Vlastnosti bunkovej steny, funkcie a štruktúra

bunkovej steny Je to hrubá a odolná štruktúra, ktorá vymedzuje určité typy buniek a obklopuje plazmatickú membránu. Nepovažuje sa za stenu, ktorá zabraňuje kontaktu s vonkajšou stranou; Je to dynamická, komplexná štruktúra a je zodpovedná za významný počet fyziologických funkcií organizmov.

Bunková stena sa nachádza v rastlinách, hubách, baktériách a riasach. Každá stena má štruktúru a typické zloženie skupiny. Naopak, jednou z charakteristík živočíšnych buniek je nedostatok bunkovej steny. Táto štruktúra je hlavne zodpovedná za dávkovanie a udržiavanie tvaru buniek.

Bunková stena pôsobí ako ochranná bariéra v reakcii na osmotické nerovnováhy, ktoré môže bunkové prostredie predstavovať. Okrem toho má úlohu v komunikácii medzi bunkami.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
• 2 Bunková stena v rastlinách
  • 2.1 Štruktúra a zloženie
  • 2.2 Zhrnutie
  • 2.3 Funkcia
• 3 Bunková stena v prokaryotoch
  • 3.1 Štruktúra a zloženie eubaktérií
  • 3.2 Štruktúra a zloženie v archaea
  • 3.3 Zhrnutie
  • 3.4 Funkcie
• 4 Bunková stena v hubách
  • 4.1 Štruktúra a zloženie
  • 4.2 Syntéza
  • 4.3 Funkcie
• 5 Referencie

Všeobecné charakteristiky

-Bunková stena je hrubá, stabilná a dynamická bariéra nachádzajúca sa v rôznych skupinách organizmov.

-Prítomnosť tejto štruktúry je životne dôležitá pre životaschopnosť bunky, jej tvar av prípade škodlivých organizmov sa podieľa na jej patogenite.

-Hoci zloženie steny sa líši v závislosti od každej skupiny, hlavnou funkciou je udržiavať celistvosť buniek voči osmotickým silám, ktoré môžu prasknúť bunku..

-V prípade mnohobunkových organizmov napomáha tvorbe tkanív a zúčastňuje sa na bunkovej komunikácii

Bunková stena v rastlinách

Štruktúra a zloženie

Bunkové steny rastlinných buniek sú zložené z polysacharidov a glykoproteínov organizovaných v trojrozmernej matrici.

Najdôležitejšou zložkou je celulóza. Pozostáva z opakovaných jednotiek glukózy, ktoré sú spojené väzbami β-1,4. Každá molekula obsahuje približne 500 molekúl glukózy.

Zvyšok zložiek zahŕňa: homogalakturonan, rhamnogalakturonan I a II a hemicelulózové polysacharidy, ako sú xyloglukány, glukomanány, xylány, medzi inými..

Stena má tiež zložky proteínového charakteru. Arabinogalaktan je proteín, ktorý sa nachádza v stene a súvisí s bunkovou signalizáciou.

Hemicelulóza je viazaná vodíkovými väzbami na celulózu. Tieto interakcie sú veľmi stabilné. Interakčný režim nie je pre ostatné komponenty dobre definovaný.

Môže byť diferencovaná medzi primárnymi a sekundárnymi bunkovými stenami. Primárny je tenký a trochu kujný. Po zastavení rastu buniek dochádza k sekundárnej depozícii steny, ktorá môže zmeniť svoje zloženie vzhľadom na primárne alebo zostať nezmenené a pridať len ďalšie vrstvy.

V niektorých prípadoch je lignín súčasťou sekundárnej steny. Napríklad stromy vykazujú značné množstvo celulózy a lignínu.

syntéza

Proces biosyntézy steny je zložitý. Zahŕňa približne 2000 génov podieľajúcich sa na konštrukcii stavby.

Celulóza sa syntetizuje v plazmatickej membráne, aby sa uložila priamo na vonkajšej strane. Jeho tvorba vyžaduje niekoľko enzymatických komplexov.

Zvyšok zložiek sa syntetizuje v membránových systémoch umiestnených vo vnútri bunky (ako Golgiho aparát) a vylučuje sa pomocou vezikúl.

funkcie

Bunková stena v rastlinách má analogické funkcie ako tie, ktoré vykonáva extracelulárna matrica v živočíšnych bunkách, ako je udržiavanie tvaru a štruktúry buniek, spájanie tkanív a bunkovej signalizácie. Ďalej budeme diskutovať o najdôležitejších funkciách:

Regulujte turgor

V bunkách zvierat, ktorým chýba bunková stena, je extracelulárne prostredie hlavnou výzvou z hľadiska osmózy.

Keď je koncentrácia média vyššia v porovnaní s vnútrom bunky, voda v bunke má tendenciu vystupovať. Naopak, keď je bunka vystavená hypotonickému prostrediu (vyššia koncentrácia v bunke), voda vstupuje a bunka môže explodovať.

V prípade rastlinných buniek sú rozpustné látky nachádzajúce sa v bunkovom prostredí nižšie ako v bunkovom prostredí. Bunka však nevybuchne, pretože bunková stena je stlačená. Tento jav spôsobuje vznik určitého mechanického tlaku alebo bunkového turgoru.

Turgorový tlak vytvorený bunkovou stenou pomáha udržiavať tkanivá rastlín tuhé.

Spojenia medzi bunkami

Rastlinné bunky sú schopné vzájomne komunikovať prostredníctvom série "kanálov" nazývaných plazmidmy. Tieto cesty umožňujú pripojenie cytozolu oboch buniek a výmenu materiálov a častíc.

Tento systém umožňuje výmenu metabolických produktov, proteínov, nukleových kyselín a dokonca vírusových častíc.

Signalizačné cesty

V tejto spletitej matrici sú molekuly odvodené z pektínu, ako sú oligogalakturonidy, ktoré majú schopnosť spúšťať signalizačné dráhy ako obranné reakcie. Inými slovami, pracujú ako imunitný systém u zvierat.

Hoci bunková stena tvorí bariéru proti patogénom, nie je úplne nepreniknuteľná. Preto, keď je stena oslabená, tieto zlúčeniny sa uvoľňujú a "varujú" rastlinu útoku.

V dôsledku toho dochádza k uvoľňovaniu reaktívnych foriem kyslíka a produkujú sa metabolity, ako sú fytoalexíny, ktoré sú antimikrobiálne látky..

Bunková stena v prokaryotoch

Štruktúra a zloženie v eubaktériách

Bunková stena eubaktérií má dve základné štruktúry, ktoré sú diferencované známym farbením podľa Grama.

Prvú skupinu tvoria gramnegatívne baktérie. V tomto type je membrána dvojitá. Bunková stena je tenká a na oboch stranách je obklopená vnútornou a vonkajšou plazmatickou membránou. Klasický príklad gramnegatívnej baktérie je E. coli.

Gram-pozitívne baktérie majú iba plazmatickú membránu a bunková stena je omnoho silnejšia. Tieto sú zvyčajne bohaté na kyseliny teichoové a kyseliny mykolové. Príkladom je patogén Staphylococcus aureus.

Hlavnou zložkou oboch typov stien je peptidoglykán, tiež známy ako mureín. Jednotkami alebo monomérmi, ktoré ho tvoria, sú N-acetylglukozamín a kyselina N-acetylmurámová. Skladá sa z lineárnych reťazcov polysacharidov a malých peptidov. Peptidoglykán vytvára silné a stabilné štruktúry.

Niektoré antibiotiká, ako je penicilín a vankomycín, pôsobia tak, že zabraňujú tvorbe väzieb bakteriálnej bunkovej steny. Keď baktéria stráca bunkovú stenu, výsledná štruktúra je známa ako sféroplast.

Štruktúra a zloženie v archaea

Archaea sa líši v zložení steny vzhľadom na baktérie, hlavne preto, že neobsahujú peptidoglykán. Niektoré archaea majú vrstvu pseudopeptidoglykánu alebo pseudomureínu.

Tento polymér má hrúbku 15 až 20 nm a je podobný peptidoglykánu. Zložky polyméru sú kyselina 1-N-acetyltalosaminurónová naviazaná na N-acetylglukozamín.

Obsahujú rad vzácnych lipidov, ako sú izoprénové skupiny viazané na glycerol a ďalšiu vrstvu glykoproteínov, nazývanú vrstva S. Táto vrstva je často spojená s plazmatickou membránou..

Lipidy sú odlišné od baktérií. V eukaryotoch a baktériách sú nájdené väzby esterového typu, zatiaľ čo v archaea sú éterového typu. Kostra glycerolu je typická pre túto doménu.

Existujú niektoré druhy archaea, ako napr Ferroplasma Acidophilum a Thermoplasma spp., ktoré nemajú bunkovú stenu, napriek tomu, že žijú v extrémnych podmienkach prostredia.

Eubaktérie aj archaea predstavujú veľkú vrstvu proteínov, ako sú adhezíny, ktoré pomáhajú týmto mikroorganizmom kolonizovať rôzne prostredia..

syntéza

V Gram-negatívnych baktériách sú zložky steny syntetizované v cytoplazme alebo vo vnútornej membráne. Konštrukcia steny nastáva na vonkajšej strane bunky.

Tvorba peptidoglykánu začína v cytoplazme, kde dochádza k syntéze, prekurzorom nukleotidov zložiek steny..

Následne syntéza pokračuje v cytoplazmatickej membráne, kde sú syntetizované zlúčeniny lipidovej povahy.

Proces syntézy končí vo vnútri cytoplazmatickej membrány, kde dochádza k polymerizácii peptidoglykánových jednotiek. Na tomto procese sa podieľajú rôzne enzýmy.

funkcie

Podobne ako bunková stena v rastlinách, aj táto štruktúra v baktériách vykonáva podobné funkcie na ochranu týchto jednobunkových organizmov pred lýzou tvárou v tvár osmotickému stresu..

Vonkajšia membrána gramnegatívnych baktérií pomáha translokácii proteínov a rozpustených látok a prenosu signálu. Chráni tiež organizmus pred patogénmi a zabezpečuje bunkovú stabilitu.

Bunková stena v hubách

Štruktúra a zloženie

Väčšina bunkových stien v hubách má pomerne podobné zloženie a štruktúru. Sú tvorené z gélovitých uhľovodíkových polymérov, zapletených s proteínmi a ďalšími zložkami.

Charakteristickou zložkou steny huby je chitín. Interaguje s glukánmi a vytvára vláknitú matricu. Hoci ide o silnú štruktúru, má určitý stupeň flexibility.

syntéza

Syntéza hlavných zložiek - chitínu a glukánov - prebieha v plazmatickej membráne.

Ďalšie zložky sú syntetizované v Golgiho aparáte av endoplazmatickom retikule. Tieto molekuly sa odvádzajú do bunkového exteriéru prostredníctvom vylučovania pomocou vezikúl.

funkcie

Bunková stena húb určuje jej morfogenézu, životaschopnosť buniek a jej patogenitu. Z ekologického hľadiska určuje typ prostredia, v ktorom môže určitá huba žiť alebo nie.

referencie

1. Albers, S. V., & Meyer, B. H. (2011). Obálka archaálnych buniek. Príroda Recenzie Mikrobiológia, 9(6), 414-426.
2. Cooper, G. (2000). Bunka: Molekulárny prístup. 2. vydanie. Sinauer Associates.
3. Forbes, B. A. (2009). Mikrobiologická diagnostika. Panamericana Medical.
4. Gow, N.A., Latge, J. P., & Munro, C.A. (2017). Stena bunkovej huby: štruktúra, biosyntéza a funkcia. Spektrum mikrobiológie 5(3)
5. Keegstra, K. (2010). Steny rastlinných buniek. Fyziológia rastlín, 154(2), 483-486.
6. Koebnik, R., Locher, K. P., & Van Gelder, P. (2000). Štruktúra a funkcia bakteriálnych vonkajších membránových proteínov: barely v skratke. Molekulárna mikrobiológia, 37(2), 239-253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulárna bunková biológia 4. vydanie. Národné centrum pre biotechnologické informácie, regál.
8. Scheffers, D. J., & Pinho, M. G. (2005). Syntéza bakteriálnej bunkovej steny: nové poznatky z lokalizačných štúdií. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie, 69(4), 585-607.
9. Showalter, A.M. (1993). Štruktúra a funkcia proteínov rastlinných bunkových stien. Rastlinná bunka, 5(1), 9-23.
10. Valent, B. S., & Albersheim, P. (1974). Štruktúra rastlinných bunkových stien: o väzbe xyloglukánu na celulózové vlákna. Fyziológia rastlín, 54(1), 105-108.
11. Vallarino, J.G., & Osorio, S. (2012). Signalizačná úloha oligogalakturonidov odvodených počas degradácie bunkovej steny. Rastlinná signalizácia a správanie, 7(11), 1447-1449.