Murein adalah biopolimer pendukung dinding sel bakteri, juga dikenal sebagai peptidoglucan. Murein adalah heteropolimer (N-acetylglucosamine dan N-acetylmuramic acid cross-linked melalui residu laktat dengan rantai peptida pendek). Sebagai zat penentu untuk salah satu dari tiga domain makhluk hidup, tentu saja polimer ini memiliki fitur struktural dan fungsionalnya sendiri. Mari kita coba memilahnya.
Struktur sel bakteri
Bakteri adalah sekelompok besar organisme prokariotik. Aparat genetik mereka tidak tertutup dalam nukleus yang dipisahkan oleh membran. Namun demikian, terlepas dari penampilan awal evolusi, organisme ini telah menyebar ke seluruh lingkungan planet kita. Mereka juga dapat hidup di ladang minyak, di air mendidih geyser, di perairan dingin samudra utara, di asam lambung hewan. Resistensi terhadap faktor lingkungan negatif dicapai sebagian besar karena zat khusus yang membentuk dasar dinding sel bakteri. Substansinya adalah murein.
Sebuah sel bakteri terdiri dari 80-85% air, 20% sisanya, sebagai aturan, setengahnya adalah protein, seperlima RNA, 5% DNA, dan beberapa lipid. Dinding sel menyumbang 20% dari yang keringzat (pada beberapa jenis mikroorganisme bahkan sampai 50%). Ketebalan pelat ini sekitar 0,01-0,045 mikrometer.
Murein di dinding sel
Adanya dinding yang kokoh tidak hanya menjadi ciri khas bakteri, tetapi juga jamur dan tanaman. Namun, hanya pada prokariota yang memiliki komposisi serupa. Dinding sel bakteri adalah cangkang kuat yang terbuat dari molekul polisakarida murein kompleks. Struktur polipeptida terdiri dari rantai polisakarida paralel yang saling berhubungan oleh residu peptida. Unit modularnya adalah disakarida muropeptida (di dalamnya asetil-D terhubung dengan asam asetilmuramat).
Fitur utama yang menentukan sifat-sifat kantong yang dibentuk oleh murein adalah adanya jaringan tertutup rantai polisakarida. Ini membentuk jaringan padat tanpa celah. Kerapatan dinding ini bersifat spesifik spesies - pada beberapa spesies kurang rapat (E. coli), pada spesies lain lebih rapat (Staphylococcus aureus).
Dalam biologi, murein bukan hanya polipeptida, tetapi juga komponen dinding sel bakteri yang menyertainya. Misalnya, bakteri Gram-positif juga termasuk polisakarida, asam taichoic, protein, atau polipeptida lainnya. Bakteri gram negatif memiliki lebih banyak inklusi seperti itu. Mereka dicirikan oleh liposakarida kompleks, lipoprotein, polipeptida.
Peran zat-zat ini dalam perlindungan terhadap virus bakteriofag, serta dalam perlindungan terhadap antibiotik dan enzim yang agresif. Bakteri gram positif memiliki tubuh yang rapuh. Pada bakteri gram negatif karenakehadiran sejumlah besar inklusi tambahan, kerangka murein ditutupi dengan membran pelindung lipid yang lembut.
Jenis peptidoglikan
Meskipun murein adalah komponen dinding sel yang hanya ditemukan pada bakteri, struktur yang mirip dengannya juga ada. Misalnya, di dinding beberapa archaea (mikroorganisme non-nuklir yang tidak memiliki struktur organel) dan ganggang glaucocystophyte, pseudopeptidoglikan terbentuk. Ia melakukan fungsi yang sama dan komposisinya mirip dengan murein.
Komposisi murein, strukturnya
Strukturnya adalah jaringan seluler yang dibentuk oleh komponen n-asetilglukosamin dan asam n-asetilmuramat. Ikatan dibentuk oleh ikatan 1,4-glikosidik. Cross-linking dilakukan melalui residu peptida berdasarkan aksi enzim transpeptidase. Rantai tersebut mengandung asam D-glutamat, L-lisin, D-alanin, L-alanin.
Pada saat yang sama, kekhasannya adalah bahwa struktur-D seperti itu hanya ditemukan dalam sel prokariotik. Dengan demikian, polipeptida yang terbentuk mengambil bentuk struktur tiga dimensi yang membentuk dasar dinding sel bakteri. Ini memberikan kekuatan, ketahanan dan stabilitas pada membran.
Properti dan fungsi
Sifat murein ditentukan oleh strukturnya. Selain melakukan fungsi mekanis dan pendukung, ia memiliki sifat antigenik. Ini menentukan peran perlindungan multifasetnya bagi bakteri.
Salah satu fungsi utama murein adalah mengangkut zat masuk dan keluar dari bakteri. Properti ini menentukan partisipasipeptidoglikan dalam kemo- dan fotosintesis eukariotik, fiksasi nitrogen dan proses penting lainnya. Semuanya terkait dengan interaksi sel dan lingkungan, yang disediakan oleh dinding sel.
Pada saat yang sama, tidak hanya molekul besar yang tidak dapat melewati jaringan seluler zat ini. Murein selektif permeabel, misalnya, agen antibiotik. Sifat ini muncul dalam proses evolusi dan seleksi buatan di pihak manusia.
Keikutsertaan struktur ini dalam pergerakan sel dikaitkan dengan keberadaan vili dan flagela, yang memiliki struktur membran dan berhubungan erat dengan kantung murein.
Komposisi rantai peptida yang membentuk peptidoglikan adalah fitur sistematis dan membantu membedakan antara taksa mikroorganisme ini. Selain itu, menurut bentuk yang diberikan murein pada bakteri, kami membedakan kelompoknya - kokus (bulat), batang, spirochetes, dll.
Kuantitas dan kualitas inklusi tambahan dalam struktur dinding sel menentukan dua kelompok besar mikroorganisme: bakteri gram positif dan gram negatif. Pemisahan dilakukan dengan pewarnaan detektif.
Stabilitas Murein
Karena murein adalah bagian dari dinding sel bakteri, itu adalah zat pemberi sinyal untuk sistem kekebalan manusia dan organisme lain. Misalnya, enzim lisozim memutuskan ikatan beta 1, 4-glikosidik antara residu asetilglukosamin dan asam asetilmuramat, sehingga menyebabkan hidrolisis peptidoglikan dan kematian bakteri.sel.
Lisozim adalah salah satu enzim dalam air liur mamalia, yang menentukan sifat antibakterinya. Ini juga menghancurkan rantai peptida muroendopeptidase, sehingga menyebabkan penghancuran polimer. Antibiotik yang dibuat (misalnya, penisilin, sefalosporin) mengganggu produksi peptidoglikan. Sikloserin mengganggu sintesis alanin.
Menanggapi paparan ini, bakteri merespons perlindungan dari antibiotik. Mutasi pada urutan genetik yang bertanggung jawab untuk sintesis laktamase, transpeptidase, menyebabkan munculnya strain yang resisten terhadap antibiotik. Juga, respons evolusioner prokariota adalah perubahan bertahap dalam permeabilitas membran untuk sikloserin dan zat lain.
Murein dalam biologi adalah sistem yang terus berubah. Ini menjelaskan perlombaan konstan "antibiotik-strain bakteri baru", di mana penerimaan obat aktif baru pasti terkait dengan penurunan aktivitas mereka secara bertahap.
