Murein és un biopolímer de suport de la paret cel·lular bacteriana, també conegut com a peptidoglucà. La mureïna és un heteropolímer (N-acetilglucosamina i àcid N-acetilmuràmic reticulats mitjançant residus de lactat amb cadenes peptídiques curtes). Com a substància determinant per a un dels tres dominis dels éssers vius, és clar, aquest polímer té les seves pròpies característiques estructurals i funcionals. Intentem resoldre'ls.
Estructura d'una cèl·lula bacteriana
Els bacteris són un gran cúmul d'organismes procariotes. El seu aparell genètic no està tancat en un nucli separat per una membrana. No obstant això, malgrat l'aparició primerenca evolutiva, aquests organismes s'han estès per tots els ambients del nostre planeta. També poden viure als camps de petroli, a l'aigua bullint dels guèisers, a les aigües fredes dels oceans del nord, als àcids de l'estómac dels animals. La resistència als factors ambientals negatius s'aconsegueix en gran part gràcies a una substància especial que forma la base de la paret cel·lular bacteriana. La substància és mureïna.
Una cèl·lula bacteriana està formada per un 80-85% d'aigua, del 20% restant, per regla general, la meitat són proteïnes, una cinquena part d'ARN, un 5% d'ADN i alguns lípids. La paret cel·lular representa el 20% de la secasubstàncies (en alguns tipus de microorganismes fins i tot fins al 50%). El gruix d'aquesta placa és d'uns 0,01-0,045 micròmetres.
Murein a la paret cel·lular
La presència d'una paret sòlida és característica no només dels bacteris, sinó també dels fongs i les plantes. Tanmateix, només en procariotes té una composició similar. La paret cel·lular d'un bacteri és una closca forta feta d'una molècula complexa de polisacàrid de mureïna. L'estructura d'un polipèptid consta de cadenes de polisacàrids paral·leles interconnectades per residus de pèptids. La unitat modular és el muropèptid disacàrid (en ell l'acetil-D està connectat a l'àcid acetilmuràmic).
La característica principal que determina les propietats de la bossa formada per la mureïna és la presència d'una xarxa tancada de cadenes de polisacàrids. Això forma una xarxa densa sense buits. La densitat d'aquesta paret és específica de l'espècie: en algunes espècies és menys densa (E. coli), en altres és més (Staphylococcus aureus).
En biologia, la mureïna no és només un polipèptid, sinó també els components que l'acompanyen de la paret cel·lular bacteriana. Per exemple, els bacteris Gram-positius també inclouen polisacàrids, àcids taicoics, proteïnes o altres polipèptids. Els bacteris gramnegatius tenen encara més inclusions d'aquest tipus. Es caracteritzen per tenir liposacàrids complexos, lipoproteïnes i polipèptids.
El paper d'aquestes substàncies en la protecció contra els virus bacteriòfags, així com en la protecció contra els antibiòtics i els enzims agressius. Els bacteris grampositius tenen un cos fràgil. En bacteris Gram-negatius a causa dela presència d'un gran nombre d'inclusions addicionals, l'esquelet de mureïna està cobert amb una membrana protectora suau de lípids.
Tipus de peptidoglicà
Tot i que la mureïna és un component de la paret cel·lular que només es troba als bacteris, també existeixen estructures similars. Per exemple, a la paret d'algunes arquees (microorganismes no nuclears que no tenen estructures d'orgànuls) i algues glaucocistòfites es forma pseudopeptidoglicà. Fa les mateixes funcions i té una composició similar a la mureïna.
Composició de la mureïna, la seva estructura
L'estructura és una xarxa cel·lular formada pels components de la n-acetilglucosamina i l'àcid n-acetilmuràmic. Els enllaços estan formats per enllaços β1,4-glicosídics. La reticulació es realitza mitjançant residus peptídics basats en l'acció de l'enzim transpeptidasa. Aquesta cadena conté àcid D-glutàmic, L-lisina, D-alanina, L-alanina.
Al mateix temps, la peculiaritat és que aquestes estructures D només es troben a les cèl·lules procariotes. Així, el polipèptid format pren la forma d'una estructura tridimensional que forma la base de la paret cel·lular bacteriana. Aporta força, resistència i estabilitat a la membrana.
Propietats i funcions
Les propietats de la mureïna estan determinades per la seva estructura. A més de realitzar una funció mecànica i de suport, té propietats antigèniques. Això determina la seva funció protectora multifacètica per als bacteris.
Una de les funcions principals de la mureïna és transportar substàncies dins i fora dels bacteris. Aquesta propietat determina la participaciópeptidoglicà en la quimio i fotosíntesi eucariotes, la fixació de nitrogen i altres processos importants. Tots ells estan associats a la interacció de la cèl·lula i l'entorn, que és proporcionada per la paret cel·lular.
Al mateix temps, no només les molècules grans no poden obviar la xarxa cel·lular d'aquesta substància. La mureïna és selectivament permeable a, per exemple, agents antibiòtics. Aquesta propietat sorgeix en el procés d'evolució i selecció artificial per part de l'home.
La participació d'aquesta estructura en el moviment cel·lular està associada a la presència de vellositats i flagels, que tenen una estructura de membrana i estan estretament connectats amb el sac de mureïna.
La composició de les cadenes peptídiques que formen el peptidoglicà és una característica sistemàtica i ajuda a distingir entre els tàxons d'aquests microorganismes. A més, segons la forma que dóna la mureïna als bacteris, distingim entre els seus grups: cocs (rodons), bastonets, espiroquetes, etc.
La quantitat i la qualitat de les inclusions addicionals a l'estructura de la paret cel·lular determina dos grans grups de microorganismes: bacteris gram-positius i gram-negatius. La separació es fa mitjançant tinció detectivesca.
Estabilitat de Murein
Com que la mureïna forma part de la paret cel·lular bacteriana, és una substància de senyalització per al sistema immunitari tant dels humans com d' altres organismes. Per exemple, l'enzim lisozima trenca els enllaços beta 1, 4-glicosídics entre els residus d'acetilglucosamina i l'àcid acetilmuràmic, provocant així la hidròlisi del peptidoglucà i la mort del bacteri.cel·les.
El lisozima és un dels enzims de la saliva dels mamífers, que determina les seves propietats antibacterianes. També destrueix les cadenes peptídiques de la muroendopeptidasa, provocant així la destrucció del polímer. Els antibiòtics creats (per exemple, penicil·lina, cefalosporina) alteren la producció de peptidoglicà. La cicloserina altera la síntesi d'alanina.
Com a resposta a aquesta exposició, els bacteris responen a la protecció dels antibiòtics. Les mutacions en la seqüència genètica responsable de la síntesi de lactamases, transpeptidases, donen lloc a l'aparició de soques resistents als antibiòtics. A més, la resposta evolutiva dels procariotes és un canvi gradual en la permeabilitat de la membrana per a la cicloserina i altres substàncies.
Murein en biologia és un sistema en constant canvi. Això explica la carrera constant "antibiòtics-nous soques de bacteris", on la recepció de nous fàrmacs actius s'associa inevitablement amb una disminució gradual de la seva activitat.
