Особенности, функции и структура клеточной стенки

Клеточные стенки высших растений

Клеточные стенки высших растений построены в основном из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. В них существуют углубления — поры, через которые проходят плазмодесмы, осуществляющие контакт соседних клеток и обмен веществами между ними. Растительные клеточные стенки выполняют целый ряд функций: они обеспечивают жесткость клетки для структурной и механической поддержки, придают форму клетке, направление её роста и в конечном счете морфологию всему растению. Клеточная стенка также противодействует тургору, то есть осмотическому давлению, когда дополнительное количество воды поступает в растения. Клеточные стенки защищают от патогенов, проникающих из окружающей среды, и запасают углеводы для растения. Растительные клеточные стенки строятся прежде всего из углеводного полимера целлюлозы.

Видео

Клеточная стенка у прокариот

Структура и состав в эубактерии

Клеточная стенка эубактерии имеет две фундаментальные структуры, которые дифференцируются знаменитым окрашиванием по Граму..

Первая группа состоит из грамотрицательных бактерий. У этого типа мембрана двойная. Клеточная стенка тонкая и с обеих сторон окружена внутренней и внешней плазматической мембраной. Классическим примером грамотрицательной бактерии является Кишечная палочка.

В свою очередь, грамположительные бактерии имеют только плазматическую мембрану, а клеточная стенка намного толще. Они обычно богаты тейхоевой кислотой и миколевой кислотой. Примером является патоген Золотистый стафилококк.

Основным компонентом обоих типов стен является пептидогликан, также известный как мурейн. Единицами или мономерами, которые его составляют, являются N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминовая кислота. Он состоит из линейных цепочек полисахаридов и небольших пептидов. Пептидогликан образует прочные и стабильные структуры.

Некоторые антибиотики, такие как пенициллин и ванкомицин, действуют, предотвращая образование бактериальных связей клеточной стенки. Когда бактерия теряет клеточную стенку, полученная структура называется сферопластом..

Структура и состав в архее

Археи различаются по составу стенки относительно бактерий, главным образом потому, что они не содержат пептидогликана. Некоторые археи имеют слой псевдопептидогликана или псевдомуреина.

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

Они содержат ряд редких липидов, таких как изопреновые группы, присоединенные к глицерину, и дополнительный слой гликопротеинов, называемый слоем S. Этот слой часто ассоциируется с плазматической мембраной..

Липиды отличаются от бактерий. У эукариот и бактерий обнаружены связи эфирного типа, а у архей — эфирного типа. Скелет глицерина является типичным для этого домена.

Есть несколько видов архей, таких как Ферроплазма ацидофильная и Thermoplasma spp., которые не имеют клеточной стенки, несмотря на то, что живут в экстремальных условиях окружающей среды.

И эубактерии, и археи представляют большой слой белков, таких как адгезины, которые помогают этим микроорганизмам колонизировать различные среды.

синтез

У грамотрицательных бактерий компоненты стенки синтезируются в цитоплазме или во внутренней мембране. Строительство стены происходит снаружи клетки.

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

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

Процесс синтеза заканчивается внутри цитоплазматической мембраны, где происходит полимеризация пептидогликановых звеньев. Различные ферменты участвуют в этом процессе.

функции

Как и клеточная стенка у растений, эта структура у бактерий выполняет аналогичные функции по защите этих одноклеточных организмов от лизиса перед лицом осмотического стресса..

Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий помогает транслокации белков и растворенных веществ и передаче сигнала. Он также защищает организм от патогенов и обеспечивает клеточную стабильность.

Зачем нужна клеточная стенка?

Клеточная стенка выполняет несколько функций, включая поддержание структуры и формы клетки. Стена жесткая, поэтому она защищает клетку и ее содержимое.

Например, клеточная стенка может препятствовать проникновению патогенных микроорганизмов, таких как вирусы растений. В дополнение к механической опоре стена выступает в качестве каркаса, который может препятствовать слишком быстрому расширению или росту клетки. Белки, целлюлозные волокна, полисахариды и другие структурные компоненты помогают стенке поддерживать форму клетки.

Она также играет важную роль в транспорте. Посколь

Она также играет важную роль в транспорте. Поскольку стенка представляет собой полупроницаемую мембрану, она позволяет проходить определенным веществам, таким как белки. Это позволяет стене регулировать диффузию в клетке и контролировать, что входит или выходит.

Кроме того, полупроницаемая мембрана помогает связи между клетками, позволяя сигнальным молекулам проходить через поры.

Тургорное давление клетки

Одна из главных причин наличия стенки в растительной клетке заключается в том, что она может противостоять тургорному давлению, и именно здесь целлюлоза играет решающую роль. Тургорское давление — это сила, создаваемая выталкивающей внутренней частью ячейки. Микрофибриллы целлюлозы образуют матрицу с белками, гемицеллюлозами и пектинами, чтобы обеспечить прочную основу, которая может противостоять тургорному давлению.

И гемицеллюлозы, и пектины являются разветвленными полисахаридами. Гемицеллюлозы имеют водородные связи, соединяющие их с микрофибриллами целлюлозы, в то время как пектины удерживают молекулы воды, образуя гель. Гемицеллюлозы увеличивают прочность матрицы, а пектины помогают предотвратить сжатие.

Характеристики

Этот раздел .

Схема растительной клетки, клеточная стенка обозначена зеленым цветом.

Клеточные стенки служат аналогичным целям у тех организмов, которые ими обладают. Они могут придавать клеткам жесткость и прочность, обеспечивая защиту от механического воздействия. Химический состав и механические свойства клеточной стенки связаны с ростом и морфогенезом растительных клеток . [11] В многоклеточных организмах они позволяют организму строить и сохранять определенную форму. Клеточные стенки также ограничивают проникновение больших молекул, которые могут быть токсичными для клетки. Кроме того, они позволяют создавать стабильную осмотическую среду, предотвращая осмотический лизис и помогая удерживать воду. Их состав, свойства и форма могут изменяться в течение клеточного цикла и зависеть от условий роста. [11]

Клеточные стенки водорослей

Как иклетки высших растений, клетки водорослей имеют соответствующие стенки. Они содержат целлюлозу идругие гликопротеины.

Вклеточных стенках зеленых инекоторых видов красных водорослей встречаются манозиловые микроволокна. Авклеточных стенках бурых водорослей встречается альгиновая кислота. 

Агарозы, карагинан, порфиран, фурселеран ифуноран встречаются практически вовсех видах водорослей. Группа диатомовых водорослей синтезирует свою клеточную стенку изкремнезема, что вкакой-то мере способствует быстрому росту водорослей.

Прочие покрытия для ячеек

Многие протисты и бактерии продуцируют другие структуры клеточной поверхности, помимо клеточных стенок, внешней ( внеклеточный матрикс ) или внутренней. [44] [45] [46] У многих водорослей есть оболочка или оболочка слизи вне клетки, состоящая из экзополисахаридов . Диатомовые водоросли строят панцири из кремнезема, извлеченного из окружающей воды; радиолярий , фораминифер , раковинные амебы и silicoflagellates также производят каркас из минералов , которая называетсятестируйте в некоторых группах. Многие зеленые водоросли , такие как Halimeda и Dasycladales , а некоторые красные водоросли , в Corallinales , упаковывают свои клетки в секретируемом скелете карбоната кальция . В любом случае стена жесткая и по существу неорганическая . Это неживой компонент клетки. Некоторые золотистые водоросли , инфузории и хоанофлагелляты образуют защитное внешнее покрытие, похожее на раковину, которое называется лорика . Некоторые динофлагелляты имеют теки из целлюлозыпластинки, а у кокколитофорид есть кокколиты .

Внеклеточный матрикс (ECM) , также присутствует в многоклеточных . Его состав варьируется от клетки к клетке, но коллагены являются наиболее распространенным белком в ЕСМ. [47] [48]

Теги

Adblock
detector