Муреин - пептидоглюкан ретінде де белгілі бактериялық жасуша қабырғасын қолдайтын биополимер. Муреин – гетерополимер (N-ацетилглюкозамин және N-ацетилмурамин қышқылы қысқа пептидтік тізбектері бар лактат қалдықтары арқылы өзара байланысқан). Тірі болмыстардың үш саласының біреуін анықтаушы субстанция ретінде, әрине, бұл полимердің өзіндік құрылымдық және функционалдық ерекшеліктері бар. Оларды сұрыптап көрейік.
Бактерия жасушасының құрылымы
Бактериялар - прокариоттық организмдердің кең шоғыры. Олардың генетикалық аппараты мембранамен бөлінген ядромен қоршалмаған. Осыған қарамастан, эволюциялық ерте пайда болғанына қарамастан, бұл организмдер планетамыздың барлық ортасына тарады. Олар сондай-ақ мұнай кен орындарында, гейзерлердің қайнаған суларында, солтүстік мұхиттардың суық суларында, жануарлардың асқазан қышқылдарында өмір сүре алады. Қоршаған ортаның теріс факторларына төзімділік негізінен бактериялық жасуша қабырғасының негізін құрайтын арнайы заттың арқасында қол жеткізіледі. Зат - муреин.
Бактерия жасушасы 80-85% судан тұрады, қалған 20% әдетте жартысы белоктар, бестен бір РНҚ, 5% ДНҚ және кейбір липидтер. Жасуша қабырғасы құрғақтың 20% құрайдызаттар (микроорганизмдердің кейбір түрлерінде тіпті 50% дейін). Бұл пластинаның қалыңдығы шамамен 0,01-0,045 микрометр.
Жасуша қабырғасындағы муреин
Қатты қабырғаның болуы тек бактерияларға ғана емес, саңырауқұлақтар мен өсімдіктерге де тән. Дегенмен, тек прокариоттарда оның құрамы ұқсас. Бактерияның жасуша қабырғасы - күрделі муреин полисахарид молекуласынан тұратын күшті қабық. Полипептидтің құрылымы пептид қалдықтарымен өзара байланысқан параллельді полисахаридтік тізбектерден тұрады. Модульдік бірлік дисахаридті муропептид (онда ацетил-Д ацетилмурам қышқылымен байланысқан).
Муреин түзетін қаптың қасиетін анықтайтын басты белгі – полисахаридтік тізбектердің тұйық желісінің болуы. Бұл бос орындарсыз тығыз желіні құрайды. Бұл қабырғаның тығыздығы түрге тән - кейбір түрлерде азырақ (E. coli), басқаларында көп (Staphylococcus aureus).
Биологияда муреин жай ғана полипептид емес, сонымен қатар оның бактериялық жасуша қабырғасының ілеспе компоненттері болып табылады. Мысалы, грам оң бактерияларға полисахаридтер, тайхой қышқылдары, белоктар немесе басқа полипептидтер жатады. Грам-теріс бактерияларда мұндай қосындылар одан да көп. Олар күрделі липосахаридтермен, липопротеиндермен, полипептидтермен сипатталады.
Бұл заттардың бактериофагтық вирустардан қорғаудағы, сондай-ақ агрессивті антибиотиктер мен ферменттерден қорғаудағы рөлі. Грам-позитивті бактериялардың денесі нәзік болады. Грам-теріс бактерияларда байланыстыкөптеген қосымша қосындылардың болуы, муреин қаңқасы липидтердің жұмсақ қорғаныс қабықшасымен жабылған.
Пептидогликан түрлері
Муреин тек бактерияларда кездесетін жасуша қабырғасының құрамдас бөлігі болғанымен, оған ұқсас құрылымдар да бар. Мысалы, кейбір архейлердің (органелла құрылымдары жоқ ядролық емес микроорганизмдер) және глаукоцистофитті балдырлардың қабырғасында псевдопептидогликан түзіледі. Ол бірдей функцияларды орындайды және құрамы муреинге ұқсас.
Муреиннің құрамы, оның құрылымы
Құрылым n-ацетилглюкозамин және n-ацетилмурамин қышқылының құрамдас бөліктерінен түзілген жасушалық желі болып табылады. Байланыстар β1,4-гликозидтік байланыстар арқылы түзіледі. Айқас байланыс транспептидаза ферментінің әрекетіне негізделген пептидтік қалдықтар арқылы жүзеге асады. Мұндай тізбекте D-глутамин қышқылы, L-лизин, D-аланин, L-аланин бар.
Сонымен бірге, ерекшелігі - мұндай D-құрылымдар тек прокариоттық жасушаларда кездеседі. Осылайша, түзілген полипептид бактерия жасушасының қабырғасының негізін құрайтын үш өлшемді құрылым пішінін алады. Ол мембрананың беріктігін, төзімділігін және тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
Сипаттар мен функциялар
Муреиннің қасиеттері оның құрылымымен анықталады. Механикалық және тірек қызметін атқарумен қатар антигендік қасиетке ие. Бұл оның бактериялар үшін көп қырлы қорғаныс рөлін анықтайды.
Муреиннің негізгі функцияларының бірі – заттарды бактерияға және одан шығару. Бұл қасиет қатысуды анықтайдыпептидогликан эукариоттық химо- және фотосинтезде, азотты бекітуде және басқа маңызды процестерде. Олардың барлығы жасуша қабырғасымен қамтамасыз етілетін жасуша мен қоршаған ортаның өзара әрекеттесуімен байланысты.
Бұл ретте үлкен молекулалар ғана емес, бұл заттың жасушалық желісін айналып өте алмайды. Муреин, мысалы, антибиотиктерге селективті түрде өтеді. Бұл қасиет адам тарапынан эволюция мен жасанды іріктеу процесінде пайда болады.
Бұл құрылымның жасуша қозғалысына қатысуы мембраналық құрылымға ие және муреин қапшығымен тығыз байланысқан бүршіктер мен жікшелердің болуымен байланысты.
Пептидогликанды құрайтын пептидтік тізбектердің құрамы жүйелі белгі болып табылады және бұл микроорганизмдердің таксондарын ажыратуға көмектеседі. Сонымен қатар, муреин бактерияларға беретін пішіні бойынша олардың топтарын ажыратамыз – кокктар (дөңгелек), таяқшалар, спирохеталар және т.б.
Жасуша қабырғасының құрылымындағы қосымша қосындылардың саны мен сапасы микроорганизмдердің екі үлкен кластерін анықтайды: грам-оң және грам-теріс бактериялар. Бөлу детективтік бояу арқылы жүзеге асырылады.
Муреин тұрақтылығы
Муреин бактериялық жасуша қабырғасының бөлігі болғандықтан, ол адамның да, басқа ағзалардың да иммундық жүйесі үшін сигнал беретін зат болып табылады. Мысалы, лизоцим ферменті ацетилглюкозамин мен ацетилмурам қышқылының қалдықтары арасындағы бета 1, 4-гликозидтік байланыстарды ыдыратады, осылайша пептидоглюканның гидролизін және бактерияның өлуін тудырады.ұяшықтар.
Лизоцим – сүтқоректілердің сілекейіндегі ферменттердің бірі, оның бактерияға қарсы қасиеттерін анықтайды. Ол сондай-ақ муроэндопептидазаның пептидтік тізбектерін бұзады, осылайша полимердің бұзылуын тудырады. Құрылған антибиотиктер (мысалы, пенициллин, цефалоспорин) пептидогликан өндірісін бұзады. Циклосерин аланин синтезін бұзады.
Бұл әсерге жауап ретінде бактериялар антибиотиктерден қорғануға жауап береді. Лактамазалардың, транспептидазалардың синтезіне жауапты генетикалық тізбектегі мутациялар антибиотиктерге төзімді штаммдардың пайда болуына әкеледі. Сондай-ақ прокариоттардың эволюциялық реакциясы циклосерин және басқа заттар үшін мембрананың өткізгіштігінің біртіндеп өзгеруі болып табылады.
Биологиядағы муреин - үнемі өзгеріп отыратын жүйе. Бұл «антибиотиктер-бактериялардың жаңа штамдары» тұрақты нәсілін түсіндіреді, мұнда жаңа белсенді препараттарды алу олардың белсенділігінің біртіндеп төмендеуімен міндетті түрде байланысты.
