Zellwand: Typen, Eigenschaften und Funktionen

Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens. Jedes Lebewesen, das als lebendig gilt, hat mindestens eine Zelle in seiner Körperstruktur, vom basalen Prokaryoten sogar der Mensch, der aus 30 Millionen Millionen Zellen zu bestehen scheint (84 % davon Globuli) rot).

Jede Zelle muss in der Lage sein, sich selbst zu ernähren, zu wachsen, sich zu vermehren, zu differenzieren, zu signalisieren, die Umwelt zu erkennen (Chemotaxis) und sich weiterzuentwickeln, d. h. ihr Genom muss sich über die Generationen verändern.

Zusätzlich zu diesen Funktionen ist zu beachten, dass die Zelle in ihrer Struktur DNA in Form von Chromosomen, die im Zytoplasma frei sein können (Prokaryoten) oder von einer Kernmembran umgeben sein können (Eukaryoten). Diese DNA enthält alle notwendigen Informationen für die Synthese von Proteinen, die 80 % des dehydrierten Zellprotoplasmas ausmachen. Durch Transkriptions- und Translationsprozesse wird die in den Genen vorhandene Information in eine Kette von Aminosäuren umgewandelt, den Grundeinheiten allen Proteinmaterials.

Damit all diese Prozesse ablaufen können, muss die Zelle ein inneres homöostatisches Gleichgewicht haben, dh es muss trotz Umweltveränderungen relativ konstant bleiben. Die Plasmamembran grenzt diese Einheit vom Rest des Mediums ab und moduliert den Eintritt und Austritt von Substanzen, aber es gibt andere akzessorische Strukturen, die den Schutz und die Integrität der Zelle. Hier erzählen wir dir alles über Zellenwand.

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Was ist die Zellwand?

Die Zellwand kann als extrazelluläre Matrix definiert werden, die alle Pflanzenzellen umgibt (Königreich Plantae). Es ist jedoch auch in den meisten Prokaryoten, Pilzen und anderen Lebewesen vorhanden, die normalerweise als „evolutionär einfach“ gelten.

Andererseits, tierische Zellen haben keine Zellwand und ihre einzige Abgrenzung gegenüber der Umgebung ist die Plasmamembran.

Trotz der Tatsache, dass in allen Zellen die Plasmamembran das Innere der Zelle vom Äußeren abgrenzt, gibt es verschiedene Taxa von Lebewesen haben sich dafür entschieden, diese Struktureinheiten mit einer unlöslichen Matrix aus Makromolekülen zu bedecken abgesondert. Diese Matrix oder extrazelluläre Wand bietet nicht nur strukturelle Unterstützung für Zellen und verschiedene Gewebe, sondern ermöglicht auch die Aufrechterhaltung von der Zelle in der Umwelt, die Bildung von Adhäsionen und speziellen Wechselwirkungen und diktiert die Funktionalität verschiedener Stämme innerhalb desselben Wesens am Leben.

Die Zusammensetzung der Zellwand variiert zwischen den verschiedenen Taxa der Lebewesen, die sie präsentieren. Daher erklären wir Ihnen die Besonderheiten dieser Bildung bei Bakterien, Pilzen und Pflanzen gesondert.

1. Zellwand bei Bakterien

Bei Bakterien entspricht die Zelle Ihrem ganzen Körper. Aus diesem Grund haben diese Mikroorganismen in der Regel spezielle Strukturen (wie Flimmerhärchen, Flagellen und Fimbrien), die die übrigen vielzelligen Lebewesen in den meisten Geweben nicht haben. Während wir Strukturen hinzugefügt haben, die es uns ermöglichen, uns fortzubewegen, müssen Bakterien mit einem einzigen Zellkörper alle ihre lebenswichtigen Funktionen erfüllen.

Ähnliches passiert beim Schutz vor externen Stressoren. Obwohl wir ein ganzes Gewebe haben, das der Auskleidung und dem Schutz (der Haut) gewidmet ist, brauchen Bakterien andere Strukturen weniger anspruchsvoll (wie Zellwände), die die Membran bedecken und es der Zelleinheit ermöglichen, ihre Integrität zu bewahren. Die Bakterienwand schützt nicht nur das Äußere, sondern verhindert auch, dass die Zelle durch Turgor (Schwellung durch Konzentrationsänderungen zwischen Medium und Zytoplasma) explodiert oder sich verformt.

Die Bakterienzellwand besteht aus Peptidoglycan (Murein), das wiederum aus Polysaccharidketten besteht, die durch ungewöhnliche Peptide mit D-Aminosäuren verbunden sind. Die chemische Zusammensetzung ist das wesentliche Unterscheidungsmerkmal zwischen den Wänden in den verschiedenen Reichen, da die der Pilze aus Chitin und die der Pflanzen aus Cellulose gebildet werden. Die Prämisse und Funktionsweise sind jedoch bei all diesen Taxa ähnlich.

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2. Zellwand bei Pilzen

In der Biologie wird der Begriff "Pilz" oder Pilze Es wird verwendet, um ein Taxon eukaryotischer Organismen zu bezeichnen, das Schimmelpilze, Hefen und Lebewesen umfasst, die Pilze produzieren. Sie könnten wie Pflanzen aussehen, unterscheiden sich aber von diesen dadurch, dass sie heterotroph sind, das heißt, dass beziehen organisches Material direkt aus der Umwelt und können keine Photosynthese betreiben.

Andererseits unterscheiden sie sich von Tieren durch das Vorhandensein der Zellwand in ihren Zellen, da wir uns erinnern, dass bei letzteren die Abgrenzung mit der Plasmamembran endet. Zwischen zwei Gewässern gelten Pilze als phylogenetisch näher bei Tieren als bei Pflanzen oder Prokaryoten.

Nachdem dieser Punkt geklärt ist, ist festzuhalten, dass, wie bereits gesagt, Die Zellwand von Pilzen besteht aus Chitin. Diese Verbindung ist eine Kohlenhydratart, die wiederum aus Untereinheiten von β-(1,4)-N-Acetylglucosamin (in Basidiomyceten und Ascomyceten), obwohl es in Zygomyceten in Form von Chitosan vorliegt Poly-β-(1,4)-N-Acetylglucosamin).

Neben Chitin oder Chitosan ist die Zellwand von Pilzen Es enthält auch Glucane, Glukosepolymere, die dazu dienen, die verschiedenen Chitinketten zu verbinden. Schließlich enthält diese Struktur auch Enzyme, die zur Synthese und Zerstörung der Wand notwendig sind, und präsentiert Strukturproteine.

3. Zellwand bei Pflanzen

Die Zellwand von Pflanzen ist allgemein am bekanntesten, da sie normalerweise als Hauptunterschied zwischen der Zelle des Animalia-Reichs und der Plantae verwendet wird. Die wichtigste Funktion dieser zähen und widerstandsfähigen extrazellulären Matrix besteht darin, dem osmotischen Druck der Zellumgebung standzuhalten, Produkt des Konzentrationsunterschieds zwischen der inneren und äußeren Umgebung.

Wenn das extrazelluläre Medium hypoton ist (es hat eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen als die Zelle), dringt Wasser in die Zelle ein und verursacht ihr Anschwellen oder Turgor. Aus chemischer Sicht wird ein Gleichgewicht zwischen der hypotonen äußeren Lösung und dem hypertonen Zytoplasma angestrebt, das heißt, dass beide durch Flüssigkeitsaustausch isotonisch werden. Ohne die Zellwände (die einem mehrfach höheren Druck standhalten als der atmosphärische) würden Pflanzenzellen durch das Eindringen von Wasser anschwellen und sie würden explodieren.

Um diesen Drücken standzuhalten, muss die Zellwand stark und steif sein. Darüber hinaus hat es drei verschiedene Schichten:

• Primäre Zellwand: Es ist eine dünne und flexible Schicht, die sich mit dem Wachstum der Pflanzenzelle entwickelt.
• Sekundäre Zellwand: Wenn die Zelle aufhört zu wachsen und die primäre Zellwand vollständig ausgebildet ist, beginnt die Sekundärwand zu synthetisieren. Diese Schicht findet sich nicht in allen Zelltypen innerhalb desselben Organismus.
• Mittlere Lamelle: Es ist eine Schicht aus Kalzium- und Magnesiumpektinen, die zwei Zellwände benachbarter Zellen verbindet.

In der wachsenden primären Zellwand sind die wichtigsten Synthesematerialien Zellulose (ein Polymer aus mehr als 10.000 Glucosemonomeren), Hemizellulose (meist vom Xyloglucan-Typ) und Pektin. Es sei darauf hingewiesen, dass Zellulose merkwürdigerweise das am häufigsten vorkommende Biopolymer auf der Erde ist, da Pflanzen enthalten in ihren Geweben (in Form von Kohlenstoffmolekülen) 80% der Biomasse des gesamten Planeten, etwa 450 Gigatonnen.

In der pflanzlichen Zellumgebung sind Zellulosefibrillen in eine Matrix eingebettet, die aus Proteinen und den beiden anderen bereits genannten Polysacchariden Hemizellulose und Pektin besteht. Während die Verteilung dieser drei Polysaccharide in der Primärwand homogen ist, entsprechen in der Sekundärwand 80% von ihnen Cellulose, daher ihre Steifigkeit und Festigkeit.

Fortsetzen

Wie Sie vielleicht gesehen haben, geht die Arbeit der Zellwand weit über das Reich der Pflanzen hinaus. Bakterien (außer Mykoplasmen) und Pilze besitzen es auch, und obwohl ihre Zusammensetzung unterschiedlich ist, Das Grundprinzip ist das gleiche: Verhindern Sie, dass die Zelle mechanische Belastungen erleidet oder aufgrund von Ungleichgewichten explodiert osmotisch.

Neben dieser lebenswichtigen Arbeit fungiert die Zellwand der Pflanzen (insbesondere der sekundären) auch als "Trennwände" für den Gewebeaufbau, da ihre Härte wenig Formbarkeit und das Potenzial zur Bindung mit angrenzenden Strukturen verleihen dieser extrazellulären Matrix alle notwendigen Eigenschaften, um Gewebe zu erhalten organisiert. Ohne die Zellwand wäre das Leben von Pflanzen, Prokaryoten und Pilzen unmöglich.