpeptidase. Rantai sedemikian mengandungi asid D-glutamat, L-lisin, D-alanine, L-alanine.
Pada masa yang sama, keistimewaannya ialah struktur D sedemikian hanya terdapat dalam sel prokariotik. Oleh itu, polipeptida yang terbentuk mengambil bentuk struktur tiga dimensi yang membentuk asas dinding sel bakteria. Ia memberikan kekuatan, rintangan dan kestabilan pada membran.
Sifat dan fungsi
Sifat murein ditentukan oleh strukturnya. Selain melaksanakan fungsi mekanikal dan sokongan, ia mempunyai sifat antigenik. Ini menentukan peranan perlindungan pelbagai rupanya untuk bakteria.
Salah satu fungsi utama murein ialah mengangkut bahan masuk dan keluar dari bakteria. Harta ini menentukan penyertaanpeptidoglycan dalam kemo- dan fotosintesis eukariotik, penetapan nitrogen dan proses penting lain. Kesemuanya dikaitkan dengan interaksi sel dan persekitaran, yang disediakan oleh dinding sel.
Pada masa yang sama, bukan sahaja molekul besar tidak boleh memintas rangkaian selular bahan ini. Murein secara terpilih telap kepada, contohnya, agen antibiotik. Sifat ini timbul dalam proses evolusi dan pemilihan buatan di pihak manusia.
Penyertaan struktur ini dalam pergerakan sel dikaitkan dengan kehadiran vili dan flagela, yang mempunyai struktur membran dan bersambung rapat dengan kantung murein.
Komposisi rantai peptida yang membentuk peptidoglikan adalah ciri sistematik dan membantu membezakan antara takson mikroorganisma ini. Di samping itu, mengikut bentuk yang murein berikan kepada bakteria, kami membezakan antara kumpulan mereka - cocci (bulat), rod, spirochetes, dll.
Kuantiti dan kualiti kemasukan tambahan dalam struktur dinding sel menentukan dua kelompok besar mikroorganisma: bakteria gram-positif dan gram-negatif. Pemisahan dilakukan dengan pewarnaan detektif.
Kestabilan Murein
Oleh kerana murein adalah sebahagian daripada dinding sel bakteria, ia adalah bahan isyarat untuk sistem imun manusia dan organisma lain. Sebagai contoh, enzim lisozim memutuskan ikatan beta 1, 4-glikosidik antara sisa-sisa asetilglukosamin dan asid asetilmuramat, dengan itu menyebabkan hidrolisis peptidoglucan dan kematian bakteria.sel.
Lysozyme ialah salah satu enzim dalam air liur mamalia, yang menentukan sifat antibakterianya. Ia juga memusnahkan rantai peptida muroendopeptidase, dengan itu menyebabkan kemusnahan polimer. Antibiotik yang dicipta (contohnya, penisilin, cephalosporin) mengganggu pengeluaran peptidoglycan. Sikloserin mengganggu sintesis alanin.
Sebagai tindak balas kepada pendedahan ini, bakteria bertindak balas terhadap perlindungan daripada antibiotik. Mutasi dalam urutan genetik yang bertanggungjawab untuk sintesis laktamase, transpeptidase, membawa kepada kemunculan strain yang tahan terhadap antibiotik. Juga, tindak balas evolusi prokariot ialah perubahan beransur-ansur dalam kebolehtelapan membran untuk sikloserin dan bahan lain.
Murein dalam biologi ialah sistem yang sentiasa berubah. Ini menjelaskan perlumbaan berterusan "antibiotik-bakteria baharu", di mana penerimaan ubat aktif baharu tidak dapat dielakkan dikaitkan dengan penurunan beransur-ansur dalam aktivitinya.
