синтез муреина что это

Клеточная стенка бактерии

Bacterial cell wall

Клеточная стенка – обязательный структурный элемент бактериальной клетки, за исключением микоплазм и L-форм. У большинства бактерий клеточная стенка невидима в обычный микроскоп без специальной обработки. У крупных форм, в частности, у серобактерий, стенки заметны отчетливо. При помещении клеток в 1–2 %-ный гипертонический раствор NaCl или раствор глюкозы, происходит пазмолиз и контуры клеточной стенки приобретают четкость. В этом случае она хорошо видна при фазово-контрастной микроскопии.

Строение клеточной стенки

По строению клеточных стенок бактерии делят на две большие группы: грамположительные бактерии и грамотрицательные бактерии. Окраска бактерий по Граму позволяет экспериментально разделить бактерии на эти две группы.

Строение и отличие клеточных стенок грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий рассмотрено в одноименных статьях.

Химический состав клеточной стенки

Основной компонент клеточной стенки большинства бактерий – муреин. Он относится к классу пептидогликанов.

Муреин – это гетерополимер. Его основа –неразветвленные гетерополимерныецепочки, состоящие из чередования остатков N-ацетилглюкозамина и N—ацетилмурамовой кислоты, которые соединены между собой β-1,4-гликозидными связями.

Остатки N-ацетилмурамовой кислоты лактильными группами соединены при помощи пептидной связи с аминокислотами. В составе муреина обнаружены следующие аминокислоты: L-аланин, мезо-диаминопимелиновая кислота и D-аланин, D-глутаминовая кислота. Диаминопимелиновая кислота находится в мезоформе.

У некоторых бактерий мезо-диаминопимелиновая кислота может быть заменена на L- или D-орнитин, или 2,4-диаминомасляную кислоту, или гомосерин, или гидроксилизин. Все аминокислоты, включая мезо-диаминопимелиновую, играют важную роль в формировании межмолекулярных сшивок, поскольку в образовании пептидных связей принимают участие обе аминогруппы. Таким образом, две гетерополимерные цепи муреина связываются между собой и образуют мешкообразную гигантскую молекулу –муреиновы мешок. Эта молекула выполняет функцию опорного каркаса клеточной стенки.

Строение клеточной стенки и ее химический состав являются постоянной характеристикой для определенного вида бактерий. Эти характеристики служат важным диагностическим признаком, использующимся для идентификации бактерий.

Особенности клеточных стенок бактерий и их значение

Клеточные стенки бактерий, в отличие от клеточных стенок эукариот содержат особые структурные элементы:

Данные структурные элементы являются слабым местом бактерий и используются в борьбе с вызываемыми ими инфекциями. Для этого применяют лекарственные препараты, воздействующие только на клеточные стенки бактерий или на процесс их синтеза, но не оказывающие влияния на клетки растений, человека и животных.

Функции клеточной стенки

Клеточная стенка бактерии выполняет ряд важных функций:

Одновременно отмечается, что клеточная стенка у бактерий не является жизненно важной структурой, поскольку может быть удалена в определенных условиях. В этом случае бактериальные клетки существуют в виде сферопластов и протопластов.

Источник

Особенности строения и основные функции муреина: строение бактерий и функции пептидогликана

Строение и функции муреина

Особенности строения бактерий

Перед тем как перейти к строению, разберемся что такое муреин или пептидогликан.

Муреин — это центральное вещество клеточной стенки бактерий.

Бактерии представляют собой прокариотические организмы без оформленного ядра, которые в ходе эволюции стали первыми, кто заселил все среды обитания.

Бактерии — довольно большой класс прокариотических организмов. Они отличаются тем, что их генетический аппарат не заключен в обособленном от мембраны ядре. В ходе эволюции бактерии возникли одними из первых и распространились по всем средам биосферы. Сегодня можно обнаружить бактерии, обитающие в нефтяных месторождениях, гейзерах, кислотной среде желудка животных и даже в холодных океанических водах.

Такая невосприимчивость бактериальных клеток к негативной и постоянно меняющейся внешней среде обусловлена наличием в клеточной стенке специального вещества — муреина. Клеточная стенка из муреина — большое преимущество.

Бактериальная клетка на 80% состоит из воды, а также включает белки, РНК и небольшое количество липидов.

Клеточная стенка — это 20% сухого вещества клетки.

Если говорить о строении и функциях клеточной стенки, то она характеризуется высокой степенью жесткости, хотя образована полимерной сеткой гликановых нитей, которые между собою связаны с помощью коротких пептидов.

Предшественниками пептидогликана можно назвать пентапептиды — они отличаются дисахаридной природой.

Основные функции пептидогликана

У образованного при помощи муреина мешка есть одна важная особенность: замкнутая сеть цепей полисахарида. За счет этого формируется плотная сеть без разрывов. Специфичным в видовом отношении является такой показатель как плотность стенки. Некоторые виды отличаются менее плотной стенкой (кишечная палочка), а другие — более плотной (золотистый стафилококк).

Есть несколько теорий, объясняющих возникновение этой клеточной стенки.

Согласно одной из них, встройка нового материала мультибелковым комплексом осуществляется при помощи автолитических ферментов. Такой механизм обеспечивает репарацию, модификацию и перестройку клеточной стенки.

Из этого следует, что одной из важнейших функций муреина является возможность модификации клеточной стенки. Некоторые бактерии не могут обойтись без пептидогликана, так как с его помощью поддерживается форма клетки.

При участии гомолога бактериального актина в цитоплазме образуются спиральные филаменты. Контролируя синтез пептидогликана, они определяют форму клетки.

Вся поверхность микроорганизма покрыта таким полимером — он образует жесткую защитную оболочку.

Состоящая из пептидогликана клеточная стенка имеет первостепенное значение в процессе выживаемости бактерий. Это объясняется некоторыми факторами:

По критерию окрашивания все виды бактерий делятся на 2 группы:

Более толстая клеточная стенка — это преимущество, так как она обеспечивает высокую прочность и эффективную защиту от физических воздействий. Бактерии с толстой клеточной стенкой довольно сложно устранить даже с помощью антибактериальных препаратов.

Особые свойства муреина обусловлены его структурой. К примеру, антигенное свойство. Благодаря муреину осуществляется транспорт веществ в бактериальную клетку и за ее пределы. По этой причине пептидогликан принимает участие в фото- и хемосинтезе, фиксации азота и прочих важных процессах клеточной жизнедеятельности.

Пептидогликан принимает участие и в движении клетки. Это осуществляется за счет наличие у него ворсинок и жгутиков, имеющих мембранную структуру и плотно связанных с муреимновым мешком.

«Муреиновая форма» бактериальной клетки делает возможным разделение их на кокки, спириллы, спирохеты, палочки и др.

На основе описанного выше можно выделить следующие функции муреина внутри бактериальной клетки:

За счет того, что муреин входит в состав клеточной стенки бактерий, он является сигнальным веществом для иммунной системы человека и прочих биологических существ. К примеру, лизоцим есть в составе ферментов слюны млекопитающих — этим и объясняются ее антибактериальные свойства. Лизоцин отлично расщепляет пептидогликан.

Также с помощью муроэндопептидазы разрушается довольно много пептидных цепочек. Все создаваемые сегодня антибиотики (пенициллин, цефалоспорин) не разрушают пептидогликан, но осуществляют блокировку его производства.

Муреин — комплексное вещество с устойчивой структурой, обеспечивающее прокариотические организмы эволюционным преимуществом. Этот факт подтверждает длительное существование бактерий — на протяжении нескольких хронологических периодов.

Источник

Синтез муреина что это

Основные функции клеточной стенки следующие.

• Клеточная стенка защищает бактерии от внешних воздействий, придаёт им характерную форму, поддерживает постоянство внутренней среды и участвует в делении.

• Через клеточную стенку бактерий осуществляется транспорт питательных веществ и выделение метаболитов,

• На поверхности клеточной стенки располагаются рецепторы для бактериофагов, бактериоци-нов и различных химических веществ.

• Структура и состав элементов клеточной стенки определяет антигенную характеристику бактерий (по структуре О- и Vi-Аг).

• Клеточная стенка способна по-разному воспринимать красители; на этом основаны тинкториальные свойства бактерий.

• Нарушение синтеза компонентов клеточной стенки приводит к гибели бактерии или образованию 1-форм.

Рис. 4-3. Структура пептидогликана (муреина) Escherichia coll. Гетерополимерные цепочки, состоящие из чередующихся остатков N-ацитилглюкозамина (N-АцГлю) и N-ацетилмурамовой кислоты (N-АцМур), связаны между собой аминокислотными мостиками. Слева— детальное строение фрагмента пептидогликана. Справа — схематическое изображение структуры однослойного муреи-нового мешка.

Пептидогликан. Муреиновый мешок. Структура пептидогликана (муреина)

Опорный каркас клеточной стенки бактерий — пептидогликан (муреин) — гетерополимер, состоящий из повторяющихся дисахаридных групп, соединённых поперечными и боковыми цепочками (рис. 4-3). Остов молекулы пептидогликана — дисахарид. Его образуют N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовая кислота, соединённые через р-гликозидные связи. К молекуле N-ацетилмурамовой кислоты присоединяются олигопептиды, образующие боковые цепочки.

Связывание фрагментов пептидогликана заключается в образовании пептидной связи между терминальным остатком аминокислотного мостика (D-аланином) с предпоследним остатком примыкающего аминокислотного мостика (L-лизином или диаминопимелиновой кислотой в зависимости от вида бактерии). Боковые мостики образуют четыре аминокислоты, поперечные (вертикально связывающие слои пептидогликана) — пять аминокислот. В состав боковых мостиков также входят уникальные аминокислоты, присутствующие только у прокариотов, например диаминопимелиновая кислота (у большинства грамотрицательных бактерий) и D-изомеры глутаминовой кислоты и аланина. Эти соединения — «ахиллесова пята» бактерий, так как препараты, ингибирующие синтез компонентов клеточной стенки, обычно безвредны для растений и животных.

Пептидогликан лабилен к действию различных агентов. В частности, лизоцим гидролизует пептидогликан, расщепляя гликозидные связи между N-ацетилглюкозамином и N-ацетилмурамовой кислотой, то есть лизоцим действует как N-ацетилмурамидаза. Пептидазы расщепляют межпептидные связи, амидазы — связи между N-ацетилмурамовой кислотой и боковым пептидом (L-аланином). Лизостафин разрушает поперечные мостики пептидогликанов стафилококков. В-Лактамные антибиотики нарушают связывание боковых мостиков.

Рис. 4-4. Клеточная стенка грамотрицательных (А) и грамположительных (Б) бактерий.

Гетерополимерные пептидогликановые цепочки, соединённые пептидными связями, образуют гигантскую мешковидную макромолекулу («муреиновый мешок»), покрывающую всё тело бактерии. На поверхности «муреинового мешка» и в его толще располагаются различные вещества, характер и содержание которых лежит в основе разделения бактерий на грамположительные и грамотрицателъные (рис. 4-4).

Источник

Муреин или пептидогликан: строение, функциональное назначение

Что такое муреин

Муреин (также известный как пептидогликан) — основное вещество в клеточной стенке бактерий, который преимущественно выполняет антигенные и механические функции защиты клетки. Это гетерополимер N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, который образован через лактатные остатки N-ацетилмурамовой кислоты с помощью коротких пептидный цепочек.

Строение оболочки из муреина

Клеточная стенка бактерии — это твердая оболочка, напоминающая ячеистую сеть и состоящая из твердой молекулы полисахарида муреина. Ее структура образована из параллельных полисахаридных цепей, которые связаны друг с другом пептидными остатками.

Модульная единица этого соединения — дисахарид муропептид, в котором ацетил-Д соединен с ацетилмурамовой кислотой.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Такая цепочка содержит также L-аланин, D-глутаминовую кислоту, мезо-диаминопимелиновую кислоту, L-лизин и D-аланин. Эта структура обеспечивает клеточной стенке надежную осмотическую защиту.

Муреин — это не просто полипептид, но и компоненты клеточной стенки бактерий, которые ему сопутствуют. У грамположительной бактерии, например, в составе можно обнаружить полисахарид, тайхоевые кислоты, белки и другие пептиды. Для грамотрицательных бактерий больше характерны сложные липосахариды, липопротеины и полипептиды.

Функциональное назначение

Пептидогликан выполняет несколько основных функций:

Транспорт веществ и их вывод наружу обуславливает участие в хемо- и фотосинтезе эукариот, а также в фиксации азота и некоторых других не менее важных процессах. Эти процессы непосредственно связаны со взаимодействием клетки с окружающей средой.

Вещество также способно модифицировать и перестраивать клеточную стенку бактерии, что тоже можно считать одной из функций муреина. Для некоторых бактерий пептидогликан является одним из главных составляющих поддержания формы клетки.

Ко всему прочему, муреин, выполняющий защитную функцию, играет важнейшую роль в процессе выживания бактерии.

Отличия клеточной стенки у грамположительных и грамотрицательных бактерий

Толщина клеточной стенки у грамположительных бактерий больше и доходит до 20-60 нм. Помимо этого, она более однородная, чем у грамотрицательных. У последних содержание муреина в клеточной стенке меньше примерно в 40 раз. Толщина их стенки не более 14-18 нм, она состоит из двух и более слоев и покрыта защитной мембраной из белков, фос­фо­ли­пи­дов и ли­по­по­ли­са­ха­ри­дов.

Большинство грамположительных бактерий получают энер­гию за счёт ды­ха­ния или бро­же­ния и называются хе­мо­ге­те­ро­тро­фы. Эн­дос­по­ры грам­по­ло­жи­тель­ных бак­те­рий имеют особую ульт­ра­струк­ту­ру и ус­той­чи­во­сть к воздействию не­бла­го­при­ят­ных фак­то­ров окружающей сре­ды.

Гра­м­от­ри­ца­тель­ные бак­те­ри­и в основном все фо­то­син­те­зи­рую­щие. К ним относится боль­шин­ст­во хе­мо­ав­то­троф­ных бак­те­рий и многие хе­мо­ге­те­ро­тро­фы.

Устойчивые свойства муреина в биологии

Оболочка из пептидогликана выполняет защитную функцию для бактерий. Логично, что чем крепче оболочка, тем лучше защищена бактерия. Однако, при этом муреин выполняет роль трансфера веществ снаружи и обратно, что указывает на его избирательную способность, из-за которой не только крупные молекулы не могут преодолеть ячеистую сеть. Хорошим примером здесь будет служить избирательная способность к антибиотическим объектам. Этот механизм может заключаться в мутации в гене транспептидазы синтез β-лактамаз (расщепляют β-лактамное кольцо антибиотика), мутации, изменяющей проницаемость мембраны для D-циклосерина.

Эволюция и искусственный отбор являются главными причинами укоренения подобного свойства этого вещества.

Источник

Муреин

Пептидогликан (также известный как муреин)- гетерополимер N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, сшитый через лактатные остатки N-ацетилмурамовой кислоты короткими пептидными цепочками. Важнейший компонент клеточной стенки бактерий, выполняющий механические функции, осмотической защиты клетки, выполняет антигенные функции. Характерен только для бактерий (в клеточной стенке некоторых архей имеется аналог- псевдопептидогликан). Аминокислотный состав пептидных цепочек является систематическим признаком.

Содержание

Структура

Пептидогликан образует упорядоченную структуру ячеистого строения, построенную из N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных β-1,4-гликозидными связями. Остатки N-ацетилмурамовой кислоты сшиты между собой при помощи коротких пептидов (сшивка производится ферментом транспептидазой). Типично пептидная цепочка содержит L-аланин, D-глутаминовую кислоту, мезо-диаминопимелиновую кислоту, L-лизин, D-аланин (следует отметить, что мезо-диаминопимелиновая кислота и D-аминокислоты в составе клеточных структур встречаются только в прокариотических клетках). Такая трёхмерная структура сообщает клеточной стенке бактерий прочность и защиту от осмотического лизиса.

Устойчивость пептидогликана

См. также

Внешние ссылки

Примечания

УглеводыОбщие:Альдозы | Кетозы | Пиранозы | ФуранозыГеометрия:Аномеры | МутаротацияПентозы:Рибоза | Дезоксирибоза | Арабиноза | Ксилоза | Ликсоза | Рибулоза | КсилулозаГексозы:Глюкоза | Галактоза | Манноза | Гулоза | Идоза | Талоза | Аллоза | Альтроза | Фруктоза | Сорбоза | Такатоза | Псикоза | Фукоза | РамнозаДисахариды:Сахароза | Лактоза | Трегалоза | Мальтоза | Целлобиоза | Аллолактоза | Гентиобиоза | Ксилобиоза | МелибиозаПолисахариды:Гликоген | Крахмал | Целлюлоза | Хитин | Амилоза | Амилопектин | Стахилоза | Инулин | Декстрин | ПектиныГликозаминогликаны:Гепарин | Хондроитин-сульфат | Гиалуроновая кислота | Гепаран-сульфат | Дерматан-сульфат | Кератан-сульфат | Пептидогликан

Полезное

Смотреть что такое «Муреин» в других словарях:

муреин — гетерополимер, состоящий из остатков N–ацетилглюкозамина и N–ацетилмурамовой кислоты, соединенных между собой 1,4–глюкозидными связями. Через лактильные группы и тетрапептидные мостики гетерополимерные цепи М. связаны между собой и образуют… … Словарь микробиологии

муреин — сущ., кол во синонимов: 2 • мукопептид (2) • пептидогликан (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

муреин — mureinas statusas T sritis chemija apibrėžtis Polisacharidų ir peptidų kompleksas, esantis bakterijų ląstelės apvalkale. atitikmenys: angl. murein rus. муреин … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

клеточная стенка бактерий — специфическая по хим. составу оболочка, окружающая протопласт и тесно связанная структурно–функциональными взаимоотношениями с цитоплазматической мембраной. Толщина К. с. – 150 нм; составляет 10 5°% сухой массы клеток. У большинства бактерий в… … Словарь микробиологии

Система органического мира — Мир живых существ насчитывает около 2 млн. видов. Всё это многообразие организмов изучает Систематика, основной задачей которой является построение С. о. м. После торжества эволюционного учения (См. Эволюционное учение) в… … Большая советская энциклопедия

ПРОИСХОЖДЕНИЕ, РОДСТВЕННЫЕ СВЯЗИ И ЭВОЛЮЦИЯ ВОДОРОСЛЕЙ — Вопрос о происхождении и эволюции водорослей очень сложен из за разнообразия этих растений, особенно их субмикроскопического строения и биохимических признаков. Решение этой проблемы затруднено, кроме того, плохой сохранностью большинства … Биологическая энциклопедия

РАСТЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОРГАНИЗМОВ — СИСТЕМАТИКА И ЕЕ ЗАДАЧИ Классификацией организмов и выяснением их эволюционных взаимоотношений занимается особая ветвь биологии, называемая систематикой. Некоторые биологи называют систематику наукой о многообразии (многообразии… … Биологическая энциклопедия

Строение и химический состав бактериальной клетки — Общая схема строения бактериальной клетки показана на рисунке 2. Внутренняя организация бактериальной клетки сложна. Каждая систематическая группа микроорганизмов имеет свои специфические особенности строения. Клеточная стенка.… … Биологическая энциклопедия

Тонкое строение кокков Способ деления — Принципиальное строение клеток кокков в целом не отличается от такового у других црокариотных микроорганизмов. Клетки кокков состоят иэ клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с различными включениями и нуклеоида.… … Биологическая энциклопедия

Мембра́ны биологи́ческие — (лат. membrana оболочка, перепонка) функционально активные поверхностные структуры толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство органелл клетки, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев,… … Медицинская энциклопедия

Источник