Murein là chất tạo màng sinh học hỗ trợ thành tế bào vi khuẩn, còn được gọi là peptidoglucan. Murein là một chất dị trùng hợp (N-acetylglucosamine và axit N-acetylmuramic liên kết chéo qua các gốc lactate với các chuỗi peptit ngắn). Tất nhiên, là chất quyết định cho một trong ba lĩnh vực của sinh vật sống, polyme này có các đặc điểm cấu trúc và chức năng riêng của nó. Hãy cố gắng phân loại chúng ra.
Cấu trúc của tế bào vi khuẩn
Vi khuẩn là một cụm sinh vật nhân sơ rộng lớn. Bộ máy di truyền của chúng không được bao bọc trong nhân được ngăn cách bởi màng. Tuy nhiên, bất chấp sự xuất hiện ban đầu của quá trình tiến hóa, những sinh vật này đã lan rộng khắp mọi môi trường trên hành tinh của chúng ta. Chúng cũng có thể sống trong các mỏ dầu, trong nước sôi của mạch nước phun, trong vùng nước lạnh của các đại dương phía bắc, trong axit dạ dày của động vật. Khả năng chống lại các yếu tố môi trường tiêu cực đạt được phần lớn là do một chất đặc biệt tạo nên cơ sở của thành tế bào vi khuẩn. Chất này là murein.
Một tế bào vi khuẩn bao gồm 80-85% nước, 20% còn lại, theo quy luật, một nửa là protein, một phần năm RNA, 5% DNA và một số lipid. Thành tế bào chiếm 20% khôchất (ở một số loại vi sinh vật thậm chí lên đến 50%). Độ dày của tấm này khoảng 0,01-0,045 micromet.
Murein trong thành tế bào
Sự hiện diện của một bức tường vững chắc không chỉ đối với vi khuẩn mà còn đối với nấm và thực vật. Tuy nhiên, chỉ ở sinh vật nhân sơ nó mới có thành phần tương tự. Thành tế bào của vi khuẩn là một lớp vỏ chắc chắn được cấu tạo từ một phân tử polysaccharide murein phức tạp. Cấu trúc của một polypeptit bao gồm các chuỗi polysaccharid song song nối với nhau bằng các gốc peptit. Đơn vị mô-đun là disaccharide muropeptide (trong đó acetyl-D được kết nối với axit acetylmuramic).
Đặc điểm chính quyết định tính chất của túi do murein tạo thành là sự hiện diện của một mạng lưới khép kín của các chuỗi polysaccharide. Điều này tạo thành một mạng lưới dày đặc không có khoảng trống. Mật độ của bức tường này là đặc trưng cho từng loài - ở một số loài thì mật độ ít hơn (E. coli), ở những loài khác thì nhiều hơn (Staphylococcus aureus).
Trong sinh học, murein không chỉ là một polypeptide mà còn là các thành phần đi kèm của thành tế bào vi khuẩn. Ví dụ, vi khuẩn Gram dương cũng bao gồm polysaccharid, axit taichoic, protein hoặc polypeptit khác. Vi khuẩn gram âm thậm chí còn có nhiều thể vùi như vậy. Chúng được đặc trưng bởi các liposaccharid phức tạp, lipoprotein, polypeptit.
Vai trò của những chất này trong việc bảo vệ chống lại vi-rút lợi khuẩn, cũng như bảo vệ chống lại các loại kháng sinh và enzym mạnh. Vi khuẩn gram dương có cơ thể mỏng manh. Ở vi khuẩn Gram âm dosự hiện diện của một số lượng lớn các tạp chất bổ sung, bộ xương murein được bao phủ bởi một lớp màng bảo vệ mềm của lipid.
Các loại peptidoglycan
Mặc dù murein là một thành phần của thành tế bào chỉ có trong vi khuẩn, các cấu trúc tương tự như nó cũng tồn tại. Ví dụ, trong vách của một số vi khuẩn cổ (vi sinh vật không nhân không có cấu trúc bào quan) và tảo glaucocystophyte, pseudopeptidoglycan được hình thành. Nó thực hiện các chức năng tương tự và có thành phần tương tự như murein.
Thành phần của murein, cấu trúc của nó
Cấu trúc là một mạng lưới tế bào được hình thành bởi các thành phần của n-acetylglucosamine và axit n-acetylmuramic. Các liên kết được hình thành bởi liên kết β1,4-glycosidic. Liên kết chéo được thực hiện nhờ các gốc peptit dựa trên hoạt động của enzym transpeptidase. Một chuỗi như vậy chứa axit D-glutamic, L-lysine, D-alanin, L-alanin.
Đồng thời, điểm đặc biệt là các cấu trúc D như vậy chỉ được tìm thấy trong các tế bào nhân sơ. Do đó, polypeptit được hình thành có dạng cấu trúc ba chiều tạo thành cơ sở của thành tế bào vi khuẩn. Nó cung cấp sức mạnh, sức đề kháng và sự ổn định cho màng.
Thuộc tính và chức năng
Các thuộc tính của murein được xác định bởi cấu trúc của nó. Ngoài việc thực hiện một chức năng cơ học và hỗ trợ, nó có đặc tính kháng nguyên. Điều này quyết định vai trò bảo vệ nhiều mặt của nó đối với vi khuẩn.
Một trong những chức năng chính của murein là vận chuyển các chất ra vào vi khuẩn. Thuộc tính này xác định sự tham giapeptidoglycan trong hóa trị và quang hợp của sinh vật nhân chuẩn, cố định nitơ và các quá trình quan trọng khác. Tất cả chúng đều liên quan đến sự tương tác của tế bào và môi trường, được cung cấp bởi thành tế bào.
Đồng thời, không chỉ các phân tử lớn không thể vượt qua mạng lưới tế bào của chất này. Murein có thể thẩm thấu một cách có chọn lọc, ví dụ, các tác nhân kháng sinh. Tính chất này phát sinh trong quá trình tiến hóa và chọn lọc nhân tạo của con người.
Sự tham gia của cấu trúc này trong chuyển động của tế bào có liên quan đến sự hiện diện của nhung mao và roi, có cấu trúc màng và được kết nối chặt chẽ với túi murein.
Thành phần của các chuỗi peptit tạo nên peptidoglycan là một đặc điểm có hệ thống và giúp phân biệt giữa các đơn vị phân loại của các vi sinh vật này. Ngoài ra, theo hình dạng mà murein tạo ra cho vi khuẩn, chúng tôi phân biệt giữa các nhóm của chúng - cầu khuẩn (tròn), hình que, xoắn khuẩn, v.v.
Số lượng và chất lượng của các tạp chất bổ sung trong cấu trúc của thành tế bào quyết định hai cụm vi sinh vật lớn: vi khuẩn gram dương và gram âm. Việc phân tách được thực hiện bằng cách nhuộm thám tử.
Murein ổn định
Vì murein là một phần của thành tế bào vi khuẩn, nó là chất báo hiệu cho hệ thống miễn dịch của cả người và các sinh vật khác. Ví dụ, enzyme lysozyme phân cắt các liên kết beta 1, 4-glycosidic giữa các phần còn lại của acetylglucosamine và axit acetylmuramic, do đó gây ra sự thủy phân peptidoglucan và làm vi khuẩn chết.ô.
Lysozyme là một trong những enzym có trong nước bọt của động vật có vú, chất này quyết định tính chất kháng khuẩn của nó. Nó cũng phá hủy các chuỗi peptit của muroendopeptidase, do đó gây ra sự phá hủy polyme. Thuốc kháng sinh được tạo ra (ví dụ, penicillin, cephalosporin) làm gián đoạn việc sản xuất peptidoglycan. Cycloserine phá vỡ quá trình tổng hợp alanin.
Để đối phó với sự tiếp xúc này, vi khuẩn phản ứng với sự bảo vệ khỏi thuốc kháng sinh. Các đột biến trong trình tự di truyền chịu trách nhiệm tổng hợp lactamase, transpeptidase, dẫn đến sự xuất hiện của các chủng kháng thuốc kháng sinh. Ngoài ra, phản ứng tiến hóa của sinh vật nhân sơ là sự thay đổi dần tính thấm của màng đối với cycloserine và các chất khác.
Murein trong sinh học là một hệ thống thay đổi liên tục. Điều này giải thích cuộc chạy đua không ngừng "kháng sinh-các chủng vi khuẩn mới", nơi việc nhận được các loại thuốc mới hoạt động chắc chắn có liên quan đến việc giảm dần hoạt động của chúng.
