Murein es un biopolímero de soporte de la pared celular bacteriana, también conocido como peptidoglucano. La mureína es un heteropolímero (N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico reticulados a través de residuos de lactato con cadenas peptídicas cortas). Como sustancia determinante para uno de los tres dominios de los seres vivos, por supuesto, este polímero tiene sus propias características estructurales y funcionales. Intentemos resolverlos.
Estructura de una célula bacteriana
Las bacterias son un vasto grupo de organismos procarióticos. Su aparato genético no está encerrado en un núcleo separado por una membrana. Sin embargo, a pesar de la temprana aparición evolutiva, estos organismos se han extendido por todos los ambientes de nuestro planeta. También pueden vivir en campos petrolíferos, en el agua hirviendo de los géiseres, en las frías aguas de los océanos del norte, en los ácidos estomacales de los animales. La resistencia a los factores ambientales negativos se logra en gran parte debido a una sustancia especial que forma la base de la pared celular bacteriana. La sustancia es mureína.
Una célula bacteriana se compone de un 80-85% de agua, del 20% restante, por regla general, la mitad son proteínas, una quinta parte de ARN, un 5% de ADN y algunos lípidos. La pared celular representa el 20% de la materia seca.sustancias (en algunos tipos de microorganismos incluso hasta el 50%). El grosor de esta placa es de aproximadamente 0,01-0,045 micrómetros.
Mureína en la pared celular
La presencia de una pared sólida es característica no solo de las bacterias, sino también de los hongos y las plantas. Sin embargo, solo en procariotas tiene una composición similar. La pared celular de una bacteria es un caparazón fuerte hecho de una molécula compleja de polisacárido de mureína. La estructura de un polipéptido consta de cadenas de polisacáridos paralelas interconectadas por residuos peptídicos. La unidad modular es el disacárido muropéptido (en él, el acetil-D está conectado al ácido acetilmurámico).
La característica principal que determina las propiedades de la bolsa formada por murein es la presencia de una red cerrada de cadenas de polisacáridos. Esto forma una red densa sin espacios. La densidad de esta pared es específica de la especie: en algunas especies es menos densa (E. coli), en otras es más (Staphylococcus aureus).
En biología, la mureína no es solo un polipéptido, sino también los componentes que lo acompañan de la pared celular bacteriana. Por ejemplo, las bacterias Gram positivas también incluyen polisacáridos, ácidos taicoicos, proteínas u otros polipéptidos. Las bacterias gramnegativas tienen incluso más inclusiones de este tipo. Se caracterizan por liposacáridos complejos, lipoproteínas, polipéptidos.
El papel de estas sustancias en la protección contra virus bacteriófagos, así como en la protección contra antibióticos y enzimas agresivos. Las bacterias grampositivas tienen un cuerpo frágil. En bacterias Gram negativas debido ala presencia de una gran cantidad de inclusiones adicionales, el esqueleto de mureína está cubierto con una membrana protectora suave de lípidos.
Tipos de peptidoglicano
Aunque la mureína es un componente de la pared celular que se encuentra solo en las bacterias, también existen estructuras similares. Por ejemplo, en la pared de algunas arqueas (microorganismos no nucleares que no tienen estructuras de orgánulos) y algas glaucocistófitas, se forma pseudopeptidoglicano. Realiza las mismas funciones y es similar en composición a murein.
Composición de murein, su estructura
La estructura es una red celular formada por los componentes de n-acetilglucosamina y ácido n-acetilmurámico. Los enlaces están formados por enlaces β1,4-glucosídicos. El entrecruzamiento se lleva a cabo mediante residuos peptídicos basados en la acción de la enzima transpeptidasa. Tal cadena contiene ácido D-glutámico, L-lisina, D-alanina, L-alanina.
Al mismo tiempo, la peculiaridad es que tales estructuras D solo se encuentran en las células procarióticas. Así, el polipéptido formado adopta la forma de una estructura tridimensional que constituye la base de la pared celular bacteriana. Aporta solidez, resistencia y estabilidad a la membrana.
Propiedades y funciones
Las propiedades de la mureína están determinadas por su estructura. Además de cumplir una función mecánica y de sostén, tiene propiedades antigénicas. Esto determina su papel protector multifacético para las bacterias.
Una de las funciones principales de la mureína es transportar sustancias dentro y fuera de las bacterias. Esta propiedad determina la participaciónpeptidoglicano en quimio y fotosíntesis eucariótica, fijación de nitrógeno y otros procesos importantes. Todos ellos están asociados con la interacción de la célula y el medio ambiente, que proporciona la pared celular.
Al mismo tiempo, no solo las moléculas grandes no pueden pasar por alto la red celular de esta sustancia. La mureína es selectivamente permeable a, por ejemplo, agentes antibióticos. Esta propiedad surge en el proceso de evolución y selección artificial por parte del hombre.
La participación de esta estructura en el movimiento celular está asociada a la presencia de vellosidades y flagelos, que tienen una estructura de membrana y están estrechamente conectados con el saco de mureína.
La composición de las cadenas peptídicas que componen el peptidoglicano es una característica sistemática y ayuda a distinguir entre los taxones de estos microorganismos. Además, según la forma que da la mureína a las bacterias, distinguimos entre sus grupos: cocos (redondos), bacilos, espiroquetas, etc.
La cantidad y calidad de inclusiones adicionales en la estructura de la pared celular determina dos grandes grupos de microorganismos: bacterias grampositivas y gramnegativas. La separación se realiza mediante tinción detectivesca.
Estabilidad de mureína
Dado que la mureína es parte de la pared celular bacteriana, es una sustancia de señalización para el sistema inmunológico de los humanos y otros organismos. Por ejemplo, la enzima lisozima escinde los enlaces beta 1,4-glucosídicos entre los residuos de acetilglucosamina y ácido acetilmurámico, provocando así la hidrólisis del peptidoglucano y la muerte de la bacteria.celdas.
La lisozima es una de las enzimas de la saliva de los mamíferos, que determina sus propiedades antibacterianas. También destruye las cadenas peptídicas de la muroendopeptidasa, provocando así la destrucción del polímero. Los antibióticos creados (por ejemplo, penicilina, cefalosporina) interrumpen la producción de peptidoglicano. La cicloserina interrumpe la síntesis de alanina.
En respuesta a esta exposición, las bacterias responden a la protección de los antibióticos. Las mutaciones en la secuencia genética responsable de la síntesis de las lactamasas, transpeptidasas, dan lugar a la aparición de cepas resistentes a los antibióticos. Además, la respuesta evolutiva de los procariotas es un cambio gradual en la permeabilidad de la membrana para la cicloserina y otras sustancias.
Murein en biología es un sistema en constante cambio. Esto explica la constante carrera "antibióticos-nuevas cepas de bacterias", donde la recepción de nuevos fármacos activos se asocia inevitablemente con una disminución gradual de su actividad.
