Ściana komórkowa: rodzaje, cechy i funkcje

Komórka jest podstawową jednostką życia. Każda istota, która jest uważana za żywą, ma w swojej strukturze ciała co najmniej jedną komórkę, od najbardziej podstawowego prokariota nawet istota ludzka, która wydaje się składać z 30 milionów komórek (84% z nich to kulki) czerwony).

Każda komórka musi być w stanie odżywiać się, rosnąć, rozmnażać się, różnicować, sygnalizować, rozpoznawać środowisko (chemotaksja) i ewoluować, czyli jej genom musi zmieniać się na przestrzeni pokoleń.

Oprócz tych funkcji należy zauważyć, że komórka prezentuje w swojej strukturze DNA w postaci chromosomy, które mogą być wolne w cytoplazmie (prokariota) lub otoczone błoną jądrową (eukarionty). To DNA zawiera wszystkie informacje niezbędne do syntezy białek, które stanowią 80% odwodnionej protoplazmy komórkowej. Poprzez procesy transkrypcji i translacji informacje zawarte w genach są przekształcane w łańcuch aminokwasów, podstawowe jednostki całego materiału białkowego.

Aby wszystkie te procesy zaszły, komórka musi wykazywać wewnętrzną równowagę homeostatyczną, to znaczy musi pozostać względnie stała pomimo zmian środowiskowych. Błona plazmatyczna oddziela tę jednostkę od reszty medium i moduluje wejście i wyjście substancji, ale istnieją inne struktury pomocnicze, które promują ochronę i integralność komórka. Tutaj opowiem Ci wszystko o

Ściana komórkowa.

• Powiązany artykuł: „Najważniejsze części komórki i organelli: przegląd”

Czym jest ściana komórkowa?

Ściana komórkowa może być zdefiniowana jako macierz zewnątrzkomórkowa, która otacza wszystkie komórki roślinne (Królestwo Plantae). Jest jednak również obecny w większości prokariontów, grzybów i innych żywych istot, które zwykle uważa się za „ewolucyjnie proste”.

Z drugiej strony, komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej, a ich jedynym wyznacznikiem względem środowiska jest błona komórkowa.

Chociaż we wszystkich komórkach to błona plazmatyczna odgranicza wnętrze komórki od zewnątrz, różne taksony żywych istot zdecydowały się pokryć te jednostki strukturalne nierozpuszczalną macierzą makrocząsteczek wydzielane. Ta macierz lub ściana zewnątrzkomórkowa nie tylko zapewnia wsparcie strukturalne komórkom i różnym tkankom, ale także umożliwia utrzymanie komórka w środowisku, tworzenie zrostów i specjalnych interakcji oraz dyktuje funkcjonalność różnych szczepów w tej samej istocie żywy.

Skład ściany komórkowej różni się w zależności od taksonów żyjących istot, które ją prezentują. Dlatego mówimy osobno o osobliwościach tej formacji u bakterii, grzybów i roślin.

1. Ściana komórkowa u bakterii

W bakteriach komórka odpowiada całemu organizmowi. Z tego powodu mikroorganizmy te mają zwykle specjalne struktury (takie jak rzęski, wici i fimbrie), których reszta istot wielokomórkowych nie ma w większości swoich tkanek. Chociaż mamy struktury zbiorcze, które umożliwiają nam poruszanie się, bakterie muszą wymyślić jedno ciało komórki, aby wykonywać wszystkie swoje funkcje życiowe.

Podobnie dzieje się z ochroną przed zewnętrznymi stresorami. Chociaż mamy całą tkankę dedykowaną do wyściółki i ochrony (skóra), bakterie potrzebują innych struktur mniej wymagające (takie jak ściany komórkowe), przykrywające błonę i umożliwiające jednostce komórkowej zachowanie jej integralności. Oprócz ochrony zewnętrznej części, ściana bakteryjna zapobiega eksplozji lub deformacji komórki z powodu turgoru (obrzęku spowodowanego zmianami stężenia między pożywką a cytoplazmą).

Ściana komórkowa bakterii składa się z peptydoglikanu (mureiny), który z kolei składa się z łańcuchów polisacharydowych połączonych niezwykłymi peptydami zawierającymi D-aminokwasy. Skład chemiczny jest zasadniczym wyróżnikiem między ścianami w różnych królestwach, ponieważ grzyby składa się z chityny, a roślin z celulozy. Jednak we wszystkich tych taksonach założenie i funkcjonalność są podobne.

• Możesz być zainteresowany: 3 rodzaje bakterii (charakterystyka i morfologia)

2. Ściana komórkowa w grzybach

W biologii termin „grzyb” lub Grzyby jest używany do oznaczenia taksonu organizmów eukariotycznych, który obejmuje pleśnie, drożdże i żywe istoty, które wytwarzają grzyby. Mogłyby wyglądać jak rośliny, ale różnią się od nich tym, że są heterotrofami, czyli że pozyskuje materię organiczną bezpośrednio ze środowiska i nie może fotosyntetyzować.

Z drugiej strony różnią się od zwierząt obecnością ściany komórkowej w swoich komórkach, ponieważ pamiętamy, że rozgraniczenie w tych ostatnich kończy się na błonie komórkowej. Między dwiema wodami uważa się, że grzyby są bardziej filogenetycznie zbliżone do zwierząt niż do roślin lub prokariotów.

Po wyjaśnieniu tego punktu należy zauważyć, że, jak już powiedzieliśmy, ściana komórkowa grzybów składa się z chityny. Związek ten jest rodzajem węglowodanu, który z kolei tworzą podjednostki β-(1,4)-N-acetyloglukozaminy (w podstawczaki i workowce), chociaż w sprzężniakach występuje w postaci chitozanu poli-β-(1,4)-N-acetyloglukozamina).

Oprócz chityny lub chitozanu ściana komórkowa grzybów Zawiera również glukany, polimery glukozy, które służą do łączenia różnych łańcuchów chitynowych. Wreszcie struktura ta zawiera również enzymy niezbędne do syntezy i niszczenia ścian oraz prezentuje białka strukturalne.

3. Ściana komórkowa u roślin

Ściana komórkowa roślin jest najbardziej znana na poziomie ogólnym, ponieważ jest zwykle używana jako główna różnica między komórką królestwa Animalia a Plantae. Najważniejszą funkcją tej twardej i odpornej macierzy zewnątrzkomórkowej jest wytrzymywanie ciśnienia osmotycznego środowiska komórkowego, iloczyn różnicy stężeń pomiędzy środowiskiem wewnętrznym i zewnętrznym.

Gdy środowisko zewnątrzkomórkowe jest hipotoniczne (ma niższe stężenie substancji rozpuszczonych niż komórka), woda dostaje się do komórki, powodując jej obrzęk lub turgor. Z chemicznego punktu widzenia poszukuje się równowagi między hipotonicznym roztworem zewnętrznym a hipertoniczną cytoplazmą, to znaczy, że obie stają się izotoniczne wraz z wymianą płynów. Bez ścian komórkowych (które wytrzymują ciśnienie kilka razy wyższe niż atmosferyczne) komórki roślinne pęcznieją z powodu wnikania wody i skończyliby eksplodować.

Aby wytrzymać te naciski, ściana komórki musi być mocna i sztywna. Dodatkowo posiada trzy różne warstwy:

• Pierwotna ściana komórkowa: jest to cienka i elastyczna warstwa, która rozwija się wraz ze wzrostem komórki roślinnej.
• Drugorzędowa ściana komórkowa: gdy komórka przestaje rosnąć, a pierwotna ściana komórkowa jest w pełni uformowana, druga ściana zaczyna być syntetyzowana. Ta warstwa nie występuje we wszystkich typach komórek tego samego organizmu.
• Blaszka środkowa: jest to warstwa pektyn wapniowo-magnezowych, która łączy dwie ściany komórkowe sąsiadujących ze sobą komórek.

W rosnącej pierwotnej ścianie komórkowej najważniejszymi materiałami do syntezy są celuloza (polimer składający się z ponad 10 000 monomerów glukozy), hemiceluloza (głównie typu ksyloglukan) i pektyna. Należy zauważyć, że, co ciekawe, celuloza jest najobficiej występującym biopolimerem na Ziemi, ponieważ rośliny zawierają w swoich tkankach (w postaci cząsteczek węgla) 80% biomasy całej planety, około 450 gigatony.

W środowisku komórki roślinnej fibryle celulozy są osadzone w matrycy, która składa się z białek i dwóch innych już wymienionych polisacharydów, hemicelulozy i pektyny. Podczas gdy rozkład tych trzech polisacharydów jest jednorodny w ścianie pierwotnej, w ścianie wtórnej 80% z nich odpowiada celulozie, stąd jej sztywność i wytrzymałość.

Wznawianie

Jak mogłeś zauważyć, praca ściany komórkowej wykracza daleko poza królestwo roślin. Posiadają go również bakterie (oprócz mykoplazm) i grzyby i choć ich skład jest inny, Uzasadnienie jest takie samo: zapobiec mechanicznemu obciążeniu komórki lub wybuchowi z powodu braku równowagi osmotyczny.

Oprócz tej istotnej pracy ściana komórkowa u roślin (zwłaszcza wtórna) pełni również funkcję „przegrody” dla budowy tkanek, ponieważ jej twardość jest niewielka plastyczność i możliwość wiązania się z sąsiednimi strukturami nadają tej macierzy pozakomórkowej wszystkie właściwości niezbędne do utrzymania tkanek zorganizowany. Bez ściany komórkowej życie roślin, prokariontów i grzybów byłoby niemożliwe.