Celične celične stene, funkcije in struktura



The celična stena Je debela in odporna struktura, ki omejuje določene vrste celic in obdaja plazemsko membrano. Ne šteje se za steno, ki preprečuje stik z zunanjostjo; Je dinamična, kompleksna struktura in je odgovorna za veliko število fizioloških funkcij v organizmih.

Celične stene najdemo v rastlinah, glivah, bakterijah in algah. Vsaka stena ima strukturo in značilno sestavo skupine. Nasprotno pa je ena od značilnosti živalskih celic pomanjkanje celične stene. Ta struktura je predvsem odgovorna za dajanje in vzdrževanje oblike celic.

Celična stena deluje kot zaščitna pregrada kot odgovor na osmotsko neravnovesje, ki ga lahko predstavlja celično okolje. Poleg tega ima vlogo pri komunikaciji med celicami.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Celična stena v rastlinah
    • 2.1 Struktura in sestava
    • 2.2 Povzetek
    • 2.3 Funkcija
  • 3 Celična stena v prokariontih
    • 3.1 Struktura in sestava eubakterij
    • 3.2 Struktura in sestava v arhahah
    • 3.3 Povzetek
    • 3.4 Funkcije
  • 4 Celična stena gliv
    • 4.1 Struktura in sestava
    • 4.2 Sinteza
    • 4.3 Funkcije
  • 5 Reference

Splošne značilnosti

-Celična stena je debela, stabilna in dinamična pregrada v različnih skupinah organizmov.

-Prisotnost te strukture je bistvena za sposobnost preživetja celice, njene oblike in v primeru škodljivih organizmov sodeluje pri njegovi patogenosti..

-Čeprav se sestava stene razlikuje glede na posamezno skupino, je glavna funkcija ohranjanje celične celice proti osmotskim silam, ki lahko razpadejo celico..

-V primeru večceličnih organizmov pomaga pri tvorbi tkiv in sodeluje v komunikaciji celic

Celična stena v rastlinah

Struktura in sestava

Celične stene rastlinskih celic sestavljajo polisaharidi in glikoproteini, organizirani v tridimenzionalni matrici.

Najpomembnejša sestavina je celuloza. Sestoji iz ponavljajočih se enot glukoze, ki so povezane z vezmi β-1,4. Vsaka molekula vsebuje približno 500 molekul glukoze.

Preostale sestavine vključujejo: homogalakturonan, ramnogalakturonan I in II ter polisaharide hemiceluloze, kot so ksiloglukani, glukomanani, ksilani, med drugimi.

Stena ima tudi sestavine beljakovinske narave. Arabinogalaktan je beljakovina, ki se nahaja v steni in je povezana s celično signalizacijo.

Hemicelulozo vežejo vodikove vezi s celulozo. Te interakcije so zelo stabilne. Način interakcije ni dobro opredeljen za ostale komponente.

Lahko se razlikuje med primarnimi in sekundarnimi celičnimi stenami. Primarni je tanek in nekoliko okreten. Ko se celična rast ustavi, pride do sekundarnega odlaganja sten, ki lahko spremenijo njegovo sestavo glede na primarno ali ostanejo nespremenjene in dodajo samo dodatne plasti..

V nekaterih primerih je lignin sestavni del sekundarne stene. Na primer, drevesa kažejo znatne količine celuloze in lignina.

Sinteza

Proces biosinteze stene je kompleksen. Vključuje približno 2000 genov, ki sodelujejo pri izgradnji strukture.

Celuloza se sintetizira v plazemski membrani, da se nanese neposredno zunaj. Njena tvorba zahteva več encimskih kompleksov.

Preostale sestavine se sintetizirajo v membranskih sistemih, ki se nahajajo znotraj celice (kot Golgijev aparat) in se izločajo s pomočjo mehurčkov.

Funkcija

Celična stena rastlin ima podobne funkcije kot tiste, ki jih zunajcelični matriks opravlja v živalskih celicah, kot je ohranjanje oblike in strukture celic, veznih tkiv in celične signalizacije. Nato bomo razpravljali o najpomembnejših funkcijah:

Regulirajte turgor

V živalskih celicah - ki nimajo celične stene - je zunajcelično okolje velik izziv v smislu osmoze.

Ko je koncentracija medija višja v primerjavi z notranjostjo celic, se voda v celici nagiba ven. Nasprotno pa, ko je celica izpostavljena hipotoničnemu okolju (višja koncentracija v celici), voda vstopi in celica lahko eksplodira..

V primeru rastlinskih celic so raztopine v celičnem okolju nižje kot v celični notranjosti. Vendar pa celica ne eksplodira, ker je stisnjena celična stena. Ta pojav povzroča pojav mehanskega tlaka ali celičnega turgorja.

Turgorski pritisk, ki ga povzroča celična stena, pomaga ohranjati togost rastlinskih tkiv.

Povezave med celicami

Rastlinske celice lahko komunicirajo med seboj prek niza "kanalov", imenovanih plazmodsi. Te poti omogočajo povezavo citosola obeh celic in izmenjavo materialov in delcev.

Ta sistem omogoča izmenjavo produktov presnove, beljakovin, nukleinskih kislin in celo virusnih delcev.

Signalne ceste

V tem zapletenem matriksu so molekule, pridobljene iz pektina, kot so oligogalakturonidi, ki imajo sposobnost sprožiti signalne poti kot obrambne odgovore. Z drugimi besedami, delujejo kot imunski sistem pri živalih.

Čeprav celična stena predstavlja oviro za patogene, ni popolnoma neprepustna. Torej, ko je stena oslabljena te spojine se sprosti in "opozoriti" rastlin o napadu.

V odgovor se pojavi sproščanje reaktivnih kisikovih vrst in nastajajo presnovki, kot so fitoaleksini, ki so protimikrobne snovi..

Celična stena v prokariontih

Struktura in sestava eubakterij

Celična stena eubakterij ima dve temeljni strukturi, ki ju ločuje znamenita Gramova barva.

Prvo skupino sestavljajo Gram-negativne bakterije. V tem tipu je membrana dvojna. Celična stena je tanka in je obojestransko obdana z notranjo in zunanjo plazemsko membrano. Klasičen primer gramnegativne bakterije je E. coli.

Po drugi strani imajo Gram pozitivne bakterije samo plazemsko membrano in celična stena je veliko debelejša. Običajno so bogate s teichoic kislinami in mikoličnimi kislinami. Primer je patogen Staphylococcus aureus.

Glavna sestavina obeh vrst sten je peptidoglikan, znan tudi kot murein. Enote ali monomeri, ki jih sestavljajo, so N-acetilglukozamin in N-acetilmuramska kislina. Sestavljen je iz linearnih verig polisaharidov in majhnih peptidov. Peptidoglikan tvori močne in stabilne strukture.

Nekateri antibiotiki, kot so penicilin in vankomicin, delujejo tako, da preprečujejo nastanek vezi z bakterijsko celično steno. Ko bakterija izgubi svojo celično steno, je nastala struktura znana kot sferoplast.

Struktura in sestava v arhejah

Arheje se v sestavi stene razlikujejo glede na bakterije, predvsem zato, ker ne vsebujejo peptidoglikana. Nekatere arheje imajo plast pseudopeptidoglikana ali pseudomureina.

Ta polimer ima debelino 15-20 nm in je podoben peptidoglikanu. Sestavine polimera so l-N-acetiltalosaminuronska kislina, vezana na N-acetilglukozamin \ t.

Vsebujejo vrsto redkih lipidov, kot so skupine izoprena, vezane na glicerol, in dodatno plast glikoproteinov, ki se imenuje sloj S. Ta plast je pogosto povezana s plazemsko membrano..

Lipidi so drugačni kot v bakterijah. Pri evkariontih in bakterijah so najdene vezi esterskega tipa, v arhejah pa eterske vrste. Okostje glicerola je značilno za to področje.

Obstajajo nekatere vrste arhej, kot so Ferroplazma Acidophilum in Termoplazma spp., ki nimajo celične stene, čeprav živijo v ekstremnih okoljskih razmerah.

Eubacteria in archaea predstavljata veliko plast beljakovin, kot so adhezini, ki pomagajo tem mikroorganizmom kolonizirati različna okolja..

Sinteza

Pri gram-negativnih bakterijah se sestavine stene sintetizirajo v citoplazmi ali v notranji membrani. Konstrukcija stene poteka na zunanji strani celice.

Nastajanje peptidoglikana se začne v citoplazmi, kjer se zgodi sinteza, prekurzorji nukleotidov komponent stene.

Nato se sinteza nadaljuje v citoplazmatski membrani, kjer se sintetizirajo spojine lipidne narave.

Sintezni proces se konča znotraj citoplazmatske membrane, kjer se pojavi polimerizacija peptidoglikanskih enot. V tem procesu sodelujejo različni encimi.

Funkcije

Tako kot celična stena v rastlinah ta struktura v bakterijah opravlja podobne funkcije za zaščito teh enoceličnih organizmov pred lizo ob osmotskem stresu..

Zunanja membrana gram-negativnih bakterij pomaga pri prenosu beljakovin in raztapljenih snovi ter prenos signala. Prav tako ščiti organizem pred patogeni in zagotavlja celično stabilnost.

Celična stena gliv

Struktura in sestava

Večina celičnih sten na glivah ima precej podobno sestavo in strukturo. Nastanejo iz polimerov, podobnih gelom, ki so zapleteni z beljakovinami in drugimi sestavinami.

Značilna sestavina stene gliv je hitin. Deluje z glukani, da ustvari vlaknasto matriko. Čeprav je močna struktura, ima določeno stopnjo prilagodljivosti.

Sinteza

Sinteza glavnih sestavin - hitina in glukanov - se pojavi v plazemski membrani.

Druge komponente se sintetizirajo v Golgijevem aparatu in v endoplazmatskem retikulumu. Te molekule se prenesejo v celično zunanjost s pomočjo izločanja s pomočjo mehurčkov.

Funkcije

Celična stena gliv določa njeno morfogenezo, sposobnost za preživetje celic in njeno patogenost. Z ekološkega vidika določa vrsto okolja, v katerem lahko živijo določene glive ali ne.

Reference

  1. Albers, S. V., & Meyer, B.H. (2011). Ovojnica arhealnih celic. Nature Reviews Mikrobiologija, 9(6), 414-426.
  2. Cooper, G. (2000). Celica: molekularni pristop. 2. izdaja. Sinauer Associates.
  3. Forbes, B.A. (2009). Mikrobiološka diagnoza. Ed Panamericana Medical.
  4. Gow, N.A., Latge, J.P., & Munro, C.A. (2017). Celična stena gliv: struktura, biosinteza in funkcija. Spekter mikrobiologije 5(3)
  5. Keegstra, K. (2010). Stene rastlinskih celic. Rastlinska fiziologija, 154(2), 483-486.
  6. Koebnik, R., Locher, K.P., & Van Gelder, P. (2000). Struktura in funkcija bakterijskih beljakovin zunanjih membran: sodi na kratko. Molekularna mikrobiologija, 37(2), 239-253.
  7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekularna celična biologija 4. izdaja. Nacionalni center za biotehnološke informacije, knjižna polica.
  8. Scheffers, D.J. in Pinho, M.G. (2005). Sinteza bakterijske celične stene: nova spoznanja iz lokalizacijskih študij. Mnenja o mikrobiologiji in molekularni biologiji, 69(4), 585-607.
  9. Showalter, A. M. (1993). Struktura in delovanje beljakovin rastlinskih celičnih sten. Rastlinska celica, 5(1), 9-23.
  10. Valent, B.S. in Albersheim, P. (1974). Struktura sten rastlinskih celic: Na vezavo ksiloglukana na celulozna vlakna. Rastlinska fiziologija, 54(1), 105-108.
  11. Vallarino, J.G., & Osorio, S. (2012). Signalna vloga oligogalakturonidov, pridobljena med razgradnjo celične stene. Rastlinska signalizacija in vedenje, 7(11), 1447-1449.