КЛІТИННА СТІНКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ ТА СТРУКТУРА - БІОЛОГІЯ - 2025

Клітинна стінка являє собою товстий і стійка структура , яка розмежовує певні типи клітин і виявили , що оточують плазматическую мембрану. Не розглядається як стіна, яка перешкоджає контакту з зовнішньою стороною; Це складна, динамічна структура і відповідає за значну кількість фізіологічних функцій в організмах.

Клітинна стінка знаходиться в рослинах, грибах, бактеріях і водоростях. Кожна стіна має структуру та композицію, типову для групи. Навпаки, однією з характеристик клітин тварин є відсутність клітинної стінки. Ця структура в основному відповідає за надання і підтримку форми клітин.

Клітинна стінка виступає захисним бар’єром у відповідь на осмотичні дисбаланси, які може виявити клітинне середовище. Крім того, вона відіграє певну роль у спілкуванні між клітинами.

Загальна характеристика

-Клітинна стінка - це товстий, стійкий і динамічний бар'єр, який зустрічається в різних групах організмів.

-Наявність цієї структури є життєво важливим для життєздатності клітини, її форми і, якщо шкідливі організми, бере участь у її патогенності.

-Хоча склад стінки змінюється залежно від кожної групи, головна функція полягає у підтримці цілісності клітин проти осмотичних сил, які можуть розірвати клітину.

-У випадку багатоклітинних організмів він сприяє утворенню тканин і бере участь у клітинному спілкуванні

Клітинна стінка у рослин

Будова та склад

Клітинні стінки рослинних клітин складаються з полісахаридів та глікопротеїнів, організованих у тривимірну матрицю.

Найважливіший компонент - целюлоза. Він складається з повторюваних одиниць глюкози, з'єднаних між собою β - 1,4 зв’язками. Кожна молекула містить близько 500 молекул глюкози.

Решта компонентів включають: гомогалактуронан, рамногалактуронан I і II та полісахариди геміцелюлози, такі як ксилоглюкани, глюкоманнан, ксилан, серед інших.

Стіна також має компоненти білкової природи. Арабіногалактан - це білок, який знаходиться в стінці і пов'язаний з клітинною сигналізацією.

Геміцелюлоза зв’язується через водневі зв’язки з целюлозою. Ці взаємодії дуже стабільні. Для решти компонентів режим взаємодії ще недостатньо визначений.

Можна диференціювати первинну та вторинну клітинну стінку. Первинний тонкий і трохи ковкий. Після припинення росту клітин відбувається осадження вторинної стінки, яка може змінити її склад відносно первинної стінки або залишитися незмінною і лише додавати зайві шари.

У деяких випадках лігнін є складовою вторинної стінки. Наприклад, дерева мають значну кількість целюлози та лігніну.

Синтез

Процес біосинтезу стінок складний. У ньому беруть участь приблизно 2000 генів, які беруть участь у побудові структури.

Целюлоза синтезується на плазматичній мембрані, щоб відкласти її безпосередньо назовні. Для його утворення потрібно кілька ферментних комплексів.

Решта компонентів синтезуються в мембранних системах, розташованих всередині клітини (наприклад, апарат Гольджі) та виводяться через везикули.

Функція

Клітинна стінка у рослин має функції, аналогічні тим, які виконуються позаклітинним матриксом у клітинах тварин, такими як підтримка форми та структури клітин, з'єднання тканин та сигналізація клітин. Нижче ми обговоримо найважливіші функції:

Регулюйте тургор

У тваринних клітинах, яким не вистачає клітинної стінки, позаклітинне середовище становить серйозну проблему з точки зору осмосу.

Коли концентрація середовища вища порівняно з внутрішньою частиною клітини, вода має тенденцію витікати з клітини. І навпаки, коли клітина потрапляє в гіпотонічне середовище (більша концентрація всередині клітини), вода надходить і клітина може вибухнути.

Що стосується рослинних клітин, то розчинених речовин у клітинному середовищі менше, ніж у внутрішніх клітинах. Однак клітина не вибухає, оскільки клітинна стінка знаходиться під тиском. Це явище спричиняє появу певного механічного тиску або клітинного тургору.

Тиск тургору, створений клітинною стінкою, допомагає зберегти рослинні тканини твердими.

З'єднання стільників

Клітини рослин здатні спілкуватися між собою через низку «каналів», що називаються плазмодесматами. Ці шляхи з'єднують цитозоль обох клітин і обмінюються матеріалами та частинками.

Ця система дозволяє обмінюватися продуктами обміну, білками, нуклеїновими кислотами і навіть вірусними частинками.

Сигналізація маршрутів

У цій складній матриці є молекули, отримані з пектину, такі як олігогалактуроніди, які мають здатність запускати сигнальні шляхи, такі як захисні відповіді. Іншими словами, вони функціонують як імунна система у тварин.

Хоча клітинна стінка утворює бар'єр проти патогенів, вона не зовсім непроникна. Тому, коли стінка ослаблена, ці сполуки виділяються і "попереджають" рослину про атаку.

У відповідь відбувається вивільнення реактивних видів кисню і виробляються метаболіти, такі як фітоалексини, які є антимікробними речовинами.

Клітинна стінка у прокаріотів

Будова та склад еубактерій

Клітинна стінка еубактерій має дві основні структури, які диференційовані знаменитою плямою Грама.

Першу групу складають грамнегативні бактерії. У цього типу мембрана подвійна. Клітинна стінка тонка і оточена з обох сторін внутрішньою та зовнішньою плазматичною мембраною. Класичний приклад грамнегативної бактерії - кишкова паличка.

Зі свого боку, грампозитивні бактерії мають лише плазматичну мембрану, а клітинна стінка значно товща. Зазвичай вони багаті теїхоєвою та міколевою кислотами. Прикладом може бути збудник золотистого стафілокока.

Основним компонентом обох типів стінок є пептидоглікан, відомий також як муреїн. Одиницями або мономерами, що їх складають, є N-ацетилглюкозамін та N-ацетилмурамова кислота. Він складається з лінійних ланцюгів полісахаридів і малих пептидів. Пептидоглікан утворює міцні і стійкі структури.

Деякі антибіотики, такі як пеніцилін та ванкоміцин, діють, запобігаючи утворенню зв’язків у клітинній стінці бактерій. Коли бактерія втрачає свою клітинну стінку, отримана структура відома як сферопласт.

Будова та склад арх

Археї відрізняються за складом стінок від бактерій, головним чином тому, що вони не містять пептидоглікан. Деякі археї мають шар псевдопептидоглікану або псевдомуреїну.

Цей полімер товщиною 15–20 нм і схожий на пептидоглікан. Компонентами полімеру є lN-ацетилталозамінуронова кислота, пов'язана з N-ацетилглюкозаміном.

Вони містять ряд рідкісних ліпідів, таких як пов'язані з гліцерином ізопренові групи та додатковий шар глікопротеїнів, що називається шаром S. Цей шар часто асоціюється з плазматичною мембраною.

Ліпіди відрізняються, ніж у бактерій. У еукаріотів і бактерій знайдені зв’язки ефірного типу, тоді як в археях вони ефірного типу. Гліцеринова основа є типовою для цього домену.

Є деякі види архей, такі як Ferroplasma Acidophilum і Thermoplasma spp., Які не мають клітинної стінки, незважаючи на проживання в екстремальних умовах навколишнього середовища.

І еубактерії, і археї містять великий шар білків, таких як адгезини, які допомагають цим мікроорганізмам колонізувати різні середовища.

Синтез

У грамнегативні бактерії компоненти стінки синтезуються в цитоплазмі або внутрішній мембрані. Побудова стіни відбувається з зовнішньої сторони клітини.

Утворення пептидоглікана починається в цитоплазмі, де відбувається синтез попередників нуклеотидів компонентів стінки.

Згодом синтез продовжується в цитоплазматичній мембрані, де синтезуються сполуки ліпідного характеру.

Процес синтезу закінчується всередині цитоплазматичної мембрани, де відбувається полімеризація пептидогліканових ланок. У цьому процесі беруть участь різні ферменти.

Особливості

Як і клітинна стінка рослин, ця структура бактерій виконує аналогічні функції захисту цих одноклітинних організмів від лізису проти осмотичного стресу.

Зовнішня мембрана Грам-негативних бактерій допомагає в транслокації білків і солютів, а також у передачі сигналу. Він також захищає організм від патогенів і забезпечує стійкість клітин.

Клітинна стінка в грибах

Будова та склад

Більшість клітинних стінок у грибів мають досить схожий склад і структуру. Вони утворюються з гелеподібних вуглеводних полімерів, переплетених з білками та іншими компонентами.

Відмітна складова грибкової стінки - хітин. Він взаємодіє з глюканами для створення волокнистої матриці. Хоча це сильна структура, вона виявляє певну ступінь гнучкості.

Синтез

У плазматичній мембрані відбувається синтез основних компонентів - хітину та глюканів.

Інші компоненти синтезуються в апараті Гольджі та в ендоплазматичному ретикулумі. Ці молекули переносяться за межі клітини шляхом екскреції через везикули.

Особливості

Клітинна стінка грибів визначає їх морфогенез, життєздатність клітин та патогенність. З екологічної точки зору він визначає тип середовища, в якому певний грибок може чи не може жити.

Список літератури

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Оболонка археальної клітини. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Купер, Г. (2000). Клітина: молекулярний підхід. 2-е видання. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Мікробіологічна діагностика. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, та Munro, Каліфорнія (2017). Стінка грибкової клітини: будова, біосинтез та функція. Мікробіологічний спектр 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Клітинні стінки рослин. Фізіологія рослин, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, і Van Gelder, P. (2000). Будова та функції білків зовнішньої мембрани бактерій: бочки в двох словах. Молекулярна мікробіологія, 37 (2), 239–253.
7. Лодіш, Х., Берк, А., Зіпурський, С. Л., Мацудайра, П., Балтімор, Д., Дарнелл, Дж. (2000). Молекулярна клітинна біологія 4-е видання. Національний центр інформації про біотехнології, книжкова полиця.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Синтез клітинної стінки бактерій: нові відомості з досліджень локалізації. Мікробіологія та молекулярна біологічна рецензія, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Будова та функції білків клітинної стінки рослин. Рослинна клітина, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Будова клітинних клітин стінок: Про зв'язування ксилоглюкану з целюлозними волокнами. Фізіологія рослин, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Сигналізуюча роль олігогалактуронідів, отриманих при деградації клітинної стінки. Сигналізація та поведінка рослин, 7 (11), 1447–1449.