Cellevæggens opbygning og funktion

Cellevæggen er et stift, semipermeabelt lag, der omgiver visse typer celler, både eukaryote og prokaryote. I de fleste tilfælde består cellevæggen af ​​lag med forskellige typer organiske forbindelser, herunder polypeptider (herunder nogle proteiner), polysaccharider (såsom cellulose og kitin) og lipider samt kombinationer heraf såsom glykoproteiner, lipoproteiner og lipopolysaccharider.

I de celler, der har en, er cellevæggen altid umiddelbart efter cellemembranen, der omgiver og indeholder cytoplasmaet (plasmamembranen). I mange tilfælde, såsom planteceller, er cellevæggen den ydre belægning, der tjener som grænsefladen mellem cellen og det ekstracellulære rum. I andre tilfælde, såsom i nogle arter af bakterier, er cellevæggen dækket af et andet lag kaldet kapslen eller af et gel-lignende lag.

Celletyper, der har en cellevæg

Cellevæggen er karakteristisk for de fleste planteceller , for svampe , for bakterier , for alger og for nogle arkæer . Det samme gør langt de fleste gær. De er dog ikke til stede i dyreceller. Som vi vil se i detaljer senere, udfører cellevæggen mange vigtige funktioner, både for cellen og for flercellede organismer, herunder bl.a.

• Beskyttelse.
• Struktur og støtte.
• Regulering af cellefunktion.
• Meddelelse.
• Opbevaring.

cellevægs struktur

Både sammensætningen og strukturen af ​​cellevæggen afhænger i høj grad af, hvilken type celle den dækker. I denne forstand har eukaryote celler (dem, der har en kerne og andre membranøse rum) cellevægge, der er bemærkelsesværdigt forskellige fra prokaryote cellers (som ikke har en kerne), og selv inden for disse to grupper kan der observeres forskelle, som vist dig vil se nedenfor.

Struktur af cellevæggen af ​​eukaryote celler

plantecellevæg

Cellevæggen er en af ​​de mest fremragende egenskaber ved planteceller, ligesom tilstedeværelsen af ​​kloroplaster og vakuoler. I disse celler kan cellevæggen være opbygget af to eller tre lag, alt efter hvilken type plantecelle der er tale om. De to lag, der er fælles for alle planteceller, kaldes den primære væg og den midterste lamel, mens den tredje kaldes den sekundære væg:

Primærvæg: Den er dannet af mellem tre og fire krydsede lag af cellulosemikrofibriller, en glukosehomopolymer, der er det mest udbredte biomolekyle i naturen. De lange cellulosefibre er bundet sammen af ​​hemicellulosemolekyler. Sammen giver de den strukturelle integritet til cellevæggen.

Mellemlamel: det er det yderste lag af plantecellevæggen, og det består hovedsageligt af calcium- og magnesiumpektiner og hemicelluloser. Det er et meget klæbrigt lag, der hjælper med at klæbe cellevæggene i tilstødende celler til hinanden. Faktisk er pektin meget rigeligt i frugter og er det, der giver marmelade deres geléagtige konsistens.

Sekundær væg: forekommer i planteceller, der ikke længere vokser, såsom i træagtige væv. I de planteceller, der besidder det, er dette det lag af væggen, der er direkte over plasmamembranen. Denne væg indeholder lignin, samt en højere andel af cellulose end den primære væg, hvilket giver den stor stivhed og strukturel stabilitet.

svampecellevæg

Kun nogle svampe har en cellevæg. I disse tilfælde dannes det hovedsageligt af glucaner, kitin og glykoproteiner. Det indeholder også mængder af fri glucosamin.

Kitin: Det danner det første lag af svampens cellevæg, der er i direkte kontakt med den cytoplasmatiske membran. Dette er det samme polysaccharid, som leddyrs exoskeletter er lavet af, hvori de gentagne enheder er et aminosukker kaldet N-acetylglucosamin. Svampecellevægge indeholder forskellige andele af kitin.

Glukaner: Mere end 50 % af svampens cellevægs masse svarer til glukaner. De er polysaccharider dannet af glucoseenheder, som er forbundet med forskellige typer glykosidbindinger. De repræsenterer den strukturelle del af cellevæggen.

Mannoproteiner: Som de fleste cellevægge indeholder svampe også en god del glykoproteiner. I dette særlige tilfælde er de kulhydrater, der er knyttet til proteinerne, mannoseenheder, hvorfor de kaldes mannoproteiner.

gærcellevæg

Cirka 30 % af tørvægten af ​​gær svarer til cellevæggen. Dette dannes for det meste af polysaccharider (90%), i mindre grad af proteiner, og kun en lille del svarer til lipider. Ligesom svampe indeholder gærcellevægge også to lag, hvor hovedkomponenten er polysaccharider.

Struktur af cellevæggen af ​​prokaryote celler

Nogle prokaryote celler har en cellevæg. I tilfælde af bakterier er der to forskellige typer:

Gram positive bakterier

Gram-positive bakterier er dem, der bliver lilla på Gram-farve. Det skyldes netop cellevæggen, som efter plasmamembranen har et tykt lag af en type polymer kaldet peptidoglycan, der består af skiftevis lange kæder af N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre, der er forbundet med hinanden ved hjælp af korte kæder. af fire peptider.

Gram-positive celler har flere lag af peptidoglycan stablet oven på hinanden og forbundet med korte oligopeptider, der giver strukturel stabilitet.

Ud over peptidoglycan, som udgør op til 90% af cellevæggen, indeholder de også teitoinsyrer og flere proteiner både på deres overflade og andre, der passerer fuldstændigt igennem den.

Gram negative bakterier

Gram-negative bakterier har en meget anderledes cellevæg end Gram-positive.

De har også et peptidoglycanlag, men det er meget tyndere. Det meste af væggen er dannet af en anden fosfolipidmembran, der indeholder en betydelig mængde lipidbundne polysaccharider, hvorfor det kaldes lipopolysaccharidlaget. Denne ydre membran indeholder også mængder af protein. Rummet mellem plasmamembranen og den ydre membran, hvori peptidoglycanen findes, kaldes periplasma.

Archaeas cellevæg

Nogle arkæer har vægge svarende til gram-positive bakterier, bortset fra at de i stedet for peptidoglycan indeholder pseudomurein, som minder meget om peptidoglycan bortset fra at det erstatter N-acetylmuraminsyre med N-acetylaminouronsyre, og det bruger også β-1 ,3-bindinger i stedet for β-1,4 for at binde saccharider sammen, hvilket gør disse mikroorganismer resistente over for penicillin og lysozym.

Den mest almindelige type cellevæg blandt archaea er dog det parakrystallinske overfladelag eller S-lag. Det består af indbyrdes forbundne protein- og glykoproteinmolekyler, der danner meget regelmæssige mønstre på overfladen. Når det er til stede, er S-laget det ydre lag af cellen i direkte kontakt med miljøet.

cellevægs funktion

Cellevæggen er ikke kun en skal, der omgiver og beskytter celler. Det er en kompleks organel, der har flere komponenter, der er involveret i et stort antal cellulære funktioner, uden hvilke cellen ikke kunne overleve i sit naturlige miljø. Cellevæggens hovedfunktioner er:

struktur og støtte

Cellevæggen er den mest stive del af cellen og giver mekanisk støtte til resten af ​​cellestrukturerne. I de fleste tilfælde er det ansvarligt for at bestemme cellens form, da det styrer retningen af ​​cellevækst.

Beskyttelse mod eksterne agenter

Ligesom væggene i et hus giver støtte og ikke tillader nogen at komme ind i dets indre, så blokerer cellevæggen og forhindrer indtrængen af ​​forskellige patogener i cellen. På denne måde beskytter væggen cellen mod virusangreb, mod virkningen af ​​antibiotika og mod virkningen af ​​proteolytiske enzymer, der kan ødelægge cellen. For eksempel beskytter polyliposaccharidlaget af gramnegative bakterier peptidoglycanlaget mod enzymatisk nedbrydning.

Modstand mod turgor og osmolytisk stress

Når en celle indføres i et hypotonisk medium (med en samlet koncentration, der er lavere end cytoplasmaets), vil vandet trænge ind i dets indre ved osmose, generere tryk og svulme cellen. Dette kaldes turgor. Cellevæggen er ansvarlig for at sikre, at cellen kan modstå dette tryk uden at gå i stykker. Celler, der ikke har en cellevæg, såsom erytrocytter, for eksempel, svulmer hurtigt op til bristning, når de placeres i et hypotont medium. Turgorresistens er ansvarlig for fastheden af ​​plantevæv.

vækstregulering

Cellevæggen sender signaler til at inducere celledelingsprocessen, hvorfor den er involveret i at regulere væksten af ​​plantevæv og populationen af ​​mikroorganismer.

diffusionsregulering

Da de er mellem plasmamembranen (og det indre af cellen) og det ekstracellulære rum, skal alle stoffer, der kommer ind og forlader cellen, passere gennem cellevæggen. Af denne grund er cellevæggen i stand til at regulere diffusionen af ​​både næringsstoffer ind i cellen og affald og sekreter ud af cellen.

stof vedhæftning

Vævsintegritet er meget afhængig af adhæsionen mellem naboceller, og i mange tilfælde medieres denne adhæsion af det ydre lag af cellevæggen.

Kommunikation med andre celler

I plantevæv er celler forbundet med hinanden gennem kanaler, der passerer gennem cellevæggene i naboceller kaldet plasmodesmata. Disse kanaler tillader direkte kommunikation mellem cellerne i plantevæv. Cellevæggen indeholder også receptorer, der er involveret i intercellulær kommunikation medieret af kemiske signaler.

Opbevaring

Især i de celler, der udgør planternes frø, tjener cellevæggen til at opbevare store mængder kulhydrater i form af polysaccharider, som den omsætter til vækst.

toksicitet hos dyr

I tilfælde af gram-negative bakterier er lipopolysaccharidlaget i mange tilfælde ansvarligt for de toksiske virkninger af patogene bakterier. For eksempel skyldes toksiciteten af ​​Salmonella og nogle Escherichia- arter lipid A, der findes i den ydre membran af cellevæggen.

Kilder

• Ponton, José. Svampes cellevæg og anidulafungins virkningsmekanisme. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Undersøgelse af variationen i sammensætningen af ​​polysacchariderne indeholdt i cellevæggen i gæren Saccharomyces Cerevisiae. e-Gnosis, nej. 3, 2005, s. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, et al. “Den dynamiske plantecellevæg.” Molekylær cellebiologi . 4. udgave, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. “Bakteriel cellevæg.” Wiley Online Library , Wiley/Blackwell (10.1111), 19. april 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2