Особенности, функции и структура клеточной стенки

клеточная стенка Это толстая и устойчивая структура, которая ограничивает определенные типы клеток и окружает плазматическую мембрану. Это не рассматривается как стена, которая избегает контакта с внешней стороной; Это динамичная, сложная структура, которая отвечает за значительное количество физиологических функций в организмах..

Клеточная стенка содержится в растениях, грибах, бактериях и водорослях. Каждая стена имеет структуру и типичный состав группы. Напротив, одной из характеристик клеток животных является отсутствие клеточной стенки. Эта структура в основном отвечает за придание и поддержание формы клеток.

Клеточная стенка действует как защитный барьер в ответ на осмотический дисбаланс, который может иметь клеточная среда. Кроме того, он играет роль в общении между клетками.

индекс

• 1 Общая характеристика
• 2 Клеточная стенка у растений
  • 2.1 Структура и состав
  • 2.2 Резюме
  • 2.3 Функция
• 3 клеточная стенка у прокариот
  • 3.1 Структура и состав эубактерий
  • 3.2 Строение и состав архей
  • 3.3 Резюме
  • 3.4 Функции
• 4 Клеточная стенка у грибов
  • 4.1 Структура и состав
  • 4.2 Синтез
  • 4.3 Функции
• 5 ссылок

Общие характеристики

-Клеточная стенка представляет собой толстый, стабильный и динамический барьер, обнаруживаемый у разных групп организмов..

-Наличие этой структуры жизненно важно для жизнеспособности клетки, ее формы и, в случае вредных организмов, участвует в ее патогенности.

-Хотя состав стенки варьируется в зависимости от каждой группы, основная функция заключается в поддержании целостности клетки от осмотических сил, которые могут разрушить клетку.

-В случае многоклеточных организмов, это помогает формированию тканей и участвует в клеточной коммуникации

Клеточная стенка у растений

Структура и состав

Клеточные стенки растительных клеток состоят из полисахаридов и гликопротеинов, организованных в трехмерной матрице.

Наиболее важным компонентом является целлюлоза. Он состоит из повторяющихся звеньев глюкозы, связанных вместе β-1,4 связями. Каждая молекула содержит около 500 молекул глюкозы.

Остальные компоненты включают в себя: гомогалактуронан, рамногалактуронан I и II и полисахариды гемицеллюлозы, такие как ксилоглюканы, глюкоманнаны, ксиланы и другие..

Стена также имеет компоненты белковой природы. Арабиногалактан - это белок, содержащийся в стенке и связанный с передачей сигналов клетками..

Гемицеллюлоза связана водородными связями с целлюлозой. Эти взаимодействия очень стабильны. Режим взаимодействия не очень хорошо определен для остальных компонентов.

Его можно дифференцировать между первичной и вторичной клеточными стенками. Основное тонкое и несколько податливое. После остановки роста клеток происходит отложение вторичной стенки, которая может изменить свой состав относительно первичной или остаться неизменной и добавить только дополнительные слои.

В некоторых случаях лигнин является компонентом вторичной стенки. Например, деревья показывают значительное количество клетчатки и лигнина.

синтез

Процесс биосинтеза стенки сложен. Он включает в себя около 2000 генов, участвующих в построении структуры.

Целлюлоза синтезируется в плазматической мембране для осаждения непосредственно снаружи. Для его образования требуется несколько ферментативных комплексов.

Остальные компоненты синтезируются в мембранных системах, расположенных внутри клетки (например, аппарат Гольджи) и выводятся с помощью везикул..

функция

Клеточная стенка у растений выполняет функции, аналогичные тем, которые внеклеточный матрикс выполняет в клетках животных, такие как поддержание формы и структуры клеток, соединение тканей и передача сигналов клеткам. Далее мы обсудим наиболее важные функции:

Регулировать тургор

В клетках животных, у которых отсутствует клеточная стенка, внеклеточная среда представляет собой серьезную проблему с точки зрения осмоса..

Когда концентрация среды выше, чем внутри клетки, вода в клетке имеет тенденцию выходить. И наоборот, когда клетка подвергается воздействию гипотонической среды (более высокая концентрация внутри клетки), вода попадает и клетка может взорваться.

В случае растительных клеток растворенные вещества, обнаруженные в клеточной среде, ниже, чем во внутренней части клетки. Однако клетка не взрывается, потому что клеточная стенка нажата. Это явление вызывает появление некоторого механического давления или клеточного тургора.

Тургорное давление, создаваемое клеточной стенкой, помогает сохранить ткани растений жесткими.

Связи между клетками

Растительные клетки могут общаться друг с другом через серию «каналов», называемых плазмодемами. Эти маршруты позволяют соединять цитозоль как клеток, так и обмениваться веществами и частицами..

Эта система позволяет обмен продуктов обмена, белков, нуклеиновых кислот и даже вирусных частиц.

Сигнальные дороги

В этой сложной матрице присутствуют молекулы, полученные из пектина, такие как олигогалактурониды, которые способны запускать сигнальные пути в качестве защитных реакций. Другими словами, они работают как иммунная система у животных.

Хотя клеточная стенка образует барьер против патогенов, она не является полностью непроницаемой. Поэтому, когда стена ослаблена, эти соединения высвобождаются и «предупреждают» растение о нападении..

В ответ происходит высвобождение активных форм кислорода и производятся метаболиты, такие как фитоалексины, которые являются антимикробными веществами..

Клеточная стенка у прокариот

Структура и состав в эубактерии

Клеточная стенка эубактерии имеет две фундаментальные структуры, которые дифференцируются знаменитым окрашиванием по Граму..

Первая группа состоит из грамотрицательных бактерий. У этого типа мембрана двойная. Клеточная стенка тонкая и с обеих сторон окружена внутренней и внешней плазматической мембраной. Классическим примером грамотрицательной бактерии является Кишечная палочка.

В свою очередь, грамположительные бактерии имеют только плазматическую мембрану, а клеточная стенка намного толще. Они обычно богаты тейхоевой кислотой и миколевой кислотой. Примером является патоген Золотистый стафилококк.

Основным компонентом обоих типов стен является пептидогликан, также известный как мурейн. Единицами или мономерами, которые его составляют, являются N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминовая кислота. Он состоит из линейных цепочек полисахаридов и небольших пептидов. Пептидогликан образует прочные и стабильные структуры.

Некоторые антибиотики, такие как пенициллин и ванкомицин, действуют, предотвращая образование бактериальных связей клеточной стенки. Когда бактерия теряет клеточную стенку, полученная структура называется сферопластом..

Структура и состав в архее

Археи различаются по составу стенки относительно бактерий, главным образом потому, что они не содержат пептидогликана. Некоторые археи имеют слой псевдопептидогликана или псевдомуреина.

Этот полимер имеет толщину 15-20 нм и похож на пептидогликан. Компонентами полимера являются 1-N-ацетилталозаминуроновая кислота, связанная с N-ацетилглюкозамином..

Они содержат ряд редких липидов, таких как изопреновые группы, присоединенные к глицерину, и дополнительный слой гликопротеинов, называемый слоем S. Этот слой часто ассоциируется с плазматической мембраной..

Липиды отличаются от бактерий. У эукариот и бактерий обнаружены связи эфирного типа, а у архей - эфирного типа. Скелет глицерина является типичным для этого домена.

Есть несколько видов архей, таких как Ферроплазма ацидофильная и Thermoplasma spp., которые не имеют клеточной стенки, несмотря на то, что живут в экстремальных условиях окружающей среды.

И эубактерии, и археи представляют большой слой белков, таких как адгезины, которые помогают этим микроорганизмам колонизировать различные среды.

синтез

У грамотрицательных бактерий компоненты стенки синтезируются в цитоплазме или во внутренней мембране. Строительство стены происходит снаружи клетки.

Образование пептидогликана начинается в цитоплазме, где происходит синтез нуклеотидных предшественников компонентов стенки.

Впоследствии синтез продолжается в цитоплазматической мембране, где синтезируются соединения липидной природы..

Процесс синтеза заканчивается внутри цитоплазматической мембраны, где происходит полимеризация пептидогликановых звеньев. Различные ферменты участвуют в этом процессе.

функции

Как и клеточная стенка у растений, эта структура у бактерий выполняет аналогичные функции по защите этих одноклеточных организмов от лизиса перед лицом осмотического стресса..

Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий помогает транслокации белков и растворенных веществ и передаче сигнала. Он также защищает организм от патогенов и обеспечивает клеточную стабильность.

Клеточная стенка у грибов

Структура и состав

Большинство клеточных стенок у грибов имеют довольно схожий состав и структуру. Они образуются из гелеобразных углеводных полимеров, перепутанных с белками и другими компонентами..

Отличительным компонентом грибковой стенки является хитин. Он взаимодействует с глюканами, образуя волокнистую матрицу. Хотя это прочная структура, она обладает определенной степенью гибкости.

синтез

Синтез основных компонентов - хитина и глюканов - происходит в плазматической мембране.

Другие компоненты синтезируются в аппарате Гольджи и в эндоплазматической сети. Эти молекулы выводятся в клеточную поверхность путем выделения с помощью везикул..

функции

Клеточная стенка грибов определяет ее морфогенез, жизнеспособность и патогенность. С экологической точки зрения он определяет тип среды, в которой может жить определенный грибок или нет.

ссылки

1. Albers, S.V. & Meyer, B.H. (2011). Археальная клеточная оболочка. Природа Обзоры Микробиология, 9(6), 414-426.
2. Купер Г. (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Sinauer Associates.
3. Форбс, Б. А. (2009). Микробиологический диагноз. Ed. Panamericana Medical.
4. Gow, N.A., Latge, J.P. & Munro, C.A. (2017). Грибковая клеточная стенка: структура, биосинтез и функция. Микробиологический спектр 5(3)
5. Кигстра, К. (2010). Растительные клеточные стенки. Физиология растений, 154(2), 483-486.
6. Koebnik, R., Locher, K.P. & Van Gelder, P. (2000). Структура и функция бактериальных белков наружной мембраны: бочки в двух словах. Молекулярная микробиология, 37(2), 239-253.
7. Лодиш Х., Берк А., Зипурски С.Л., Мацудайра П., Балтимор Д. и Дарнелл Дж. (2000). Молекулярно-клеточная биология, 4-е издание. Национальный центр биотехнологической информации, книжная полка.
8. Scheffers, D.J. & Pinho, M.G. (2005). Синтез бактериальной клеточной стенки: новые открытия из исследований локализации. Микробиология и Молекулярная Биология Обзоры, 69(4), 585-607.
9. Шоуолтер, А. М. (1993). Структура и функция белков клеточной стенки растений. Растительная клетка, 5(1), 9-23.
10. Valent, B.S. & Albersheim, P. (1974). Структура клеточных стенок растений: о связывании ксилоглюкана с целлюлозными волокнами. Физиология растений, 54(1), 105-108.
11. Vallarino, J.G. & Osorio, S. (2012). Сигнальная роль олигогалактуронидов, полученных при деградации клеточной стенки. Сигнализация и поведение растений, 7(11), 1447-1449.