Κυτταρικό τοίχωμα: τύποι, χαρακτηριστικά και λειτουργίες

Το κελί είναι η βασική μονάδα της ζωής. Κάθε οντότητα που θεωρείται ζωντανή έχει τουλάχιστον ένα κύτταρο στη δομή του σώματός του, από το πιο βασικό προκαρυώτη Ακόμη και ο άνθρωπος, που φαίνεται να αποτελείται από 30 εκατομμύρια εκατομμύρια κύτταρα (84% από αυτά σφαιρίδια το κόκκινο).

Κάθε κύτταρο πρέπει να μπορεί να τρέφεται, να μεγαλώνει, να πολλαπλασιάζεται, να διαφοροποιεί, να σηματοδοτεί, να αναγνωρίζει το περιβάλλον (χημειοταξία) και να εξελίσσεται, δηλαδή, το γονιδίωμά του πρέπει να ποικίλλει από γενιά σε γενιά.

Εκτός από αυτές τις λειτουργίες, πρέπει να σημειωθεί ότι το κύτταρο παρουσιάζει στη δομή του DNA με τη μορφή χρωμοσώματα, τα οποία μπορεί να είναι ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα (προκαρυωτικά) ή να περικλείονται από μια πυρηνική μεμβράνη (ευκαρυωτικά). Αυτό το DNA περιέχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για τη σύνθεση πρωτεϊνών, οι οποίες αποτελούν το 80% του πρωτοπλάσματος των αφυδατωμένων κυττάρων. Μέσω διαδικασιών μεταγραφής και μετάφρασης, οι πληροφορίες που υπάρχουν στα γονίδια μετατρέπονται σε μια αλυσίδα αμινοξέων, τις βασικές μονάδες όλου του πρωτεϊνικού υλικού.

Για να πραγματοποιηθούν όλες αυτές οι διαδικασίες, το κελί πρέπει να παρουσιάζει μια εσωτερική ομοιοστατική ισορροπία, δηλαδή πρέπει να παραμείνει σχετικά σταθερή παρά τις περιβαλλοντικές αλλαγές. Η μεμβράνη πλάσματος οριοθετεί αυτή τη μονάδα από το υπόλοιπο μέσο και ρυθμίζει την είσοδο και την έξοδο του ουσίες, αλλά υπάρχουν και άλλες βοηθητικές δομές που προωθούν την προστασία και την ακεραιότητα του κύτταρο. Εδώ σας λέμε τα πάντα κυτταρικό τοίχωμα.

• Σχετικό άρθρο: "Τα πιο σημαντικά μέρη του κυττάρου και των οργανίων: μια επισκόπηση"

Τι είναι το κυτταρικό τοίχωμα;

Το κυτταρικό τοίχωμα μπορεί να οριστεί ως μια εξωκυτταρική μήτρα που περιβάλλει όλα τα φυτικά κύτταρα (Kingdom Plantae). Ωστόσο, υπάρχει επίσης στα περισσότερα προκαρυωτικά, μύκητες και άλλα ζωντανά όντα, τα οποία συνήθως θεωρούνται «εξελικτικά απλά».

Αφ 'ετέρου, Τα ζωικά κύτταρα δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα και η μόνη οριοθέτησή τους σε σχέση με το περιβάλλον είναι η μεμβράνη πλάσματος.

Αν και σε όλα τα κύτταρα είναι η μεμβράνη του πλάσματος που οριοθετεί το εσωτερικό του κυττάρου από το εξωτερικό, διάφορα Τα ταξί των ζωντανών όντων επέλεξαν να καλύψουν αυτές τις δομικές μονάδες με μια αδιάλυτη μήτρα μακρομορίων εκκρίνεται. Αυτό το πλέγμα ή εξωκυτταρικό τοίχωμα όχι μόνο παρέχει δομική υποστήριξη σε κύτταρα και διαφορετικούς ιστούς, αλλά επίσης επιτρέπει τη συντήρηση το κελί στο περιβάλλον, ο σχηματισμός συμφύσεων και ειδικών αλληλεπιδράσεων και υπαγορεύει τη λειτουργικότητα διαφόρων στελεχών μέσα στην ίδια ύπαρξη ζωντανός.

Η σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος ποικίλλει μεταξύ των διαφορετικών ταξί των ζωντανών όντων που το παρουσιάζουν. Ως εκ τούτου, σας λέμε τις ιδιαιτερότητες αυτού του σχηματισμού σε βακτήρια, μύκητες και φυτά ξεχωριστά.

1. Κυτταρικό τοίχωμα σε βακτήρια

Στα βακτήρια, το κύτταρο αντιστοιχεί σε ολόκληρο το σώμα σας. Γι 'αυτό το λόγο, αυτοί οι μικροοργανισμοί έχουν συνήθως ειδικές δομές (όπως βλεφαρίδες, μαστίγια και κνήμες) που τα υπόλοιπα πολυκύτταρα όντα δεν έχουν στους περισσότερους ιστούς τους. Ενώ έχουμε αθροιστικές δομές που μας επιτρέπουν να κινηθούμε, τα βακτηρίδια πρέπει να συνεργάζονται με ένα σώμα κυττάρων για να εκτελούν όλες τις ζωτικές τους λειτουργίες.

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει με την προστασία από εξωτερικούς στρες. Αν και έχουμε έναν ολόκληρο ιστό αφιερωμένο στην επένδυση και την προστασία (δέρμα), τα βακτήρια χρειάζονται άλλες δομές λιγότερο απαιτητικό (όπως τα τοιχώματα των κυττάρων), καλύπτοντας τη μεμβράνη και επιτρέποντας στην κυτταρική μονάδα να διατηρήσει την ακεραιότητά της. Εκτός από την προστασία του εξωτερικού, το βακτηριακό τοίχωμα εμποδίζει το κύτταρο να εκραγεί ή να παραμορφωθεί λόγω turgor (πρήξιμο λόγω αλλαγών στη συγκέντρωση μεταξύ του μέσου και του κυτοπλάσματος).

Το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη (μουρεΐνη), η οποία με τη σειρά της αποτελείται από αλυσίδες πολυσακχαριτών, που διασυνδέονται από ασυνήθιστα πεπτίδια που περιέχουν ϋ-αμινοξέα. Η χημική σύνθεση είναι ο ουσιώδης διαφοροποιητής μεταξύ των τοιχωμάτων στα διάφορα βασίλεια, καθώς αυτή των μυκήτων σχηματίζεται από χιτίνη και εκείνη των φυτών από την κυτταρίνη. Ωστόσο, η προϋπόθεση και η λειτουργικότητα είναι παρόμοιες σε όλα αυτά τα ταξί.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: Οι 3 τύποι βακτηρίων (χαρακτηριστικά και μορφολογία)

2. Κυτταρικό τοίχωμα σε μύκητες

Στη βιολογία, ο όρος «μύκητας» ή Μύκητες Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό ενός ταξινομίου ευκαρυωτικών οργανισμών που περιλαμβάνει καλούπια, ζύμες και ζωντανά όντα που παράγουν μανιτάρια. Θα μπορούσαν να μοιάζουν με φυτά, αλλά διαφέρουν από αυτά στο ότι είναι ετεροτροφικά, δηλαδή Λάβετε οργανική ύλη απευθείας από το περιβάλλον και δεν μπορείτε να φωτοσυνθέσετε.

Από την άλλη πλευρά, διαφέρουν από τα ζώα από την παρουσία του κυτταρικού τοιχώματος στα κύτταρα τους, καθώς θυμόμαστε ότι η οριοθέτηση στο τελευταίο τελειώνει με τη μεμβράνη του πλάσματος. Μεταξύ δύο νερών, οι μύκητες θεωρούνται πιο φυλογενετικά κοντά στα ζώα παρά σε φυτά ή προκαρυώτες.

Μόλις διευκρινιστεί αυτό το σημείο, πρέπει να σημειωθεί ότι, όπως έχουμε ήδη πει, το κυτταρικό τοίχωμα των μυκήτων αποτελείται από χιτίνη. Αυτή η ένωση είναι ένας τύπος υδατανθράκων, ο οποίος σχηματίζεται από υπομονάδες της β- (1,4) -Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης (σε basidiomycetes and ascomycetes), αν και σε ζυγομύκητες υπάρχει με τη μορφή χιτοζάνης πολυ-β- (1,4) -Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη).

Εκτός από την χιτίνη ή τη χιτοζάνη, το κυτταρικό τοίχωμα των μυκήτων Περιέχει επίσης γλυκάνες, πολυμερή γλυκόζης που χρησιμεύουν για τη σύνδεση των διαφορετικών αλυσίδων χιτίνης. Τέλος, αυτή η δομή έχει επίσης ένζυμα απαραίτητα για τη σύνθεση και την καταστροφή του τοιχώματος και παρουσιάζει δομικές πρωτεΐνες.

3. Κυτταρικό τοίχωμα σε φυτά

Το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών είναι το πιο γνωστό σε γενικό επίπεδο, καθώς χρησιμοποιείται συνήθως ως η κύρια διάκριση μεταξύ του κυττάρου του βασιλείου Animalia και των Plantae. Η πιο σημαντική λειτουργία αυτής της σκληρής και ανθεκτικής εξωκυτταρικής μήτρας είναι να αντέξει την οσμωτική πίεση του κυτταρικού περιβάλλοντος, προϊόν της διαφοράς συγκεντρώσεων μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Όταν το εξωκυτταρικό μέσο είναι υποτονικό (έχει χαμηλότερη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών από το κύτταρο), το νερό εισέρχεται στο κύτταρο, προκαλώντας το πρήξιμο ή τον στροβιλισμό του. Από χημική άποψη, επιδιώκεται ισορροπία μεταξύ του υποτονικού εξωτερικού διαλύματος και του υπερτονικού κυτταροπλάσματος, δηλαδή και τα δύο γίνονται ισοτονικά με την ανταλλαγή υγρών. Χωρίς κυτταρικά τοιχώματα (τα οποία αντέχουν πιέσεις αρκετές φορές υψηλότερα από την ατμοσφαιρική), τα φυτικά κύτταρα θα διογκωθούν λόγω της εισόδου νερού και θα καταλήξουν να εκραγούν.

Για να αντέξει αυτές τις πιέσεις, το κυτταρικό τοίχωμα πρέπει να είναι ισχυρό και άκαμπτο. Επιπλέον, έχει τρία διαφορετικά επίπεδα:

• Πρωτογενές κυτταρικό τοίχωμα: είναι ένα λεπτό και εύκαμπτο στρώμα, το οποίο αναπτύσσεται καθώς μεγαλώνει το φυτικό κύτταρο.
• Δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα: όταν το κελί σταματά να αναπτύσσεται και το πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα διαμορφώνεται πλήρως, το δευτερεύον τοίχωμα αρχίζει να συντίθεται. Αυτό το στρώμα δεν βρίσκεται σε όλους τους τύπους κυττάρων στον ίδιο οργανισμό.
• Μεσαία στρώση: είναι ένα στρώμα πηκτινών ασβεστίου και μαγνησίου που ενώνει δύο κυτταρικά τοιχώματα κυττάρων το ένα δίπλα στο άλλο.

Στο αναπτυσσόμενο πρωτογενές κυτταρικό τοίχωμα, τα πιο σημαντικά υλικά σύνθεσης είναι κυτταρίνη (ένα πολυμερές αποτελούμενο από περισσότερα από 10.000 μονομερή γλυκόζης), ημικυτταρίνη (κυρίως του τύπου ξυλογλυκάνης) και πηκτίνη. Πρέπει να σημειωθεί ότι, περίεργα, η κυτταρίνη είναι το πιο άφθονο βιοπολυμερές στη Γη, αφού τα φυτά περιέχουν στους ιστούς τους (με τη μορφή μορίων άνθρακα) το 80% της βιομάζας ολόκληρου του πλανήτη, περίπου 450 gigatons.

Στο περιβάλλον των φυτικών κυττάρων, τα ινίδια κυτταρίνης είναι ενσωματωμένα σε μια μήτρα, η οποία αποτελείται από πρωτεΐνες και τους άλλους δύο πολυσακχαρίτες που έχουν ήδη ονομαστεί, ημικυτταρίνη και πηκτίνη. Ενώ η κατανομή αυτών των τριών πολυσακχαριτών είναι ομοιογενής στο πρωτογενές τοίχωμα, στο δευτερεύον τοίχωμα 80% από αυτούς αντιστοιχούν στην κυτταρίνη, εξ ου και την ακαμψία και την αντοχή της.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ

Όπως ίσως έχετε δει, το έργο του κυτταρικού τοιχώματος υπερβαίνει κατά πολύ το βασίλειο των φυτών. Τα βακτήρια (εκτός των μυκοπλασμάτων) και οι μύκητες το κατέχουν επίσης και, αν και η σύνθεσή τους είναι διαφορετική, η Το σκεπτικό είναι το ίδιο: αποτρέψτε το κύτταρο να υποστεί μηχανικό στρες ή να εκραγεί λόγω ανισορροπιών ωσμωτικός.

Εκτός από αυτό το ζωτικό έργο, το κυτταρικό τοίχωμα στα φυτά (ειδικά το δευτερεύον) λειτουργεί επίσης ως «χωρίσματα» για την κατασκευή ιστών, καθώς η σκληρότητά του, λίγο ελαστικότητα και δυνατότητα σύνδεσης με παρακείμενες δομές δίνουν σε αυτήν την εξωκυτταρική μήτρα όλες τις ιδιότητες που είναι απαραίτητες για τη συντήρηση των ιστών διοργάνωσε. Χωρίς το κυτταρικό τοίχωμα, η ζωή των φυτών, των προκαρυωτικών και των μυκήτων θα ήταν αδύνατη.