КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ И СТРОЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Клеточная стенка представляет собой толстый и стойкая структура , которая разграничивает определенные типы клеток и обнаружили , окружающих плазматическую мембрану. Не считается стеной, препятствующей контакту с внешней средой; Это сложная динамическая структура, которая отвечает за значительное количество физиологических функций организмов.

Клеточная стенка содержится в растениях, грибах, бактериях и водорослях. Каждая стена имеет структуру и композицию, типичные для данной 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 представлять клеточная среда. Кроме того, он играет роль в коммуникации между клетками.

Общие характеристики

-Клеточная стенка - это толстый, стабильный и динамический барьер, который встречается у разных групп организмов.

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

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

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

Клеточная стенка растений

Структура и состав

Клеточные стенки растительных клеток состоят из полисахаридов и гликопротеинов, организованных в трехмерную матрицу.

Самый важный компонент - целлюлоза. Он состоит из повторяющихся единиц глюкозы, связанных между собой связями β - 1,4. Каждая молекула содержит около 500 молекул глюкозы.

Остальные компоненты включают: гомогалактуронан, рамногалактуронан I и II и полисахариды гемицеллюлозы, такие как ксилоглюканы, глюкоманнан, ксилан и другие.

Стена также имеет компоненты белкового характера. Арабиногалактан - это белок, обнаруженный в стенке и связанный с передачей клеточных сигналов.

Гемицеллюлоза связывается с целлюлозой посредством водородных связей. Эти взаимодействия очень стабильны. Для остальных компонентов режим взаимодействия еще не определен.

Вы можете различать первичную и вторичную клеточную стенку. Первичный элемент тонкий и несколько податливый. После прекращения роста клеток происходит отложение вторичной стенки, которая может изменить ее состав по отношению к первичной стенке или остаться неизменной и только добавить дополнительные слои.

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

Синтез

Процесс биосинтеза стенки сложен. В нем задействовано около 2000 генов, участвующих в построении структуры.

Целлюлоза синтезируется на плазматической мембране и откладывается непосредственно снаружи. Для его образования необходимо несколько ферментных комплексов.

Остальные компоненты синтезируются в мембранных системах, расположенных внутри клетки (например, в аппарате Гольджи), и выводятся через везикулы.

функция

Клеточная стенка растений выполняет функции, аналогичные тем, которые выполняет внеклеточный матрикс в клетках животных, например, поддержание формы и структуры клеток, соединительных тканей и передачи сигналов между клетками. Ниже 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 по сравнению с внутренней частью ячейки, вода имеет тенденцию вытекать из ячейки. И наоборот, когда клетка подвергается воздействию гипотонической среды (более высокая концентрация внутри клетки), вода входит, и клетка может взорваться.

В случае с растительными клетками растворенных веществ в клеточной среде меньше, чем внутри клетки. Однако клетка не взрывается, потому что клеточная стенка находится под давлением. Это явление вызывает появление определенного механического давления или клеточного тургора.

Тургорное давление, создаваемое клеточной стенкой, помогает тканям растений оставаться жесткими.

Сотовые связи

Клетки растений могут общаться друг с другом через серию «каналов», называемых плазмодесмами. Эти пути соединяют цитозоль обеих клеток и обменивают материалы и частицы.

Эта система позволяет обмениваться продуктами метаболизма, белками, нуклеиновыми кислотами и даже вирусными частицами.

Сигнальные маршруты

В этой сложной матрице есть молекулы, производные от пектина, такие как олигогалактурониды, которые обладают способностью запускать сигнальные пути, такие как защитные реакции. Другими словами, они функционируют подобно иммунной системе животных.

Хотя клеточная стенка образует барьер против патогенов, она не является полностью непроницаемой. Поэтому при ослаблении стены эти соединения выделяются и «предупреждают» растение о нападении.

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

Клеточная стенка прокариот

Структура и состав эубактерий

Клеточная стенка эубактерий имеет две основные структуры, которые различаются знаменитым окрашиванием по Граму.

Первую группу составляют грамотрицательные бактерии. У этого типа мембрана двойная. Клеточная стенка тонкая и окружена с обеих сторон внутренней и внешней плазматической мембраной. Классическим примером грамотрицательной бактерии является кишечная палочка.

Со своей стороны, грамположительные бактерии имеют только плазматическую мембрану, а клеточная стенка намного толще. Обычно они богаты тейхоевой и миколовой кислотами. Примером может служить возбудитель Staphylococcus aureus.

Основным компонентом обоих типов стенок является пептидогликан, также известный как муреин. Единицы или мономеры, которые составляют его, представляют собой N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовую кислоту. Он состоит из линейных цепей полисахаридов и небольших пептидов. Пептидогликан образует прочные и стабильные структуры.

Некоторые антибиотики, такие как пенициллин и ванкомицин, предотвращают образование связей в стенке бактериальной клетки. Когда бактерия теряет свою клеточную стенку, образующаяся структура называется сферопластом.

Строение и состав архей

Археи отличаются от бактерий по составу стенок главным образом тем, что не содержат пептидогликан. Некоторые археи имеют слой псевдопептидогликана или псевдомуреина.

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

Они содержат ряд редких липидов, таких как связанные с глицерином изопреновые группы, и дополнительный слой гликопротеинов, называемый S-слоем. Этот слой часто связан с плазматической мембраной.

Липиды отличаются от бактерий. У эукариот и бактерий обнаруженные связи относятся к сложноэфирному типу, тогда как у архей - к эфирному типу. Глицериновый остов типичен для этого домена.

Есть некоторые виды архей, такие как Ferroplasma Acidophilum и Thermoplasma spp., У которых нет клеточной стенки, несмотря на то, что они живут в экстремальных условиях окружающей среды.

Как эубактерии, так и археи имеют большой слой белков, таких как адгезины, которые помогают этим микроорганизмам колонизировать различные среды.

Синтез

У грамотрицательных бактерий компоненты стенки синтезируются в цитоплазме или внутренней мембране. Возведение стены происходит снаружи камеры.

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

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

Процесс синтеза заканчивается внутри цитоплазматической мембраны, где происходит полимеризация пептидогликановых единиц. В этом процессе участвуют разные ферменты.

Характеристики

Подобно клеточной стенке растений, эта структура у бактерий выполняет аналогичные функции по защите этих одноклеточных организмов от лизиса от осмотического стресса.

Наружная мембрана грамотрицательных бактерий способствует перемещению белков и растворенных веществ, а также передаче сигналов. Он также защищает организм от патогенов и обеспечивает клеточную стабильность.

Клеточная стенка у грибов

Структура и состав

Большинство клеточных стенок грибов имеют довольно похожий состав и структуру. Они образованы из гелеобразных углеводных полимеров, связанных с белками и другими компонентами.

Отличительный компонент грибковой стенки - хитин. Он взаимодействует с глюканами, образуя волокнистую матрицу. Несмотря на то, что это прочная конструкция, она демонстрирует определенную степень гибкости.

Синтез

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

Остальные компоненты синтезируются в аппарате Гольджи и в эндоплазматическом ретикулуме. Эти молекулы выносятся за пределы клетки путем экскреции через везикулы.

Характеристики

Клеточная стенка грибов определяет их морфогенез, жизнеспособность и патогенность клеток. С экологической точки зрения он определяет тип окружающей среды, в которой гриб может или не может жить.

Ссылки

1. Альберс, С.В., и Мейер, Б.Н. (2011). Оболочка архейной клетки. Обзоры природы микробиологии, 9 (6), 414–426.
2. Купер, Г. (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Sinauer Associates.
3. Форбс, BA (2009). Микробиологический диагноз. Panamerican Medical Ed.
4. Гоу, Северная Каролина, Латге, Япония, и Манро, Калифорния (2017). Клеточная стенка грибов: строение, биосинтез и функции. Микробиологический спектр 5 (3)
5. Кегстра, К. (2010). Стенки растительных клеток. Физиология растений, 154 (2), 483–486.
6. Коебник Р., Локер К. П. и Ван Гельдер П. (2000). Структура и функция белков наружной мембраны бактерий: в двух словах. Молекулярная микробиология, 37 (2), 239–253.
7. Лодиш, Х., Берк, А., Зипурски, С.Л., Мацудаира, П., Балтимор, Д., и Дарнелл, Дж. (2000). Молекулярная клеточная биология 4-е издание. Национальный центр биотехнологической информации, книжная полка.
8. Схефферс, ди-джей, и Пинхо, MG (2005). Синтез клеточной стенки бактерий: новые выводы из исследований локализации. Обзоры микробиологии и молекулярной биологии, 69 (4), 585–607.
9. Шоуолтер, AM (1993). Структура и функция белков клеточной стенки растений. Растительная клетка, 5 (1), 9–23.
10. Валент, Б.С., и Альберсхайм, П. (1974). Структура стенок растительных клеток: О связывании ксилоглюкана с волокнами целлюлозы. Физиология растений, 54 (1), 105-108.
11. Валларино, Дж. Г., и Осорио, С. (2012). Сигнальная роль олигогалактуронидов, полученных во время деградации клеточной стенки. Сигналы и поведение растений, 7 (11), 1447–1449.