Struktur dan fungsi dinding sel

Dinding sel adalah lapisan semipermeabel kaku yang mengelilingi jenis sel tertentu, baik eukariotik maupun prokariotik. Dalam kebanyakan kasus, dinding sel terdiri dari lapisan dengan berbagai jenis senyawa organik, termasuk polipeptida (termasuk beberapa protein), polisakarida (seperti selulosa dan kitin), dan lipid, serta kombinasinya seperti glikoprotein, lipoprotein. dan lipopolisakarida.

Pada sel-sel yang memilikinya, dinding sel selalu berada tepat setelah membran sel yang mengelilingi dan mengandung sitoplasma (membran plasma). Dalam banyak kasus, seperti sel tumbuhan, dinding sel adalah penutup luar yang berfungsi sebagai antarmuka antara sel dan ruang ekstraseluler. Dalam kasus lain, seperti pada beberapa spesies bakteri, dinding sel ditutupi oleh lapisan lain yang disebut kapsul, atau lapisan seperti gel.

Jenis sel yang memiliki dinding sel

Dinding sel adalah karakteristik sebagian besar sel tanaman , jamur , bakteri , ganggang , dan beberapa archaea . Begitu juga sebagian besar ragi. Namun, mereka tidak ada dalam sel hewan. Seperti yang akan kita lihat secara rinci nanti, dinding sel melakukan banyak fungsi penting, baik untuk sel maupun organisme multisel, antara lain:

• Perlindungan.
• Struktur dan dukungan.
• Pengaturan fungsi sel.
• Komunikasi.
• Penyimpanan.

struktur dinding sel

Baik komposisi maupun struktur dinding sel sangat bergantung pada jenis sel yang dicakupnya. Dalam pengertian ini, sel eukariotik (yang memiliki nukleus dan kompartemen membran lainnya) memiliki dinding sel yang sangat berbeda dari sel prokariotik (yang tidak memiliki nukleus), dan bahkan dalam dua kelompok ini perbedaan dapat diamati, seperti yang ditunjukkan pada Anda akan melihat di bawah.

Struktur dinding sel sel eukariotik

dinding sel tumbuhan

Dinding sel adalah salah satu karakteristik sel tumbuhan yang paling menonjol, seperti adanya kloroplas dan vakuola. Dalam sel-sel ini, dinding sel dapat terdiri dari dua atau tiga lapisan, tergantung pada jenis sel tumbuhan tertentu. Dua lapisan yang umum untuk semua sel tumbuhan disebut dinding primer dan lamela tengah, sedangkan yang ketiga disebut dinding sekunder:

Dinding Primer: Ini dibentuk oleh antara tiga dan empat lapisan silang mikrofibril selulosa, homopolimer glukosa yang merupakan biomolekul paling melimpah di alam. Serat selulosa panjang dihubungkan bersama oleh molekul hemiselulosa. Bersama-sama mereka memberikan integritas struktural pada dinding sel.

Lamela tengah: itu adalah lapisan terluar dari dinding sel tumbuhan, dan terutama terdiri dari kalsium dan magnesium pektin dan hemiselulosa. Ini adalah lapisan yang sangat lengket yang membantu merekatkan dinding sel dari sel yang berdekatan satu sama lain. Faktanya, pektin sangat melimpah dalam buah-buahan dan inilah yang membuat selai memiliki konsistensi seperti agar-agar.

Dinding sekunder: terjadi pada sel tanaman yang tidak lagi tumbuh, seperti pada jaringan kayu. Pada sel tumbuhan yang memilikinya, ini adalah lapisan dinding yang berada tepat di atas membran plasma. Dinding ini mengandung lignin, serta proporsi selulosa yang lebih tinggi daripada dinding primer, yang memberikan kekakuan dan stabilitas struktural yang tinggi.

dinding sel jamur

Hanya beberapa jamur yang memiliki dinding sel. Dalam kasus ini, itu dibentuk terutama oleh glukan, kitin, dan glikoprotein. Ini juga mengandung sejumlah glukosamin gratis.

Kitin: Ini membentuk lapisan pertama dinding sel jamur yang bersentuhan langsung dengan membran sitoplasma. Ini adalah polisakarida yang sama yang terbuat dari eksoskeleton arthropoda, di mana unit berulang adalah gula amino yang disebut N-asetil glukosamin. Dinding sel jamur mengandung proporsi kitin yang berbeda.

Glukan: Lebih dari 50% massa dinding sel jamur berhubungan dengan glukan. Mereka adalah polisakarida yang dibentuk oleh unit glukosa, yang dihubungkan bersama oleh berbagai jenis ikatan glikosidik. Mereka mewakili bagian struktural dari dinding sel.

Mannoprotein: Seperti kebanyakan dinding sel, jamur juga mengandung proporsi glikoprotein yang baik. Dalam kasus khusus ini, karbohidrat yang terkait dengan protein adalah unit manosa, oleh karena itu disebut mannoprotein.

dinding sel ragi

Sekitar 30% dari berat kering ragi sesuai dengan dinding sel. Ini sebagian besar dibentuk oleh polisakarida (90%), pada tingkat lebih rendah oleh protein, dan hanya sebagian kecil yang berhubungan dengan lipid. Sama seperti jamur, dinding sel ragi juga mengandung dua lapisan yang komponen utamanya adalah polisakarida.

Struktur dinding sel sel prokariotik

Beberapa sel prokariotik memiliki dinding sel. Dalam kasus bakteri, ada dua jenis yang berbeda:

bakteri gram positif

Bakteri gram positif adalah bakteri yang berubah menjadi ungu pada pewarnaan Gram. Ini karena dinding sel, yang, setelah membran plasma, memiliki lapisan tebal dari jenis polimer yang disebut peptidoglikan, terdiri dari rantai panjang N-acetylglucosamine dan asam N-acetylmuramic bergantian, saling terkait melalui rantai pendek. dari empat peptida.

Sel-sel Gram-positif memiliki banyak lapisan peptidoglikan yang ditumpuk satu di atas yang lain dan dihubungkan bersama oleh oligopeptida pendek yang memberikan stabilitas struktural.

Selain peptidoglikan, yang membentuk hingga 90% dinding sel, mereka juga mengandung asam teitoat dan banyak protein baik di permukaannya maupun di permukaan lainnya yang melewatinya sepenuhnya.

bakteri gram negatif

Bakteri Gram-negatif memiliki dinding sel yang sangat berbeda dari yang Gram-positif.

Mereka juga memiliki lapisan peptidoglikan, tetapi jauh lebih tipis. Sebagian besar dinding dibentuk oleh membran fosfolipid kedua yang mengandung sejumlah besar polisakarida yang terikat lipid, oleh karena itu disebut lapisan lipopolisakarida. Membran luar ini juga mengandung sejumlah protein. Ruang antara membran plasma dan membran luar, di mana peptidoglikan ditemukan, disebut periplasma.

Dinding sel Archaea

Beberapa archaea memiliki dinding yang mirip dengan bakteri gram positif, kecuali bahwa alih-alih peptidoglikan, mereka mengandung pseudomurein, yang sangat mirip dengan peptidoglikan kecuali menggantikan asam N-asetilmuramat dengan asam N-asetilaminouronat, dan juga menggunakan β-1 ,3 keterkaitan bukannya β-1,4 untuk menghubungkan sakarida bersama-sama, membuat mikroorganisme ini resisten terhadap penisilin dan lisozim.

Namun, jenis dinding sel yang paling umum di antara archaea adalah lapisan permukaan paracrystalline, atau lapisan S. Ini terdiri dari molekul protein dan glikoprotein yang saling berhubungan yang membentuk pola yang sangat teratur di permukaan. Kapan pun ada, lapisan S adalah lapisan luar sel yang bersentuhan langsung dengan lingkungan.

fungsi dinding sel

Dinding sel bukan hanya cangkang yang mengelilingi dan melindungi sel. Ini adalah organel kompleks yang memiliki banyak komponen yang terlibat dalam sejumlah besar fungsi seluler, tanpanya sel tidak dapat bertahan hidup di lingkungan alaminya. Fungsi utama dinding sel adalah:

struktur dan dukungan

Dinding sel adalah bagian sel yang paling kaku dan memberikan dukungan mekanis untuk struktur sel lainnya. Dalam kebanyakan kasus, ia bertanggung jawab untuk menentukan bentuk sel karena mengarahkan arah pertumbuhan sel.

Perlindungan terhadap agen eksternal

Sama seperti dinding rumah memberikan dukungan dan tidak memungkinkan siapa pun masuk ke dalamnya, demikian pula dinding sel memblokir dan mencegah masuknya berbagai patogen ke dalam sel. Dengan cara ini, dinding melindungi sel dari serangan virus, dari aksi antibiotik dan dari aksi enzim proteolitik yang dapat merusak sel. Misalnya, lapisan poliliposakarida bakteri Gram-negatif melindungi lapisan peptidoglikan terhadap degradasi enzimatik.

Ketahanan terhadap tekanan turgor dan osmolitik

Ketika sebuah sel dimasukkan ke dalam media hipotonik (dengan konsentrasi total lebih rendah dari sitoplasma), air akan menembus bagian dalamnya dengan osmosis, menghasilkan tekanan dan pembengkakan sel. Ini disebut turgor. Dinding sel bertanggung jawab untuk memastikan bahwa sel dapat menahan tekanan ini tanpa pecah. Sel yang tidak memiliki dinding sel, seperti eritrosit, misalnya, akan membengkak dengan cepat hingga pecah bila ditempatkan dalam media hipotonik. Resistensi turgor bertanggung jawab atas kekencangan jaringan tanaman.

regulasi pertumbuhan

Dinding sel mengirimkan sinyal untuk menginduksi proses pembelahan sel, oleh karena itu terlibat dalam mengatur pertumbuhan jaringan tanaman dan populasi mikroorganisme.

regulasi difusi

Berada di antara membran plasma (dan bagian dalam sel) dan ruang ekstraseluler, semua zat yang masuk dan keluar sel harus melewati dinding sel. Untuk alasan ini, dinding sel mampu mengatur difusi nutrisi ke dalam sel dan limbah serta sekresi keluar dari sel.

adhesi kain

Integritas jaringan sangat tergantung pada adhesi antara sel tetangga, dan dalam banyak kasus adhesi ini dimediasi oleh lapisan luar dinding sel.

Komunikasi dengan sel lain

Pada jaringan tumbuhan, sel-sel terhubung satu sama lain melalui saluran yang melewati dinding sel sel tetangga yang disebut plasmodesmata. Saluran ini memungkinkan komunikasi langsung antara sel-sel jaringan tanaman. Dinding sel juga mengandung reseptor yang terlibat dalam komunikasi antar sel yang dimediasi oleh sinyal kimia.

Penyimpanan

Khususnya pada sel penyusun biji tumbuhan, dinding sel berfungsi menyimpan karbohidrat dalam jumlah besar dalam bentuk polisakarida, yang dimetabolisme untuk pertumbuhan.

toksisitas hewan

Dalam kasus bakteri gram negatif, lapisan lipopolisakarida, dalam banyak kasus, bertanggung jawab atas efek toksik dari bakteri patogen. Misalnya, toksisitas Salmonella dan beberapa spesies Escherichia disebabkan oleh lipid A yang ditemukan di membran luar dinding sel.

Sumber

• Ponton, Jose. Dinding sel jamur dan mekanisme aksi anidulafungin. Pendeta Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Kajian variasi komposisi polisakarida yang terkandung dalam dinding sel khamir Saccharomyces Cerevisiae. e-Gnosis, no. 3, 2005, hal. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, dkk. “Dinding Sel Tumbuhan Dinamis.” Biologi Sel Molekuler . edisi ke-4, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Muda, Kevin D. “Dinding Sel Bakteri.” Wiley Online Library , Wiley/Blackwell (10.1111), 19 April 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2