Функции, функции и структура на клетъчната стена

на клетъчна стена Това е гъста и устойчива структура, която ограничава определени видове клетки и заобикаля плазмената мембрана. Не се счита за стена, която избягва контакта с външната страна; Тя е динамична, сложна структура и е отговорна за значителен брой физиологични функции в организмите.

Клетъчната стена се среща в растения, гъби, бактерии и водорасли. Всяка стена има структура и типичен състав на групата. Обратно, една от характеристиките на животинските клетки е липсата на клетъчна стена. Тази структура е отговорна главно за даване и поддържане на формата на клетките.

Клетъчната стена действа като защитна бариера в отговор на осмотичните дисбаланси, които клетъчната среда може да представлява. В допълнение, тя има роля в комуникацията между клетките.

индекс

• 1 Общи характеристики
• 2 Клетъчна стена в растенията
  • 2.1 Структура и състав
  • 2.2 Резюме
  • 2.3 Функция
• 3 Клетъчна стена в прокариоти
  • 3.1 Структура и състав на еубактериите
  • 3.2 Структура и състав в археите
  • 3.3 Резюме
  • 3.4 Функции
• 4 Клетъчна стена в гъбички
  • 4.1 Структура и състав
  • 4.2 Синтез
  • 4.3 Функции
• 5 Препратки

Общи характеристики

-Клетъчната стена е дебела, стабилна и динамична бариера, открита в различни групи организми.

-Наличието на тази структура е жизненоважно за жизнеспособността на клетката, нейната форма и, в случай на вредни организми, участва в неговата патогенност.

-Въпреки че съставът на стената варира в зависимост от всяка група, основната функция е да се поддържа целостта на клетката срещу осмотични сили, които могат да разрушат клетката..

-В случай на многоклетъчни организми, тя помага за формирането на тъканите и участва в клетъчната комуникация

Клетъчна стена в растенията

Структура и състав

Клетъчните стени на растителните клетки са съставени от полизахариди и гликопротеини, организирани в триизмерна матрица.

Най-важният компонент е целулозата. Състои се от повтарящи се единици глюкоза, свързани заедно с β-1,4 връзки. Всяка молекула съдържа около 500 молекули глюкоза.

Останалите компоненти включват: хомогалактуронан, рамногалактуронан I и II и хемицелулозни полизахариди като ксилоглюкани, глюкомананни, ксилани,.

Стената също има компоненти на протеинова природа. Арабиногалактан е протеин, който се намира в стената и е свързан с клетъчното сигнализиране.

Хемицелулозата се свързва с водородни връзки с целулоза. Тези взаимодействия са много стабилни. Режимът на взаимодействие не е добре дефиниран за останалите компоненти.

Тя може да се различава между първичните и вторичните клетъчни стени. Първичният е тънък и малко ковък. След като клетъчният растеж спре, възниква вторичното отлагане на стената, което може да промени състава му спрямо основния или да остане непроменено и само да добави допълнителни слоеве.

В някои случаи лигнинът е компонент на вторичната стена. Например, дърветата показват значителни количества целулоза и лигнин.

синтез

Процесът на биосинтеза на стената е сложен. Тя включва около 2000 гени, участващи в изграждането на структурата.

Целулозата се синтезира в плазмената мембрана, за да бъде депозирана директно отвън. Нейното образуване изисква няколко ензимни комплекси.

Останалите компоненти се синтезират в мембранни системи, разположени вътре в клетката (като апарата на Голджи) и се екскретират с везикули..

функция

Клетъчната стена в растенията има аналогични функции с тези, които екстрацелуларният матрикс изпълнява в животински клетки, такива като поддържане на клетъчна форма и структура, свързващи тъкани и клетъчна сигнализация. След това ще обсъдим най-важните функции:

Регулирайте тургора

В животинските клетки - които нямат клетъчна стена - извънклетъчната среда е основно предизвикателство по отношение на осмозата.

Когато концентрацията на средата е по-висока в сравнение с вътрешността на клетката, водата в клетката излиза навън. Обратно, когато клетката е изложена на хипотонична среда (по-висока концентрация в клетката), водата влиза и клетката може да експлодира.

В случая на растителни клетки, разтворените вещества в клетъчната среда са по-ниски, отколкото в клетъчния интериор. Въпреки това, клетката не експлодира, защото клетъчната стена е натисната. Това явление причинява появата на някакво механично налягане или клетъчен тургор.

Натискът на тургора, създаден от клетъчната стена, помага на тъканите на растенията.

Връзки между клетките

Растителните клетки могат да комуникират помежду си чрез серия от "канали", наречени плазмодези. Тези начини позволяват да се свърже цитозолът на двете клетки и да се обменят материали и частици.

Тази система позволява обмен на метаболитни продукти, протеини, нуклеинови киселини и дори вирусни частици.

Сигнални пътища

В тази сложна матрица има молекули, извлечени от пектин, като олигогалактурони, които имат способността да задействат сигнални пътища като защитни отговори. С други думи, те работят като имунната система при животните.

Въпреки че клетъчната стена образува бариера срещу патогените, тя не е напълно непроницаема. Следователно, когато стената е отслабена, тези съединения се освобождават и "предупреждават" растението за атаката.

В отговор възниква освобождаване на реактивни кислородни видове и се произвеждат метаболити, като фитоалексини, които са антимикробни вещества.

Клетъчна стена в прокариоти

Структура и състав на еубактериите

Клетъчната стена на еубактериите има две фундаментални структури, които се различават от известното оцветяване по Грам.

Първата група се състои от Грам отрицателни бактерии. В този тип мембраната е двойна. Клетъчната стена е тънка и е заобиколена от двете страни от вътрешна и външна плазмена мембрана. Класическият пример за грам отрицателна бактерия е Е. coli.

От своя страна, грампозитивните бактерии имат само плазмена мембрана и клетъчната стена е много по-дебела. Те обикновено са богати на тейхоеви киселини и миколови киселини. Пример за това е патогенът Staphylococcus aureus.

Основният компонент на двата вида стени е пептидогликанът, известен също като муреин. Единиците или мономерите, които го съставляват, са N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминова киселина. Състои се от линейни вериги от полизахариди и малки пептиди. Пептидогликанът образува силни и стабилни структури.

Някои антибиотици, като пеницилин и ванкомицин, действат чрез предотвратяване на образуването на връзки на бактериална клетъчна стена. Когато бактерията загуби клетъчната си стена, получената структура е известна като сферопласт.

Структура и състав в археите

Археите се различават по състава на стената по отношение на бактериите, главно защото не съдържат пептидогликан. Някои археи имат слой от псевдопептидогликан или псевдомуреин.

Този полимер има дебелина от 15-20 nm и е подобен на пептидогликан. Компонентите на полимера са 1-N-ацетилталозаминуронова киселина, свързана с N-ацетилглюкозамин..

Те съдържат редица редки липиди, като изопренови групи, прикрепени към глицерола, и допълнителен слой гликопротеини, наречен S слой, който често се свързва с плазмената мембрана..

Липидите са различни от бактериите. В еукариотите и бактериите намерените връзки са от естерен тип, докато в археите те са от етерен тип. Скелетът на глицерола е типичен за този домейн.

Има някои видове археи, като например Ferroplasma Acidophilum и Thermoplasma spp., които нямат клетъчна стена, въпреки че живеят в екстремни условия на околната среда.

И двете еубактерии и археи представляват голям слой протеини, като адхезини, които помагат на тези микроорганизми да колонизират различни среди..

синтез

При грам-отрицателните бактерии компонентите на стената се синтезират в цитоплазмата или във вътрешната мембрана. Конструкцията на стената се осъществява от външната страна на клетката.

Образуването на пептидогликан започва в цитоплазмата, където се случва синтез, а нуклеотидните прекурсори на компонентите на стената.

Впоследствие, синтезата продължава в цитоплазмената мембрана, където се синтезират съединенията с липидна природа.

Процесът на синтез завършва вътре в цитоплазмената мембрана, където се осъществява полимеризацията на пептидогликановите единици. В този процес участват различни ензими.

функции

Подобно на клетъчната стена в растенията, тази структура в бактериите изпълнява подобни функции за защита на тези едноклетъчни организми от лизис в лицето на осмотичния стрес..

Външната мембрана на Грам-отрицателните бактерии помага за транслокацията на протеините и разтворените вещества и сигналната трансдукция. Той също така предпазва организма от патогени и осигурява клетъчна стабилност.

Клетъчна стена в гъбички

Структура и състав

По-голямата част от клетъчните стени в гъбите имат сравнително сходен състав и структура. Те се образуват от гелообразни въглехидратни полимери, заплетени с протеини и други компоненти.

Отличителният компонент на гъбичната стена е хитинът. Той взаимодейства с глюкани, за да създаде влакнеста матрица. Въпреки че е силна структура, тя има определена степен на гъвкавост.

синтез

Синтезът на основните компоненти - хитин и глюкани - се среща в плазмената мембрана.

Други компоненти се синтезират в апарата на Голджи и в ендоплазмения ретикулум. Тези молекули се отвеждат в клетъчната външност чрез екскреция с везикули.

функции

Клетъчната стена на гъбите определя неговата морфогенеза, нейната клетъчна жизнеспособност и нейната патогенност. От екологична гледна точка тя определя вида на средата, в която дадена гъбичка може да живее или не.

препратки

1. Albers, S.V., & Meyer, B.H. (2011). Плитката на археалните клетки. Nature Reviews Микробиология, 9(6), 414-426.
2. Cooper, G. (2000). Клетката: Молекулярният подход. 2-ро издание. Sinauer Associates.
3. Форбс, Б. А. (2009). Микробиологична диагноза. Ed. Panamericana Medical.
4. Gow, N.A., Latge, J.P., & Munro, C.A. (2017). Гъбична клетъчна стена: структура, биосинтеза и функция. Спектър на микробиологията 5(3)
5. Keegstra, К. (2010). Растителни клетъчни стени. Физиология на растенията, 154(2), 483-486.
6. Koebnik, R., Locher, К. P., & Van Gelder, P. (2000). Структура и функция на бактериалните протеини на външната мембрана: бъчви накратко. Молекулярна микробиология, 37(2), 239-253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярно клетъчна биология 4-то издание. Национален център за биотехнологична информация.
8. Scheffers, D.J., & Pinho, М. G. (2005). Синтез на бактериална клетъчна стена: нови познания от локализационните изследвания. Отзиви за микробиология и молекулярна биология, 69(4), 585-607.
9. Showalter, A. М. (1993). Структура и функция на протеини от растителни клетъчни стени. Растителната клетка, 5(1), 9-23.
10. Valent, B.S., & Albersheim, P. (1974). Структурата на клетъчните стени на растенията: На свързването на ксилоглюкан с целулозни влакна. Физиология на растенията, 54(1), 105-108.
11. Vallarino, J.G. & Osorio, S. (2012). Сигнализираща роля на олигогалактурони, получена по време на разграждането на клетъчната стена. Сигнализация и поведение на растенията, 7(11), 1447-1449.