მიურეინი არის ბაქტერიული უჯრედის კედლის დამხმარე ბიოპოლიმერი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც პეპტიდოგლუკანი. მურეინი არის ჰეტეროპოლიმერი (N-აცეტილგლუკოზამინი და N-აცეტილმურამის მჟავა ჯვარედინი კავშირშია ლაქტატის ნარჩენებით მოკლე პეპტიდური ჯაჭვებით). როგორც ცოცხალი არსების სამი დომენიდან ერთ-ერთის განმსაზღვრელი ნივთიერება, რა თქმა უნდა, ამ პოლიმერს აქვს საკუთარი სტრუქტურული და ფუნქციური მახასიათებლები. ვცადოთ მათი დალაგება.
ბაქტერიული უჯრედის სტრუქტურა
ბაქტერიები პროკარიოტული ორგანიზმების უზარმაზარი გროვაა. მათი გენეტიკური აპარატი არ არის ჩასმული მემბრანით გამოყოფილ ბირთვში. მიუხედავად ამისა, ევოლუციური ადრეული გარეგნობის მიუხედავად, ეს ორგანიზმები გავრცელდნენ ჩვენი პლანეტის ყველა გარემოში. მათ ასევე შეუძლიათ იცხოვრონ ნავთობის მინდვრებში, გეიზერების მდუღარე წყალში, ჩრდილოეთ ოკეანეების ცივ წყლებში, ცხოველების კუჭის მჟავებში. უარყოფითი გარემო ფაქტორებისადმი წინააღმდეგობა მიიღწევა ძირითადად სპეციალური ნივთიერების გამო, რომელიც ქმნის ბაქტერიული უჯრედის კედლის საფუძველს. ნივთიერება არის მურეინი.
ბაქტერიული უჯრედი შედგება 80-85% წყლისგან, დანარჩენი 20%, როგორც წესი, ნახევარი არის ცილები, მეხუთედი რნმ, 5% დნმ და ზოგიერთი ლიპიდი. უჯრედის კედელი შეადგენს სიმშრალის 20%-სნივთიერებები (ზოგიერთი ტიპის მიკროორგანიზმებში 50%-მდეც კი). ამ ფირფიტის სისქე დაახლოებით 0,01-0,045 მიკრომეტრია.
მიურეინი უჯრედის კედელში
მყარი კედლის არსებობა დამახასიათებელია არა მხოლოდ ბაქტერიებისთვის, არამედ სოკოებისთვის და მცენარეებისთვის. თუმცა, მხოლოდ პროკარიოტებში აქვს მსგავსი შემადგენლობა. ბაქტერიის უჯრედის კედელი არის ძლიერი გარსი, რომელიც შედგება რთული მურეინის პოლისაქარიდის მოლეკულისგან. პოლიპეპტიდის სტრუქტურა შედგება პარალელური პოლისაქარიდის ჯაჭვებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული პეპტიდური ნარჩენებით. მოდულური ერთეულია დისაქარიდის მიროპეპტიდი (მასში აცეტილ-D დაკავშირებულია აცეტილმურამის მჟავასთან).
მთავარი მახასიათებელი, რომელიც განსაზღვრავს მირეინის მიერ წარმოქმნილი ჩანთის თვისებებს, არის პოლისაქარიდის ჯაჭვების დახურული ქსელის არსებობა. ეს ქმნის მკვრივ ქსელს ხარვეზების გარეშე. ამ კედლის სიმკვრივე სახეობრივია - ზოგიერთ სახეობაში ის ნაკლებად მკვრივია (E. coli), ზოგში უფრო მეტი (Staphylococcus aureus).
ბიოლოგიაში, მურეინი არ არის მხოლოდ პოლიპეპტიდი, არამედ ბაქტერიული უჯრედის კედლის მისი თანმხლები კომპონენტები. მაგალითად, გრამდადებითი ბაქტერიები ასევე შეიცავს პოლისაქარიდებს, ტაიქოის მჟავებს, ცილებს ან სხვა პოლიპეპტიდებს. გრამუარყოფით ბაქტერიებს კიდევ უფრო მეტი ასეთი ჩანართები აქვთ. მათ ახასიათებთ რთული ლიპოსაქარიდები, ლიპოპროტეინები, პოლიპეპტიდები.
ამ ნივთიერებების როლი ბაქტერიოფაგის ვირუსებისგან დაცვაში, ასევე აგრესიული ანტიბიოტიკებისა და ფერმენტებისგან დაცვაში. გრამდადებით ბაქტერიებს აქვთ მყიფე სხეული. გრამუარყოფითი ბაქტერიების გამოდიდი რაოდენობით დამატებითი ჩანართების არსებობისას, მიურეინის ჩონჩხი დაფარულია ლიპიდების რბილი დამცავი გარსით.
პეპტიდოგლიკანის სახეები
მიუხედავად იმისა, რომ მურეინი არის უჯრედის კედლის კომპონენტი, რომელიც გვხვდება მხოლოდ ბაქტერიებში, მისი მსგავსი სტრუქტურებიც არსებობს. მაგალითად, ზოგიერთი არქეის (არაბირთვული მიკროორგანიზმები, რომლებსაც არ გააჩნიათ ორგანელური სტრუქტურა) და გლაუკოცისტოფიტის წყალმცენარეების კედელში წარმოიქმნება ფსევდოპეპტიდოგლიკანი. ის ასრულებს იგივე ფუნქციებს და შემადგენლობით ჰგავს მურეინს.
მიურინის შემადგენლობა, მისი სტრუქტურა
სტრუქტურა არის ფიჭური ქსელი, რომელიც წარმოიქმნება n-აცეტილგლუკოზამინისა და n-აცეტილმურამის მჟავის კომპონენტებისგან. ბმები იქმნება β1,4-გლიკოზიდური ბმებით. ჯვარედინი დაკავშირება ხორციელდება პეპტიდური ნარჩენების საშუალებით ტრანსპეპტიდაზას ფერმენტის მოქმედების საფუძველზე. ასეთი ჯაჭვი შეიცავს D-გლუტამინის მჟავას, L-ლიზინს, D-ალანინს, L-ალანინს.
ამავდროულად, თავისებურება ის არის, რომ ასეთი D- სტრუქტურები მხოლოდ პროკარიოტულ უჯრედებში გვხვდება. ამრიგად, წარმოქმნილი პოლიპეპტიდი იღებს სამგანზომილებიანი სტრუქტურის ფორმას, რომელიც ქმნის ბაქტერიის უჯრედის კედლის საფუძველს. ის უზრუნველყოფს მემბრანის სიმტკიცეს, წინააღმდეგობას და სტაბილურობას.
თვისებები და ფუნქციები
მიურეინის თვისებები განისაზღვრება მისი სტრუქტურით. გარდა იმისა, რომ ასრულებს მექანიკურ და დამხმარე ფუნქციას, მას გააჩნია ანტიგენური თვისებები. ეს განსაზღვრავს მის მრავალმხრივ დამცავ როლს ბაქტერიებისთვის.
მიურეინის ერთ-ერთი მთავარი ფუნქციაა ნივთიერებების ტრანსპორტირება ბაქტერიებში და გარეთ. ეს ქონება განსაზღვრავს მონაწილეობასპეპტიდოგლიკანი ევკარიოტული ქიმიო- და ფოტოსინთეზის, აზოტის ფიქსაციისა და სხვა მნიშვნელოვან პროცესებში. ყველა მათგანი დაკავშირებულია უჯრედისა და გარემოს ურთიერთქმედებასთან, რომელსაც უზრუნველყოფს უჯრედის კედელი.
ამავდროულად, არა მხოლოდ დიდი მოლეკულები არ შეუძლიათ ამ ნივთიერების უჯრედულ ქსელს გვერდის ავლით. მურეინი შერჩევითად გამტარია, მაგალითად, ანტიბიოტიკების მიმართ. ეს თვისება წარმოიქმნება ადამიანის მხრიდან ევოლუციისა და ხელოვნური შერჩევის პროცესში.
ამ სტრუქტურის მონაწილეობა უჯრედის მოძრაობაში ასოცირდება ვილისა და დროშების არსებობასთან, რომლებსაც აქვთ მემბრანული სტრუქტურა და მჭიდროდ არიან დაკავშირებული მურეინის პარკთან.
პეპტიდური ჯაჭვების შემადგენლობა, რომლებიც ქმნიან პეპტიდოგლიკანს, სისტემატური მახასიათებელია და ხელს უწყობს ამ მიკროორგანიზმების ტაქსონის გარჩევას. გარდა ამისა, იმ ფორმის მიხედვით, რომელსაც მიურეინი ანიჭებს ბაქტერიებს, განვასხვავებთ მათ ჯგუფებს - კოკებს (მრგვალი), წნელებს, სპიროქეტებს და ა.შ.
უჯრედის კედლის სტრუქტურაში დამატებითი ჩანართების რაოდენობა და ხარისხი განსაზღვრავს მიკროორგანიზმების ორ დიდ ჯგუფს: გრამდადებითი და გრამუარყოფითი ბაქტერიები. გამოყოფა ხდება დეტექტიური შეღებვით.
მიურინის სტაბილურობა
ვინაიდან მურეინი არის ბაქტერიული უჯრედის კედლის ნაწილი, ის არის სასიგნალო ნივთიერება როგორც ადამიანის, ისე სხვა ორგანიზმების იმუნური სისტემისთვის. მაგალითად, ფერმენტი ლიზოზიმი წყვეტს ბეტა 1, 4-გლიკოზიდურ კავშირებს აცეტილგლუკოზამინისა და აცეტილმურამის მჟავის ნარჩენებს შორის, რითაც იწვევს პეპტიდოგლუკანის ჰიდროლიზს და ბაქტერიების სიკვდილს.უჯრედები.
ლიზოზიმი ძუძუმწოვრების ნერწყვის ერთ-ერთი ფერმენტია, რომელიც განსაზღვრავს მის ანტიბაქტერიულ თვისებებს. ის ასევე ანადგურებს მუროენდოპეპტიდაზას პეპტიდურ ჯაჭვებს, რითაც იწვევს პოლიმერის განადგურებას. შექმნილი ანტიბიოტიკები (მაგალითად, პენიცილინი, ცეფალოსპორინი) არღვევს პეპტიდოგლიკანის გამომუშავებას. ციკლოსერინი არღვევს ალანინის სინთეზს.
ამ ზემოქმედების საპასუხოდ, ბაქტერიები პასუხობენ ანტიბიოტიკებისგან დაცვას. ლაქტამაზების, ტრანსპეპტიდაზას სინთეზზე პასუხისმგებელი გენეტიკური თანმიმდევრობის მუტაციები იწვევს შტამების წარმოქმნას, რომლებიც რეზისტენტულია ანტიბიოტიკების მიმართ. ასევე, პროკარიოტების ევოლუციური პასუხი არის მემბრანის გამტარიანობის თანდათანობითი ცვლილება ციკლოსერინისა და სხვა ნივთიერებების მიმართ.
მიურეინი ბიოლოგიაში მუდმივად ცვალებადი სისტემაა. ამით აიხსნება მუდმივი რბოლა „ანტიბიოტიკები - ბაქტერიების ახალი შტამები“, სადაც ახალი აქტიური წამლების მიღება აუცილებლად ასოცირდება მათი აქტივობის თანდათანობით შემცირებასთან.
