Podíl:
Funkce buněčné stěny, funkce a struktura
buněčné stěny Jedná se o silnou a odolnou strukturu, která vymezuje určité typy buněk a obklopuje plazmatickou membránu. Nepovažuje se za stěnu, která zabraňuje kontaktu s vnějším povrchem; Je to dynamická, komplexní struktura a je zodpovědná za významný počet fyziologických funkcí v organismech.
Buněčná stěna se nachází v rostlinách, houbách, bakteriích a řasách. Každá stěna má strukturu a typické složení skupiny. Naproti tomu jedna z vlastností živočišných buněk je nedostatek buněčné stěny. Tato struktura je hlavně zodpovědná za poskytování a udržování tvaru buněk.
Buněčná stěna působí jako ochranná bariéra v reakci na osmotickou nerovnováhu, kterou může buněčné prostředí představovat. Kromě toho má úlohu v komunikaci mezi buňkami.
Index
- 1 Obecné charakteristiky
- 2 Buněčná stěna v rostlinách
- 2.1 Struktura a složení
- 2.2 Shrnutí
- 2.3 Funkce
- 3 Buněčná stěna v prokaryotech
- 3.1 Struktura a složení eubaktérií
- 3.2 Struktura a složení v archaea
- 3.3 Shrnutí
- 3.4 Funkce
- 4 Buněčná stěna v houbách
- 4.1 Struktura a složení
- 4.2 Syntéza
- 4.3 Funkce
- 5 Odkazy
Obecné vlastnosti
-Buněčná stěna je silná, stabilní a dynamická bariéra vyskytující se v různých skupinách organismů.
-Přítomnost této struktury je životně důležitá pro životaschopnost buňky, její tvar a v případě škodlivých organismů se podílí na její patogenitě..
-Ačkoliv se složení stěny liší v závislosti na každé skupině, hlavní funkcí je zachování integrity buňky proti osmotickým silám, které mohou prasknout buňku..
-V případě mnohobuněčných organismů napomáhá tvorbě tkání a účastní se buněčné komunikace
Buněčná stěna v rostlinách
Struktura a složení
Buněčné stěny rostlinných buněk se skládají z polysacharidů a glykoproteinů organizovaných v trojrozměrné matrici.
Nejdůležitější složkou je celulóza. Skládá se z opakovaných jednotek glukózy, spojených dohromady vazbami β-1,4. Každá molekula obsahuje asi 500 molekul glukózy.
Zbytek složek zahrnuje: homogalakturonan, rhamnogalakturonan I a II a hemicelulózové polysacharidy, jako jsou xyloglukany, glukomanany, xylany, mezi jinými..
Stěna má také složky proteinové povahy. Arabinogalaktan je protein, který se nachází ve zdi a souvisí s buněčnou signalizací.
Hemicelulóza je vázána vodíkovými vazbami na celulózu. Tyto interakce jsou velmi stabilní. Interakční režim není pro ostatní komponenty dobře definován.
Může být diferencován mezi primární a sekundární buněčnou stěnou. Primární je tenký a poněkud kujný. Po zastavení růstu buněk dochází k sekundární depozici stěny, která může změnit její složení vzhledem k primárnímu nebo zůstat nezměněna a přidat pouze další vrstvy.
V některých případech je lignin součástí sekundární stěny. Například stromy vykazují významná množství celulózy a ligninu.
Syntéza
Proces biosyntézy stěny je složitý. Zahrnuje přibližně 2000 genů podílejících se na konstrukci stavby.
Celulóza je syntetizována v plazmatické membráně, aby byla uložena přímo na vnější straně. Jeho tvorba vyžaduje několik enzymatických komplexů.
Zbytek složek je syntetizován v membránových systémech umístěných uvnitř buňky (jako Golgiho aparát) a vylučován pomocí váčků..
Funkce
Buněčná stěna v rostlinách má analogické funkce k těm, které provádí extracelulární matrix v živočišných buňkách, jako je udržování tvaru a struktury buněk, spojovacích tkání a buněčné signalizace. Dále se budeme zabývat nejdůležitějšími funkcemi:
Regulujte turgor
V živočišných buňkách, kterým chybí buněčná stěna, je extracelulární prostředí velkou výzvou z hlediska osmózy.
Když je koncentrace média vyšší ve srovnání s vnitřkem buňky, voda v buňce má tendenci vystupovat. Naopak, když je buňka vystavena hypotonickému prostředí (vyšší koncentrace v buňce), voda vstupuje a buňka může explodovat.
V případě rostlinných buněk jsou rozpustné látky nalezené v buněčném prostředí nižší než v buněčném prostředí. Buňka však neexploduje, protože je stlačena buněčná stěna. Tento jev způsobuje vznik nějakého mechanického tlaku nebo buněčného turgoru.
Turgorový tlak vytvořený buněčnou stěnou pomáhá udržovat tkáně rostlin tuhé.
Spojení mezi buňkami
Rostlinné buňky jsou schopny komunikovat mezi sebou prostřednictvím řady "kanálů" nazývaných plasmodesmy. Tyto cesty umožňují spojení cytosolu obou buněk a výměny materiálů a částic.
Tento systém umožňuje výměnu metabolických produktů, proteinů, nukleových kyselin a dokonce i virových částic.
Signalizační silnice
V této spletité matrici jsou molekuly odvozené od pektinu, jako jsou oligogalakturonidy, které mají schopnost aktivovat signální dráhy jako obranné reakce. Jinými slovy, fungují jako imunitní systém u zvířat.
Ačkoli buněčná stěna tvoří bariéru proti patogenům, není zcela neproniknutelná. Proto, když je zeď oslabena, tyto sloučeniny jsou uvolňovány a "varují" rostlinu útoku.
V reakci na to dochází k uvolňování reaktivních forem kyslíku a vznikají metabolity, jako jsou fytoalexiny, které jsou antimikrobiálními látkami..
Buněčná stěna v prokaryotech
Struktura a složení v eubakteriích
Buněčná stěna eubakterií má dvě základní struktury, které jsou diferencovány známým Gramovým barvivem.
První skupina je tvořena gramnegativními bakteriemi. V tomto typu je membrána dvojitá. Buněčná stěna je tenká a je oboustranně obklopena vnitřní a vnější plazmovou membránou. Klasický příklad gramnegativní bakterie je E. coli.
Gram-pozitivní bakterie mají pouze plazmatickou membránu a buněčná stěna je mnohem silnější. Obvykle jsou bohaté na kyseliny teichoové a kyseliny mykolové. Příkladem je patogen Staphylococcus aureus.
Hlavní složkou obou typů stěn je peptidoglykan, také známý jako murein. Jednotkami nebo monomery, které ji tvoří, jsou N-acetylglukosamin a kyselina N-acetylmuramová. Skládá se z lineárních řetězců polysacharidů a malých peptidů. Peptidoglykan tvoří silné a stabilní struktury.
Některá antibiotika, jako je penicilin a vankomycin, působí tak, že zabraňují tvorbě vazeb bakteriální buněčné stěny. Když bakterie ztratí buněčnou stěnu, výsledná struktura je známa jako sféroplast.
Struktura a složení v archaea
Archaea se liší ve složení stěny s ohledem na bakterie, hlavně proto, že neobsahují peptidoglykan. Některé archaea mají vrstvu pseudopeptidoglykanu nebo pseudomureinu.
Tento polymer má tloušťku 15 až 20 nm a je podobný peptidoglykanu. Složky polymeru jsou 1-N-acetyltalosaminuronová kyselina vázaná na N-acetylglukosamin.
Obsahují řadu vzácných lipidů, jako jsou izoprenové skupiny navázané na glycerol a další vrstvu glykoproteinů, nazývanou vrstva S. Tato vrstva je často spojena s plazmatickou membránou..
Lipidy jsou jiné než u bakterií. V eukaryotech a bakteriích jsou nalezené vazby esterového typu, zatímco v archaea jsou etherového typu. Kostra glycerolu je pro tuto doménu typická.
Tam jsou některé druhy archaea, takový jak Ferroplasma Acidophilum a Termoplasma spp., které nemají buněčnou stěnu, přestože žijí v extrémních podmínkách prostředí.
Eubacteria i archaea představují velkou vrstvu proteinů, jako jsou adheziny, které pomáhají těmto mikroorganismům kolonizovat různá prostředí.
Syntéza
V Gram-negativních bakteriích jsou složky stěny syntetizovány v cytoplazmě nebo ve vnitřní membráně. Konstrukce stěny probíhá na vnější straně buňky.
Tvorba peptidoglykanu začíná v cytoplazmě, kde dochází k syntéze, prekurzorům nukleotidů složek stěny..
Následně syntéza pokračuje v cytoplazmatické membráně, kde jsou syntetizovány sloučeniny lipidové povahy.
Proces syntézy končí uvnitř cytoplazmatické membrány, kde dochází k polymeraci peptidoglykanových jednotek. Na tomto procesu se podílejí různé enzymy.
Funkce
Stejně jako buněčná stěna v rostlinách tato struktura v bakteriích plní podobné funkce, aby tyto jednobuněčné organismy chránila před lýzou tváří v tvář osmotickému stresu..
Vnější membrána gramnegativních bakterií napomáhá translokaci proteinů a solutů a přenosu signálu. Chrání také organismus před patogeny a zajišťuje buněčnou stabilitu.
Buněčná stěna v houbách
Struktura a složení
Většina buněčných stěn v houbách má poměrně podobné složení a strukturu. Jsou tvořeny gelovými uhlovodíkovými polymery, zapletenými s proteiny a dalšími složkami.
Charakteristickou složkou stěny houby je chitin. Interaguje s glukany a vytváří vláknitou matrici. I když je to silná struktura, má určitý stupeň flexibility.
Syntéza
Syntéza hlavních složek - chitinu a glukanů - probíhá v plazmatické membráně.
Další složky se syntetizují v Golgiho aparátu a v endoplazmatickém retikulu. Tyto molekuly jsou odváděny do buněčného exteriéru pomocí exkrece pomocí váčků.
Funkce
Buněčná stěna hub určuje její morfogenezi, životaschopnost buněk a její patogenitu. Z ekologického hlediska určuje typ prostředí, ve kterém může určitá houba žít nebo ne.
Odkazy
- Albers, S. V., & Meyer, B. H. (2011). Obálka archaální buňky. Příroda Recenze Mikrobiologie, 9(6), 414-426.
- Cooper, G. (2000). Cell: Molecular Approach. 2. vydání. Sinauer Associates.
- Forbes, B. A. (2009). Mikrobiologická diagnostika. Panamericana Medical.
- Gow, N.A., Latge, J. P., & Munro, C.A. (2017). Houbová buněčná stěna: struktura, biosyntéza a funkce. Spektrum mikrobiologie 5(3)
- Keegstra, K. (2010). Rostlinné buněčné stěny. Fyziologie rostlin, 154(2), 483-486.
- Koebnik, R., Locher, K. P., & Van Gelder, P. (2000). Struktura a funkce bakteriálních vnějších membránových proteinů: barely v kostce. Molekulární mikrobiologie, 37(2), 239-253.
- Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulární buněčná biologie 4. vydání. Národní centrum pro biotechnologické informace, Knihovnička.
- Scheffers, D. J., & Pinho, M. G. (2005). Syntéza bakteriální buněčné stěny: nové poznatky z lokalizačních studií. Mikrobiologie a recenze molekulární biologie, 69(4), 585-607.
- Showalter, A. M. (1993). Struktura a funkce proteinů rostlinné buněčné stěny. Rostlinná buňka, 5(1), 9-23.
- Valent, B. S., & Albersheim, P. (1974). Struktura rostlinných buněčných stěn: o vazbě xyloglukanu na celulózová vlákna. Fyziologie rostlin, 54(1), 105-108.
- Vallarino, J.G., & Osorio, S. (2012). Signální úloha oligogalakturonidů odvozených během degradace buněčné stěny. Signalizace rostlin a chování, 7(11), 1447-1449.