Structura și funcția peretelui celular

Peretele celular este un strat rigid, semi-permeabil, care înconjoară anumite tipuri de celule, atât eucariote, cât și procariote. În cele mai multe cazuri, peretele celular este format din straturi cu diferite tipuri de compuși organici, inclusiv polipeptide (inclusiv unele proteine), polizaharide (cum ar fi celuloza și chitina) și lipide, precum și combinații ale acestora, cum ar fi glicoproteinele, lipoproteinele. și lipopolizaharide.

În acele celule care au una, peretele celular este întotdeauna imediat după membrana celulară care înconjoară și conține citoplasma (membrana plasmatică). În multe cazuri, cum ar fi celulele vegetale, peretele celular este învelișul exterior care servește ca interfață între celulă și spațiul extracelular. În alte cazuri, cum ar fi în unele specii de bacterii, peretele celular este acoperit de un alt strat numit capsulă sau de un strat asemănător unui gel.

Tipuri de celule care au un perete celular

Peretele celular este caracteristic pentru majoritatea celulelor vegetale , a ciupercilor , a bacteriilor , a algelor și a unor arhei . La fel și marea majoritate a drojdiilor. Cu toate acestea, ele nu sunt prezente în celulele animale. După cum vom vedea în detaliu mai târziu, peretele celular îndeplinește multe funcții importante, atât pentru celulă, cât și pentru organismele multicelulare, inclusiv, printre altele:

• Protecţie.
• Structură și suport.
• Reglarea funcției celulare.
• Comunicare.
• Depozitare.

structura peretelui celular

Atât compoziția, cât și structura peretelui celular depind puternic de tipul de celulă pe care o acoperă. În acest sens, celulele eucariote (cele care au nucleu și alte compartimente membranoase) au pereții celulari remarcabil diferiți de cei ai celulelor procariote (care nu au nucleu), și chiar și în cadrul acestor două grupe se pot observa diferențe, așa cum ți-am arătat. va vedea mai jos.

Structura peretelui celular al celulelor eucariote

peretele celular al plantei

Peretele celular este una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale celulelor vegetale, la fel ca prezența cloroplastelor și vacuolelor. În aceste celule, peretele celular poate fi format din două sau trei straturi, în funcție de tipul particular de celulă vegetală în cauză. Cele două straturi comune tuturor celulelor vegetale se numesc peretele primar și lamelă mijlocie, în timp ce al treilea se numește peretele secundar:

Peretele primar: este format din trei până la patru straturi încrucișate de microfibrile de celuloză, un homopolimer de glucoză care este cea mai abundentă biomoleculă din natură. Fibrele lungi de celuloză sunt legate între ele prin molecule de hemiceluloză. Împreună, ele conferă integritatea structurală peretelui celular.

Lamelă mijlocie: este stratul cel mai exterior al peretelui celular al plantei și este compusă în principal din pectine de calciu și magneziu și hemiceluloze. Este un strat foarte lipicios care ajută la aderarea pereților celulelor celulelor adiacente între ele. De fapt, pectina este foarte abundentă în fructe și este cea care conferă gemurilor consistența lor gelatinoasă.

Peretele secundar: apare în celulele vegetale care nu mai cresc, cum ar fi în țesuturile lemnoase. În acele celule vegetale care o posedă, acesta este stratul peretelui care se află direct deasupra membranei plasmatice. Acest perete conține lignină, precum și o proporție mai mare de celuloză decât peretele primar, ceea ce îi conferă o mare rigiditate și stabilitate structurală.

peretele celular fungic

Doar unele ciuperci au un perete celular. În aceste cazuri, este format în principal din glucani, chitină și glicoproteine. De asemenea, conține cantități de glucozamină liberă.

Chitina: formează primul strat al peretelui celular fungic care este în contact direct cu membrana citoplasmatică. Aceasta este aceeași polizaharidă din care sunt făcute exoscheletele artropodelor, în care unitățile care se repetă sunt un amino zahăr numit N-acetil glucozamină. Pereții celulari fungici conțin diferite proporții de chitină.

Glucani: Mai mult de 50% din masa peretelui celular fungic corespunde glucanilor. Sunt polizaharide formate din unități de glucoză, care sunt legate între ele prin diferite tipuri de legături glicozidice. Ele reprezintă partea structurală a peretelui celular.

Manoproteine: La fel ca majoritatea pereților celulari, cei ai ciupercilor conțin și o proporție bună de glicoproteine. În acest caz particular, carbohidrații care sunt legați de proteine ​​sunt unități de manoză, motiv pentru care se numesc manoproteine.

peretele celular de drojdie

Aproximativ 30% din greutatea uscată a drojdiilor corespunde peretelui celular. Aceasta este formată mai ales din polizaharide (90%), într-o măsură mai mică de proteine ​​și doar o mică parte corespunde lipidelor. La fel ca ciupercile, pereții celulelor de drojdie conțin și două straturi în care componenta principală este polizaharidele.

Structura peretelui celular al celulelor procariote

Unele celule procariote au un perete celular. În cazul bacteriilor, există două tipuri diferite:

Bacteriile Gram pozitive

Bacteriile Gram-pozitive sunt cele care devin violet pe colorarea Gram. Acest lucru se datorează tocmai peretelui celular, care, după membrana plasmatică, are un strat gros dintr-un tip de polimer numit peptidoglican, alcătuit din lanțuri lungi alternante de N-acetilglucozamină și acid N-acetilmuramic, legate între ele prin intermediul unor lanțuri scurte. din patru peptide.

Celulele Gram-pozitive au mai multe straturi de peptidoglican stivuite unul peste altul și legate între ele prin oligopeptide scurte care conferă stabilitate structurală.

Pe lângă peptidoglican, care formează până la 90% din peretele celular, ele mai conțin acizi teitoici și proteine ​​multiple atât la suprafața lor, cât și altele care trec complet prin acesta.

Bacteriile Gram negative

Bacteriile Gram-negative au un perete celular foarte diferit de cele Gram-pozitive.

Au și un strat de peptidoglican, dar este mult mai subțire. Cea mai mare parte a peretelui este format dintr-o a doua membrană fosfolipidă care conține o cantitate considerabilă de polizaharide legate de lipide, motiv pentru care se numește strat de lipopolizaharide. Această membrană exterioară conține, de asemenea, cantități de proteine. Spațiul dintre membrana plasmatică și membrana exterioară, în care se găsește peptidoglicanul, se numește periplasmă.

Peretele celular al Archaea

Unele arhei au pereți similari cu cei ai bacteriilor Gram-pozitive, cu excepția faptului că, în loc de peptidoglican, conțin pseudomureină, care este foarte asemănătoare cu peptidoglicanul, cu excepția faptului că înlocuiește acidul N-acetilmuramic cu acidul N-acetilaminouronic și, de asemenea, folosește β-1. ,3 în loc de β-1,4 pentru a lega zaharidele între ele, făcând aceste microorganisme rezistente la penicilină și lizozim.

Cu toate acestea, cel mai comun tip de perete celular în rândul arheilor este stratul de suprafață paracristalin, sau stratul S. Acesta constă din molecule de proteine ​​și glicoproteine ​​interconectate care formează modele foarte regulate la suprafață. Ori de câte ori este prezent, stratul S este stratul exterior al celulei în contact direct cu mediul.

funcția peretelui celular

Peretele celular nu este doar o înveliș care înconjoară și protejează celulele. Este un organel complex care are componente multiple care sunt implicate într-un număr mare de funcții celulare, fără de care celula nu ar putea supraviețui în mediul său natural. Principalele funcții ale peretelui celular sunt:

structura si suportul

Peretele celular este partea cea mai rigidă a celulei și oferă suport mecanic pentru restul structurilor celulare. În cele mai multe cazuri, este responsabil pentru determinarea formei celulei, deoarece direcționează direcția de creștere a celulei.

Protecție împotriva agenților externi

Așa cum pereții unei case oferă suport și nu permit nimănui să intre în interiorul acesteia, tot așa peretele celular blochează și împiedică intrarea diferiților agenți patogeni în celulă. In acest fel, peretele protejeaza celula de atacul virusului, de actiunea antibioticelor si de actiunea enzimelor proteolitice care ar putea distruge celula. De exemplu, stratul de polilipozaharidă al bacteriilor Gram-negative protejează stratul de peptidoglican împotriva degradării enzimatice.

Rezistență la turgor și stres osmolitic

Atunci când o celulă este introdusă într-un mediu hipotonic (cu o concentrație totală mai mică decât cea a citoplasmei), apa va pătrunde în interiorul ei prin osmoză, generând presiune și umflând celula. Aceasta se numește turgor. Peretele celular este responsabil pentru a se asigura că celula poate rezista la această presiune fără a se rupe. Celulele care nu au un perete celular, cum ar fi eritrocitele, de exemplu, se umflă rapid până la spargere atunci când sunt plasate într-un mediu hipoton. Rezistența turgenței este responsabilă pentru fermitatea țesuturilor plantelor.

reglarea creșterii

Peretele celular trimite semnale pentru a induce procesul de diviziune celulară, motiv pentru care este implicat în reglarea creșterii țesuturilor plantelor și a populației de microorganisme.

reglarea difuziei

Fiind între membrana plasmatică (și interiorul celulei) și spațiul extracelular, toate substanțele care intră și ies din celulă trebuie să treacă prin peretele celular. Din acest motiv, peretele celular este capabil să regleze atât difuzia nutrienților în celulă, cât și deșeurile și secrețiile din celulă.

aderența țesăturii

Integritatea țesuturilor depinde în mare măsură de aderența dintre celulele învecinate și, în multe cazuri, această aderență este mediată de stratul exterior al peretelui celular.

Comunicarea cu alte celule

În țesuturile vegetale, celulele sunt conectate între ele prin canale care trec prin pereții celulari ai celulelor învecinate numite plasmodesmate. Aceste canale permit comunicarea directă între celulele țesuturilor vegetale. Peretele celular conține, de asemenea, receptori care sunt implicați în comunicarea intercelulară mediată de semnale chimice.

Depozitare

În special în celulele care alcătuiesc semințele plantelor, peretele celular servește la stocarea unor cantități mari de carbohidrați sub formă de polizaharide, pe care le metabolizează pentru creștere.

toxicitatea animalelor

În cazul bacteriilor gram-negative, stratul de lipopolizaharidă este, în multe cazuri, responsabil pentru efectele toxice ale bacteriilor patogene. De exemplu, toxicitatea Salmonella și a unor specii de Escherichia se datorează lipidei A găsite în membrana exterioară a peretelui celular.

Surse

• Ponton, Jose. Peretele celular al ciupercilor și mecanismul de acțiune al anidulafunginei. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Studiul variației compoziției polizaharidelor conținute în peretele celular al drojdiei Saccharomyces Cerevisiae. e-gnoza, nr. 3, 2005, p. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, şi colab. „Peretele celular dinamic al plantelor”. Biologie celulară moleculară . Ed. a 4-a, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. „Perete celular bacterian”. Biblioteca online Wiley , Wiley/Blackwell (10.1111), 19 apr. 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2