A mureína é um componente importante na parede celular das bactérias. Neste artigo, mostraremos como é sua estrutura e como funciona a síntese de mureína.
O peptidoglicano (PGN) é uma macromolécula composta por açúcares e aminoácidos que se encontra na parede celular das bactérias. Ambas as bactérias gram-positivas e gram-negativas (ver coloração de Gram) têm uma camada de mureína , um peptidoglicano , em sua parede celular que confere força . A única diferença é a espessura da casca: 20-80 nm para gram-positivos e < 10 nm para gram-negativos, a única exceção aqui são os micoplasmas. Apesar de pertencerem ao domínio bacteriano, não possuem parede celular.
Murein simplesmente explicou
Você também pode se referir à mureína como um peptidoglicano /peptidoglicano ou como um peptídeo polissacarídeo. É uma grande molécula reticulada (macromolécula) composta de açúcares e aminoácidos.
É um componente importante das paredes celulares da maioria das bactérias , mas a mureína não está presente em archaea. Dependendo da espessura da camada de mureína, você pode distinguir entre bactérias gram-positivas (camada de mureína espessa) e bactérias gram-negativas (camada de mureína fina).
A mureína confere à parede celular da bactéria uma certa estabilidade, o que pode impedir que ela se rompa.
Definição de mureína
A mureína, também chamada de peptidoglicano/peptidoglicano, é uma macromolécula composta por polissacarídeos e aminoácidos nas paredes celulares das bactérias. Seu nome deriva da palavra latina murus (“muro, proteção”).
O peptidoglicano consiste em cadeias de duas moléculas derivadas de açúcar ligadas, N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico (ver imagem 1), formando a espinha dorsal. Uma cadeia oligopeptídica vai de cada molécula de ácido N-acetilmurâmico – ligada ao seu grupo piruvato – para uma molécula de ácido N-acetilmurâmico em uma fita vizinha (veja a Figura 2). Os fios dispostos em paralelo são reticulados desta maneira. A mureína, assim, forma uma rede plana que abrange a superfície da célula bacteriana (murein sacculus, ver Figura 3).
Uma bactéria é assim cercada por uma única macromolécula de mureína . Várias redes murein podem ser dispostas uma em cima da outra. Em seguida, as camadas de mureína são conectadas por oligopeptídeos. A mureína é complexa, especialmente em bactérias gram-positivas. A mureína não tem a mesma estrutura em todas as bactérias.
Os aminoácidos dos oligopeptídeos variam em número e disposição. A espinha dorsal do açúcar tem sempre a mesma estrutura. A variância da sequência de aminoácidos é maior em bactérias Gram-positivas do que em Gram-negativas.
O envelope de mureína mantém o protoplasto bacteriano unido contra a pressão osmótica interna. Se o sáculo de mureína for dissolvido, por exemplo, pela enzima lisozima , a bactéria rebenta. Quando uma bactéria cresce, a rede mureína deve, portanto, ser expandida sem criar uma lacuna maior.
Os blocos de construção da mureína são sintetizados no citoplasma e exportados com a ajuda do transportador lipídico bactoprenol . Na parte externa da membrana citoplasmática localizadas na rede mureína, as ligações localizadas nas cadeias da espinha dorsal e nos oligopeptídeos são quebradas por enzimas líticas específicas, e os blocos de construção da mureína pré-fabricados e exportados são inseridos por enzimas específicas.
A expansão da mureína requer, portanto, uma interação precisa de diferentes enzimas. Se essa interação for perturbada, a bactéria também explode. Alguns dos antibióticos mais importantes, como B. vancomicina e penicilina inibem a formação da camada de peptidoglicano.
construção murein
A mureína é uma molécula relativamente grande (macromolécula) e consiste em várias unidades estruturais repetidas. É constituído por aminoácidos e açúcares ( polissacarídeos ).
Você pode imaginar sua estrutura interna como um sistema tridimensional em forma de rede de cadeias de polissacarídeos. Essas cadeias de polissacarídeos são construídas alternadamente a partir dos monossacarídeos (= menores unidades de açúcar) ácido N-acetilmurâmico (NAM/MurNAc) e N-acetilglucosamina (NAG/GlcNAc).
Para que as duas moléculas se unam, elas estão ligadas uma à outra por meio de uma chamada ligação glicosídica . Mais precisamente, esta é uma ligação β(1→4)-glicosídica . O “β” vem das moléculas que têm seu grupo hidroxi no átomo de carbono anomérico voltado para cima . O “1→4” informa que a ligação está entre o primeiro e o quarto átomo de carbono da respectiva molécula. A ligação das moléculas de açúcar cria uma espécie de espinha dorsal que sempre tem a mesma estrutura.
Se você quiser saber mais sobre o que esses termos significam, confira nosso post sobre ligação glicosídica .
Uma cadeia peptídica com menos de 10 aminoácidos (= oligopeptídeo) vai de cada molécula de ácido N-acetilmurâmico para a molécula de ácido N-acetilmurâmico de uma fita adjacente. O oligopeptídeo pode conter aminoácidos como L-alanina, D-glutamina ou D-alanina. A enzima proteína de ligação à penicilina ( PBP ) é capaz de unir as cadeias peptídicas. Dependendo de quais aminoácidos estão conectados uns aos outros, várias variantes diferentes de peptidoglicano podem surgir. A combinação desses componentes cria a treliça semelhante a uma malha de arame, a camada de mureína.
Mureína na parede celular bacteriana
A mureína é um componente importante na parede celular das bactérias. Neste contexto, muitas vezes também é referido como o murein sacculus. Dá à parede celular uma certa força .
Dependendo da espessura da camada de mureína, você também pode diferenciar entre bactérias gram-positivas e gram -negativas .
Eles podem ser distinguidos pela coloração de Gram. Você mancha as bactérias a serem analisadas com um corante básico (geralmente cristal violeta). Então você os trata com etanol. Como o corante pode se dissolver em etanol , dois grupos são formados.
Bactérias gram-positivas
No caso de bactérias gram-positivas, a coloração é mantida após o tratamento. Eles têm uma camada de mureína mais espessa
de cerca de 20-80 nm . Pode constituir até 50% da matéria seca das bactérias. Devido a essa camada mais espessa, o corante não pode se mover para fora da célula e, portanto, não pode se dissolver em etanol.
Em bactérias gram-positivas, por exemplo, as cadeias peptídicas são conectadas umas às outras por cinco moléculas de glicina.
Bactérias Gram-negativas
No caso de bactérias gram-negativas, a coloração não persiste após o tratamento .
Eles têm uma camada de mureína ligeiramente mais fina de menos de 10 nm. Aqui ela representa apenas cerca de 5-10% da massa seca bacteriana.
O corante pode se mover através dessa camada mais fina para o exterior da célula e é lavado pelo etanol.
A conexão das cadeias peptídicas em bactérias gram-negativas é direta. Aqui, por exemplo, o aminoácido ácido diaminopimélico (DAP) está ligado à D-alanina.
Mureinsíntese
A síntese (fusão) dos blocos de construção da mureína ocorre no citoplasma da bactéria. Eles são transportados para a superfície através da membrana citoplasmática e então incorporados à parede celular. Esse transporte geralmente é realizado pelo transportador lipídico bactoprenol.
À medida que a bactéria cresce, a camada de mureína deve ser expandida de tal forma que não se formem lacunas maiores na rede. Para isso, os blocos de construção da mureína são imediatamente inseridos por enzimas específicas.
Você pode usar antibióticos como penicilina ou vancomicina para inibir o acúmulo da camada de mureína.
função mureína
A espessura da camada de mureína mantém toda a célula bacteriana estável. Atua como uma proteção contra a pressão osmótica dentro da célula. Se a camada de mureína for dissolvida ou ferida, a bactéria pode se romper.