Murein est un biopolymère de soutien de la paroi cellulaire bactérienne, également connu sous le nom de peptidoglucane. La muréine est un hétéropolymère (N-acétylglucosamine et acide N-acétylmuramique réticulés par des résidus de lactate avec de courtes chaînes peptidiques). En tant que substance déterminante pour l'un des trois domaines du vivant, ce polymère a bien sûr ses propres caractéristiques structurelles et fonctionnelles. Essayons de les trier.
Structure d'une cellule bactérienne
Les bactéries sont un vaste groupe d'organismes procaryotes. Leur appareil génétique n'est pas enfermé dans un noyau séparé par une membrane. Néanmoins, malgré l'apparition précoce de l'évolution, ces organismes se sont répandus dans tous les environnements de notre planète. Ils peuvent aussi vivre dans les champs pétrolifères, dans l'eau bouillante des geysers, dans les eaux froides des océans du nord, dans les acides gastriques des animaux. La résistance aux facteurs environnementaux négatifs est obtenue en grande partie grâce à une substance spéciale qui constitue la base de la paroi cellulaire bactérienne. La substance est murein.
Une cellule bactérienne se compose de 80 à 85 % d'eau, des 20 % restants, en règle générale, la moitié sont des protéines, un cinquième d'ARN, 5 % d'ADN et quelques lipides. La paroi cellulaire représente 20 % de la matière sèchesubstances (dans certains types de micro-organismes même jusqu'à 50%). L'épaisseur de cette plaque est d'environ 0,01 à 0,045 micromètre.
Murein dans la paroi cellulaire
La présence d'une paroi solide est caractéristique non seulement pour les bactéries, mais aussi pour les champignons et les plantes. Cependant, ce n'est que chez les procaryotes qu'il a une composition similaire. La paroi cellulaire d'une bactérie est une coque solide constituée d'une molécule complexe de polysaccharide de muréine. La structure d'un polypeptide est constituée de chaînes polysaccharidiques parallèles interconnectées par des résidus peptidiques. L'unité modulaire est le disaccharide muropeptide (dans lequel l'acétyl-D est relié à l'acide acétylmuramique).
La principale caractéristique qui détermine les propriétés du sac formé par la mureine est la présence d'un réseau fermé de chaînes de polysaccharides. Cela forme un réseau dense sans lacunes. La densité de cette paroi est spécifique à l'espèce - chez certaines espèces, elle est moins dense (E. coli), chez d'autres, elle l'est plus (Staphylococcus aureus).
En biologie, la muréine n'est pas seulement un polypeptide, mais aussi les composants qui l'accompagnent de la paroi cellulaire bactérienne. Par exemple, les bactéries Gram-positives comprennent également des polysaccharides, des acides taichoïques, des protéines ou d'autres polypeptides. Les bactéries Gram-négatives ont encore plus de telles inclusions. Ils sont caractérisés par des liposaccharides complexes, des lipoprotéines, des polypeptides.
Le rôle de ces substances dans la protection contre les virus bactériophages, ainsi que dans la protection contre les antibiotiques et les enzymes agressifs. Les bactéries Gram-positives ont un corps fragile. Chez les bactéries Gram-négatives en raison dela présence d'un grand nombre d'inclusions supplémentaires, le squelette murein est recouvert d'une membrane protectrice souple de lipides.
Types de peptidoglycane
Bien que la muréine soit un composant de la paroi cellulaire que l'on ne trouve que chez les bactéries, des structures similaires existent également. Par exemple, dans la paroi de certaines archées (micro-organismes non nucléaires qui n'ont pas de structure organite) et d'algues glaucocystophytes, un pseudopeptidoglycane se forme. Il remplit les mêmes fonctions et sa composition est similaire à celle du murein.
Composition de murein, sa structure
La structure est un réseau cellulaire formé par les composants de la n-acétylglucosamine et de l'acide n-acétylmuramique. Les liaisons sont formées par des liaisons β1,4-glycosidiques. La réticulation est réalisée au moyen de résidus peptidiques basés sur l'action de l'enzyme transpeptidase. Une telle chaîne contient de l'acide D-glutamique, de la L-lysine, de la D-alanine, de la L-alanine.
Dans le même temps, la particularité est que de telles structures D ne se trouvent que dans les cellules procaryotes. Ainsi, le polypeptide formé prend la forme d'une structure tridimensionnelle qui forme la base de la paroi cellulaire bactérienne. Il apporte solidité, résistance et stabilité à la membrane.
Propriétés et fonctions
Les propriétés de la mureine sont déterminées par sa structure. En plus de remplir une fonction mécanique et de soutien, il possède des propriétés antigéniques. Cela détermine son rôle protecteur multiforme pour les bactéries.
L'une des principales fonctions de la muréine est de transporter des substances vers et hors des bactéries. Cette propriété détermine la participationpeptidoglycane dans la chimio- et la photosynthèse eucaryotes, la fixation de l'azote et d'autres processus importants. Tous sont associés à l'interaction de la cellule et de l'environnement, qui est assurée par la paroi cellulaire.
Dans le même temps, non seulement les grosses molécules ne peuvent pas contourner le réseau cellulaire de cette substance. La mureine est sélectivement perméable, par exemple, aux agents antibiotiques. Cette propriété apparaît dans le processus d'évolution et de sélection artificielle de la part de l'homme.
La participation de cette structure au mouvement cellulaire est associée à la présence de villosités et de flagelles, qui ont une structure membranaire et sont étroitement liés au sac murein.
La composition des chaînes peptidiques qui composent le peptidoglycane est une caractéristique systématique et permet de distinguer les taxons de ces micro-organismes. De plus, selon la forme que la muréine donne aux bactéries, on distingue leurs groupes - cocci (ronds), bâtonnets, spirochètes, etc.
La quantité et la qualité des inclusions supplémentaires dans la structure de la paroi cellulaire déterminent deux grands groupes de micro-organismes: les bactéries gram-positives et gram-négatives. La séparation se fait par coloration détective.
Murein stabilité
Étant donné que la mureine fait partie de la paroi cellulaire bactérienne, c'est une substance de signalisation pour le système immunitaire des humains et d'autres organismes. Par exemple, l'enzyme lysozyme clive les liaisons bêta 1,4-glycosidiques entre les résidus d'acétylglucosamine et d'acide acétylmuramique, provoquant ainsi l'hydrolyse du peptidoglucane et la mort de la bactérie.cellules.
Le lysozyme est l'une des enzymes de la salive des mammifères, qui détermine ses propriétés antibactériennes. Il détruit également les chaînes peptidiques de la muroendopeptidase, provoquant ainsi la destruction du polymère. Les antibiotiques créés (par exemple, la pénicilline, la céphalosporine) perturbent la production de peptidoglycane. La cyclosérine perturbe la synthèse de l'alanine.
En réponse à cette exposition, les bactéries réagissent à la protection contre les antibiotiques. Des mutations dans la séquence génétique responsable de la synthèse des lactamases, la transpeptidase, conduisent à l'émergence de souches résistantes aux antibiotiques. En outre, la réponse évolutive des procaryotes est un changement progressif de la perméabilité de la membrane à la cyclosérine et à d'autres substances.
Murein en biologie est un système en constante évolution. Ceci explique la course constante "antibiotiques-nouvelles souches de bactéries", où la réception de nouveaux médicaments actifs est inévitablement associée à une diminution progressive de leur activité.
