CELLEVÆG: EGENSKABER, FUNKTIONER OG STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

Den cellevæg er en tyk og modstandsdygtig struktur, der afgrænser visse typer celler og findes omgiver plasmamembranen. Det betragtes ikke som en væg, der forhindrer kontakt med ydersiden; Det er en kompleks, dynamisk struktur og er ansvarlig for et betydeligt antal fysiologiske funktioner i organismer.

Cellevæggen findes i planter, svampe, bakterier og alger. Hver væg har en struktur og sammensætning, der er typisk for gruppen. I modsætning hertil er en af ​​egenskaberne ved dyreceller manglen på en cellevæg. Denne struktur er primært ansvarlig for at give og bevare formen på celler.

Cellevæggen fungerer som en beskyttende barriere som reaktion på osmotiske ubalancer, som cellemiljøet kan udvise. Derudover har det en rolle i kommunikationen mellem celler.

Generelle karakteristika

-Cellevæggen er en tyk, stabil og dynamisk barriere, der findes i forskellige grupper af organismer.

-Tilstedeværelsen af ​​denne struktur er afgørende for cellens levedygtighed, dens form og i tilfælde af skadelige organismer deltager den i dens patogenicitet.

-Selv om væggens sammensætning varierer afhængigt af hver gruppe, er hovedfunktionen at opretholde celleintegritet mod osmotiske kræfter, der kan sprænge cellen.

-I tilfælde af flercellede organismer hjælper det dannelsen af ​​væv og deltager i cellekommunikation

Cellevæg i planter

Struktur og sammensætning

Plantecellers cellevægge er sammensat af polysaccharider og glycoproteiner, organiseret i en tredimensionel matrix.

Den vigtigste komponent er cellulose. Det består af gentagne glukoseenheder, der er forbundet med β - 1,4 bindinger. Hvert molekyle indeholder ca. 500 glukosemolekyler.

Resten af ​​komponenterne inkluderer: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I og II og hemicellulose-polysaccharider, såsom xyloglucaner, glucomannan, xylan, blandt andre.

Væggen har også komponenter af proteinart. Arabinogalactan er et protein, der findes i væggen og er relateret til celle signalering.

Hemicellulose binder via hydrogenbindinger til cellulose. Disse interaktioner er meget stabile. For resten af ​​komponenterne er interaktionsmåden endnu ikke defineret godt.

Du kan skelne mellem primær og sekundær cellevæg. Det primære er tyndt og lidt formbart. Når cellevæksten er stoppet, forekommer afsætningen af ​​den sekundære væg, som kan ændre dens sammensætning med hensyn til den primære væg eller forblive uændret og kun tilføje ekstra lag.

I nogle tilfælde er lignin en komponent i den sekundære væg. For eksempel har træer betydelige mængder cellulose og lignin.

syntese

Vægbiosynteseprocessen er kompleks. Det involverer ca. 2000 gener, der deltager i konstruktionen af ​​strukturen.

Cellulose syntetiseres på plasmamembranen, der skal deponeres direkte udenfor. Dens dannelse kræver flere enzymkomplekser.

Resten af ​​komponenterne syntetiseres i membranøse systemer placeret i cellen (såsom Golgi-apparatet) og udskilles gennem vesikler.

Fungere

Cellevæggen i planter har funktioner, der er analoge med dem, der udføres af den ekstracellulære matrix i dyreceller, såsom opretholdelse af celleform og struktur, forbindelsesvæv og cellesignalering. Nedenfor diskuterer vi de vigtigste funktioner:

Regulér turgor

I dyreceller - som mangler en cellevæg - udgør det ekstracellulære miljø en stor udfordring med hensyn til osmose.

Når koncentrationen af ​​mediet er højere sammenlignet med indersiden af ​​cellen, har vandet en tendens til at strømme ud af cellen. Omvendt, når cellen udsættes for et hypotonisk miljø (højere koncentration i cellen), kommer vandet ind, og cellen kan eksplodere.

For planteceller er de opløste stoffer, der findes i det cellulære miljø, mindre end i celleindretningen. Cellen eksploderer imidlertid ikke, fordi cellevæggen er under pres. Dette fænomen forårsager udseendet af et bestemt mekanisk tryk eller en cellulær turgor.

Turgortrykket skabt af cellevæggen hjælper med at holde plantevæv stive.

Celleforbindelser

Plante celler er i stand til at kommunikere med hinanden gennem en række "kanaler" kaldet plasmodesmata. Disse veje forbinder cytosol fra begge celler og udveksler materialer og partikler.

Dette system tillader udveksling af metabolske produkter, proteiner, nukleinsyrer og endda virale partikler.

Signaleruter

I denne komplicerede matrix er der molekyler afledt af pectin, såsom oligogalacturonider, som har evnen til at udløse signalveje som forsvarsrespons. Med andre ord fungerer de som immunsystemet hos dyr.

Selvom cellevæggen danner en barriere mod patogener, er den ikke helt uigennemtrængelig. Derfor, når væggen er svækket, frigøres disse forbindelser og "advarer" angrebsplanten.

Som reaktion forekommer frigivelse af reaktive iltarter, og der produceres metabolitter såsom fytoalexiner, som er antimikrobielle stoffer.

Cellevæg i prokaryoter

Struktur og sammensætning i eubakterier

Cellevæggen af ​​eubakterier har to grundlæggende strukturer, der er differentieret ved den berømte Gram-plet.

Den første gruppe består af Gram-negative bakterier. I denne type er membranen dobbelt. Cellevæggen er tynd og er omgivet på begge sider af en indre og en ydre plasmamembran. Det klassiske eksempel på en Gram-negativ bakterie er E. coli.

Gram-positive bakterier har på deres side kun en plasmamembran, og cellevæggen er meget tykkere. Disse er normalt rige på teichoinsyrer og mykolsyrer. Et eksempel er patogenen Staphylococcus aureus.

Hovedkomponenten i begge typer vægge er peptidoglycan, også kendt som murein. Enhederne eller monomererne, der komponerer det, er N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre. Det er sammensat af lineære kæder af polysaccharider og små peptider. Peptidoglycan danner stærke og stabile strukturer.

Nogle antibiotika, såsom penicillin og vancomycin, fungerer ved at forhindre dannelse af bindinger i bakteriecellevæggen. Når en bakterie mister sin cellevæg, er den resulterende struktur kendt som en sfæroplast.

Struktur og sammensætning i archaea

Archaea adskiller sig i vægsammensætning fra bakterier, hovedsageligt fordi de ikke indeholder peptidoglycan. Nogle archaea har et lag af pseudopeptidoglycan eller pseudomurein.

Denne polymer er 15-20 nm tyk og ligner peptidoglycan. Komponenterne i polymeren er lN-acetyltalosaminuronsyre bundet til N-Acetylglucosamin.

De indeholder et antal sjældne lipider, såsom glycerolbundne isoprengrupper og et yderligere lag glycoproteiner, kaldet S-laget. Dette lag er ofte forbundet med plasmamembranen.

Lipider er forskellige end i bakterier. I eukaryoter og bakterier er de fundne bindinger af estertypen, mens de i archaea er af etertypen. Glycerolskelettet er typisk for dette domæne.

Der er nogle arter af archaea, såsom Ferroplasma Acidophilum og Thermoplasma spp., Der ikke har en cellevæg, på trods af at de lever under ekstreme miljøforhold.

Både eubakterier og archaea har et stort lag proteiner, såsom adhæsiner, der hjælper disse mikroorganismer med at kolonisere forskellige miljøer.

syntese

I gramnegative bakterier syntetiseres væggens komponenter i cytoplasmaet eller den indre membran. Konstruktionen af ​​væggen sker på ydersiden af ​​cellen.

Dannelsen af ​​peptidoglycan begynder i cytoplasmaet, hvor syntesen af ​​nukleotidforløbere for væggens komponenter forekommer.

Efterfølgende fortsætter syntesen i den cytoplasmatiske membran, hvor forbindelser af lipid karakter syntetiseres.

Syntese-processen slutter inden i den cytoplasmatiske membran, hvor polymerisationen af ​​peptidoglycan-enheder finder sted. Forskellige enzymer deltager i denne proces.

Funktioner

Ligesom cellevæggen i planter udfører denne struktur i bakterier lignende funktioner for at beskytte disse encellede organismer mod lysis mod osmotisk stress.

Den ydre membran af Gram-negative bakterier hjælper med translokation af proteiner og opløste stoffer og i signaltransduktion. Det beskytter også kroppen mod patogener og giver cellestabilitet.

Cellevæg i svampe

Struktur og sammensætning

De fleste cellevægge i svampe har en temmelig lignende sammensætning og struktur. De er dannet af gellignende kulhydratpolymerer, sammenflettet med proteiner og andre komponenter.

Den karakteristiske bestanddel af svampevæggen er chitin. Det interagerer med glukaner for at skabe en fibrøs matrix. Selvom det er en stærk struktur, udviser den en vis grad af fleksibilitet.

syntese

Syntesen af ​​hovedkomponenterne - chitin og glukaner - forekommer i plasmamembranen.

Andre komponenter syntetiseres i Golgi-apparatet og i det endoplasmatiske retikulum. Disse molekyler bæres uden for cellen ved udskillelse gennem vesikler.

Funktioner

Soppens cellevæg bestemmer deres morfogenese, celleviabilitet og patogenicitet. Ud fra et økologisk synspunkt bestemmer det, hvilken type miljø en bestemt svamp kan eller ikke kan leve i.

Referencer

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Arkæeal cellehyllingen. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Cooper, G. (2000). Cellen: En molekylær tilgang. 2. udgave. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobiologisk diagnose. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, & Munro, CA (2017). Svampecellevæggen: struktur, biosyntese og funktion. Mikrobiologispektrum 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Plante cellevægge. Plantefysiologi, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Struktur og funktion af bakterielle ydre membranproteiner: tønder i et nøddeskal. Molekylær mikrobiologi, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekylær cellebiologi 4. udgave. National Center for Biotechnology Information, Boghylde.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Bakteriel cellevægssyntese: ny indsigt fra lokaliseringsundersøgelser. Anmeldelser af mikrobiologi og molekylærbiologi, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Struktur og funktion af plantecellevægsproteiner. Plantecellen, 5 (1), 9-23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Strukturen af ​​plantecellevægge: På binding af xyloglucan til cellulosefibre. Plantefysiologi, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Signaleringsrolle for oligogalacturonider afledt under cellevægsnedbrydning. Plantsignalering og -adfærd, 7 (11), 1447–1449.