Клетъчна стена: видове, характеристики и функции

Клетката е основната житейска единица. Всеки обект, който се счита за жив, има поне една клетка в структурата на тялото си, от най-основния прокариот дори човешкото същество, което изглежда е съставено от 30 милиона милиона клетки (84% от тях глобули червен).

Всяка клетка трябва да бъде способна да се подхранва, да расте, да се размножава, да се диференцира, да сигнализира, да разпознава околната среда (хемотаксис) и да се развива, т.е. нейният геном трябва да варира през поколенията.

В допълнение към тези функции, трябва да се отбележи, че клетката представя в своята структура ДНК под формата на хромозоми, които могат да бъдат свободни в цитоплазмата (прокариоти) или затворени от ядрена мембрана (еукариоти). Тази ДНК съдържа цялата информация, необходима за синтеза на протеини, които съставляват 80% от дехидратираната клетъчна протоплазма. Чрез процесите на транскрипция и транслация информацията, присъстваща в гените, се трансформира във верига от аминокиселини, основни единици на целия протеинов материал.

За да се осъществят всички тези процеси, клетката трябва да има вътрешен хомеостатичен баланс, тоест трябва да остане относително постоянна въпреки промените в околната среда. Плазмената мембрана ограничава тази единица от останалата среда и модулира влизането и излизането на вещества, но има и други спомагателни структури, които насърчават защитата и целостта на клетка. Тук ще ви разкажем всичко за клетъчна стена.

• Свързана статия: „Най-важните части от клетката и органелите: общ преглед“

Какво представлява клетъчната стена?

Клетъчната стена може да се определи като извънклетъчен матрикс, който обгражда всички растителни клетки (Kingdom Plantae). Той обаче присъства и в повечето прокариоти, гъбички и други живи същества, които обикновено се считат за „еволюционно прости“.

От друга страна, животинските клетки нямат клетъчна стена и единственото им разграничение по отношение на околната среда е плазмената мембрана.

Въпреки факта, че във всички клетки плазмената мембрана ограничава вътрешността на клетката от външната страна, различни таксони на живи същества са избрали да покрият тези структурни единици с неразтворима матрица от макромолекули секретиран. Този матрикс или извънклетъчна стена не само осигурява структурна подкрепа на клетките и различните тъкани, но също така позволява поддържането на клетката в околната среда, образуването на сраствания и специални взаимодействия и диктува функционалността на различни щамове в рамките на едно и също същество жив.

Съставът на клетъчната стена варира между различните таксони на живите същества, които я представят. Ето защо, ние ви казваме особеностите на тази формация в бактерии, гъби и растения поотделно.

1. Клетъчна стена при бактерии

При бактериите клетката отговаря на цялото ви тяло. Поради тази причина тези микроорганизми обикновено имат специални структури (като реснички, флагели и фимбрии), които останалите многоклетъчни същества нямат в повечето си тъкани. Въпреки че сме добавили структури, които ни позволяват да се движим, бактериите трябва да се справят с едно клетъчно тяло, за да изпълняват всичките си жизнени функции.

Нещо подобно се случва и със защита срещу външни стресови фактори. Въпреки че имаме цяла тъкан, посветена на лигавицата и защитата (кожата), бактериите се нуждаят от други структури по-малко взискателни (като клетъчни стени), които покриват мембраната и позволяват на клетъчната единица да запази своята цялост. В допълнение към защитата на външната страна, бактериалната стена предотвратява експлозията или деформацията на клетката поради тургора (подуване поради промени в концентрацията между средата и цитоплазмата).

Бактериалната клетъчна стена се състои от пептидогликан (муреин), който от своя страна е изграден от полизахаридни вериги, свързани помежду си с необичайни пептиди, съдържащи D-аминокиселини. Химичният състав е същественият диференциатор между стените в различните царства, тъй като този на гъбите се образува от хитин, а този на растенията от целулоза. Предпоставката и функционалността обаче са сходни във всички тези таксони.

• Може да се интересувате от: 3-те вида бактерии (характеристики и морфология)

2. Клетъчна стена при гъбички

В биологията терминът „гъбички“ или Гъби използва се за обозначаване на таксон от еукариотни организми, който включва плесени, дрожди и живи същества, които произвеждат гъби. Те биха могли да изглеждат като растения, но се различават от тях по това, че са хетеротрофи, тоест онова получават органични вещества директно от околната среда и не могат да фотосинтезират.

От друга страна, те се различават от животните по присъствието на клетъчната стена в техните клетки, тъй като помним, че разграничаването в последните завършва с плазмената мембрана. Между две води гъбите се считат за по-филогенетично близки до животните, отколкото до растенията или прокариотите.

След като този момент бъде изяснен, трябва да се отбележи, че, както вече казахме, клетъчната стена на гъбите е съставена от хитин. Това съединение е вид въглехидрати, който се образува от субединици на β- (1,4) -N-ацетилглюкозамин (в базидиомицети и аскомицети), въпреки че в зигомицетите присъства под формата на хитозан поли-β- (1,4) -N-ацетилглюкозамин).

В допълнение към хитин или хитозан, клетъчната стена на гъбичките Той също така съдържа глюкани, глюкозни полимери, които служат за свързване на различните хитинови вериги. И накрая, тази структура също има ензими, необходими за синтезиране и разрушаване на стената и представя структурни протеини.

3. Клетъчна стена при растенията

Клетъчната стена на растенията е най-известна на общо ниво, тъй като обикновено се използва като основна разлика между клетката на царството Animalia и Plantae. Най-важната функция на тази здрава и устойчива извънклетъчна матрица е да издържа на осмотичното налягане на клетъчната среда, продукт на разликата в концентрациите между вътрешната и външната среда.

Когато извънклетъчната среда е хипотонична (тя има по-ниска концентрация на разтворени вещества от клетката), водата навлиза в клетката, причинявайки нейното подуване или тургор. От химическа гледна точка се търси баланс между хипотоничния външен разтвор и хипертоничната цитоплазма, тоест и двете стават изотонични с обмена на течности. Без клетъчни стени (които издържат на налягане няколко пъти по-високо от атмосферното), растителните клетки биха набъбнали поради навлизането на вода и в крайна сметка щяха да експлодират.

За да издържи на този натиск, клетъчната стена трябва да бъде здрава и твърда. В допълнение, той има три различни слоя:

• Първична клетъчна стена: това е тънък и гъвкав слой, който се развива с растежа на растителната клетка.
• Вторична клетъчна стена: когато клетката спре да расте и първичната клетъчна стена е напълно оформена, вторичната стена започва да се синтезира. Този слой не се среща във всички видове клетки в един и същ организъм.
• Средна ламела: това е слой от калциеви и магнезиеви пектини, който свързва две клетъчни стени на клетки, съседни една на друга.

В нарастващата първична клетъчна стена най-важните синтезни материали са целулоза (полимер, съставен от повече от 10 000 глюкозни мономера), хемицелулоза (най-вече от типа ксилоглукан) и пектин. Трябва да се отбележи, че любопитно е, че целулозата е най-разпространеният биополимер на Земята, тъй като растенията съдържат в тъканите си (под формата на въглеродни молекули) 80% от биомасата на цялата планета, около 450 гигатони.

В растителната клетъчна среда целулозните фибрили са вградени в матрица, която се състои от протеини и другите два вече посочени полизахарида, хемицелулоза и пектин. Докато разпределението на тези три полизахарида е хомогенно в първичната стена, във вторичната стена 80% от тях съответстват на целулозата, оттук и нейната твърдост и здравина.

Продължи

Както може би сте виждали, работата на клетъчната стена далеч надхвърля царството на растенията. Бактериите (с изключение на микоплазмите) и гъбите също го имат и въпреки че съставът им е различен, Обосновката е една и съща: предотвратяване на клетката от механичен стрес или от експлозия поради дисбаланси осмотичен.

В допълнение към тази жизненоважна работа, клетъчната стена в растенията (особено вторичната) също действа като "прегради" за изграждането на тъкани, тъй като нейната твърдост, малко ковкостта и потенциалът за свързване със съседни структури дават на този извънклетъчен матрикс всички свойства, необходими за поддържане на тъканите организиран. Без клетъчната стена животът на растенията, прокариотите и гъбите би бил невъзможен.