Struktur og funksjon av celleveggen

Celleveggen er et stivt, semipermeabelt lag som omgir visse typer celler, både eukaryote og prokaryote. I de fleste tilfeller består celleveggen av lag med forskjellige typer organiske forbindelser, inkludert polypeptider (inkludert noen proteiner), polysakkarider (som cellulose og kitin) og lipider, samt kombinasjoner derav som glykoproteiner, lipoproteiner og lipopolysakkarider.

I de cellene som har en, er celleveggen alltid umiddelbart etter cellemembranen som omgir og inneholder cytoplasmaet (plasmamembranen). I mange tilfeller, for eksempel planteceller, er celleveggen det ytre dekket som fungerer som grensesnittet mellom cellen og det ekstracellulære rommet. I andre tilfeller, for eksempel hos noen bakteriearter, er celleveggen dekket av et annet lag kalt kapselen, eller av et gellignende lag.

Celletyper som har en cellevegg

Celleveggen er karakteristisk for de fleste planteceller , for sopp , for bakterier , for alger og for noen arkea . Det samme gjør de aller fleste gjærsopper. Imidlertid er de ikke til stede i dyreceller. Som vi skal se i detalj senere, utfører celleveggen mange viktige funksjoner, både for cellen og for flercellede organismer, inkludert blant annet:

• Beskyttelse.
• Struktur og støtte.
• Regulering av cellefunksjon.
• Kommunikasjon.
• Oppbevaring.

celleveggstruktur

Både sammensetningen og strukturen til celleveggen avhenger sterkt av hvilken type celle den dekker. I denne forstand har eukaryote celler (de som har en kjerne og andre membranøse rom) cellevegger som er bemerkelsesverdig forskjellige fra prokaryote celler (som ikke har en kjerne), og selv innenfor disse to gruppene kan forskjeller observeres, som vist deg vil se nedenfor.

Struktur av celleveggen til eukaryote celler

plantecellevegg

Celleveggen er en av de mest fremragende egenskapene til planteceller, det samme er tilstedeværelsen av kloroplaster og vakuoler. I disse cellene kan celleveggen være bygd opp av to eller tre lag, avhengig av hvilken type plantecelle det er snakk om. De to lagene som er felles for alle planteceller kalles primærveggen og den midterste lamellen, mens den tredje kalles sekundærveggen:

Primærvegg: Den er dannet av mellom tre og fire kryssede lag av cellulosemikrofibriller, en glukosehomopolymer som er det mest utbredte biomolekylet i naturen. De lange cellulosefibrene er knyttet sammen av hemicellulosemolekyler. Sammen gir de den strukturelle integriteten til celleveggen.

Mellomlamell: det er det ytterste laget av plantecelleveggen, og den består hovedsakelig av kalsium- og magnesiumpektiner og hemicelluloser. Det er et veldig klebrig lag som hjelper til med å feste celleveggene til tilstøtende celler til hverandre. Faktisk er pektin veldig rikelig i frukt og er det som gir syltetøy den gelatineaktige konsistensen.

Sekundærvegg: forekommer i planteceller som ikke lenger vokser, for eksempel i treaktig vev. I de plantecellene som har det, er dette laget av veggen som er rett over plasmamembranen. Denne veggen inneholder lignin, samt en høyere andel cellulose enn primærveggen, noe som gir den stor stivhet og strukturell stabilitet.

soppcellevegg

Bare noen sopp har en cellevegg. I disse tilfellene dannes det hovedsakelig av glukaner, kitin og glykoproteiner. Den inneholder også mengder fritt glukosamin.

Kitin: Det danner det første laget av soppcelleveggen som er i direkte kontakt med den cytoplasmatiske membranen. Dette er det samme polysakkaridet som leddyreksoskjeletter er laget av, der de repeterende enhetene er et aminosukker kalt N-acetylglukosamin. Soppcellevegger inneholder forskjellige proporsjoner av kitin.

Glukaner: Mer enn 50 % av massen til soppcelleveggen tilsvarer glukaner. De er polysakkarider dannet av glukoseenheter, som er koblet sammen av forskjellige typer glykosidbindinger. De representerer den strukturelle delen av celleveggen.

Mannoproteiner: Som de fleste cellevegger inneholder også sopp en god andel glykoproteiner. I dette spesielle tilfellet er karbohydratene som er knyttet til proteinene mannoseenheter, og det er derfor de kalles mannoproteiner.

gjærcellevegg

Omtrent 30 % av tørrvekten til gjær tilsvarer celleveggen. Dette dannes for det meste av polysakkarider (90%), i mindre grad av proteiner, og kun en liten del tilsvarer lipider. På samme måte som sopp, inneholder gjærcellevegger også to lag der hovedkomponenten er polysakkarider.

Struktur av celleveggen til prokaryote celler

Noen prokaryote celler har en cellevegg. Når det gjelder bakterier, er det to forskjellige typer:

Gram positive bakterier

Gram-positive bakterier er de som blir lilla på Gram-flekken. Dette skyldes nettopp celleveggen, som etter plasmamembranen har et tykt lag av en type polymer som kalles peptidoglykan, bygd opp av alternerende lange kjeder av N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre, sammenkoblet ved hjelp av korte kjeder. av fire peptider.

Gram-positive celler har flere lag med peptidoglykan stablet oppå hverandre og koblet sammen av korte oligopeptider som gir strukturell stabilitet.

I tillegg til peptidoglykan, som utgjør opptil 90 % av celleveggen, inneholder de også teitoinsyrer og flere proteiner både på overflaten og andre som passerer fullstendig gjennom den.

Gram negative bakterier

Gram-negative bakterier har en helt annen cellevegg enn Gram-positive.

De har også et peptidoglykanlag, men det er mye tynnere. Det meste av veggen er dannet av en andre fosfolipidmembran som inneholder en betydelig mengde lipidbundne polysakkarider, og det er derfor den kalles lipopolysakkaridlaget. Denne ytre membranen inneholder også mengder protein. Rommet mellom plasmamembranen og den ytre membranen, som peptidoglykanen finnes innenfor, kalles periplasma.

Celleveggen til Archaea

Noen archaea har vegger som ligner på gram-positive bakterier, bortsett fra at de i stedet for peptidoglykan inneholder pseudomurein, som er veldig lik peptidoglykan bortsett fra at det erstatter N-acetylmuraminsyre med N-acetylaminouronsyre, og det bruker også β-1 ,3-bindinger i stedet for β-1,4 for å knytte sakkarider sammen, noe som gjør disse mikroorganismene resistente mot penicillin og lysozym.

Imidlertid er den vanligste typen cellevegg blant archaea det parakrystallinske overflatelaget, eller S-laget. Det består av sammenkoblede protein- og glykoproteinmolekyler som danner svært regelmessige mønstre på overflaten. Når det er tilstede, er S-laget det ytre laget av cellen i direkte kontakt med miljøet.

celleveggfunksjon

Celleveggen er ikke bare et skall som omgir og beskytter celler. Det er en kompleks organell som har flere komponenter som er involvert i et stort antall cellulære funksjoner, uten hvilke cellen ikke kunne overleve i sitt naturlige miljø. Hovedfunksjonene til celleveggen er:

struktur og støtte

Celleveggen er den mest stive delen av cellen og gir mekanisk støtte for resten av cellestrukturene. I de fleste tilfeller er det ansvarlig for å bestemme formen på cellen ettersom den styrer retningen for cellevekst.

Beskyttelse mot eksterne midler

Akkurat som veggene i et hus gir støtte og ikke lar noen komme inn i dets indre, slik blokkerer og forhindrer celleveggen at forskjellige patogener kommer inn i cellen. På denne måten beskytter veggen cellen mot virusangrep, mot virkningen av antibiotika og mot virkningen av proteolytiske enzymer som kan ødelegge cellen. For eksempel beskytter polyliposakkaridlaget av gramnegative bakterier peptidoglykanlaget mot enzymatisk nedbrytning.

Motstand mot turgor og osmolytisk stress

Når en celle introduseres i et hypotonisk medium (med en total konsentrasjon lavere enn cytoplasmaet), vil vannet trenge inn i dets indre ved osmose, generere trykk og svelle cellen. Dette kalles turgor. Celleveggen er ansvarlig for at cellen tåler dette trykket uten å gå i stykker. Celler som ikke har en cellevegg, som for eksempel erytrocytter, sveller raskt til å briste når de plasseres i et hypotont medium. Turgorresistens er ansvarlig for fastheten til plantevev.

vekstregulering

Celleveggen sender signaler for å indusere prosessen med celledeling, og det er derfor den er involvert i å regulere veksten av plantevev og populasjonen av mikroorganismer.

diffusjonsregulering

Å være mellom plasmamembranen (og det indre av cellen) og det ekstracellulære rommet, må alle stoffer som kommer inn og ut av cellen passere gjennom celleveggen. Av denne grunn er celleveggen i stand til å regulere diffusjonen av både næringsstoffer inn i cellen og avfall og sekresjoner ut av cellen.

stoff vedheft

Vevsintegritet er svært avhengig av adhesjonen mellom naboceller, og i mange tilfeller formidles denne adhesjonen av det ytre laget av celleveggen.

Kommunikasjon med andre celler

I plantevev er celler koblet til hverandre gjennom kanaler som passerer gjennom celleveggene til naboceller kalt plasmodesmata. Disse kanalene tillater direkte kommunikasjon mellom cellene i plantevev. Celleveggen inneholder også reseptorer som er involvert i intercellulær kommunikasjon mediert av kjemiske signaler.

Oppbevaring

Spesielt i cellene som utgjør frøene til planter, tjener celleveggen til å lagre store mengder karbohydrater i form av polysakkarider, som den metaboliserer for vekst.

toksisitet hos dyr

Når det gjelder gramnegative bakterier, er lipopolysakkaridlaget i mange tilfeller ansvarlig for de toksiske effektene av patogene bakterier. For eksempel skyldes toksisiteten til Salmonella og noen Escherichia- arter lipid A som finnes i den ytre membranen av celleveggen.

Kilder

• Ponton, José. Celleveggen til sopp og virkningsmekanismen til anidulafungin. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Studie av variasjonen i sammensetningen av polysakkaridene som finnes i celleveggen til gjæren Saccharomyces Cerevisiae. e-Gnosis, nei. 3, 2005, s. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, et al. «Den dynamiske plantecelleveggen.» Molekylær cellebiologi . 4. utgave, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. «Bakteriell cellevegg.» Wiley Online Library , Wiley/Blackwell (10.1111), 19. april 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2