Hücre duvarının yapısı ve işlevi

Hücre duvarı, hem ökaryotik hem de prokaryotik belirli hücre türlerini çevreleyen sert, yarı geçirgen bir tabakadır. Çoğu durumda, hücre duvarı, polipeptitler (bazı proteinler dahil), polisakkaritler (selüloz ve kitin gibi) ve lipidler ve bunların glikoproteinler, lipoproteinler gibi kombinasyonları dahil olmak üzere farklı türde organik bileşikler içeren katmanlardan oluşur. ve lipopolisakkaritler.

Bir hücreye sahip olan hücrelerde, hücre duvarı her zaman sitoplazmayı (plazma zarı) çevreleyen ve içeren hücre zarından hemen sonra gelir. Bitki hücreleri gibi birçok durumda hücre duvarı, hücre ile hücre dışı alan arasında arayüz görevi gören dış kaplamadır. Bazı bakteri türlerinde olduğu gibi diğer durumlarda hücre duvarı, kapsül adı verilen başka bir katmanla veya jel benzeri bir katmanla kaplanır.

Hücre duvarı bulunan hücre türleri

Hücre duvarı çoğu bitki hücresinin , mantarların , bakterilerin , alglerin ve bazı arkelerin karakteristiğidir . Mayaların büyük çoğunluğu da öyle. Ancak hayvan hücrelerinde bulunmazlar. Daha sonra ayrıntılı olarak göreceğimiz gibi, hücre duvarı hem hücre hem de çok hücreli organizmalar için birçok önemli işlevi yerine getirir:

• Koruma.
• Yapı ve destek.
• Hücre fonksiyonunun düzenlenmesi.
• İletişim.
• Depolamak.

hücre duvarı yapısı

Hücre duvarının hem bileşimi hem de yapısı büyük ölçüde kapsadığı hücre tipine bağlıdır. Bu anlamda, ökaryotik hücreler (çekirdeği ve diğer zarsı bölümleri olan hücreler), prokaryotik hücrelerden (çekirdeği olmayan) oldukça farklı hücre duvarlarına sahiptir ve bu iki grup içinde bile, aşağıda gösterildiği gibi farklılıklar gözlemlenebilir. aşağıda görecek.

Ökaryotik hücrelerin hücre duvarının yapısı

bitki hücre duvarı

Hücre duvarı, kloroplastların ve vakuollerin varlığı gibi, bitki hücrelerinin en göze çarpan özelliklerinden biridir. Bu hücrelerde hücre duvarı, söz konusu bitki hücresinin türüne bağlı olarak iki veya üç katmandan oluşabilir. Tüm bitki hücrelerinde ortak olan iki katmana birincil duvar ve orta lamel, üçüncüsüne ise ikincil duvar adı verilir:

Birincil Duvar: Doğada en bol bulunan biyomolekül olan bir glikoz homopolimeri olan selüloz mikrofibrillerinin çapraz üç ila dört katmanından oluşur. Uzun selüloz lifleri, hemiselüloz molekülleri ile birbirine bağlanır. Birlikte hücre duvarına yapısal bütünlük verirler.

Orta lamel: Bitki hücre duvarının en dış tabakasıdır ve esas olarak kalsiyum ve magnezyum pektinleri ve hemiselülozlardan oluşur. Bitişik hücrelerin hücre duvarlarının birbirine yapışmasına yardımcı olan çok yapışkan bir tabakadır. Aslında, pektin meyvelerde çok bol miktarda bulunur ve reçellere jelatinimsi kıvamını veren şeydir.

İkincil duvar: odunsu dokular gibi artık büyümeyen bitki hücrelerinde oluşur. Buna sahip olan bitki hücrelerinde, bu, doğrudan plazma zarının üzerinde bulunan duvar tabakasıdır. Bu duvar ligninin yanı sıra birincil duvardan daha yüksek oranda selüloz içerir, bu da ona büyük bir sağlamlık ve yapısal stabilite sağlar.

mantar hücre duvarı

Sadece bazı mantarların hücre duvarı vardır. Bu durumlarda, esas olarak glukanlar, kitin ve glikoproteinlerden oluşur. Ayrıca miktarda serbest glukozamin içerir.

Kitin: Mantar hücre duvarının sitoplazmik zarla doğrudan temas halinde olan ilk tabakasını oluşturur. Bu, eklembacaklıların dış iskeletlerinin yapıldığı aynı polisakarittir ve tekrar eden birimleri N-asetil glukozamin adı verilen bir amino şekerdir. Mantar hücre duvarları farklı oranlarda kitin içerir.

Glukanlar: Mantar hücre duvarının kütlesinin %50’den fazlası glukanlara karşılık gelir. Bunlar, farklı tipte glikozidik bağlarla birbirine bağlanan glikoz birimleri tarafından oluşturulan polisakkaritlerdir. Hücre duvarının yapısal kısmını temsil ederler.

Mannoproteinler: Çoğu hücre duvarı gibi, mantarların duvarları da iyi oranda glikoprotein içerir. Bu özel durumda, proteinlere bağlı karbonhidratlar mannoz birimleridir, bu nedenle mannoproteinler olarak adlandırılırlar.

maya hücre duvarı

Mayaların kuru ağırlığının yaklaşık %30’u hücre duvarına karşılık gelir. Bu, çoğunlukla polisakkaritlerden (% 90), daha az ölçüde proteinlerden oluşur ve sadece küçük bir fraksiyon lipitlere karşılık gelir. Mantarlar gibi, maya hücre duvarları da ana bileşenin polisakkaritler olduğu iki katman içerir.

Prokaryotik hücrelerin hücre duvarının yapısı

Bazı prokaryot hücrelerde hücre duvarı bulunur. Bakteriler söz konusu olduğunda, iki farklı tür vardır:

gram pozitif bakteri

Gram-pozitif bakteriler, Gram boyamada mora dönenlerdir. Bu tam olarak, plazma zarından sonra, N-asetilglukosamin ve N-asetilmuramik asidin birbirini izleyen uzun zincirlerinden oluşan ve kısa zincirler aracılığıyla birbirine bağlanan, peptidoglikan adı verilen kalın bir polimer türü tabakasına sahip olan hücre duvarından kaynaklanmaktadır. dört peptitten oluşur.

Gram-pozitif hücreler, üst üste istiflenmiş ve yapısal stabilite sağlayan kısa oligopeptitler ile birbirine bağlanmış çok sayıda peptidoglikan katmanına sahiptir.

Hücre duvarının %90’ını oluşturan peptidoglikanın yanı sıra, hem yüzeylerinde hem de tamamen içinden geçen teitoik asitler ve çok sayıda protein içerirler.

gram negatif bakteriler

Gram-negatif bakteriler, Gram-pozitif olanlardan çok farklı bir hücre duvarına sahiptir.

Ayrıca bir peptidoglikan tabakasına sahiptirler, ancak çok daha incedir. Duvarın çoğu, önemli miktarda lipide bağlı polisakkaritler içeren ikinci bir fosfolipid zar tarafından oluşturulur, bu nedenle buna lipopolisakkarit tabakası denir. Bu dış zar ayrıca miktarda protein içerir. Plazma zarı ile dış zar arasındaki, içinde peptidoglikanın bulunduğu boşluğa periplazma denir.

Archaea’nın hücre duvarı

Bazı arkeaların duvarları gram-pozitif bakterilerinkine benzer, ancak peptidoglikan yerine N-asetilmuramik asidi N-asetilaminoouronik asit ile değiştirmesi dışında peptidoglikana çok benzeyen psödomurein içerirler ve ayrıca β-1 kullanırlar. sakaritleri birbirine bağlamak için β-1,4 yerine ,3 bağlantıları, bu mikroorganizmaları penisilin ve lizozime dirençli hale getirir.

Bununla birlikte, arkeler arasında en yaygın hücre duvarı türü, parakristalin yüzey katmanı veya S katmanıdır.Yüzeyde oldukça düzenli modeller oluşturan birbirine bağlı protein ve glikoprotein moleküllerinden oluşur. Mevcut olduğunda, S tabakası, çevre ile doğrudan temas halinde olan hücrenin dış tabakasıdır.

hücre duvarı işlevi

Hücre duvarı sadece hücreleri çevreleyen ve koruyan bir kabuk değildir. Çok sayıda hücresel fonksiyonda yer alan ve hücrenin doğal ortamında hayatta kalamayacağı çok sayıda bileşene sahip karmaşık bir organeldir. Hücre duvarının başlıca görevleri şunlardır:

yapı ve destek

Hücre duvarı, hücrenin en sert kısmıdır ve hücre yapılarının geri kalanı için mekanik destek sağlar. Çoğu durumda, hücre büyümesinin yönünü yönlendirdiği için hücrenin şeklini belirlemekten sorumludur.

Harici etkenlere karşı koruma

Nasıl bir evin duvarları destek sağlar ve içeriye kimsenin girmesine izin vermezse, hücre duvarı da farklı patojenlerin hücreye girmesini engeller ve engeller. Bu şekilde duvar, hücreyi virüs saldırısından, antibiyotiklerin etkisinden ve hücreyi yok edebilecek proteolitik enzimlerin etkisinden korur. Örneğin, Gram-negatif bakterilerin poliliposakarit tabakası, peptidoglikan tabakasını enzimatik bozunmaya karşı korur.

Turgor ve ozmolitik strese karşı direnç

Bir hücre hipotonik bir ortama (toplam konsantrasyonu sitoplazmanınkinden daha düşük olan) sokulduğunda, su ozmoz yoluyla hücrenin içine girerek basınç oluşturur ve hücreyi şişirir. Buna turgor denir. Hücre duvarı, hücrenin bu basınca kırılmadan dayanmasını sağlamakla görevlidir. Örneğin eritrositler gibi bir hücre duvarı olmayan hücreler, hipotonik bir ortama yerleştirildiklerinde hızla şişerek patlarlar. Turgor direnci, bitki dokularının sıkılığından sorumludur.

büyüme düzenlemesi

Hücre duvarı, hücre bölünmesi sürecini tetiklemek için sinyaller gönderir, bu nedenle bitki dokularının büyümesini ve mikroorganizma popülasyonunu düzenlemeye dahil olur.

difüzyon düzenlemesi

Plazma zarı (ve hücrenin içi) ile hücre dışı boşluk arasında olduğundan, hücreye giren ve çıkan tüm maddeler hücre duvarından geçmek zorundadır. Bu nedenle hücre duvarı hem besinlerin hücre içine difüzyonunu hem de hücre dışına atık ve salgıları düzenleme yeteneğine sahiptir.

kumaş yapışması

Doku bütünlüğü büyük ölçüde komşu hücreler arasındaki yapışmaya bağlıdır ve birçok durumda bu yapışmaya hücre duvarının dış tabakası aracılık eder.

Diğer hücrelerle iletişim

Bitki dokularında hücreler, plasmodesmata adı verilen komşu hücrelerin hücre duvarlarından geçen kanallar aracılığıyla birbirine bağlanır. Bu kanallar, bitki dokularının hücreleri arasında doğrudan iletişimi sağlar. Hücre duvarı ayrıca kimyasal sinyallerin aracılık ettiği hücreler arası iletişimde yer alan reseptörleri de içerir.

Depolamak

Özellikle bitki tohumlarını oluşturan hücrelerde hücre duvarı, büyüme için metabolize ettiği polisakkarit formundaki büyük miktardaki karbonhidratları depolama görevi görür.

hayvan toksisitesi

Gram-negatif bakteriler söz konusu olduğunda, birçok durumda patojenik bakterilerin toksik etkilerinden lipopolisakarit tabakası sorumludur. Örneğin, Salmonella ve bazı Escherichia türlerinin toksisitesi , hücre duvarının dış zarında bulunan lipid A’dan kaynaklanmaktadır.

kaynaklar

• Ponton, Jose. Mantarların hücre duvarı ve anidulafunginin etki mekanizması. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Saccharomyces Cerevisiae mayasının hücre duvarında bulunan polisakkaritlerin bileşimindeki varyasyonun incelenmesi. e-Gnosis, hayır. 3, 2005, s. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H ve ark. “Dinamik Bitki Hücre Duvarı.” Moleküler Hücre Biyolojisi . 4. baskı, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. “Bakteri Hücre Duvarı.” Wiley Çevrimiçi Kitaplığı , Wiley/Blackwell (10.1111), 19 Nisan 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2