Будова бактеріальної клітини
Бактерії представляють собою великий кластер прокариотических організмів. Їх генетичний апарат не укладений відокремлений мембраною ядро. Тим не менш, незважаючи на еволюційно раннє поява, ці організми поширилися по всьому середах нашої планети. Вони можуть жити і в нафтових родовищах, у киплячій воді гейзерів, в холодних північних водах океанів, в кислотах шлунка тварин. Стійкість до негативних факторів навколишнього середовища досягається багато в чому за рахунок особливої речовини, що становить основу клітинної стінки бактерії. Речовина це – муреин.Клітка бактерій складається на 80-85 % з води, з решти 20 % як правило половину становлять білки, п'яту частину РНК, 5 % ДНК і трохи ліпідів. На клітинну стінку припадає 20 % сухої речовини (у деяких видів мікроорганізмів навіть до 50 %). Товщина цієї платівки - близько 001-0045 мікрометрів.
Муреин в клітинній стінці
Наявність твердої стінки характерно не тільки для бактерій, але і для грибів і рослин. Однак тільки у прокаріотів вона має подібний склад. Клітинна стінка бактерій представляє з себе міцний панцир із складної молекули полісахариду муреина. Структура поліпептиду представляє з себе паралельно розташовані полісахаридні ланцюги, пов'язані між собою пептидними залишками. Модульна одиниця – дисахарид муропептид (в ньому ацетил-Д з'єднаний з ацетілмурамовою кислотою).Основна риса, що визначає властивості мішка, утвореного муреином, – наявність замкнутої мережі ланцюгів полісахариду. Це формує щільну мережу без розривів. Видоспецифичной є щільність цієї стінки – у деяких видів вона менш щільна (кишкова паличка), в інших – більше (золотистий стафілокок). В біології муреин – це не просто поліпептид, але і супутні йому компоненти клітинної стінки бактерій. Наприклад, у грампозитивних бактерій до складу також включені полісахариди, тайхоевые кислоти, білки або інші поліпептиди. Ще більше таких включень у грамнегативних бактерій. Для них характерні складні липосахариды, ліпопротеїни, поліпептиди. Роль цих речовин в захисті від вірусів-бактеріофагів, а також у захисті від агресивних антибіотиків і ферментів. У бактерій, що належать до грампозитивних, корпус тендітний. У грамнегативних бактерій у зв'язку з наявністю великої кількості додаткових включень, муреиновый скелет покритий м'якою захисною оболонкою з ліпідів.
Види пептидоглікану
Хоча муреин - це компонент клітинної стінки, характерний тільки для бактерій, існують також подібні йому структури. Наприклад, у стінці деяких археев (без'ядерні мікроорганізми, які не мають структур-органел) і глаукоцистофитовых водоростей утворюється псевдопептидогликан. Виконує ті ж функції і за складом схожий з муреином.Склад муреина, його будова
Структура являє собою пористу мережа, утворену компонентами n-ацетилглюкозаміну та n-ацетілмурамовою кислоти. Зв'язки утворені за рахунок ?14-глікозидних зв'язків. Зшивка проводиться за допомогою залишків пептидів на основі дії ферменту транспептидази. Така ланцюг містить Д-глутамінову кислоту, Л-карнітин, Д-аланін, L-аланін. При цьому особливістю є те, що такі Д-структури містяться тільки в прокариотических клітинах. Таким чином, утворений поліпептид набуває вигляду тривимірної структури, що становить основу клітинної стінки бактерій. Він забезпечує міцність, стійкість і стабільність мембрані.
Властивості та функції
Властивості муреина обумовлені його структурою. Крім виконання механічної та опорної функції, він володіє антигенними властивостями. Це обумовлює його багатогранну захисну роль для бактерії. Одна з основних функцій муреина - це транспорт речовин в бактерію і виведення їх назовні. Цим властивістю обумовлюється участь пептидоглікану в хемо - і фотосинтезу еукаріотів, фіксації азоту та інших найважливіших процесах. Всі вони пов'язані з взаємодією клітини і навколишнього середовища, що забезпечується клітинною стінкою. При цьому не тільки великі молекули не можуть оминути пористу мережа цієї речовини. Муреин володіє виборчої проникністю по відношенню, наприклад, до антибіотичну агентам. Це властивість виникає в процесі еволюції і штучного відбору з боку людини. Участь даної структури у русі клітини пов'язане з наявністю ворсинок і джгутиків, які мають мембранну структуру і щільно пов'язаних з муреиновым мішком. Склад пептидних ланцюжків, що входять до складу пептидоглікану, є систематичною ознакою і допомагає розрізняти таксони цих мікроорганізмів. Крім того, згідно з формою, яку надає муреин бактерії, ми розрізняємо їх групи - коки (круглі), палички, спірохети і т. д.
Стійкість муреина
Так як муреин входить у склад бактеріальної клітинної стінки, він є сигнальним речовиною для імунної системи як людини, так і інших організмів. Наприклад, фермент лізоцим розщеплює бета 14-глікозидні зв'язки між залишками ацетилглюкозаміну та ацетілмурамовою кислоти, тим самим викликаючи гідролізаціі пептидоглюкана і загибель бактеріальної клітини. Лізоцим є одним з ферментів слини ссавців, що зумовлює її антибактеріальні властивості. Також руйнує пептидні ланцюга муроэндопептидаза, тим самим викликаючи руйнування полімеру. Створювані антибіотики (наприклад, пеніцилін, цефалоспорин) порушують виробництво пептидоглікану. Циклосерин порушує синтез аланіну.