Rakusein: tüübid, omadused ja funktsioonid

Rakk on elu põhiühik. Igal elusolendiks peetava üksuse kehakonstruktsioonis on vähemalt üks rakk, alates kõige põhilisemast prokarüootist isegi inimene, kes näib koosnevat 30 miljonist rakust (neist 84% kerab punane).

Iga rakk peab olema võimeline ennast toitma, kasvama, paljunema, eristuma, signaali andma, keskkonda (kemotaksist) ära tundma ja arenema, see tähendab, et selle genoom peab põlvkondade lõikes varieeruma.

Lisaks nendele funktsioonidele tuleb märkida, et rakk esitleb oma struktuuris DNA kujul kromosoomid, mis võivad olla tsütoplasmas vabad (prokarüoodid) või suletud tuumamembraaniga (eukarüoodid). See DNA sisaldab kogu valkude sünteesiks vajalikku teavet, mis moodustab 80% dehüdreeritud raku protoplasmast. Transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsesside kaudu muundatakse geenides sisalduv teave aminohapete ahelaks, mis on kogu valgumaterjali põhiühikud.

Kõigi nende protsesside toimumiseks peab rakul olema sisemine homöostaatiline tasakaal, see tähendab, et see peab keskkonnamuutustest hoolimata püsima suhteliselt konstantne. Plasma membraan eraldab selle üksuse ülejäänud keskkonnast ja moduleerib selle sisenemist ja väljumist aineid, kuid on ka muid lisaseadmeid, mis soodustavad aine kaitset ja terviklikkust kamber. Siin räägime teile kõigest

raku sein.

• Seotud artikkel: "Raku ja organellide olulisemad osad: ülevaade"

Mis on rakusein?

Rakuseina võib määratleda rakuvälise maatriksina, mis ümbritseb kõiki taimerakke (Kingdom Plantae). Kuid seda esineb ka enamikus prokarüootides, seentes ja teistes elusolendites, mida tavaliselt peetakse "evolutsiooniliselt lihtsaks".

Teiselt poolt, loomarakkudel puudub rakusein ja nende ainus piiritlus keskkonna suhtes on plasmamembraan.

Hoolimata asjaolust, et kõigis rakkudes piirab raku sisemust välisküljest mitmesugune plasmamembraan elusolendite taksonid on otsustanud katta need struktuuriüksused makromolekulide lahustumatu maatriksiga sekreteeritud. See maatriks või rakuväline sein pakub rakkudele ja erinevatele kudedele mitte ainult struktuurilist tuge, vaid võimaldab ka rakkude säilitamist rakk keskkonnas, adhesioonide moodustumine ja eriline vastastikmõju ning dikteerib erinevate tüvede funktsionaalsust sama olendi sees elus.

Rakuseina koostis varieerub seda esindavate elusolendite erinevate taksonite vahel. Seetõttu ütleme teile selle moodustumise iseärasused bakterites, seentes ja taimedes eraldi.

1. Rakusein bakterites

Bakterites vastab rakk kogu teie kehale. Sel põhjusel on neil mikroorganismidel tavaliselt eristruktuurid (näiteks ripsmed, flagellad ja fimbriad), mida ülejäänud paljurakulistel olenditel enamikus kudedes pole. Kuigi meil on koondstruktuurid, mis võimaldavad meil liikuda, peavad bakterid kõigi oma elutähtsate funktsioonide täitmiseks ühe rakukehaga vilja kandma.

Midagi sarnast juhtub kaitsega väliste stressorite eest. Kuigi meil on terve kude, mis on pühendatud vooderdamisele ja kaitsele (nahk), vajavad bakterid muid struktuure vähem nõudlikud (näiteks rakuseinad), mis katavad membraani ja võimaldavad rakuühikul säilitada oma terviklikkuse. Lisaks välispinna kaitsmisele takistab bakterisein raku plahvatamist või deformeerumist turgori tõttu (turse keskkonna ja tsütoplasma kontsentratsiooni muutustest).

Bakteriraku sein koosneb peptidoglükaanist (mureiin), mis omakorda koosneb polüsahhariidahelatest, mis on omavahel ühendatud D-aminohappeid sisaldavate ebatavaliste peptiididega. Keemiline koostis on eri kuningriikides seinte oluline eristaja, kuna seente moodustab kitiin ja taimede tselluloos. Kuid eeldus ja funktsionaalsus on kõigis neis taksonites sarnased.

• Teile võivad huvi pakkuda: Kolme tüüpi bakterid (omadused ja morfoloogia)

2. Rakusein seentes

Bioloogias on termin "seen" või Seened seda kasutatakse eukarüootsete organismide taksoni tähistamiseks, millesse kuuluvad seened tootvad hallitusseened, pärmid ja elusolendid. Nad võivad välja näha nagu taimed, kuid erinevad neist selle poolest, et nad on heterotroofid, see tähendab saada orgaanilisi aineid otse keskkonnast ega saa fotosünteesida.

Teisest küljest erinevad nad loomadest rakuseina olemasolu tõttu rakkudes, kuna mäletame, et viimases piiritlemine lõpeb plasmamembraaniga. Kahe vee vahel peetakse seeni loomadele fülogeneetiliselt lähedasemaks kui taimedele või prokarüootidele.

Kui see punkt on selgitatud, tuleb märkida, et nagu me juba ütlesime, seente rakusein koosneb kitiinist. See ühend on süsivesikute tüüp, mille moodustavad omakorda β- (1,4) -N-atsetüülglükoosamiini ( basidiomütseedid ja ascomütseedid), ehkki zygomycetes on see kitosaani kujul polü-β- (1,4) -N-atsetüülglükosamiin).

Lisaks kitiinile või kitosaanile seente rakusein See sisaldab ka glükaane, glükoosipolümeere, mis on mõeldud erinevate kitiinahelate ühendamiseks. Lõpuks on sellel struktuuril ka ensüümid, mis on vajalikud seina sünteesimiseks ja hävitamiseks, ning esitleb struktuurvalke.

3. Rakusein taimedes

Taimede rakusein on kõige tuntum üldisel tasemel, kuna seda kasutatakse tavaliselt Animalia kuningriigi raku ja Plantae peamise eristusena. Selle tugeva ja vastupidava rakuvälise maatriksi kõige olulisem funktsioon on taluda rakukeskkonna osmootset rõhku, sise- ja väliskeskkonna kontsentratsioonide erinevuse korrutis.

Kui rakuväline keskkond on hüpotooniline (lahustunud ainete kontsentratsioon on rakust väiksem), satub vesi rakku, põhjustades selle turset või turgorit. Keemilisest seisukohast otsitakse tasakaalu hüpotoonilise välise lahuse ja hüpertoonilise tsütoplasma vahel, see tähendab, et mõlemad muutuvad vedelike vahetamisel isotooniliseks. Ilma rakuseinteta (mis taluvad atmosfäärist mitu korda kõrgemat rõhku) paisutaksid taime rakud vee sisenemise tõttu ja nad lõpuks plahvataksid.

Sellele rõhule vastu pidamiseks peab rakusein olema tugev ja jäik. Lisaks on sellel kolm erinevat kihti:

• Esmane rakusein: see on õhuke ja painduv kiht, mis areneb taimeraku kasvades.
• Sekundaarne rakusein: kui rakk lakkab kasvamast ja primaarne rakusein on täielikult moodustatud, hakkab sekundaarne sein sünteesima. Seda kihti ei leidu kõigis sama organismi rakutüüpides.
• Keskmine lamell: see on kaltsiumi ja magneesiumi pektiinide kiht, mis ühendab rakkude kahte rakuseina üksteise kõrval.

Kasvavas primaarses rakuseinas on kõige olulisemad sünteesimaterjalid tselluloos (polümeer, mis koosneb enam kui 10 000 glükoosmonomeerist), hemitselluloos (enamasti ksüloglükaani tüüpi) ja pektiin. Tuleb märkida, et kummalisel kombel on tselluloos kõige levinum biopolümeer Maal, alates taimedest sisaldavad oma kudedes (süsiniku molekulidena) 80% kogu planeedi biomassi, umbes 450 gigatonid.

Taimerakkude keskkonnas on tselluloosfibrillid põimitud maatriksisse, mis koosneb valkudest ja kahest ülejäänud juba nimetatud polüsahhariidist, hemitselluloosist ja pektiinist. Kui nende kolme polüsahhariidi jaotus on primaarseinas homogeenne, siis sekundaarses seinas vastab neist 80% tselluloosile, seega ka selle jäikus ja tugevus.

Jätka

Nagu võisite näha, läheb rakuseina töö taimeriigist kaugemale. Seda omavad ka bakterid (välja arvatud mükoplasmad) ja seened, ehkki nende koostis on erinev, Põhjendus on sama: vältida raku mehaanilist pinget või plahvatust tasakaaluhäirete tõttu osmootne.

Lisaks sellele elutähtsale tööle toimib taimede rakusein (eriti sekundaarne) ka kudede ehitamise vaheseinana, kuna selle kõvadus, vähe vormitavus ja külgnevate struktuuridega seondumise potentsiaal annavad sellele rakuvälisele maatriksile kõik kudede säilitamiseks vajalikud omadused organiseeritud. Ilma rakuseinata oleks taimede, prokarüootide ja seente elu võimatu.