Soluseinä: Määritelmä, rakenne ja toiminta (kaavion kanssa)

Soluseinä on ylimääräinen suojakerros solukalvo. Löydät soluseinät molemmista prokaryootit ja eukaryootit, ja ne ovat yleisimpiä kasveissa, levissä, sienissä ja bakteereissa.

Eläimillä ja alkueläimillä ei kuitenkaan ole tämän tyyppistä rakennetta. Soluseinät ovat yleensä jäykkiä rakenteita, jotka auttavat ylläpitämään solun muotoa.

Soluseinällä on useita toimintoja, mukaan lukien solurakenteen ja muodon ylläpito. Seinä on jäykkä, joten se suojaa kennoa ja sen sisältöä.

Esimerkiksi soluseinä voi estää patogeenien, kuten kasvivirusten, pääsyn. Mekaanisen tuen lisäksi seinä toimii kehyksenä, joka voi estää solun laajentumisen tai kasvamisen liian nopeasti. Proteiinit, selluloosakuidut, polysakkaridit ja muut rakenteelliset komponentit auttavat seinää ylläpitämään solun muotoa.

Soluseinällä on myös tärkeä rooli liikenteessä. Koska seinä on a puoliläpäisevä kalvo, se sallii tiettyjen aineiden, kuten proteiinien, läpäisyn. Tämän avulla seinä voi säätää diffuusiota solussa ja hallita sitä, mikä tulee sisään tai poistuu.

Lisäksi puoliläpäisevä kalvo auttaa viestintää solujen välillä antamalla signalointimolekyylien kulkea huokosten läpi.

Kasvisoluseinä koostuu pääasiassa hiilihydraateista, kuten pektiineistä, selluloosasta ja hemiselluloosasta. Siinä on myös pienempiä rakenneproteiineja ja joitain mineraaleja, kuten piitä. Kaikki nämä komponentit ovat soluseinän elintärkeitä osia.

Selluloosa on monimutkainen hiilihydraatti ja koostuu tuhansista glukoosimonomeerit jotka muodostavat pitkiä ketjuja. Nämä ketjut yhdistyvät ja muodostavat selluloosaa mikrofibrillit, jotka ovat halkaisijaltaan useita nanometrejä. Mikrofiilit auttavat kontrolloimaan solun kasvua rajoittamalla tai sallimalla sen laajenemisen.

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi seinä on kasvisolussa, on se, että se kestää turgorin paine, ja tässä selluloosalla on ratkaiseva rooli. Turgorin paine on voima, jonka solun sisäpuoli työntää ulos. Selluloosan mikrofibrillit muodostavat matriisin proteiinien, hemiselluloosien ja pektiinien kanssa vahvan kehyksen aikaansaamiseksi, joka pystyy vastustamaan turgoripainetta.

Sekä hemiselluloosat että pektiinit ovat haarautuneita polysakkarideja. Hemiselluloosilla on vetysidoksia, jotka yhdistävät ne selluloosan mikrofibriileihin, kun taas pektiinit vangitsevat vesimolekyylit geelin luomiseksi. Hemiselluloosat lisäävät matriisin vahvuutta, ja pektiinit estävät puristumista.

Soluseinän proteiinit palvelevat erilaisia ​​toimintoja. Jotkut heistä tarjoavat rakenteellista tukea. Toiset ovat entsyymejä, jotka ovat eräänlainen proteiini, joka voi nopeuttaa kemiallisia reaktioita.

entsyymit auttaa muodostumaan ja normaaleihin muutoksiin, jotka tapahtuvat kasvin soluseinän ylläpitämiseksi. Niillä on myös merkitys hedelmien kypsymisessä ja lehtien värimuutoksissa.

Jos olet joskus tehnyt omaa hilloa tai hyytelöä, olet nähnyt samantyyppisiä pektiinit löytyy soluseinistä toiminnassa. Pektiini on ainesosa, jonka kokit lisäävät sakeuttamaan hedelmämehuja. He käyttävät usein omenoissa tai marjoissa luonnollisesti esiintyviä pektiinejä hillojen tai hyytelöiden valmistamiseen.

•••Tutkiminen

Kasvien soluseinät ovat kolmikerroksisia rakenteita, joissa on keskilamelli, ensisijainen soluseinä ja toissijainen soluseinä. Keskilamelli on uloin kerros ja auttaa solu-solu-liitoksissa pitäen vierekkäisiä soluja yhdessä (toisin sanoen se istuu kahden solun soluseinien välissä ja pitää niitä yhdessä; siksi sitä kutsutaan keskilamelliksi, vaikka se on uloin kerros).

Keskilamelli toimii kuin liima tai sementti kasvisolut koska se sisältää pektiinejä. Aikana solujen jakautuminen, keskilamelli muodostuu ensimmäisenä.

Ensisijainen soluseinä kehittyy solun kasvaessa, joten se on yleensä ohut ja taipuisa. Se muodostuu keskilamellin ja plasmakalvo.

Se koostuu selluloosamikrofibrilleistä, joissa on hemiselluloosia ja pektiinejä. Tämä kerros antaa solun kasvaa ajan myötä, mutta ei rajoita liikaa solun kasvua.

Toissijainen soluseinä on paksumpi ja jäykempi, joten se tarjoaa enemmän suojaa kasville. Se on primaarisen soluseinän ja plasmakalvon välissä. Usein ensisijainen soluseinä auttaa todella luomaan tämän toissijaisen seinän solun päätyttyä kasvamaan.

Toissijaiset soluseinät koostuvat selluloosasta, hemiselluloosista ja ligniini. Ligniini on aromaattisen alkoholin polymeeri, joka antaa kasville lisätuen. Se auttaa suojaamaan kasvia hyönteisten tai taudinaiheuttajien hyökkäyksiltä. Ligniini auttaa myös veden kulkeutumisessa soluissa.

Kun verrataan kasvien primaaristen ja sekundääristen soluseinien koostumusta ja paksuutta, on helppo nähdä erot.

Ensinnäkin pääseinissä on yhtä suuri määrä selluloosaa, pektiinejä ja hemiselluloosoja. Toissijaisissa soluseinissä ei kuitenkaan ole pektiiniä ja niissä on enemmän selluloosaa. Toiseksi primaaristen soluseinien selluloosamikrofibrillit näyttävät satunnaisilta, mutta ne on järjestetty toissijaisiin seinämiin.

Vaikka tutkijat ovat löytäneet monia näkökohtia soluseinien toiminnasta kasveissa, jotkut alueet tarvitsevat vielä enemmän tutkimusta.

Esimerkiksi he oppivat edelleen enemmän todellisesta geenit mukana soluseinän biosynteesissä. Tutkijoiden arvion mukaan prosessiin osallistuu noin 2000 geeniä. Toinen tärkeä tutkimusalue on, miten geenisäätö toimii kasvisoluissa ja miten se vaikuttaa seinämään.

Kasvien tapaan sienien soluseinät koostuvat hiilihydraateista. Kuitenkin vaikka sienet on soluja kitiini ja muita hiilihydraatteja, niillä ei ole selluloosaa, kuten kasveilla.

Niiden soluseinillä on myös:

• Entsyymit
• Glukaanit
• Pigmentit
• Vahat 
• Muut aineet 

On tärkeää huomata, että kaikilla sienillä ei ole soluseiniä, mutta monilla niistä on. Sienissä soluseinä istuu plasmamembraanin ulkopuolella. Kitiini muodostaa suurimman osan soluseinästä, ja se on sama materiaali, joka antaa hyönteisille vahvan voiman eksoskeletit.

Yleensä soluseinillä olevilla sienillä on kolme kerrosta: kitiini, glukaanit ja proteiinit.

Sisimpänä kerroksena kitiini on kuituista ja koostuu polysakkarideista. Se auttaa tekemään sienien soluseinistä jäykät ja vahvat. Seuraavaksi on kerros glukaaneja, jotka ovat glukoosipolymeerejä, silloittuvat kitiinin kanssa. Glukaanit auttavat myös sieniä säilyttämään soluseinän jäykkyytensä.

Lopuksi on olemassa proteiinikerros, jota kutsutaan mannoproteiinit tai mannans, joiden taso on korkea mannoosisokeri. Soluseinässä on myös entsyymejä ja rakenneproteiineja.

Sienisoluseinän eri komponentit voivat palvella eri tarkoituksia. Esimerkiksi entsyymit voivat auttaa orgaanisten materiaalien pilkkomisessa, kun taas muut proteiinit voivat auttaa tarttumaan ympäristöön.

Solun seinät sisään levät koostuvat polysakkarideista, kuten selluloosasta, tai glykoproteiineista. Joidenkin levien soluseinissä on sekä polysakkarideja että glykoproteiineja. Lisäksi leväsoluseinissä on mannaaneja, ksylaaneja, algiinihappoa ja sulfonoituja polysakkarideja. Eri levätyyppien soluseinät voivat vaihdella suuresti.

Manannit ovat proteiineja, jotka tekevät mikrofibrillejä joissakin vihreissä ja punaisissa levissä. Ksylaanit ovat monimutkaisia ​​polysakkarideja ja korvaavat toisinaan selluloosaa levissä. Algiinihappo on toinen polysakkaridityyppi, jota esiintyy usein ruskolevissä. Useimmissa levissä on kuitenkin sulfonoituja polysakkarideja.

Diatomit ovat eräänlainen levä, joka elää vedessä ja maaperässä. Ne ovat ainutlaatuisia, koska niiden soluseinät on valmistettu piidioksidista. Tutkijat tutkivat edelleen miten piimaa muodostavat soluseinänsä ja mitkä proteiinit muodostavat prosessin.

Siitä huolimatta he ovat päättäneet, että piilevät muodostavat mineraalipitoiset seinänsä sisäisesti ja siirtävät ne solun ulkopuolelle. Tätä prosessia kutsutaan eksosytoosi, on monimutkainen ja sisältää useita proteiineja.

Bakteerisoluseinässä on peptidoglykaaneja. Peptidoglykaani tai mureiini on ainutlaatuinen molekyyli, joka koostuu sokereista ja aminohapoista verkkokerroksessa, ja se auttaa solua säilyttämään muodonsa ja rakenteensa.

Bakteerien soluseinä on plasmakalvon ulkopuolella. Seinä ei vain auta määrittämään solun muotoa, vaan se myös estää solua murtumasta ja kaiken sisällön vuotamisesta.

Yleensä voit jakaa bakteerit gram-positiivisiin tai gram-negatiivisiin luokkiin, ja jokaisella tyypillä on hieman erilainen soluseinä. Grampositiiviset bakteerit voivat värjätä sinisen tai violetin Gram-värjäystestin aikana, joka käyttää väriaineita reagoimaan soluseinän peptidoglykaanien kanssa.

Toisaalta gram-negatiivisia bakteereja ei voida värjätä sinisenä tai violettina tämän tyyppisellä testillä. Nykyään mikrobiologit käyttävät edelleen gram-värjäystä bakteerityypin tunnistamiseen. On tärkeää huomata, että sekä gram-positiivisilla että gram-negatiivisilla bakteereilla on peptidoglykaaneja, mutta ylimääräinen ulkokalvo estää gram-negatiivisten bakteerien värjäytymisen.

Grampositiivisilla bakteereilla on paksut soluseinät, jotka on valmistettu peptidoglykaanikerroksista. Grampositiivisilla bakteereilla on yksi plasmakalvo, jota ympäröi tämä soluseinä. Gramnegatiivisilla bakteereilla on kuitenkin ohut peptidoglykaanien soluseinät, jotka eivät riitä suojaamaan niitä.

Siksi gram-negatiivisilla bakteereilla on ylimääräinen kerros lipopolysakkaridit (LPS), jotka toimivat endotoksiini. Gram-negatiivisilla bakteereilla on sisä- ja ulkoplasmakalvo, ja ohut soluseinät ovat kalvojen välissä.

Ihmisen ja bakteerisolujen väliset erot mahdollistavat käytön antibiootit kehossasi tappamatta kaikkia solujasi. Koska ihmisillä ei ole soluseiniä, lääkkeet, kuten antibiootit, voivat kohdistaa bakteerien soluseinät. Soluseinän koostumuksella on merkitys joidenkin antibioottien toiminnassa.

Esimerkiksi penisilliini, yleinen beetalaktaamiantibiootti, voi vaikuttaa entsyymiin, joka muodostaa linkit bakteerien peptidoglykaanisäikeiden välille. Tämä auttaa tuhoamaan suojaavan soluseinän ja estää bakteerien kasvun. Valitettavasti antibiootit voivat tappaa sekä hyödyllisiä että haitallisia bakteereja kehossa.

Toinen antibioottien ryhmä, jota kutsutaan glykopeptideiksi, kohdistaa soluseinien synteesin estämällä peptidoglykaanien muodostumisen. Esimerkkejä glykopeptidiantibiooteista ovat vankomysiini ja teikoplaniini.

Antibioottiresistenssi tapahtuu bakteerien muuttuessa, mikä tekee lääkkeistä vähemmän tehokkaita. Koska resistentit bakteerit selviävät, ne voivat lisääntyä ja lisääntyä. Bakteereista tulee antibiooteille vastustuskykyinen eri tavoin.

Esimerkiksi he voivat vaihtaa soluseinänsä. He voivat siirtää antibiootin soluistaan ​​tai jakaa geneettistä tietoa, joka sisältää resistenssin lääkkeille.

Yksi tapa, jolla jotkut bakteerit vastustavat beetalaktaamiantibiootteja, kuten penisilliini, on valmistaa entsyymiä, jota kutsutaan beeta-laktamaasiksi. Entsyymi hyökkää beeta-laktaamirenkaaseen, joka on lääkkeen ydinkomponentti ja koostuu hiilestä, vedystä, typestä ja hapesta. Lääkevalmistajat yrittävät kuitenkin estää tämän vastustuskyvyn lisäämällä beetalaktamaasin estäjiä.

Soluseinät tarjoavat suojaa, tukea ja rakenteellista apua kasveille, leville, sienille ja bakteereille. Vaikka prokaryoottien ja eukaryoottien soluseinissä on suuria eroja, useimpien organismien soluseinät ovat plasmamembraanien ulkopuolella.

Toinen samankaltaisuus on, että useimmat soluseinät tarjoavat jäykkyyttä ja lujuutta, jotka auttavat soluja säilyttämään muotonsa. Suoja taudinaiheuttajilta tai saalistajilta on myös jotain, mikä on yhteistä monilla eri organismien soluseinillä. Monien organismien soluseinät koostuvat proteiineista ja sokereista.

Prokaryoottien ja eukaryoottien soluseinien ymmärtäminen voi auttaa ihmisiä monin tavoin. Paremmista lääkkeistä vahvempiin satoihin soluseinän oppiminen tarjoaa paljon potentiaalisia etuja.