CELLEVEGG: EGENSKAPER, FUNKSJONER OG STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

Det cellevegg er en tykk og motstandsdyktig struktur som avgrenser visse typer av celler og er funnet omgir plasmamembranen. Det regnes ikke som en vegg som forhindrer kontakt med utsiden; Det er en kompleks, dynamisk struktur og er ansvarlig for et betydelig antall fysiologiske funksjoner i organismer.

Celleveggen finnes i planter, sopp, bakterier og alger. Hver vegg har en struktur og sammensetning som er typisk for gruppen. I kontrast er et av kjennetegnene til dyreceller mangelen på en cellevegg. Denne strukturen er hovedsakelig ansvarlig for å gi og opprettholde formen til celler.

Celleveggen fungerer som en beskyttende barriere som svar på osmotiske ubalanser som cellemiljøet kan utgjøre. I tillegg har det en rolle i kommunikasjonen mellom celler.

Generelle egenskaper

-Celleveggen er en tykk, stabil og dynamisk barriere som finnes i forskjellige grupper av organismer.

-Tilstedeværelsen av denne strukturen er avgjørende for levedyktigheten av cellen, dens form, og i tilfelle av skadelige organismer, deltar den i dens patogenisitet.

-Selv om veggens sammensetning varierer avhengig av hver gruppe, er hovedfunksjonen å opprettholde celleintegriteten mot osmotiske krefter som kan sprekke cellen.

-I tilfelle av flercellede organismer, hjelper det dannelsen av vev og deltar i cellekommunikasjon

Cellevegg i planter

Struktur og sammensetning

Celleveggene til planteceller er sammensatt av polysakkarider og glykoproteiner, organisert i en tredimensjonal matrise.

Den viktigste komponenten er cellulose. Den består av gjentagende glukoseenheter, knyttet sammen med β - 1,4 bindinger. Hvert molekyl inneholder omtrent 500 glukosemolekyler.

Resten av komponentene inkluderer: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I og II og hemicellulose-polysakkarider, så som xyloglukaner, glucomannan, xylan, blant andre.

Veggen har også komponenter av proteinart. Arabinogalactan er et protein som finnes i veggen og er relatert til cellesignalering.

Hemicellulose binder seg via hydrogenbindinger til cellulose. Disse samhandlingene er veldig stabile. For resten av komponentene er interaksjonsmåten ennå ikke godt definert.

Du kan skille mellom primær og sekundær cellevegg. Primæren er tynn og noe formbar. Etter at celleveksten stopper oppstår deponering av sekundærveggen, noe som kan endre sammensetningen i forhold til primærveggen eller forbli uendret og bare legge til ekstra lag.

I noen tilfeller er lignin en komponent av sekundærveggen. For eksempel har trær betydelige mengder cellulose og lignin.

syntese

Veggens biosynteseprosess er kompleks. Det involverer omtrent 2000 gener som deltar i konstruksjonen av strukturen.

Cellulose syntetiseres på plasmamembranen som skal deponeres rett utenfor. Dens dannelse krever flere enzymkomplekser.

Resten av komponentene blir syntetisert i membranøse systemer plassert i cellen (for eksempel Golgi-apparatet) og skilles ut gjennom vesikler.

Funksjon

Celleveggen i planter har funksjoner som er analoge med de som utføres av den ekstracellulære matrisen i dyreceller, slik som å opprettholde celleform og struktur, forbinde vev og cellesignalering. Nedenfor skal vi diskutere de viktigste funksjonene:

Regulere turgor

I dyreceller - som mangler en cellevegg - utgjør det ekstracellulære miljøet en stor utfordring når det gjelder osmose.

Når konsentrasjonen av mediet er høyere sammenlignet med innsiden av cellen, har vannet en tendens til å strømme ut av cellen. Motsatt, når cellen blir utsatt for et hypotonisk miljø (høyere konsentrasjon i cellen), kommer vannet inn og cellen kan eksplodere.

Når det gjelder planteceller, er de oppløste stoffene i det cellulære miljøet mindre enn i celleinnredningen. Cellen eksploderer imidlertid ikke fordi celleveggen er under trykk. Dette fenomenet forårsaker utseendet til et visst mekanisk trykk eller cellulær turgor.

Turgortrykket skapt av celleveggen hjelper med å holde plantevev stivt.

Celleforbindelser

Plante celler er i stand til å kommunisere med hverandre gjennom en serie "kanaler" kalt plasmodesmata. Disse traseene forbinder cytosol fra begge celler og utveksler materialer og partikler.

Dette systemet tillater utveksling av metabolske produkter, proteiner, nukleinsyrer og til og med virale partikler.

Signaleruter

I denne intrikate matrisen er det molekyler avledet fra pektin, for eksempel oligogalacturonider, som har evnen til å utløse signalveier som forsvarsrespons. Med andre ord fungerer de som immunforsvaret hos dyr.

Selv om celleveggen danner en barriere mot patogener, er den ikke helt ugjennomtrengelig. Derfor, når veggen er svekket, frigjøres disse forbindelsene og "advarer" angrepsplanten.

Som svar skjer frigjøring av reaktive oksygenarter og metabolitter blir produsert, for eksempel fytoalexiner, som er antimikrobielle stoffer.

Cellevegg i prokaryoter

Struktur og sammensetning i eubakterier

Celleveggen av eubakterier har to grunnleggende strukturer, som er differensiert av den berømte Gram-flekken.

Den første gruppen består av Gram-negative bakterier. I denne typen er membranen dobbelt. Celleveggen er tynn og er omgitt på begge sider av en indre og en ytre plasmamembran. Det klassiske eksemplet på en Gram-negativ bakterie er E. coli.

Gram-positive bakterier har på sin side bare en plasmamembran, og celleveggen er mye tykkere. Disse er vanligvis rike på teikosyrer og mykolsyrer. Et eksempel er patogenet Staphylococcus aureus.

Hovedkomponenten i begge typer vegger er peptidoglycan, også kjent som murein. Enhetene eller monomerer som utgjør den er N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre. Den er sammensatt av lineære kjeder av polysakkarider og små peptider. Peptidoglycan danner sterke og stabile strukturer.

Noen antibiotika, som penicillin og vankomycin, virker ved å forhindre dannelse av bindingene i bakteriecelleveggen. Når en bakterie mister sin cellevegg, er den resulterende strukturen kjent som en sfæroplast.

Struktur og komposisjon i archaea

Archaea skiller seg i veggesammensetning fra bakterier, hovedsakelig fordi de ikke inneholder peptidoglycan. Noen archaea har et lag med pseudopeptidoglycan eller pseudomurein.

Denne polymeren er 15-20 nm tykk og ligner peptidoglykan. Komponentene i polymeren er lN-acetyltalosaminuronsyre bundet til N-Acetylglucosamine.

De inneholder en rekke sjeldne lipider, slik som glycerolbundne isoprengrupper og et ekstra lag glykoproteiner, kalt S-laget. Dette laget er ofte assosiert med plasmamembranen.

Lipider er annerledes enn i bakterier. Hos eukaryoter og bakterier er bindingene som er funnet av estertypen, mens de i archaea er av etertypen. Glyserolryggraden er typisk for dette domenet.

Det er noen arter av archaea, som Ferroplasma Acidophilum og Thermoplasma spp., Som ikke har en cellevegg, til tross for at de lever under ekstreme miljøforhold.

Både eubakterier og archaea har et stort lag proteiner, for eksempel adhesiner, som hjelper disse mikroorganismer til å kolonisere forskjellige miljøer.

syntese

I gramnegative bakterier syntetiseres veggenes komponenter i cytoplasma eller indre membran. Byggingen av veggen skjer på utsiden av cellen.

Dannelsen av peptidoglycan begynner i cytoplasmaet, der syntesen av nukleotidforløpere til komponentene i veggen skjer.

Deretter fortsetter syntesen i den cytoplasmatiske membranen, der forbindelser av lipid karakter syntetiseres.

Synteseprosessen avsluttes inne i den cytoplasmatiske membranen, der polymerisasjonen av peptidoglycan-enhetene skjer. Ulike enzymer deltar i denne prosessen.

Egenskaper

I likhet med celleveggen i planter, utfører denne strukturen i bakterier lignende funksjoner for å beskytte disse encellede organismer mot lys mot osmotisk stress.

Den ytre membranen til Gram-negative bakterier hjelper med å translokere proteiner og oppløste stoffer, og i signaloverføring. Det beskytter også kroppen mot patogener og gir cellestabilitet.

Cellevegg i sopp

Struktur og sammensetning

De fleste cellevegger i sopp har en ganske lik sammensetning og struktur. De er dannet av gel-lignende karbohydratpolymerer, sammenvevd med proteiner og andre komponenter.

Den særegne komponenten av soppveggen er kitin. Det samhandler med glukaner for å lage en fibermatrise. Selv om det er en sterk struktur, viser den en viss grad av fleksibilitet.

syntese

Syntese av hovedkomponentene - kitin og glukaner - skjer i plasmamembranen.

Andre komponenter blir syntetisert i Golgi-apparatet og i endoplasmatisk retikulum. Disse molekylene blir ført utenfor cellen ved utskillelse gjennom vesikler.

Egenskaper

Celleveggen til sopp bestemmer deres morfogenese, celleviabilitet og patogenisitet. Fra et økologisk synspunkt bestemmer det hvilken type miljø en viss sopp kan eller ikke kan leve i.

referanser

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Arkaeal cellekonvolutten. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Cooper, G. (2000). Cellen: En molekylær tilnærming. 2. utgave. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobiologisk diagnose. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, & Munro, CA (2017). Soppcelleveggen: struktur, biosyntese og funksjon. Mikrobiologi spekter 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Plante cellevegger. Plantefysiologi, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Struktur og funksjon av ytre membranproteiner: fat i et nøtteskall. Molekylær mikrobiologi, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular cell biology 4. utgave. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi, bokhylle.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Bakteriell celleveggssyntese: ny innsikt fra lokaliseringsstudier. Anmeldelser av mikrobiologi og molekylærbiologi, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Struktur og funksjon av plantecelleveggproteiner. Plantecellen, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Strukturen av plantecellevegger: På binding av xyloglucan til cellulosefibre. Plantefysiologi, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Signaleringsrolle for oligogalakturonider avledet under nedbrytning av celleveggen. Plantsignalering og -atferd, 7 (11), 1447–1449.