Mureína é um biopolímero de suporte da parede celular bacteriana, também conhecido como peptidoglucano. A mureína é um heteropolímero (N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico reticulados através de resíduos de lactato com cadeias peptídicas curtas). Como substância determinante para um dos três domínios dos seres vivos, é claro, esse polímero possui características estruturais e funcionais próprias. Vamos tentar resolvê-los.
Estrutura de uma célula bacteriana
As bactérias são um vasto aglomerado de organismos procarióticos. Seu aparato genético não está encerrado em um núcleo separado por uma membrana. No entanto, apesar do aparecimento evolutivo inicial, esses organismos se espalharam por todos os ambientes do nosso planeta. Eles também podem viver em campos de petróleo, na água fervente dos gêiseres, nas águas frias dos oceanos do norte, nos ácidos estomacais dos animais. A resistência a fatores ambientais negativos é alcançada em grande parte devido a uma substância especial que forma a base da parede celular bacteriana. A substância é mureína.
Uma célula bacteriana é composta por 80-85% de água, dos 20% restantes, em regra, metade são proteínas, um quinto de RNA, 5% de DNA e alguns lipídios. A parede celular é responsável por 20% dasubstâncias (em alguns tipos de microorganismos até 50%). A espessura desta placa é de cerca de 0,01-0,045 micrômetros.
Murein na parede celular
A presença de uma parede sólida é característica não só de bactérias, mas também de fungos e plantas. No entanto, apenas em procariontes tem uma composição semelhante. A parede celular de uma bactéria é uma casca forte feita de uma molécula complexa de polissacarídeo de mureína. A estrutura de um polipeptídeo consiste em cadeias polissacarídicas paralelas interconectadas por resíduos peptídicos. A unidade modular é o dissacarídeo muropeptídeo (no qual o acetil-D está ligado ao ácido acetilmurâmico).
A principal característica que determina as propriedades da bolsa formada pela mureína é a presença de uma rede fechada de cadeias polissacarídicas. Isso forma uma rede densa sem lacunas. A densidade desta parede é espécie-específica - em algumas espécies é menos densa (E. coli), em outras é mais (Staphylococcus aureus).
Em biologia, a mureína não é apenas um polipeptídeo, mas também seus componentes acompanhantes da parede celular bacteriana. Por exemplo, bactérias Gram-positivas também incluem polissacarídeos, ácidos taicóicos, proteínas ou outros polipeptídeos. As bactérias Gram-negativas têm ainda mais inclusões. Eles são caracterizados por lipossacarídeos complexos, lipoproteínas, polipeptídeos.
O papel dessas substâncias na proteção contra vírus bacteriófagos, bem como na proteção contra antibióticos e enzimas agressivos. As bactérias Gram-positivas têm um corpo frágil. Em bactérias Gram-negativas devido aa presença de um grande número de inclusões adicionais, o esqueleto murein é coberto com uma membrana protetora macia de lipídios.
Tipos de peptidoglicano
Embora a mureína seja um componente da parede celular encontrado apenas em bactérias, estruturas semelhantes a ela também existem. Por exemplo, na parede de algumas archaea (microrganismos não nucleares que não possuem estruturas de organelas) e algas glaucocistofitas, forma-se pseudopeptidoglicano. Ele desempenha as mesmas funções e é semelhante em composição ao murein.
Composição da mureína, sua estrutura
A estrutura é uma rede celular formada pelos componentes de n-acetilglucosamina e ácido n-acetilmurâmico. As ligações são formadas por ligações β1,4-glicosídicas. A reticulação é realizada por meio de resíduos peptídicos baseados na ação da enzima transpeptidase. Tal cadeia contém ácido D-glutâmico, L-lisina, D-alanina, L-alanina.
Ao mesmo tempo, a peculiaridade é que tais estruturas D são encontradas apenas em células procarióticas. Assim, o polipeptídeo formado assume a forma de uma estrutura tridimensional que forma a base da parede celular bacteriana. Proporciona força, resistência e estabilidade à membrana.
Propriedades e funções
As propriedades da mureína são determinadas pela sua estrutura. Além de desempenhar uma função mecânica e de suporte, possui propriedades antigênicas. Isso determina seu papel protetor multifacetado para as bactérias.
Uma das principais funções da mureína é transportar substâncias para dentro e para fora das bactérias. Esta propriedade determina a participaçãopeptidoglicano na quimio- e fotossíntese eucariótica, fixação de nitrogênio e outros processos importantes. Todos eles estão associados à interação da célula com o ambiente, que é proporcionada pela parede celular.
Ao mesmo tempo, não só as moléculas grandes não conseguem contornar a rede celular desta substância. A mureína é seletivamente permeável a, por exemplo, agentes antibióticos. Esta propriedade surge no processo de evolução e seleção artificial por parte do homem.
A participação dessa estrutura no movimento celular está associada à presença de vilosidades e flagelos, que possuem estrutura membranosa e estão intimamente ligados ao saco mureínico.
A composição das cadeias peptídicas que compõem o peptidoglicano é uma característica sistemática e ajuda a distinguir os táxons desses microrganismos. Além disso, de acordo com a forma que a mureína dá às bactérias, distinguimos seus grupos - cocos (redondos), bastonetes, espiroquetas, etc.
A quantidade e qualidade de inclusões adicionais na estrutura da parede celular determina dois grandes aglomerados de microrganismos: bactérias gram-positivas e gram-negativas. A separação é feita por coloração de detetive.
Estabilidade de mureína
Como a mureína faz parte da parede celular bacteriana, é uma substância sinalizadora para o sistema imunológico de humanos e outros organismos. Por exemplo, a enzima lisozima cliva as ligações beta 1,4-glicosídicas entre os resíduos de acetilglucosamina e ácido acetilmurâmico, causando hidrólise do peptidoglucano e morte da bactéria.células.
A lisozima é uma das enzimas da saliva dos mamíferos, que determina suas propriedades antibacterianas. Também destrói as cadeias peptídicas da muroendopeptidase, causando assim a destruição do polímero. Antibióticos criados (por exemplo, penicilina, cefalosporina) interrompem a produção de peptidoglicano. A cicloserina interrompe a síntese de alanina.
Em resposta a essa exposição, as bactérias respondem à proteção contra antibióticos. Mutações na sequência genética responsável pela síntese de lactamases, a transpeptidase, levam ao surgimento de cepas resistentes a antibióticos. Além disso, a resposta evolutiva dos procariontes é uma mudança gradual na permeabilidade da membrana para a cicloserina e outras substâncias.
Murein na biologia é um sistema em constante mudança. Isso explica a constante corrida "antibióticos-novas cepas de bactérias", onde o recebimento de novos medicamentos ativos está inevitavelmente associado a uma diminuição gradual de sua atividade.
