Что такое муреин в биологии
Муреин или пептидогликан, понятие, где содержится
Муреин представляет собой ключевой элемент структуры стенок клетки эубактерий, то есть прокариот, и цианобактерий, которые относят к одноклеточным организмам, и отвечает за стабилизацию этого структурного образования.
Муреин является опорным биологическим полимером для стенок бактериальных клеток. В различных информационных источниках можно часто встретить другой название «пептидоглюкан». Соединение относят к гетерополимерам. Здесь Н-ацетилглюкозамин и Н-ацетилмурамовая кислота соединены посредством коротких пептидных цепей с помощью лактатных остатков.
Рассматриваемое вещество играет определяющую роль для одного из трех доменов живых организмов. Данный факт обуславливает наличие у соединения особого строения и специфических функций. Известно, что бактерии относятся к большой категории прокариотов. При исследовании строения этих организмов удалось выявить особенность, которая состоит в том, что генетический аппарат в данном случае не расположен в ограниченном мембранной оболочкой ядре.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
С другой стороны, такие организмы присутствуют в разных средах на Земле, независимо от типичного для них раннего возникновения. К примеру, найти подобных представителей несложно в залежах нефтепродуктов, бассейнах с гейзерами, где вода доходит до кипящего состояния, в ледяной океанской воде на севере, в кислоте, которая содержится в системах пищеварения животных организмов.
Разнообразие сред обитания с неодинаковыми и, порой экстремальными условиями, обусловлено для бактерий устойчивостью к отрицательному воздействию внешней среды. Такое полезное свойство обеспечено в большей степени специальным веществом, входящим в состав стенок клеток. Соединение, про которое идет речь, называют муреином.
Бактериальная клетка включает в себя воду. Содержание водной среды варьируется в пределах от 80% до 85%. Остаток, равный 20%, содержит около 50% белков. Пятую долю в общем количестве безводного вещества занимает РНК, остальные 5% вмещают ДНК, а прочее содержимое представлено некоторым количеством липидов. Стенка клетки занимает 20% сухого вещества. Этот параметр может в определенных случаях достигать у микроскопических организмов 50%. Пластина обладает толщиной примерно 0,01-0,045 мкм.
Заметим, что стенки твердой структуры имеются не только у бактериальных организмов. Подобный элемент присутствует в клетках грибов и растений. С другой стороны, лишь в случае прокариотов наблюдается описанный ранее состав этой стенки. Образование в клетке бактерии сформировано в виде панциря повышенной прочности, составленного из сложносоставной молекулы муреинового полисахарида.
Полипептидная структура состоит из цепей полисахаридов, размещенных параллельно относительно друг друга и объединенных посредством пептидных остатков. Модульной единицей является дисахарид муропептид, в котором наблюдается соединение ацетила-Д с ацетилмурамовой кислотой. Особенность муреинового образования заключается в присутствии полисахаридных цепочек, формирующих замкнутую сеть, где плотность повышена, а разрывы исключены.
В зависимости от вида сложенная стенка имеет разную плотность. К примеру, в каких-то случаях образование менее уплотненное, как у кишечной палочки. Для сравнения можно рассмотреть стенку с большей плотностью, характерную для золотистого стафилококка. С точки зрения биологической науки муреин нельзя назвать обычным полипептидом. В данное понятие так же включают сопровождающие соединение элементы стенки бактериальной клетки.
Муреиновые образования в случае грамположительных бактерий состоят также из полисахаридов, тайхоевых кислот, белков и прочих полипептидов. Увеличенное количество таких включений наблюдается при изучении клеточной стенки у грамотрицательных бактерий. При рассмотрении муреина здесь можно обнаружить:
- сложные липосахариды;
- липопротеины;
- полипептиды.
Перечисленные вещества необходимы для реализации защитной функции. Таким образом, формируется устойчивость к воздействию вирусных бактериофагов. Кроме того, подобный механизм демонстрирует эффективность при блокировании агрессивного воздействия, которое способны оказывать антибиотики и ферменты.
Виды бактерий, которые относят к группе грамположительных, обладают стенкой с повышенной хрупкостью. Сформированный аналогичным путем корпус у грамотрицательных бактериальных организмов обладает мягким покрытием, образованным липидами, играющим роль защиты. Описанное строение обусловлено большим содержанием сопутствующих включений в структуру.
Составные компоненты, формула
Из определения вещества и рассмотрения принципов формирования муреина становится понятно, что образование представляет собой составной элемент стенки клетки, присутствующей в бактериальном организме. Однако имеются структуры, которые в значительной степени похожи на муреин. В качестве примеров можно рассмотреть определенные виды археев и глаукоцистофитовых водорослей.
В первом случае речь идет о микроскопических организмах, которые не имеют ядра и структурных органелл. Второй пример иллюстрирует образование псевдопептидогликана. Сформированные структуры не отличаются по функционалу от рассмотренного ранее муреина, а их состав обладает рядом явных сходств.
Описывая структурное строение муреина, целесообразно представить сеть с ячейками, которая сформирована за счет элементов n-ацетилглюкозамина и n-ацетилмурамовой кислоты. Соединения выполнены с помощью \(\beta\) 1,4-гликозидных связей. В сшивании этих компонентов участвуют пептидные остатки под воздействием фермента транспептидазы. Составные элементы сформированной цепи:
- Д-глутаминовая кислота;
- Л-лизин;
- Д-аланин;
- Л-аланин.
Специфическая особенность образования заключается в содержании рассмотренных ранее Д-структур лишь в составе клеток прокариот. В результате полученный полипептид выглядит, как трехмерная структура, и составляет основу стенки бактериальной клетки. Подобное формирование сопровождается следующими эффектами:
- повышение прочностных характеристик;
- улучшение стойкости к негативным внешним факторам;
- стабилизация мембранного образования.
На изображении ниже представлена структурная формула муреина, с помощью которой можно наглядно ознакомиться с особенностями соединения:
Источник: ru.wikipedia.org
Основные функции
Определенные свойства, которые характерны для муреина, объяснимы структурным строением вещества. В числе ключевых механическая и опорная функции образования. Кроме того, рассматриваемому соединению присущи антигенные свойства, что объясняет улучшенные защитные качества, которые приобретают бактериальные организмы.
Одним из главных целевых назначений муреина является перемещение веществ в организм и высвобождение их во внешнюю среду. Благодаря описанному механизму, пептидогликан участвует в хемо- и фотосинтезе, осуществляемых эукариотными организмами, задерживании азота и прочих процессах, обладающих большим значением.
Перечисленные опции определены тем, как взаимодействуют между собой клетка и внешняя среда посредством стенки в клетке. Сеть, состоящая из ячеек, не пропускает молекулы крупных размеров, но этим функционал не ограничен. Муреин имеет избирательный характер проницаемости, к примеру, при взаимодействии с антибиотическими агентами. Данная способность сформировалась в ходе эволюционного развития и искусственного отбора при участии человеческого фактора.
Муреиновая структура участвует в перемещении клеточного образования, так как имеет ворсинки и жгутики с мембранным строением и плотными связями с муреиновой оболочкой. Набор компонентов цепей пептидов, которые составляют пептидогликан, играет роль систематического признака и позволяет идентифицировать таксоны рассматриваемых организмов. Исходя из формы бактерий, сформированных за счет муреина, их группируют.
Число и качественные характеристики сопутствующих включений, расположенных в стенке клетки, влияют на пару больших класса микроскопических организмов:
- грамположительные бактерии;
- грамотрицательные бактерии.
Классификация реализована с помощью методики детектирующего окрашивания. Исходя из принадлежности муреина к структуре стенки клетки, можно сделать вывод о его роли в качестве сигнального вещества для иммунитета человеческого и других организмов. Для примера целесообразно рассмотреть расщепление ферментным веществом лизоцимом \(\beta\) 1,4-гликозидных связей, образованных между остатками ацетилглюкозамина и ацетилмурамовой кислоты.
Таким образом, провоцируется реакция гидролизации пептидоглюкана, что служит причиной гибели клетки бактерии. Лизоцим представляет собой одно из ферментных веществ, входящих в состав слюны млекопитающих организмов. Этим объясняется наличие у данного образования антибактериальных защитных свойств. Кроме того, фермент рушит пептидные цепи муроэндопептидаза, что приводит к структурной деформации полимера.
Разрабатываемые учеными антибиотики, в том числе, пенициллин и цефалоспорин, приводят к нарушениям, возникающим в механизме выработки пептидогликана. К примеру, под воздействием циклосерина прерывается образование аланина. Подобный эффект сопровождается процессами, возникающими при реагировании бактериального организма на защиту от антибиотиков.
В итоге подобного взаимодействия можно наблюдать мутации в генетической цепочке, которые регулируют процессы синтезирования лактамаз. Транспептидазы провоцируют появление штаммов, имеющих повышенную устойчивость к действию антибиотиков. С другой стороны, в результате эволюции прокариоты медленно изменяют степень проницаемости мембранного образования для циклосерина и прочих веществ.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что муреин с точки зрения биологических знаний является системой, которая постоянно подвержена каким-либо изменениям. Данный факт обуславливает регулярную разработку новых составов антибиотиков для постоянно обновляющегося спектра бактериальных штаммов. В результате инновационные препараты со временем теряют эффективность и нуждаются в доработке.
Заметили ошибку?
Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»
Нашли ошибку?
Текст с ошибкой:
Расскажите, что не так