Paroi cellulaire: définition, structure et fonction (avec diagramme)

La paroi cellulaire est une couche de protection supplémentaire au-dessus de la membrane cellulaire. Vous pouvez trouver des parois cellulaires dans les deux procaryotes et eucaryotes, et ils sont plus fréquents chez les plantes, les algues, les champignons et les bactéries.

Cependant, les animaux et les protozoaires n'ont pas ce type de structure. Les parois cellulaires ont tendance à être des structures rigides qui aident à maintenir la forme de la cellule.

La paroi cellulaire a plusieurs fonctions, notamment le maintien de la structure et de la forme des cellules. La paroi est rigide, elle protège donc la cellule et son contenu.

Par exemple, la paroi cellulaire peut empêcher les agents pathogènes comme les virus des plantes d'entrer. En plus du support mécanique, la paroi agit comme un cadre qui peut empêcher la cellule de se dilater ou de croître trop rapidement. Les protéines, les fibres de cellulose, les polysaccharides et d'autres composants structurels aident la paroi à maintenir la forme de la cellule.

La paroi cellulaire joue également un rôle important dans le transport. Puisque le mur est un membrane semipermeable, il laisse passer certaines substances, comme les protéines. Cela permet à la paroi de réguler la diffusion dans la cellule et de contrôler ce qui entre ou sort.

De plus, la membrane semi-perméable facilite la communication entre les cellules en permettant aux molécules de signalisation de traverser les pores.

Une paroi cellulaire végétale se compose principalement de glucides, comme les pectines, la cellulose et l'hémicellulose. Il contient également des protéines structurelles en plus petites quantités et certains minéraux tels que le silicium. Tous ces composants sont des parties vitales de la paroi cellulaire.

La cellulose est un glucide complexe et se compose de milliers de monomères de glucose qui forment de longues chaînes. Ces chaînes s'assemblent et forment la cellulose microfibrilles, qui ont plusieurs nanomètres de diamètre. Les microfibrilles aident à contrôler la croissance de la cellule en limitant ou en permettant son expansion.

L'une des principales raisons d'avoir une paroi dans une cellule végétale est qu'elle peut résister pression de turgescence, et c'est là que la cellulose joue un rôle crucial. La pression de turgescence est une force créée par l'intérieur de la cellule qui pousse vers l'extérieur. Les microfibrilles de cellulose forment une matrice avec les protéines, les hémicelluloses et les pectines pour fournir le cadre solide qui peut résister à la pression de turgescence.

Les hémicelluloses et les pectines sont des polysaccharides ramifiés. Les hémicelluloses ont des liaisons hydrogène les reliant aux microfibrilles de cellulose, tandis que les pectines piègent les molécules d'eau pour créer un gel. Les hémicelluloses augmentent la résistance de la matrice et les pectines aident à prévenir la compression.

Les protéines de la paroi cellulaire remplissent différentes fonctions. Certains d'entre eux offrent un soutien structurel. D'autres sont des enzymes, qui sont un type de protéine qui peut accélérer les réactions chimiques.

le enzymes aider à la formation et aux modifications normales qui se produisent pour maintenir la paroi cellulaire de la plante. Ils jouent également un rôle dans la maturation des fruits et les changements de couleur des feuilles.

Si vous avez déjà fait votre propre confiture ou gelée, alors vous avez vu les mêmes types de pectines trouvé dans les parois cellulaires en action. La pectine est l'ingrédient que les cuisiniers ajoutent pour épaissir les jus de fruits. Ils utilisent souvent les pectines naturellement présentes dans les pommes ou les baies pour faire leurs confitures ou gelées.

•••Sciences

Les parois cellulaires végétales sont des structures à trois couches avec un lamelle moyenne, paroi cellulaire primaire et paroi cellulaire secondaire. La lamelle médiane est la couche la plus externe et aide aux jonctions de cellule à cellule tout en maintenant les cellules adjacentes ensemble (en d'autres termes, elle se situe entre et maintient ensemble les parois cellulaires de deux cellules; c'est pourquoi on l'appelle lamelle médiane, même si c'est la couche la plus externe).

La lamelle médiane agit comme de la colle ou du ciment pour cellules végétales car il contient des pectines. Durant la division cellulaire, la lamelle médiane est la première à se former.

La paroi cellulaire primaire se développe lorsque la cellule se développe, elle a donc tendance à être mince et flexible. Il se forme entre la lamelle moyenne et la membrane plasma.

Il se compose de microfibrilles de cellulose avec des hémicelluloses et des pectines. Cette couche permet à la cellule de se développer au fil du temps mais ne restreint pas trop la croissance de la cellule.

La paroi cellulaire secondaire est plus épaisse et plus rigide, elle offre donc plus de protection à la plante. Il existe entre la paroi cellulaire primaire et la membrane plasmique. Souvent, la paroi cellulaire primaire aide en fait à créer cette paroi secondaire une fois que la cellule a fini de croître.

Les parois cellulaires secondaires sont constituées de cellulose, d'hémicelluloses et lignine. La lignine est un polymère d'alcool aromatique qui apporte un soutien supplémentaire à la plante. Il permet de protéger la plante des attaques d'insectes ou d'agents pathogènes. La lignine contribue également au transport de l'eau dans les cellules.

Lorsque vous comparez la composition et l'épaisseur des parois cellulaires primaires et secondaires des plantes, il est facile de voir les différences.

Premièrement, les parois primaires contiennent des quantités égales de cellulose, de pectines et d'hémicelluloses. Cependant, les parois cellulaires secondaires n'ont pas de pectine et ont plus de cellulose. Deuxièmement, les microfibrilles de cellulose dans les parois des cellules primaires semblent aléatoires, mais elles sont organisées en parois secondaires.

Bien que les scientifiques aient découvert de nombreux aspects du fonctionnement des parois cellulaires des plantes, certains domaines nécessitent encore plus de recherche.

Par exemple, ils en apprennent encore davantage sur la réalité gènes impliqué dans la biosynthèse de la paroi cellulaire. Les chercheurs estiment qu'environ 2 000 gènes participent au processus. Un autre domaine d'étude important est le fonctionnement de la régulation des gènes dans les cellules végétales et son impact sur la paroi.

Comme pour les plantes, les parois cellulaires des champignons sont constituées de glucides. Cependant, alors que champignons avoir des cellules avec chitine et d'autres glucides, ils n'ont pas de cellulose comme les plantes.

Leurs parois cellulaires ont également :

• Enzymes
• Glucanes
• Pigments
• Cires 
• Autres substances 

Il est important de noter que tous les champignons n'ont pas de parois cellulaires, mais beaucoup d'entre eux en ont. Chez les champignons, la paroi cellulaire se trouve à l'extérieur de la membrane plasmique. La chitine constitue la majeure partie de la paroi cellulaire, et c'est le même matériau qui donne aux insectes leur forte exosquelettes.

En général, les champignons à parois cellulaires ont trois couches: chitine, glucanes et protéines.

En tant que couche la plus interne, la chitine est fibreuse et composée de polysaccharides. Il aide à rendre les parois cellulaires des champignons rigides et solides. Ensuite, il y a une couche de glucanes, qui sont des polymères de glucose, réticulant avec la chitine. Les glucanes aident également les champignons à maintenir la rigidité de leur paroi cellulaire.

Enfin, il existe une couche de protéines appelée mannoprotéines ou alors mannanes, qui ont un niveau élevé de sucre mannose. La paroi cellulaire contient également des enzymes et des protéines structurelles.

Différents composants de la paroi cellulaire fongique peuvent servir à différentes fins. Par exemple, les enzymes peuvent aider à la digestion des matières organiques, tandis que d'autres protéines peuvent aider à l'adhésion dans l'environnement.

Les parois cellulaires en algues se composent de polysaccharides, comme la cellulose, ou de glycoprotéines. Certaines algues ont à la fois des polysaccharides et des glycoprotéines dans leurs parois cellulaires. De plus, les parois cellulaires des algues contiennent des mannanes, des xylanes, de l'acide alginique et des polysaccharides sulfonés. Les parois cellulaires des différents types d'algues peuvent varier considérablement.

Les mannanes sont des protéines qui fabriquent des microfibrilles dans certaines algues vertes et rouges. Les xylanes sont des polysaccharides complexes et remplacent parfois la cellulose dans les algues. L'acide alginique est un autre type de polysaccharide que l'on trouve souvent dans les algues brunes. Cependant, la plupart des algues contiennent des polysaccharides sulfonés.

Les diatomées sont un type d'algues qui vivent dans l'eau et le sol. Ils sont uniques car leurs parois cellulaires sont en silice. Les chercheurs étudient encore comment diatomées forment leurs parois cellulaires et quelles protéines composent le processus.

Néanmoins, ils ont déterminé que les diatomées forment leurs parois riches en minéraux à l'intérieur et les déplacent à l'extérieur de la cellule. Ce processus, appelé exocytose, est complexe et implique plusieurs protéines.

Une paroi cellulaire bactérienne contient des peptidoglycanes. Peptidoglycane ou murein est une molécule unique qui se compose de sucres et d'acides aminés dans une couche de maille, et elle aide la cellule à maintenir sa forme et sa structure.

La paroi cellulaire des bactéries existe en dehors de la membrane plasmique. Non seulement le mur aide à configurer la forme de la cellule, mais il aide également à empêcher la cellule d'éclater et de renverser tout son contenu.

En général, vous pouvez diviser les bactéries en catégories gram-positives ou gram-négatives, et chaque type a une paroi cellulaire légèrement différente. Les bactéries à Gram positif peuvent se colorer en bleu ou en violet lors d'un test de coloration de Gram, qui utilise des colorants pour réagir avec les peptidoglycanes de la paroi cellulaire.

En revanche, les bactéries gram-négatives ne peuvent pas être colorées en bleu ou en violet avec ce type de test. Aujourd'hui, les microbiologistes utilisent encore la coloration de Gram pour identifier le type de bactérie. Il est important de noter que les bactéries gram-positives et gram-négatives ont des peptidoglycanes, mais une membrane externe supplémentaire empêche la coloration des bactéries gram-négatives.

Les bactéries à Gram positif ont des parois cellulaires épaisses constituées de couches de peptidoglycanes. Les bactéries à Gram positif ont une membrane plasmique entourée par cette paroi cellulaire. Cependant, les bactéries à Gram négatif ont des parois cellulaires minces de peptidoglycanes qui ne suffisent pas à les protéger.

C'est pourquoi les bactéries gram-négatives ont une couche supplémentaire de lipopolysaccharides (LPS) qui servent de endotoxine. Les bactéries à Gram négatif ont une membrane plasmique interne et externe, et les parois cellulaires minces se trouvent entre les membranes.

Les différences entre les cellules humaines et bactériennes permettent d'utiliser antibiotiques dans votre corps sans tuer toutes vos cellules. Étant donné que les gens n'ont pas de parois cellulaires, des médicaments comme les antibiotiques peuvent cibler les parois cellulaires des bactéries. La composition de la paroi cellulaire joue un rôle dans le fonctionnement de certains antibiotiques.

Par exemple, la pénicilline, un antibiotique bêta-lactamine courant, peut affecter l'enzyme qui forme les liens entre les brins de peptidoglycane chez les bactéries. Cela aide à détruire la paroi cellulaire protectrice et empêche la croissance des bactéries. Malheureusement, les antibiotiques peuvent tuer les bactéries utiles et nocives dans le corps.

Un autre groupe d'antibiotiques appelés glycopeptides cible la synthèse des parois cellulaires en empêchant la formation de peptidoglycanes. Des exemples d'antibiotiques glycopeptidiques comprennent la vancomycine et la teicoplanine.

La résistance aux antibiotiques se produit lorsque les bactéries changent, ce qui rend les médicaments moins efficaces. Puisque les bactéries résistantes survivent, elles peuvent se reproduire et se multiplier. Les bactéries deviennent résistant aux antibiotiques en différentes manières.

Par exemple, ils peuvent changer leurs parois cellulaires. Ils peuvent extraire l'antibiotique de leurs cellules ou partager des informations génétiques qui incluent la résistance aux médicaments.

Une façon pour certaines bactéries de résister aux antibiotiques bêta-lactamines comme la pénicilline est de fabriquer une enzyme appelée bêta-lactamase. L'enzyme attaque le cycle bêta-lactame, qui est un composant central du médicament et se compose de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène. Cependant, les fabricants de médicaments tentent de prévenir cette résistance en ajoutant des inhibiteurs de bêta-lactamase.

Les parois cellulaires offrent une protection, un soutien et une aide structurelle aux plantes, algues, champignons et bactéries. Bien qu'il existe des différences majeures entre les parois cellulaires des procaryotes et des eucaryotes, la plupart des organismes ont leurs parois cellulaires en dehors des membranes plasmiques.

Une autre similitude est que la plupart des parois cellulaires offrent une rigidité et une résistance qui aident les cellules à conserver leur forme. La protection contre les agents pathogènes ou les prédateurs est également quelque chose que de nombreuses parois cellulaires parmi différents organismes ont en commun. De nombreux organismes ont des parois cellulaires constituées de protéines et de sucres.

Comprendre les parois cellulaires des procaryotes et des eucaryotes peut aider les gens de diverses manières. Des meilleurs médicaments aux cultures plus fortes, en apprendre davantage sur la paroi cellulaire offre de nombreux avantages potentiels.