CELLVÄGG: EGENSKAPER, FUNKTIONER OCH STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

Den cellvägg är en tjock och motståndskraftig struktur som avgränsar vissa typer av celler och finns omger plasmamembranet. Det betraktas inte som en vägg som förhindrar kontakt med utsidan; Det är en komplex, dynamisk struktur och ansvarar för ett betydande antal fysiologiska funktioner i organismer.

Cellväggen finns i växter, svampar, bakterier och alger. Varje vägg har en struktur och sammansättning som är typisk för gruppen. Däremot är en av egenskaperna hos djurceller bristen på en cellvägg. Denna struktur är huvudsakligen ansvarig för att ge och bibehålla formen på celler.

Cellväggen fungerar som en skyddande barriär som svar på osmotiska obalanser som cellmiljön kan ge. Dessutom har det en roll i kommunikationen mellan celler.

Generella egenskaper

-Cellväggen är en tjock, stabil och dynamisk barriär som finns i olika grupper av organismer.

-För närvarande av denna struktur är avgörande för cellens livskraft, dess form och, när det gäller skadliga organismer, deltar den i dess patogenicitet.

-Även om väggens sammansättning varierar beroende på varje grupp, är huvudfunktionen att upprätthålla cellintegritet mot osmotiska krafter som kan spränga cellen.

-I fallet med multicellulära organismer hjälper det bildandet av vävnader och deltar i cellkommunikation

Cellvägg i växter

Struktur och sammansättning

Väggcells cellväggar består av polysackarider och glykoproteiner, organiserade i en tredimensionell matris.

Den viktigaste komponenten är cellulosa. Det består av upprepande glukosenheter, kopplade samman med ß - 1,4 bindningar. Varje molekyl innehåller cirka 500 glukosmolekyler.

Resten av komponenterna inkluderar: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I och II och hemicellulosa-polysackarider såsom xyloglukaner, glucomannan, xylan, bland andra.

Väggen har också komponenter av proteinart. Arabinogalactan är ett protein som finns i väggen och är relaterat till cellsignalering.

Hemicellulosa binder via vätebindningar till cellulosa. Dessa interaktioner är mycket stabila. För resten av komponenterna är interaktionsläget ännu inte väl definierat.

Du kan skilja mellan primär och sekundär cellvägg. Den primära är tunn och något formbar. Efter det att celltillväxten upphör inträffar avsättningen av den sekundära väggen, vilket kan ändra dess sammansättning med avseende på den primära väggen eller förbli oförändrad och endast lägga till extra lager.

I vissa fall är lignin en del av sekundärväggen. Exempelvis har träd betydande mängder cellulosa och lignin.

Syntes

Väggens biosyntesprocess är komplex. Det involverar cirka 2000 gener som deltar i konstruktionen av strukturen.

Cellulosa syntetiseras på plasmamembranet som ska deponeras direkt utanför. Dess bildning kräver flera enzymkomplex.

Resten av komponenterna syntetiseras i membransystem som finns i cellen (som Golgi-apparaten) och utsöndras genom vesiklar.

Fungera

Cellväggen i växter har funktioner som är analoga med de som utförs av den extracellulära matrisen i djurceller, såsom att bibehålla cellform och struktur, förbinda vävnader och cellsignalering. Nedan diskuterar vi de viktigaste funktionerna:

Reglera turgor

I djurceller - som saknar en cellvägg - utgör den extracellulära miljön en stor utmaning när det gäller osmos.

När koncentrationen av mediet är högre jämfört med insidan av cellen, tenderar vattnet att rinna ut ur cellen. Omvänt, när cellen utsätts för en hypotonisk miljö (högre koncentration i cellen) kommer vattnet in och cellen kan explodera.

När det gäller växtceller är de lösta ämnena i cellmiljön mindre än i cellinre. Cellen exploderar emellertid inte eftersom cellväggen är under tryck. Detta fenomen orsakar uppkomsten av ett visst mekaniskt tryck eller cellulär turgor.

Turgortrycket som skapas av cellväggen hjälper till att hålla växtvävnaderna styva.

Cellanslutningar

Växtceller kan kommunicera med varandra genom en serie "kanaler" som kallas plasmodesmata. Dessa vägar förbinder cytosol från båda cellerna och utbyter material och partiklar.

Detta system möjliggör utbyte av metaboliska produkter, proteiner, nukleinsyror och till och med virala partiklar.

Signaleringsvägar

I denna intrikata matris finns molekyler härledda från pektin, såsom oligogalakturonider, som har förmågan att trigga signalvägar såsom försvarssvar. Med andra ord fungerar de som immunsystemet hos djur.

Även om cellväggen bildar en barriär mot patogener är den inte helt ogenomtränglig. Därför frigörs dessa föreningar när väggen försvagas och "varnar" anfallets växt.

Som svar sker frisättningen av reaktiva syresorter och metaboliter, såsom fytoalexiner, som är antimikrobiella substanser, produceras.

Cellvägg i prokaryoter

Struktur och sammansättning i eubakterier

Cellväggen i eubakterier har två grundläggande strukturer, som är differentierade med den berömda Gram-fläcken.

Den första gruppen består av Gram-negativa bakterier. I denna typ är membranet dubbelt. Cellväggen är tunn och omges på båda sidor av ett inre och ett yttre plasmamembran. Det klassiska exemplet på en Gram-negativ bakterie är E. coli.

Gram-positiva bakterier har för sin del bara ett plasmamembran och cellväggen är mycket tjockare. Dessa är vanligtvis rika på teikosyror och mykolsyror. Ett exempel är patogenen Staphylococcus aureus.

Huvudkomponenten i båda typerna av väggar är peptidoglykan, även känd som murein. Enheterna eller monomererna som komponerar den är N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra. Den består av linjära kedjor av polysackarider och små peptider. Peptidoglycan bildar starka och stabila strukturer.

Vissa antibiotika, såsom penicillin och vankomycin, fungerar genom att förhindra bildandet av bindningarna i bakteriecellväggen. När en bakterie tappar sin cellvägg, är den resulterande strukturen känd som en sfäroplast.

Struktur och sammansättning i archaea

Archaea skiljer sig i väggkomposition från bakterier, främst på grund av att de inte innehåller peptidoglykan. Vissa archaea har ett lager av pseudopeptidoglycan eller pseudomurein.

Denna polymer är 15–20 nm tjock och liknar peptidoglykan. Komponentema i polymeren är lN-acetyltalosaminuronsyra kopplad till N-Acetylglukosamin.

De innehåller ett antal sällsynta lipider, såsom glycerolbundna isoprengrupper och ett ytterligare lager av glykoproteiner, kallad S-lagret. Detta lager är ofta associerat med plasmamembranet.

Lipider är annorlunda än i bakterier. I eukaryoter och bakterier är bindningarna som finns av estertyp, medan de i archaea är av etertyp. Glycerolskelettet är typiskt för denna domän.

Det finns vissa arter av archaea, som Ferroplasma Acidophilum och Thermoplasma spp., Som inte har en cellvägg, trots att de lever under extrema miljöförhållanden.

Både eubakterier och archaea har ett stort skikt av proteiner, såsom adhesiner, som hjälper dessa mikroorganismer att kolonisera olika miljöer.

Syntes

I gramnegativa bakterier syntetiseras väggens komponenter i cytoplasma eller det inre membranet. Väggens konstruktion sker på utsidan av cellen.

Bildningen av peptidoglykan börjar i cytoplasma, där syntesen av nukleotidprekursorerna för väggkomponenterna sker.

Därefter fortsätter syntesen i det cytoplasmiska membranet, där föreningar av lipid natur syntetiseras.

Syntesprocessen avslutas inuti det cytoplasmiska membranet, där polymerisationen av peptidoglykans enheter sker. Olika enzymer deltar i denna process.

Funktioner

Liksom cellväggen i växter utför denna struktur i bakterier liknande funktioner för att skydda dessa encelliga organismer från lys mot osmotisk stress.

Det yttre membranet av Gram-negativa bakterier hjälper till att translokera proteiner och lösta ämnen och vid signalöverföring. Det skyddar också kroppen från patogener och ger cellstabilitet.

Cellvägg i svampar

Struktur och sammansättning

De flesta cellväggar i svampar har en relativt lik sammansättning och struktur. De bildas av gelliknande kolhydratpolymerer, sammanflätade med proteiner och andra komponenter.

Den särskiljande komponenten i svampväggen är kitin. Det interagerar med glukaner för att skapa en fibrös matris. Även om det är en stark struktur, uppvisar den en viss grad av flexibilitet.

Syntes

Syntesen av huvudkomponenterna - kitin och glukaner - sker i plasmamembranet.

Andra komponenter syntetiseras i Golgi-apparaten och i endoplasmatisk retikulum. Dessa molekyler transporteras utanför cellen genom utsöndring genom vesiklar.

Funktioner

Cellväggen hos svampar bestämmer deras morfogenes, cellviabilitet och patogenicitet. Ur ekologisk synvinkel avgör den vilken typ av miljö som en viss svamp kan eller inte kan leva i.

referenser

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Det archaeala cellhöljet. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Cooper, G. (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2: a upplagan. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobiologisk diagnos. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, & Munro, CA (2017). Svampcellväggen: struktur, biosyntes och funktion. Mikrobiologispektrum 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Plantera cellväggar. Växtfysiologi, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Struktur och funktion av bakteriella yttre membranproteiner: fat i ett nötskal. Molekylär mikrobiologi, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekylär cellbiologi 4: e upplagan. Nationellt centrum för bioteknikinformation, bokhylla.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Bakteriell cellväggssyntes: ny insikt från lokaliseringsstudier. Mikrobiologi och molekylärbiologi, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Struktur och funktion av växtcellväggsproteiner. Växtcellen, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Strukturen för växtcellväggar: Om bindning av xyloglucan till cellulosafibrer. Växtfysiologi, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Signaleringsroll för oligogalakturonider härledda under nedbrytning av cellväggen. Plantsignalering och beteende, 7 (11), 1447–1449.