Celwand: soorten, kenmerken en functies

De cel is de basiseenheid van het leven. Elke entiteit die als levend wordt beschouwd, heeft ten minste één cel in zijn lichaamsstructuur, van de meest basale prokaryoot zelfs de mens, die uit 30 miljoen miljoen cellen lijkt te bestaan ​​(waarvan 84% bolletjes) rood).

Elke cel moet zichzelf kunnen voeden, groeien, vermenigvuldigen, differentiëren, signaleren, de omgeving herkennen (chemotaxis) en evolueren, dat wil zeggen dat het genoom ervan over generaties moet variëren.

Naast deze functies moet worden opgemerkt dat de cel in zijn structuur DNA presenteert in de vorm van chromosomen, die mogelijk vrij zijn in het cytoplasma (prokaryoten) of worden omsloten door een kernmembraan (eukaryoten). Dit DNA bevat alle informatie die nodig is voor de synthese van eiwitten, die 80% van het gedehydrateerde celprotoplasma uitmaken. Door transcriptie- en translatieprocessen wordt de informatie die aanwezig is in genen omgezet in een keten van aminozuren, de basale eenheden van al het eiwitmateriaal.

Om al deze processen te laten plaatsvinden, moet de cel een intern homeostatisch evenwicht hebben, dat wil zeggen, het moet relatief constant blijven ondanks veranderingen in de omgeving. Het plasmamembraan begrenst deze eenheid van de rest van het medium en moduleert de in- en uitgang van stoffen, maar er zijn andere hulpstructuren die de bescherming en integriteit van de cel. Hier vertellen we je alles over celwand.

• Gerelateerd artikel: "De belangrijkste onderdelen van de cel en organellen: een overzicht"

Wat is de celwand?

De celwand kan worden gedefinieerd als een extracellulaire matrix die alle plantencellen omringt (Kingdom Plantae). Het is echter ook aanwezig in de meeste prokaryoten, schimmels en andere levende wezens, die gewoonlijk als "evolutionair eenvoudig" worden beschouwd.

Aan de andere kant, dierlijke cellen hebben geen celwand en hun enige begrenzing ten opzichte van de omgeving is het plasmamembraan.

Ondanks het feit dat het in alle cellen het plasmamembraan is dat de binnenkant van de cel van de buitenkant begrenst, zijn er verschillende taxa van levende wezens hebben ervoor gekozen om deze structurele eenheden te bedekken met een onoplosbare matrix van macromoleculen afgescheiden. Deze matrix of extracellulaire wand biedt niet alleen structurele ondersteuning aan cellen en verschillende weefsels, maar maakt ook het onderhoud van de cel in de omgeving, de vorming van verklevingen en speciale interacties en dicteert de functionaliteit van verschillende stammen binnen hetzelfde wezen levend.

De samenstelling van de celwand varieert tussen de verschillende taxa van levende wezens die het presenteren. Daarom vertellen we je de eigenaardigheden van deze formatie in bacteriën, schimmels en planten apart.

1. Celwand in bacteriën

Bij bacteriën komt de cel overeen met het hele lichaam. Om deze reden vertonen deze micro-organismen meestal speciale structuren (zoals trilharen, flagella en fimbriae) die de rest van meercellige wezens niet in de meeste van hun weefsels hebben. Hoewel we geaggregeerde structuren hebben die ons in staat stellen voort te bewegen, moeten bacteriën met een enkel cellichaam samenkomen om al hun vitale functies uit te voeren.

Iets soortgelijks gebeurt met bescherming tegen externe stressoren. Hoewel we een heel weefsel hebben dat gewijd is aan voering en bescherming (huid), hebben bacteriën andere structuren nodig minder veeleisend (zoals celwanden), die het membraan bedekken en de celeenheid in staat stellen zijn integriteit te behouden. Naast het beschermen van de buitenkant, voorkomt de bacteriewand dat de cel explodeert of vervormt door turgor (zwelling door concentratieveranderingen tussen het medium en het cytoplasma).

De bacteriële celwand is samengesteld uit peptidoglycaan (mureïne), dat op zijn beurt is opgebouwd uit polysacharideketens, onderling verbonden door ongebruikelijke peptiden die D-aminozuren bevatten. De chemische samenstelling is de essentiële differentiator tussen de muren in de verschillende koninkrijken, aangezien die van schimmels wordt gevormd door chitine en die van planten door cellulose. Het uitgangspunt en de functionaliteit zijn echter vergelijkbaar in al deze taxa.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: De 3 soorten bacteriën (kenmerken en morfologie)

2. Celwand in schimmels

In de biologie, de term "schimmel" of schimmels het wordt gebruikt om een ​​taxon van eukaryote organismen aan te duiden, waaronder schimmels, gisten en levende wezens die paddenstoelen produceren. Ze kunnen op planten lijken, maar ze verschillen van deze doordat ze heterotrofen zijn, dat wil zeggen: verkrijgen organische stof rechtstreeks uit de omgeving en kunnen niet fotosynthetiseren.

Aan de andere kant verschillen ze van dieren door de aanwezigheid van de celwand in hun cellen, omdat we ons herinneren dat de afbakening in de laatste eindigt bij het plasmamembraan. Tussen twee wateren worden schimmels beschouwd als meer fylogenetisch dicht bij dieren dan bij planten of prokaryoten.

Zodra dit punt is opgehelderd, moet worden opgemerkt dat, zoals we al zeiden, de celwand van schimmels bestaat uit chitine. Deze verbinding is een type koolhydraat, dat wordt gevormd door subeenheden van β- (1,4) -N-acetylglucosamine (in basidiomycetes en ascomycetes), hoewel het in zygomycetes aanwezig is in de vorm van chitosan poly-a-(1,4)-N-Acetylglucosamine).

Naast chitine of chitosan, de celwand van schimmels Het bevat ook glucanen, glucosepolymeren die dienen om de verschillende chitineketens te verbinden. Ten slotte heeft deze structuur ook enzymen die nodig zijn om de wand te synthetiseren en te vernietigen en presenteert structurele eiwitten.

3. Celwand in planten

De celwand van planten is de meest bekende op algemeen niveau, omdat deze meestal wordt gebruikt als het belangrijkste onderscheid tussen de cel van het Animalia-koninkrijk en de Plantae. De belangrijkste functie van deze taaie en resistente extracellulaire matrix is ​​het weerstaan ​​van de osmotische druk van de cellulaire omgeving, product van het verschil in concentraties tussen de interne en externe omgeving.

Wanneer het extracellulaire medium hypotoon is (het heeft een lagere concentratie opgeloste stoffen dan de cel), komt water de cel binnen, waardoor het opzwelt of turgor wordt. Vanuit chemisch oogpunt wordt een evenwicht gezocht tussen de hypotone externe oplossing en het hypertone cytoplasma, dat wil zeggen dat beide isotoon worden met de uitwisseling van vloeistoffen. Zonder de celwanden (die bestand zijn tegen drukken die meerdere malen hoger zijn dan de atmosferische), zouden plantencellen opzwellen door het binnendringen van water en ze zouden uiteindelijk exploderen.

Om deze drukken te weerstaan, moet de celwand sterk en stijf zijn. Bovendien heeft het drie verschillende lagen:

• Primaire celwand: het is een dunne en flexibele laag, die zich ontwikkelt naarmate de plantencel groeit.
• Secundaire celwand: wanneer de cel stopt met groeien en de primaire celwand volledig is gevormd, begint de secundaire wand te worden gesynthetiseerd. Deze laag wordt niet in alle celtypen binnen hetzelfde organisme gevonden.
• Middelste lamel: het is een laag calcium- en magnesiumpectines die twee celwanden van cellen naast elkaar verbindt.

In de groeiende primaire celwand zijn de belangrijkste synthesematerialen: cellulose (een polymeer bestaande uit meer dan 10.000 glucosemonomeren), hemicellulose (meestal van het xyloglucan-type) en pectine. Opgemerkt moet worden dat, merkwaardig genoeg, cellulose het meest voorkomende biopolymeer op aarde is, aangezien planten bevatten in hun weefsels (in de vorm van koolstofmoleculen) 80% van de biomassa van de hele planeet, ongeveer 450 gigaton.

In de plantencelomgeving zijn cellulosefibrillen ingebed in een matrix, die bestaat uit eiwitten en de andere twee reeds genoemde polysachariden, hemicellulose en pectine. Terwijl de verdeling van deze drie polysachariden homogeen is in de primaire wand, komt 80% van hen in de secundaire wand overeen met cellulose, vandaar de stijfheid en sterkte ervan.

Hervat

Zoals je misschien hebt gezien, gaat het werk van de celwand veel verder dan het plantenrijk. Bacteriën (behalve mycoplasma's) en schimmels bezitten het ook en hoewel hun samenstelling anders is, De grondgedachte is hetzelfde: voorkomen dat de cel mechanische stress krijgt of explodeert als gevolg van onevenwichtigheden osmotisch.

Naast dit vitale werk, fungeert de celwand in planten (vooral de secundaire) ook als "scheidingswanden" voor de constructie van weefsels, omdat de hardheid, weinig kneedbaarheid en potentieel voor binding met aangrenzende structuren geven deze extracellulaire matrix alle eigenschappen die nodig zijn om weefsels in stand te houden georganiseerd. Zonder de celwand zou het leven van planten, prokaryoten en schimmels onmogelijk zijn.