Murein הוא ביו-פולימר תומך דופן תאים חיידקי, הידוע גם כפפטידוגלוקן. Murein הוא הטרופולימר (N-acetylglucosamine וחומצה N-acetylmuramic מקושרים דרך שאריות לקטט עם שרשראות פפטידים קצרות). כחומר הקובע לאחד משלושת התחומים של יצורים חיים, כמובן, לפולימר הזה יש תכונות מבניות ותפקודיות משלו. בוא ננסה לסדר אותם.
מבנה של תא חיידקי
חיידקים הם מקבץ עצום של אורגניזמים פרוקריוטיים. המנגנון הגנטי שלהם אינו סגור בגרעין המופרד על ידי קרום. אף על פי כן, למרות ההופעה המוקדמת האבולוציונית, האורגניזמים הללו התפשטו בכל סביבות הפלנטה שלנו. הם יכולים לחיות גם בשדות נפט, במים הרותחים של גייזרים, במים הקרים של האוקיינוסים הצפוניים, בחומצות הקיבה של בעלי חיים. עמידות לגורמים סביבתיים שליליים מושגת בעיקר בזכות חומר מיוחד המהווה את הבסיס לדופן התא החיידקי. החומר הוא murein.
תא חיידקי מורכב מ-80-85% מים, מתוך 20% הנותרים, ככלל, מחציתם חלבונים, חמישית מ-RNA, 5% מ-DNA וכמה שומנים. דופן התא מהווה 20% מהיבשחומרים (בסוגים מסוימים של מיקרואורגניזמים אפילו עד 50%). העובי של צלחת זו הוא בערך 0.01-0.045 מיקרומטר.
Murein בקיר התא
נוכחות של קיר מוצק אופיינית לא רק לחיידקים, אלא גם לפטריות ולצמחים. עם זאת, רק בפרוקריוטים יש לו הרכב דומה. דופן התא של חיידק היא קליפה חזקה העשויה ממולקולת רב סוכר מורכבת של מוראין. המבנה של פוליפפטיד מורכב משרשראות פוליסכרידים מקבילות המחוברות ביניהן על ידי שאריות פפטיד. היחידה המודולרית היא הדו-סוכר מורופפטיד (בו אצטיל-D מחובר לחומצה אצטילמורמית).
התכונה העיקרית הקובעת את תכונות השקית שנוצרה על ידי murein היא נוכחות של רשת סגורה של שרשראות פוליסכרידים. זה יוצר רשת צפופה ללא פערים. הצפיפות של קיר זה היא ספציפית למין - במינים מסוימים היא פחות צפופה (E. coli), באחרים היא יותר (Staphylococcus aureus).
בביולוגיה, Murein הוא לא רק פוליפפטיד, אלא גם המרכיבים הנלווים לו בדופן התא החיידקי. לדוגמה, חיידקים גראם חיוביים כוללים גם פוליסכרידים, חומצות טאיכואיות, חלבונים או פוליפפטידים אחרים. לחיידקים גראם שליליים יש אפילו יותר תכלילים כאלה. הם מאופיינים בליפוסכרידים מורכבים, ליפופרוטאינים, פוליפפטידים.
תפקידם של חומרים אלו בהגנה מפני וירוסים בקטריופאג'ים, וכן בהגנה מפני אנטיביוטיקה ואנזימים אגרסיביים. לחיידקים גראם חיוביים יש גוף שביר. בחיידקים גראם שליליים עקבנוכחותם של מספר רב של תכלילים נוספים, השלד המוריין מכוסה בקרום מגן רך של שומנים.
סוגי פפטידוגליקן
למרות שמוריין הוא מרכיב של דופן התא המצוי רק בחיידקים, קיימים גם מבנים דומים לו. לדוגמה, בקיר של כמה ארכאים (מיקרואורגניזמים לא גרעיניים שאין להם מבני אברון) ואצות גלאוקוציסטופיט, נוצר פסאודופפטידוגליקאן. הוא מבצע את אותן פונקציות ודומה בהרכבו ל-murein.
הרכב של murein, המבנה שלו
המבנה הוא רשת סלולרית שנוצרת על ידי המרכיבים של n-acetylglucosamine וחומצה n-acetylmuramic. הקשרים נוצרים על ידי קשרים β1,4-glycosidic. קישור צולב מתבצע באמצעות שאריות פפטיד המבוססות על פעולת האנזים טרנספפטידאז. שרשרת כזו מכילה חומצה D-גלוטמית, L-lysine, D-alanine, L-alanine.
יחד עם זאת, המוזרות היא שמבני D כאלה נמצאים רק בתאים פרוקריוטיים. לפיכך, הפוליפפטיד הנוצר מקבל צורה של מבנה תלת מימדי המהווה את הבסיס לדופן התא החיידקי. הוא מספק חוזק, עמידות ויציבות לממברנה.
מאפיינים ופונקציות
התכונות של murein נקבעות לפי המבנה שלה. בנוסף לביצוע פונקציה מכנית ותומכת, יש לו תכונות אנטיגניות. זה קובע את תפקיד ההגנה הרב-גוני שלו על חיידקים.
אחד התפקידים העיקריים של Murein הוא הובלת חומרים אל חיידקים ומחוצה להם. נכס זה קובע את ההשתתפותפפטידוגליקן בכימו- ופוטוסינתזה איקריוטים, קיבוע חנקן ותהליכים חשובים נוספים. כולם קשורים לאינטראקציה של התא והסביבה, שמספקת דופן התא.
במקביל, לא רק מולקולות גדולות אינן יכולות לעקוף את הרשת הסלולרית של החומר הזה. Murein חדיר באופן סלקטיבי ל, למשל, סוכנים אנטיביוטיים. תכונה זו נוצרת בתהליך של אבולוציה וברירה מלאכותית מצד האדם.
השתתפותו של מבנה זה בתנועת תאים קשורה בנוכחותם של villi ו-flaella, בעלי מבנה קרום וקשורים בחוזקה עם שק ה-murein.
הרכב שרשראות הפפטידים המרכיבות את הפפטידוגליקן הוא תכונה שיטתית ועוזרת להבחין בין הטקסיות של מיקרואורגניזמים אלו. בנוסף, לפי הצורה שהמוריין נותן לחיידקים, אנו מבחינים בין הקבוצות שלהם - קוקי (עגולים), מוטות, ספירוצ'טים וכו'
הכמות והאיכות של תכלילים נוספים במבנה דופן התא קובעות שני אשכולות גדולים של מיקרואורגניזמים: חיידקים גרם חיוביים וגרם שליליים. ההפרדה נעשית על ידי צביעה בלשית.
יציבות Murein
מכיוון שמוריין הוא חלק מדופן התא החיידקי, הוא מהווה חומר איתות למערכת החיסון של בני אדם ואורגניזמים אחרים כאחד. לדוגמה, האנזים ליזוזים מבקע קשרי בטא 1, 4-גליקוזידים בין השאריות של אצטיל גלוקוזאמין וחומצה אצטילמורמית, ובכך גורם להידרוליזה של פפטידוגלוקן ולמוות של החיידק.תאים.
Lysozyme הוא אחד האנזימים ברוק היונקים, שקובע את תכונותיו האנטי-בקטריאליות. זה גם הורס את שרשראות הפפטידים של muroendopeptidase, ובכך גורם להרס של הפולימר. אנטיביוטיקה שנוצרה (למשל פניצילין, צפלוספורין) משבשת את ייצור הפפטידוגליקן. ציקלוסרין משבש את סינתזת האלנין.
בתגובה לחשיפה זו, חיידקים מגיבים להגנה מפני אנטיביוטיקה. מוטציות ברצף הגנטי האחראי לסינתזה של lactamases, transpeptidase, מובילות להופעת זנים עמידים לאנטיביוטיקה. כמו כן, התגובה האבולוציונית של פרוקריוטים היא שינוי הדרגתי בחדירות הממברנה עבור cycloserine וחומרים אחרים.
Murein בביולוגיה היא מערכת המשתנה כל הזמן. זה מסביר את המירוץ המתמיד "אנטיביוטיקה-זנים חדשים של חיידקים", שבו קבלת תרופות פעילות חדשות קשורה בהכרח לירידה הדרגתית בפעילותן.
