Soluseinän rakenne ja toiminta

Soluseinä on jäykkä, puoliläpäisevä kerros, joka ympäröi tietyntyyppisiä soluja, sekä eukaryoottisia että prokaryoottisia. Useimmissa tapauksissa soluseinä koostuu kerroksista, joissa on erilaisia ​​orgaanisia yhdisteitä, mukaan lukien polypeptidit (mukaan lukien jotkin proteiinit), polysakkaridit (kuten selluloosa ja kitiini) ja lipidit sekä niiden yhdistelmiä, kuten glykoproteiineja, lipoproteiineja. ja lipopolysakkaridit.

Niissä soluissa, joilla on sellainen, soluseinä on aina välittömästi solukalvon jälkeen, joka ympäröi ja sisältää sytoplasman (plasmakalvon). Monissa tapauksissa, kuten kasvisoluissa, soluseinä on ulompi kuori, joka toimii rajapintana solun ja solunulkoisen tilan välillä. Muissa tapauksissa, kuten joissakin bakteerilajeissa, soluseinä on peitetty toisella kerroksella, jota kutsutaan kapseliksi, tai geelimäisellä kerroksella.

Solutyypit, joissa on soluseinä

Soluseinä on ominaista useimmille kasvisoluille , sienille , bakteereille , leville ja joillekin arkeille . Niin tekee suurin osa hiivoista. Niitä ei kuitenkaan ole eläinsoluissa. Kuten näemme myöhemmin yksityiskohtaisesti, soluseinä suorittaa monia tärkeitä tehtäviä sekä solulle että monisoluisille organismeille, mukaan lukien mm.

• Suojaus.
• Rakenne ja tuki.
• Solun toiminnan säätely.
• Viestintä.
• Varastointi.

soluseinän rakenne

Sekä soluseinän koostumus että rakenne riippuvat voimakkaasti sen peittämästä solutyypistä. Tässä mielessä eukaryoottisoluilla (niillä, joissa on tuma ja muut kalvoosastot) on huomattavasti erilaiset soluseinät kuin prokaryoottisoluilla (joilla ei ole ydintä), ja jopa näiden kahden ryhmän sisällä voidaan havaita eroja, kuten olet osoittanut. nähdään alla.

Eukaryoottisolujen soluseinän rakenne

kasvin soluseinä

Soluseinä on yksi kasvisolujen merkittävimmistä ominaisuuksista, kuten myös kloroplastien ja vakuolien läsnäolo. Näissä soluissa soluseinä voi muodostua kahdesta tai kolmesta kerroksesta riippuen kyseessä olevasta kasvisolutyypistä. Kahta kaikille kasvisoluille yhteistä kerrosta kutsutaan primääriseinäksi ja keskilamelliksi, kun taas kolmatta kutsutaan toissijaiseksi seinämäksi:

Primääriseinä: Se muodostuu kolmesta neljään ristikkäisestä kerroksesta selluloosa-mikrofibrilliä, glukoosihomopolymeeriä, joka on luonnon runsain biomolekyyli. Pitkät selluloosakuidut on liitetty toisiinsa hemiselluloosamolekyylillä. Yhdessä ne antavat soluseinän rakenteellisen eheyden.

Keskilamelli: se on kasvin soluseinän uloin kerros, ja se koostuu pääasiassa kalsium- ja magnesiumpektiinistä ja hemiselluloosista. Se on erittäin tahmea kerros, joka auttaa kiinnittämään vierekkäisten solujen soluseinät toisiinsa. Itse asiassa pektiiniä on erittäin runsaasti hedelmissä ja se antaa hilloille niiden hyytelömäisen koostumuksen.

Toissijainen seinämä: esiintyy kasvisoluissa, jotka eivät enää kasva, kuten puukudoksissa. Niissä kasvisoluissa, joissa se on, tämä on seinämän kerros, joka on suoraan plasmakalvon yläpuolella. Tämä seinä sisältää ligniiniä sekä suuremman osuuden selluloosaa kuin primääriseinä, mikä antaa sille suuren jäykkyyden ja rakenteellisen vakauden.

sienen soluseinä

Vain joillakin sienillä on soluseinä. Näissä tapauksissa se muodostuu pääasiassa glukaaneista, kitiinistä ja glykoproteiineista. Se sisältää myös määriä vapaata glukosamiinia.

Kitiini: Se muodostaa sienen soluseinän ensimmäisen kerroksen, joka on suorassa kosketuksessa sytoplasmisen kalvon kanssa. Tämä on sama polysakkaridi, josta niveljalkaisten eksoskeletonit on valmistettu, ja jossa toistuvat yksiköt ovat aminosokeri, nimeltään N-asetyyliglukosamiini. Sienen soluseinämät sisältävät erilaisia ​​kitiiniä.

Glukaanit: Yli 50 % sienen soluseinän massasta vastaa glukaaneja. Ne ovat polysakkarideja, jotka muodostuvat glukoosiyksiköistä, jotka on liitetty toisiinsa erityyppisillä glykosidisidoksilla. Ne edustavat soluseinän rakenteellista osaa.

Mannoproteiinit: Kuten useimmat soluseinät, sienten solut sisältävät myös hyvän osuuden glykoproteiineja. Tässä nimenomaisessa tapauksessa proteiineihin liittyvät hiilihydraatit ovat mannoosiyksiköitä, minkä vuoksi niitä kutsutaan mannoproteiineiksi.

hiivan soluseinä

Noin 30 % hiivojen kuivapainosta vastaa soluseinää. Tämä muodostuu pääasiassa polysakkarideista (90 %), vähemmässä määrin proteiineista, ja vain pieni osa vastaa lipidejä. Aivan kuten sienet, hiivan soluseinät sisältävät myös kaksi kerrosta, joissa pääkomponentti on polysakkarideja.

Prokaryoottisolujen soluseinän rakenne

Joillakin prokaryoottisoluilla on soluseinä. Bakteereja on kahta eri tyyppiä:

Gram-positiiviset bakteerit

Gram-positiiviset bakteerit ovat niitä, jotka muuttuvat violetiksi Gram-tahroissa. Tämä johtuu nimenomaan soluseinästä, jossa plasmakalvon jälkeen on paksu kerros peptidoglykaaniksi kutsuttua polymeeriä, joka koostuu vuorotellen pitkistä N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylimuramiinihapon ketjuista, jotka on kytketty toisiinsa lyhyiden ketjujen avulla. neljästä peptidistä.

Gram-positiivisissa soluissa on useita kerroksia peptidoglykaania pinottuina päällekkäin ja kytkettyinä yhteen lyhyillä oligopeptideillä, jotka antavat rakenteellista stabiilisuutta.

Peptidoglykaanin, joka muodostaa jopa 90 % soluseinästä, lisäksi ne sisältävät myös teitoiinihappoja ja useita proteiineja sekä pinnallaan että muita, jotka kulkevat sen läpi kokonaan.

Gram-negatiiviset bakteerit

Gram-negatiivisilla bakteereilla on hyvin erilainen soluseinä kuin grampositiivisilla.

Niissä on myös peptidoglykaanikerros, mutta se on paljon ohuempi. Suurin osa seinämästä muodostuu toisesta fosfolipidikalvosta, joka sisältää huomattavan määrän lipideihin sitoutuneita polysakkarideja, minkä vuoksi sitä kutsutaan lipopolysakkaridikerrokseksi. Tämä ulkokalvo sisältää myös määriä proteiinia. Plasmakalvon ja ulkokalvon välistä tilaa, jossa peptidoglykaania löytyy, kutsutaan periplasmaksi.

Arkean soluseinä

Joillakin arkeilla on samanlaiset seinämät kuin grampositiivisilla bakteereilla, paitsi että ne sisältävät peptidoglykaanin sijaan pseudomureiinia, joka on hyvin samankaltainen kuin peptidoglykaani, paitsi että se korvaa N-asetyylimuramiinihapon N-asetyyliaminouronihapolla ja käyttää myös β-1:tä. ,3 sidosta β-1,4:n sijasta sakkaridien yhdistämiseksi, mikä tekee näistä mikro-organismeista resistenttejä penisilliinille ja lysotsyymille.

Yleisin arkeoiden soluseinätyyppi on kuitenkin parakiteinen pintakerros eli S-kerros, joka koostuu toisiinsa liittyvistä proteiini- ja glykoproteiinimolekyyleistä, jotka muodostavat pinnalla erittäin säännöllisiä kuvioita. Aina kun S-kerros on läsnä, se on solun ulkokerros, joka on suorassa kosketuksessa ympäristöön.

soluseinän toiminta

Soluseinä ei ole vain kuori, joka ympäröi ja suojaa soluja. Se on monimutkainen organelli, jossa on useita komponentteja, jotka osallistuvat suureen määrään solutoimintoja, joita ilman solu ei voisi selviytyä luonnollisessa ympäristössään. Soluseinän päätehtävät ovat:

rakenne ja tuki

Soluseinä on solun jäykin osa ja se tarjoaa mekaanista tukea muille solurakenteille. Useimmissa tapauksissa se on vastuussa solun muodon määrittämisestä, koska se ohjaa solun kasvun suuntaa.

Suojaus ulkoisia tekijöitä vastaan

Aivan kuten talon seinät tukevat eivätkä päästä ketään sisälle, niin soluseinä estää ja estää erilaisten taudinaiheuttajien pääsyn soluun. Tällä tavalla seinä suojaa solua virushyökkäykseltä, antibioottien vaikutukselta ja proteolyyttisten entsyymien vaikutukselta, jotka voivat tuhota solun. Esimerkiksi gramnegatiivisten bakteerien polyliposakkaridikerros suojaa peptidoglykaanikerrosta entsymaattiselta hajoamiselta.

Kestää turgoria ja osmolyyttistä rasitusta

Kun solu viedään hypotoniseen väliaineeseen (jonka kokonaispitoisuus on pienempi kuin sytoplasman), vesi tunkeutuu sen sisäosaan osmoosin avulla aiheuttaen painetta ja turvottamalla solua. Tätä kutsutaan turgoriksi. Soluseinä on vastuussa siitä, että solu kestää tämän paineen rikkoutumatta. Solut, joissa ei ole soluseinää, kuten esimerkiksi punasolut, turpoavat nopeasti räjähtäviksi, kun ne asetetaan hypotoniseen väliaineeseen. Turgorresistenssi on vastuussa kasvikudosten kiinteydestä.

kasvun säätely

Soluseinä lähettää signaaleja indusoidakseen solun jakautumisprosessia, minkä vuoksi se osallistuu kasvikudosten kasvun ja mikro-organismipopulaation säätelyyn.

diffuusion säätely

Plasmakalvon (ja solun sisäosan) ja solunulkoisen tilan välissä kaikkien soluun tulevien ja sieltä poistuvien aineiden tulee kulkea soluseinän läpi. Tästä syystä soluseinä pystyy säätelemään sekä ravinteiden diffuusiota soluun että jätteiden ja eritteiden leviämistä solusta.

kankaan tarttuvuus

Kudoksen eheys riippuu suuresti naapurisolujen välisestä tarttumisesta, ja monissa tapauksissa tätä adheesiota välittää soluseinän ulkokerros.

Viestintä muiden solujen kanssa

Kasvikudoksissa solut ovat yhteydessä toisiinsa kanavien kautta, jotka kulkevat naapurisolujen soluseinien läpi, nimeltään plasmodesmata. Nämä kanavat mahdollistavat suoran viestinnän kasvikudosten solujen välillä. Soluseinä sisältää myös reseptoreita, jotka osallistuvat kemiallisten signaalien välittämään solujen väliseen viestintään.

Varastointi

Erityisesti kasvien siemenistä muodostuvissa soluissa soluseinä varastoi suuria määriä hiilihydraatteja polysakkaridien muodossa, jotka se metaboloi kasvua varten.

myrkyllisyys eläimille

Gram-negatiivisten bakteerien tapauksessa lipopolysakkaridikerros on monissa tapauksissa vastuussa patogeenisten bakteerien myrkyllisistä vaikutuksista. Esimerkiksi Salmonellan ja joidenkin Escherichia- lajien toksisuus johtuu soluseinän ulkokalvossa olevasta lipidi A:sta.

Lähteet

• Ponton, Jose. Sienten soluseinä ja anidulafungiinin vaikutusmekanismi. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Tutkimus Saccharomyces Cerevisiae -hiivan soluseinän sisältämien polysakkaridien koostumuksen vaihtelusta. e-Gnosis, ei. 3, 2005, s. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, et ai. ”Dynaaminen kasvisoluseinä”. Molekyylisolubiologia . 4. painos, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. ”Bakteerisoluseinä”. Wiley Online Library , Wiley/Blackwell (10.1111), 19. huhtikuuta 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2