Функції та структури стільникових стін



The клітинної стінки Це товста і стійка структура, яка розмежовує певні типи клітин і оточує плазматичну мембрану. Вона не розглядається як стіна, що дозволяє уникнути контакту з зовні; Вона є динамічною, складною структурою і відповідає за значну кількість фізіологічних функцій в організмах.

Клітинна стінка знаходиться в рослинах, грибах, бактеріях і водоростях. Кожна стіна має структуру і типовий склад групи. Навпаки, однією з характеристик клітин тварин є відсутність клітинної стінки. Ця структура в основному відповідає за надання і підтримання форми клітин.

Клітинна стінка діє як захисний бар'єр у відповідь на осмотичний дисбаланс, який може представляти клітинне середовище. Крім того, він має роль у зв'язку між клітинами.

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
  • 2 Клітинна стінка в рослинах
    • 2.1 Структура і склад
    • 2.2 Резюме
    • 2.3 Функція
  • 3 Клітинна стінка в прокаріотів
    • 3.1 Структура і склад еубактерій
    • 3.2 Структура і склад в археях
    • 3.3 Резюме
    • 3.4 Функції
  • 4 Клітинна стінка у грибах
    • 4.1 Структура і склад
    • 4.2 Синтез
    • 4.3 Функції
  • 5 Посилання

Загальна характеристика

-Клітинна стінка - це щільний, стійкий і динамічний бар'єр, що зустрічається в різних групах організмів.

-Наявність цієї структури є життєво важливим для життєздатності клітини, її форми і, у випадку шкідливих організмів, бере участь у її патогенності.

-Хоча склад стінки змінюється в залежності від кожної групи, основною функцією є підтримання цілісності клітин проти осмотичних сил, які можуть лопнути клітину.

-У випадку багатоклітинних організмів, він допомагає формуванню тканин і бере участь у комунікації клітин

Клітинна стінка в рослинах

Структура і склад

Клітинні стінки клітин рослин складаються з полісахаридів і глікопротеїнів, організованих у тривимірній матриці.

Найбільш важливим компонентом є целюлоза. Він складається з повторюваних одиниць глюкози, пов'язаних між собою зв'язками β-1,4. Кожна молекула містить близько 500 молекул глюкози.

Інші компоненти включають: гомогалактуронан, рамногалактуронан I і II і полісахариди геміцелюлози, такі як ксилоглюкани, глюкоманнани, ксилани, серед інших.

Стіна також має компоненти білкової природи. Арабіногалактан є білком, що знаходиться в стінці і пов'язаний з сигналізацією клітин.

Геміцелюлоза пов'язана водневими зв'язками з целюлозою. Ці взаємодії дуже стабільні. Режим взаємодії недостатньо визначений для решти компонентів.

Він може бути диференційований між первинними і вторинними клітинними стінками. Первинна тонка і трохи податлива. Після припинення росту клітин відбувається осадження вторинної стінки, яка може змінювати свій склад щодо первинного або залишатися незмінним і тільки додавати додаткові шари.

У деяких випадках лігнін є компонентом вторинної стінки. Наприклад, дерева показують значну кількість целюлози і лігніну.

Синтез

Процес біосинтезу стінки складний. Вона включає приблизно 2000 генів, які беруть участь у побудові структури.

Целюлоза синтезується в плазматичній мембрані для осадження безпосередньо назовні. Її утворення вимагає декількох ферментативних комплексів.

Решта компонентів синтезуються в мембранозних системах, розташованих всередині клітини (як і апарат Гольджі), і виділяються за допомогою везикул.

Функція

Клітинна стінка у рослин має аналогічні функції, ніж ті, які позаклітинні матриці виконують у клітинах тварин, такі як підтримання форми і структури клітин, сполучних тканин і сигналізації клітин. Далі ми розглянемо найважливіші функції:

Регулювати тургор

У клітинах тварин - у яких відсутня клітинна стінка - позаклітинне середовище є основною проблемою з точки зору осмосу.

Коли концентрація середовища вище в порівнянні з внутрішньою клітиною, вода в клітині має тенденцію виходити. І навпаки, коли клітина піддається впливу гіпотонічної середовища (більш висока концентрація всередині клітини), вода надходить і клітина може вибухнути.

У випадку рослинних клітин, розчинені речовини, знайдені в клітинній середовищі, є нижчими, ніж у клітинному інтер'єрі. Однак клітина не вибухає, оскільки натиснута клітинна стінка. Це явище викликає появу деякого механічного тиску або клітинного тургору.

Тиск тургору, створюваний клітинною стінкою, допомагає твердим тканинам рослин.

З'єднання між клітинами

Клітини рослин здатні зв'язуватися один з одним за допомогою ряду "каналів", званих плазмодезмами. Ці маршрути дозволяють з'єднати цитозол обох клітин і обмінювати матеріали і частинки.

Ця система дозволяє обмінювати продукти обміну, білки, нуклеїнові кислоти і навіть вірусні частинки.

Сигналізація доріг

У цій складній матриці є молекули, отримані з пектину, такі як олігогалактуроніди, які мають здатність ініціювати сигнальні шляхи як захисні відповіді. Іншими словами, вони працюють як імунна система у тварин.

Хоча клітинна стінка утворює бар'єр проти патогенів, вона не є абсолютно непроникною. Тому, коли стіна ослаблена, ці сполуки вивільняються і "попереджають" завод нападу.

У відповідь виникає вивільнення активних форм кисню і утворюються метаболіти, такі як фітоалексини, які є антимікробними речовинами.

Клітинна стінка у прокаріотів

Структура і склад в еубактеріях

Клітинна стінка еубактерій має дві фундаментальні структури, які диференціюються за знаменитою плямою Грам.

Першу групу складають грамнегативні бактерії. У цьому типі мембрана вдвічі. Клітинна стінка тонка і оточена з обох сторін внутрішньою і зовнішньою плазматичною мембраною. Класичним прикладом грамнегативної бактерії є E. coli.

Зі свого боку, грампозитивні бактерії мають тільки плазмову мембрану, а клітинна стінка набагато товстіша. Вони, як правило, багаті на тейхоєві кислоти і міколінові кислоти. Прикладом є патоген Staphylococcus aureus.

Основним компонентом обох типів стінок є пептидоглікан, відомий також як муреїн. Одиницями або мономерами, які її утворюють, є N-ацетилглюкозамін і N-ацетилмурамінова кислота. Вона складається з лінійних ланцюгів полісахаридів і малих пептидів. Пептидоглікан утворює міцні і стабільні структури.

Деякі антибіотики, такі як пеніцилін і ванкоміцин, діють шляхом запобігання утворенню зв'язків бактеріальної клітинної стінки. Коли бактерія втрачає свою клітинну стінку, отримана структура відома як сферопласт.

Структура і склад в археях

Археї відрізняються за складом стіни по відношенню до бактерій, головним чином тому, що вони не містять пептидоглікану. Деякі археї мають шар псевдопептидоглікану або псевдомуреина.

Цей полімер має товщину 15-20 нм і схожий на пептидогликан. Компонентами полімеру є l-N-ацетилталозамінуронова кислота, пов'язана з N-ацетилглюкозаміном \ t.

Вони містять ряд рідкісних ліпідів, таких як групи ізопрену, приєднані до гліцерину, і додатковий шар глікопротеїнів, який називається S-шаром..

Ліпіди відрізняються від бактерій. У еукаріотах і бактеріях знайдені зв'язки мають складний ефірний тип, а в археях - ефірний тип. Скелет гліцерину є типовим для цього домену.

Є деякі види архей, наприклад Ferroplazma Acidophilum і Термоплазма spp., які не мають клітинної стінки, незважаючи на життя в екстремальних умовах навколишнього середовища.

Як еубактерії, так і археї представляють великий шар білків, таких як адгезини, які допомагають цим мікроорганізмам колонізувати різні середовища..

Синтез

У грамнегативних бактеріях компоненти стінки синтезуються в цитоплазмі або у внутрішній мембрані. Конструкція стіни відбувається на зовнішній стороні осередку.

Формування пептидоглікану починається в цитоплазмі, де відбувається синтез, попередники нуклеотидів компонентів стінки.

Згодом синтез продовжується в цитоплазматичній мембрані, де синтезуються сполуки ліпідної природи.

Процес синтезу закінчується всередині цитоплазматичної мембрани, де відбувається полімеризація пептидогліканових одиниць. У цьому процесі беруть участь різні ферменти.

Функції

Подібно до клітинної стінки рослин, ця структура в бактеріях виконує подібні функції для захисту цих одноклітинних організмів від лізису в умовах осмотичного стресу..

Зовнішня мембрана грамнегативних бактерій сприяє транслокації білків і розчинених речовин, а також передачу сигналу. Він також захищає організм від патогенів і забезпечує клітинну стабільність.

Клітинна стінка в грибах

Структура і склад

Більшість клітинних стінок у грибів мають досить схожий склад і структуру. Вони утворюються з гелеподібних вуглеводних полімерів, заплутаних з білками та іншими компонентами.

Відмінною складовою стінки гриба є хітин. Вона взаємодіє з глюканами для створення фіброзної матриці. Хоча це сильна структура, вона має певний ступінь гнучкості.

Синтез

Синтез основних компонентів - хітину і глюканів - відбувається в плазматичній мембрані.

Інші компоненти синтезуються в апараті Гольджі і в ендоплазматичній мережі. Ці молекули виводяться на клітинні зовнішні органи за допомогою виведення з допомогою везикул.

Функції

Клітинна стінка грибів визначає її морфогенез, життєздатність клітин і його патогенність. З екологічної точки зору вона визначає тип середовища, в якому певний грибок може жити чи ні.

Список літератури

  1. Albers, S. V., & Meyer, B.H. (2011). Конверт археальної клітини. Відгуки про природу Мікробіологія, 9(6), 414-426.
  2. Cooper, G. (2000). Клітина: молекулярний підхід. 2-е видання. Sinauer Associates.
  3. Forbes, B.A. (2009). Мікробіологічна діагностика. Ed. Panamericana Medical.
  4. Gow, N.A., Latge, J. P., & Munro, C.A. (2017). Грибкова клітинна стінка: структура, біосинтез і функція. Спектр мікробіології 5(3)
  5. Keegstra, K. (2010). Клітинні стінки рослин. Фізіологія рослин, 154(2), 483-486.
  6. Koebnik, R., Locher, К. P., & Van Gelder, P. (2000). Структура і функція бактеріальних білків зовнішньої мембрани: бочки в двох словах. Молекулярна мікробіологія, 37(2), 239-253.
  7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярна клітинна біологія 4-го видання. Національний центр біотехнологічної інформації, Книжкова полиця.
  8. Scheffers, D.J., & Pinho, M.G. (2005). Синтез бактеріальної клітинної стінки: нові уявлення про дослідження локалізації. Огляди мікробіології та молекулярної біології, 69(4), 585-607.
  9. Showalter, A. М. (1993). Структура і функція білків клітинної стінки рослин. Клітини рослин, 5(1), 9-23.
  10. Valent, B.S., & Albersheim, P. (1974). Структура клітинних стінок рослин: На ​​зв'язування ксилоглюкана з целюлозними волокнами. Фізіологія рослин, 54(1), 105-108.
  11. Vallarino, J.G., & Osorio, S. (2012). Сигнальна роль олігогалактуронів, що виникає при деградації клітинної стінки. Сигналізація та поведінка рослин, 7(11), 1447-1449.