КЛЕТЪЧНА СТЕНА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В клетъчната стена е с дебелина и устойчива конструкция, която ограничава някои видове клетки и е намерена околната плазмената мембрана. Не се счита за стена, която предотвратява контакт с външната страна; Тя е сложна, динамична структура и е отговорна за значителен брой физиологични функции в организмите.

Клетъчната стена се намира в растения, гъби, бактерии и водорасли. Всяка стена има структура и състав, характерни за групата. За разлика от тях една от характеристиките на животинските клетки е липсата на клетъчна стена. Тази структура е главно отговорна за придаването и поддържането на формата на клетките.

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

Основни характеристики

-Клетъчната стена е плътна, стабилна и динамична бариера, която се намира в различни групи организми.

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

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

-В случая на многоклетъчните организми подпомага образуването на тъкани 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 глюкозни единици, свързани заедно с β - 1,4 връзки. Всяка молекула съдържа около 500 молекули глюкоза.

Останалите компоненти включват: хомогалактуронан, рамногалактуронан I и II и полизахариди на хемицелулоза като ксилоглюкани, глюкоманан, ксилан, наред с други.

Стената също има компоненти от протеинов характер. Арабиногалактанът е протеин, който се намира в стената и е свързан с клетъчната сигнализация.

Хемицелулозата се свързва чрез водородни връзки към целулозата. Тези взаимодействия са много стабилни. За останалите компоненти режимът на взаимодействие все още не е дефиниран.

Можете да правите разлика между първична и вторична клетъчна стена. Първичният е тънък и донякъде ковък. След като растежът на клетките спре, настъпва отлагането на вторичната стена, което може да промени състава си по отношение на първичната стена или да остане непроменен и само да добави допълнителни слоеве.

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

синтез

Процесът на биосинтеза на стените е сложен. В него участват приблизително 2000 гена, които участват в изграждането на структурата.

Целулозата се синтезира върху плазмената мембрана, за да се депозира директно навън. За образуването му са необходими няколко ензимни комплекса.

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

функция

Клетъчната стена в растенията има функции, аналогични на тези, изпълнявани от извънклетъчната матрица в животинските клетки, като поддържане на форма и структура на клетките, свързване на тъканите и клетъчна сигнализация. По-долу ще разгледаме най-важните функции:

Регулирайте тургора

В животинските клетки - при които липсва клетъчна стена - извънклетъчната среда представлява голямо предизвикателство по отношение на осмозата.

Когато концентрацията на средата е по-висока в сравнение с вътрешността на клетката, водата има тенденция да изтича от клетката. Обратно, когато клетката е изложена на хипотонична среда (по-висока концентрация в клетката), водата навлиза и клетката може да избухне.

В случай на растителни клетки, разтворените вещества, намиращи се в клетъчната среда, са по-малко, отколкото във вътрешността на клетката. Клетката обаче не експлодира, защото клетъчната стена е под налягане. Това явление причинява появата на определено механично налягане или клетъчен тургор.

Налягането на тургора, създадено от клетъчната стена, помага да се поддържат растителни тъкани твърди.

Клетъчни връзки

Растителните клетки са в състояние да комуникират помежду си чрез поредица от "канали", наречени плазмодесмати. Тези пътища свързват цитозола на двете клетки и обменят материали и частици.

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

Сигнални маршрути

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

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

В отговор на това се появява отделянето на реактивни кислородни видове и се получават метаболити, като фитоалексини, които са антимикробни вещества.

Клетъчна стена в прокариоти

Структура и състав в еубактериите

Клетъчната стена на еубактериите има две основни структури, които са диференцирани от известното петно ​​по Грам.

Първата група е съставена от грамо отрицателни бактерии. При този тип мембраната е двойна. Клетъчната стена е тънка и е обградена от двете страни от вътрешна и външна плазмена мембрана. Класическият пример за грам-отрицателна бактерия е Е. coli.

От своя страна, грам-положителните бактерии имат само плазмена мембрана и клетъчната стена е много по-дебела. Обикновено те са богати на теихоеви и миколови киселини. Пример е патогенът Staphylococcus aureus.

Основният компонент на двата типа стени е пептидогликан, известен още като муреин. Единиците или мономерите, които го съставят, са N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминова киселина. Той е съставен от линейни вериги от полизахариди и малки пептиди. Пептидогликанът образува силни и стабилни структури.

Някои антибиотици, като пеницилин и ванкомицин, действат, като предотвратяват образуването на връзките в бактериалната клетъчна стена. Когато една бактерия загуби клетъчната си стена, получената структура е известна като сферопласт.

Структура и състав в археите

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

Този полимер е с дебелина 15-20 nm и е подобен на пептидогликана. Компонентите на полимера са lN-ацетилталозаминоронова киселина, свързана с N-ацетилглюкозамин.

Те съдържат редица редки липиди, като изопренови групи, свързани с глицерол и допълнителен слой гликопротеини, наречен S-слой, който често се свързва с плазмената мембрана.

Липидите са различни, отколкото при бактериите. При еукариотите и бактериите намерените връзки са от естерен тип, докато в археите те са от етерния тип. Глицериновият гръбнак е типичен за този домейн.

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

И еубактериите и археите имат голям слой протеини, като адхезини, които помагат на тези микроорганизми да колонизират различни среди.

синтез

В Грам отрицателни бактерии компонентите на стената се синтезират в цитоплазмата или вътрешната мембрана. Конструкцията на стената се случва от външната страна на клетката.

Образуването на пептидогликан започва в цитоплазмата, където се осъществява синтеза на нуклеотидните предшественици на компонентите на стената.

Впоследствие синтезът продължава в цитоплазмената мембрана, където се синтезират съединения с липиден характер.

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

Характеристика

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

Външната мембрана на Грам отрицателни бактерии подпомага транслокацията на протеини и разтворители и за предаване на сигнала. Освен това предпазва организма от патогени и осигурява клетъчна стабилност.

Клетъчна стена при гъбички

Структура и състав

Повечето клетъчни стени при гъбички имат доста сходен състав и структура. Те се формират от гелоподобни въглехидратни полимери, преплетени 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 проявява известна степен на гъвкавост.

синтез

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

Други компоненти се синтезират в апарата на Голджи и в ендоплазмения ретикулум. Тези молекули се пренасят извън клетката чрез екскреция през везикули.

Характеристика

Клетъчната стена на гъбите определя тяхната морфогенеза, клетъчна жизнеспособност и патогенност. От екологична гледна точка той определя вида на средата, в която определена гъбичка може или не може да живее.

Препратки

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Обвивката на археалната клетка. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Купър, Г. (2000). Клетката: Молекулен подход. 2-ро издание. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Микробиологична диагноза. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, и Munro, CA (2017). Гъбичната клетъчна стена: структура, биосинтеза и функция. Микробиологичен спектър 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Засадете стените на клетките. Физиология на растенията, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, и Van Gelder, P. (2000). Структура и функция на бактериални протеини от външната мембрана: бъчви накратко. Молекулярна микробиология, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярна клетъчна биология 4-то издание. Национален център за информация за биотехнологиите, рафт за книги.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Синтез на бактериална клетъчна стена: нови знания от проучвания за локализация. Рецензии за микробиология и молекулярна биология, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Структура и функция на протеини от растителни клетъчни стени. Растителната клетка, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Структурата на растителните клетъчни стени: За свързването на ксилоглукан с целулозни влакна. Растителна физиология, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Сигнална роля на олигогалактуронини, получени по време на разграждането на клетъчната стена. Сигнализация и поведение на растенията, 7 (11), 1447–1449.