Mureīns ir baktēriju šūnu sieniņu atbalsta biopolimērs, kas pazīstams arī kā peptidoglikāns. Mureīns ir heteropolimērs (N-acetilglikozamīns un N-acetilmuramīnskābe, kas ir šķērssavienota caur laktāta atlikumiem ar īsām peptīdu ķēdēm). Protams, šim polimēram kā noteicošajai vielai vienai no trim dzīvo būtņu jomām ir savas strukturālās un funkcionālās iezīmes. Mēģināsim tos sakārtot.
Baktēriju šūnas struktūra
Baktērijas ir plaša prokariotu organismu kopa. Viņu ģenētiskais aparāts nav ietverts kodolā, ko atdala membrāna. Tomēr, neskatoties uz evolucionāro agrīno parādīšanos, šie organismi ir izplatījušies visās mūsu planētas vidēs. Viņi var dzīvot arī naftas laukos, geizeru verdošā ūdenī, ziemeļu okeānu aukstajos ūdeņos, dzīvnieku kuņģa skābēs. Izturība pret negatīviem vides faktoriem tiek panākta lielā mērā pateicoties īpašai vielai, kas veido baktēriju šūnu sienas pamatu. Viela ir mureīns.
Baktēriju šūna sastāv no 80–85% ūdens, no pārējiem 20%, kā likums, puse ir olb altumvielas, piektā daļa RNS, 5% DNS un daži lipīdi. Šūnu siena veido 20% no sausumavielas (dažos mikroorganismu veidos pat līdz 50%). Šīs plāksnes biezums ir aptuveni 0,01–0,045 mikrometri.
Mureīns šūnu sieniņā
Cietas sienas klātbūtne ir raksturīga ne tikai baktērijām, bet arī sēnēm un augiem. Tomēr tikai prokariotiem tam ir līdzīgs sastāvs. Baktērijas šūnu siena ir spēcīgs apvalks, kas izgatavots no sarežģītas mureīna polisaharīda molekulas. Polipeptīda struktūra sastāv no paralēlām polisaharīdu ķēdēm, kas savstarpēji savienotas ar peptīdu atlikumiem. Modulārā vienība ir disaharīda muropeptīds (tajā acetil-D ir savienots ar acetilmuramīnskābi).
Galvenā pazīme, kas nosaka mureīna veidotā maisa īpašības, ir slēgta polisaharīdu ķēžu tīkla klātbūtne. Tas veido blīvu tīklu bez atstarpēm. Šīs sienas blīvums ir sugai raksturīgs - dažām sugām tas ir mazāk blīvs (E. coli), citās tas ir lielāks (Staphylococcus aureus).
Bioloģijā mureīns ir ne tikai polipeptīds, bet arī to pavadošās baktēriju šūnu sienas sastāvdaļas. Piemēram, grampozitīvās baktērijas ietver arī polisaharīdus, taihoīnskābes, olb altumvielas vai citus polipeptīdus. Gramnegatīvajām baktērijām šādu ieslēgumu ir vēl vairāk. Tiem raksturīgi sarežģīti liposaharīdi, lipoproteīni, polipeptīdi.
Šo vielu loma aizsardzībā pret bakteriofāgu vīrusiem, kā arī aizsardzībā pret agresīvām antibiotikām un fermentiem. Grampozitīvām baktērijām ir trausls ķermenis. Gramnegatīvās baktērijās sakarā arliela skaita papildu ieslēgumu klātbūtne, mureīna skelets ir pārklāts ar mīkstu lipīdu aizsargmembrānu.
Pepptoglikāna veidi
Lai gan mureīns ir šūnu sienas sastāvdaļa, kas atrodama tikai baktērijās, pastāv arī tam līdzīgas struktūras. Piemēram, dažu arheju (nekodolorganismu mikroorganismu, kuriem nav organellu struktūru) un glaukocistofītu aļģu sieniņā veidojas pseidopeptidoglikāns. Tas pilda tādas pašas funkcijas un pēc sastāva ir līdzīgs mureīnam.
Mureīna sastāvs, tā struktūra
Struktūra ir šūnu tīkls, ko veido n-acetilglikozamīna un n-acetilmuramīnskābes komponenti. Saites veido β1,4-glikozīdu saites. Šķērssaistīšana tiek veikta, izmantojot peptīdu atlikumus, pamatojoties uz transpeptidāzes enzīma darbību. Šāda ķēde satur D-glutamīnskābi, L-lizīnu, D-alanīnu, L-alanīnu.
Tajā pašā laikā īpatnība ir tāda, ka šādas D-struktūras ir sastopamas tikai prokariotu šūnās. Tādējādi izveidotais polipeptīds iegūst trīsdimensiju struktūras formu, kas veido baktēriju šūnas sienas pamatu. Tas nodrošina membrānas izturību, pretestību un stabilitāti.
Rekvizīti un funkcijas
Mureīna īpašības nosaka tā struktūra. Papildus mehāniskās un atbalsta funkcijas veikšanai tai piemīt antigēnas īpašības. Tas nosaka tā daudzpusīgo aizsargājošo lomu pret baktērijām.
Viena no mureīna galvenajām funkcijām ir vielu transportēšana baktērijās un no tām. Šis īpašums nosaka dalībupeptidoglikāns eikariotu ķīmiskajā un fotosintēzē, slāpekļa fiksācijā un citos svarīgos procesos. Tās visas ir saistītas ar šūnas un vides mijiedarbību, ko nodrošina šūnas siena.
Tajā pašā laikā ne tikai lielas molekulas nevar apiet šīs vielas šūnu tīklu. Mureīns ir selektīvi caurlaidīgs, piemēram, pret antibiotikām. Šī īpašība rodas cilvēka evolūcijas un mākslīgās atlases procesā.
Šīs struktūras līdzdalība šūnu kustībā ir saistīta ar bārkstiņu un flagellas klātbūtni, kurām ir membrānas struktūra un kuras ir cieši saistītas ar mureīna maisiņu.
Peptīdu ķēžu sastāvs, kas veido peptidoglikānu, ir sistemātiska iezīme un palīdz atšķirt šo mikroorganismu taksonus. Turklāt pēc formas, ko mureīns piešķir baktērijām, mēs izšķiram to grupas - kokus (apaļus), stieņus, spirohetus utt.
Papildu ieslēgumu daudzums un kvalitāte šūnu sienas struktūrā nosaka divas lielas mikroorganismu kopas: grampozitīvās un gramnegatīvās baktērijas. Atdalīšana tiek veikta ar detektīvu krāsošanu.
Mureīna stabilitāte
Tā kā mureīns ir daļa no baktēriju šūnu sienas, tā ir signālviela gan cilvēku, gan citu organismu imūnsistēmai. Piemēram, enzīms lizocīms sašķeļ beta 1, 4-glikozīdu saites starp acetilglikozamīna un acetilmuramīnskābes atlikumiem, tādējādi izraisot peptidoglikāna hidrolīzi un baktēriju nāvi.šūnas.
Lizocīms ir viens no zīdītāju siekalās esošajiem enzīmiem, kas nosaka to antibakteriālās īpašības. Tas arī iznīcina muroendopeptidāzes peptīdu ķēdes, tādējādi izraisot polimēra iznīcināšanu. Izveidotās antibiotikas (piemēram, penicilīns, cefalosporīns) traucē peptidoglikāna ražošanu. Cikloserīns traucē alanīna sintēzi.
Reaģējot uz šo iedarbību, baktērijas reaģē uz aizsardzību pret antibiotikām. Mutācijas ģenētiskajā secībā, kas ir atbildīga par laktamāžu, transpeptidāzes, sintēzi, izraisa celmu rašanos, kas ir rezistenti pret antibiotikām. Turklāt prokariotu evolucionārā reakcija ir pakāpeniskas izmaiņas membrānas caurlaidībā pret cikloserīnu un citām vielām.
Murein bioloģijā ir pastāvīgi mainīga sistēma. Tas izskaidro pastāvīgo sacensību "antibiotikas-jauni baktēriju celmi", kur jaunu aktīvo zāļu saņemšana neizbēgami ir saistīta ar pakāpenisku to aktivitātes samazināšanos.
