Parete cellulare: definizione, struttura e funzione (con diagramma)

La parete cellulare è un ulteriore strato di protezione sopra il membrana cellulare. Puoi trovare pareti cellulari in entrambi procarioti ed eucariotie sono più comuni nelle piante, nelle alghe, nei funghi e nei batteri.

Tuttavia, animali e protozoi non hanno questo tipo di struttura. Le pareti cellulari tendono ad essere strutture rigide che aiutano a mantenere la forma della cellula.

La parete cellulare ha diverse funzioni, incluso il mantenimento della struttura e della forma cellulare. La parete è rigida, quindi protegge la cellula e il suo contenuto.

Ad esempio, la parete cellulare può impedire l'ingresso di agenti patogeni come i virus delle piante. Oltre al supporto meccanico, la parete funge da intelaiatura che può impedire alla cellula di espandersi o crescere troppo velocemente. Proteine, fibre di cellulosa, polisaccaridi e altri componenti strutturali aiutano la parete a mantenere la forma della cellula.

La parete cellulare svolge anche un ruolo importante nel trasporto. Dal momento che il muro è un

Inoltre, la membrana semipermeabile aiuta la comunicazione tra le cellule consentendo alle molecole di segnalazione di passare attraverso i pori.

Una parete cellulare vegetale è costituita principalmente da carboidrati, come pectine, cellulosa ed emicellulosa. Ha anche proteine ​​strutturali in quantità minori e alcuni minerali come il silicio. Tutti questi componenti sono parti vitali della parete cellulare.

La cellulosa è un carboidrato complesso e consiste di migliaia di monomeri di glucosio che formano lunghe catene. Queste catene si uniscono e formano la cellulosa microfibrille, che hanno un diametro di diversi nanometri. Le microfibrille aiutano a controllare la crescita della cellula limitando o permettendo la sua espansione.

Uno dei motivi principali per avere un muro in una cellula vegetale è che può resistere pressione di turgore, ed è qui che la cellulosa gioca un ruolo cruciale. La pressione del turgore è una forza creata dall'interno della cellula che spinge verso l'esterno. Le microfibrille di cellulosa formano una matrice con le proteine, le emicellulose e le pectine per fornire la struttura robusta in grado di resistere alla pressione del turgore.

Sia le emicellulose che le pectine sono polisaccaridi ramificati. Le emicellulose hanno legami idrogeno che le collegano alle microfibrille di cellulosa, mentre le pectine intrappolano le molecole d'acqua per creare un gel. Le emicellulose aumentano la resistenza della matrice e le pectine aiutano a prevenire la compressione.

Le proteine ​​nella parete cellulare svolgono funzioni diverse. Alcuni di essi forniscono supporto strutturale. Altri sono enzimi, che sono un tipo di proteina che può accelerare le reazioni chimiche.

Il enzimi aiutare la formazione e le normali modifiche che si verificano per mantenere la parete cellulare della pianta. Hanno anche un ruolo nella maturazione dei frutti e nei cambiamenti di colore delle foglie.

Se hai mai fatto la tua marmellata o gelatina, allora hai visto gli stessi tipi di pectine presente nelle pareti cellulari in azione. La pectina è l'ingrediente che i cuochi aggiungono per addensare i succhi di frutta. Spesso usano le pectine che si trovano naturalmente nelle mele o nei frutti di bosco per fare le loro marmellate o gelatine.

•••scienze

Le pareti cellulari delle piante sono strutture a tre strati con a lamella centrale, parete cellulare primaria e parete cellulare secondaria. La lamella centrale è lo strato più esterno e aiuta con le giunzioni cellula-cellula mentre tiene insieme le cellule adiacenti (in altre parole, si trova tra e tiene insieme le pareti cellulari di due cellule; per questo si chiama lamella centrale, anche se è lo strato più esterno).

La lamella centrale agisce come colla o cemento per cellule vegetali perché contiene pectine. Durante divisione cellulare, la lamella centrale è la prima a formarsi.

La parete cellulare primaria si sviluppa quando la cellula cresce, quindi tende ad essere sottile e flessibile. Si forma tra la lamella media e la membrana plasmatica.

È costituito da microfibrille di cellulosa con emicellulose e pectine. Questo strato consente alla cellula di crescere nel tempo ma non limita eccessivamente la crescita della cellula.

La parete cellulare secondaria è più spessa e più rigida, quindi fornisce una maggiore protezione per la pianta. Esiste tra la parete cellulare primaria e la membrana plasmatica. Spesso, la parete cellulare primaria aiuta effettivamente a creare questa parete secondaria dopo che la cellula ha finito di crescere.

Le pareti cellulari secondarie sono costituite da cellulosa, emicellulosa e lignina. La lignina è un polimero di alcol aromatico che fornisce un supporto aggiuntivo per la pianta. Aiuta a proteggere la pianta dagli attacchi di insetti o agenti patogeni. La lignina aiuta anche con il trasporto dell'acqua nelle cellule.

Quando si confrontano la composizione e lo spessore delle pareti cellulari primarie e secondarie nelle piante, è facile notare le differenze.

Innanzitutto, le pareti primarie hanno quantità uguali di cellulosa, pectine ed emicellulosa. Tuttavia, le pareti cellulari secondarie non hanno pectina e hanno più cellulosa. In secondo luogo, le microfibrille di cellulosa nelle pareti delle cellule primarie sembrano casuali, ma sono organizzate nelle pareti secondarie.

Sebbene gli scienziati abbiano scoperto molti aspetti del funzionamento delle pareti cellulari nelle piante, alcune aree necessitano ancora di ulteriori ricerche.

Ad esempio, stanno ancora imparando di più sull'effettivo geni coinvolti nella biosintesi della parete cellulare. I ricercatori stimano che circa 2.000 geni prendano parte al processo. Un'altra importante area di studio è come funziona la regolazione genica nelle cellule vegetali e come influenza la parete.

Simile alle piante, le pareti cellulari dei funghi sono costituite da carboidrati. Tuttavia, mentre fungo avere cellule con chitina e altri carboidrati, non hanno cellulosa come fanno le piante.

Le loro pareti cellulari hanno anche:

• Enzimi
• glucani
• pigmenti
• cere 
• Altre sostanze 

È importante notare che non tutti i funghi hanno pareti cellulari, ma molti di loro lo fanno. Nei funghi, la parete cellulare si trova all'esterno della membrana plasmatica. La chitina costituisce la maggior parte della parete cellulare ed è lo stesso materiale che conferisce agli insetti la loro forza esoscheletri.

In generale, i funghi con pareti cellulari hanno tre strati: chitina, glucani e proteine.

Essendo lo strato più interno, la chitina è fibrosa e costituita da polisaccaridi. Aiuta a rendere le pareti cellulari dei funghi rigide e forti. Successivamente, c'è uno strato di glucani, che sono polimeri di glucosio, che reticolano con la chitina. I glucani aiutano anche i funghi a mantenere la rigidità della parete cellulare.

Infine, c'è uno strato di proteine ​​chiamato mannoproteine o mannani, che hanno un alto livello di zucchero mannosio. La parete cellulare ha anche enzimi e proteine ​​strutturali.

Diversi componenti della parete cellulare fungina possono servire a scopi diversi. Ad esempio, gli enzimi possono aiutare con la digestione dei materiali organici, mentre altre proteine ​​possono aiutare con l'adesione nell'ambiente.

Le pareti cellulari in alghe sono costituiti da polisaccaridi, come la cellulosa, o glicoproteine. Alcune alghe hanno sia polisaccaridi che glicoproteine ​​nelle pareti cellulari. Inoltre, le pareti cellulari delle alghe hanno mannani, xilani, acido alginico e polisaccaridi solfonati. Le pareti cellulari tra i diversi tipi di alghe possono variare notevolmente.

I mannani sono proteine ​​che producono microfibrille in alcune alghe verdi e rosse. Gli xilani sono polisaccaridi complessi e talvolta sostituiscono la cellulosa nelle alghe. L'acido alginico è un altro tipo di polisaccaride che si trova spesso nelle alghe brune. Tuttavia, la maggior parte delle alghe ha polisaccaridi solfonati.

Le diatomee sono un tipo di alghe che vivono nell'acqua e nel suolo. Sono unici perché le loro pareti cellulari sono fatte di silice. I ricercatori stanno ancora studiando come diatomee formano le loro pareti cellulari e quali proteine ​​costituiscono il processo.

Tuttavia, hanno determinato che le diatomee formano le loro pareti ricche di minerali all'interno e le spostano all'esterno della cellula. Questo processo, chiamato esocitosi, è complesso e coinvolge più proteine.

Una parete cellulare batterica ha peptidoglicani. Peptidoglicano o murein è una molecola unica che consiste di zuccheri e amminoacidi in uno strato di maglia e aiuta la cellula a mantenere la sua forma e struttura.

La parete cellulare nei batteri esiste al di fuori della membrana plasmatica. Il muro non solo aiuta a configurare la forma della cella, ma aiuta anche a prevenire lo scoppio della cella e la fuoriuscita di tutto il suo contenuto.

In generale, puoi dividere i batteri in categorie gram-positivi o gram-negativi e ogni tipo ha una parete cellulare leggermente diversa. I batteri Gram-positivi possono colorare di blu o viola durante un test di colorazione di Gram, che utilizza coloranti per reagire con i peptidoglicani nella parete cellulare.

D'altra parte, i batteri gram-negativi non possono essere colorati di blu o viola con questo tipo di test. Oggi, i microbiologi usano ancora la colorazione di Gram per identificare il tipo di batteri. È importante notare che sia i batteri gram-positivi che quelli gram-negativi hanno peptidoglicani, ma una membrana esterna extra impedisce la colorazione dei batteri gram-negativi.

I batteri Gram-positivi hanno pareti cellulari spesse costituite da strati di peptidoglicani. I batteri Gram-positivi hanno una membrana plasmatica circondata da questa parete cellulare. Tuttavia, i batteri gram-negativi hanno pareti cellulari sottili di peptidoglicani che non sono sufficienti per proteggerli.

Questo è il motivo per cui i batteri gram-negativi hanno uno strato aggiuntivo di lipopolisaccaridi (LPS) che fungono da endotossina. I batteri Gram-negativi hanno una membrana plasmatica interna ed esterna e le sottili pareti cellulari si trovano tra le membrane.

Le differenze tra cellule umane e batteriche rendono possibile l'uso antibiotici nel tuo corpo senza uccidere tutte le tue cellule. Poiché le persone non hanno pareti cellulari, farmaci come gli antibiotici possono colpire le pareti cellulari dei batteri. La composizione della parete cellulare gioca un ruolo nel funzionamento di alcuni antibiotici.

Ad esempio, la penicillina, un comune antibiotico beta-lattamico, può influenzare l'enzima che forma i legami tra i filamenti di peptidoglicano nei batteri. Questo aiuta a distruggere la parete cellulare protettiva e impedisce ai batteri di crescere. Sfortunatamente, gli antibiotici possono uccidere sia i batteri utili che quelli dannosi nel corpo.

Un altro gruppo di antibiotici chiamati glicopeptidi mira alla sintesi delle pareti cellulari bloccando la formazione di peptidoglicani. Esempi di antibiotici glicopeptidici includono vancomicina e teicoplanina.

La resistenza agli antibiotici si verifica quando i batteri cambiano, il che rende i farmaci meno efficaci. Poiché i batteri resistenti sopravvivono, possono riprodursi e moltiplicarsi. I batteri diventano resistente agli antibiotici in diversi modi.

Ad esempio, possono cambiare le loro pareti cellulari. Possono spostare l'antibiotico dalle loro cellule o possono condividere informazioni genetiche che includono la resistenza ai farmaci.

Un modo in cui alcuni batteri resistono agli antibiotici beta-lattamici come la penicillina è quello di produrre un enzima chiamato beta-lattamasi. L'enzima attacca l'anello beta-lattamico, che è un componente fondamentale del farmaco e consiste di carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno. Tuttavia, i produttori di farmaci cercano di prevenire questa resistenza aggiungendo inibitori della beta-lattamasi.

Le pareti cellulari offrono protezione, supporto e aiuto strutturale per piante, alghe, funghi e batteri. Sebbene ci siano grandi differenze tra le pareti cellulari dei procarioti e degli eucarioti, la maggior parte degli organismi ha le pareti cellulari al di fuori delle membrane plasmatiche.

Un'altra somiglianza è che la maggior parte delle pareti cellulari fornisce rigidità e forza che aiutano le cellule a mantenere la loro forma. Anche la protezione da agenti patogeni o predatori è qualcosa che accomuna molte pareti cellulari di diversi organismi. Molti organismi hanno pareti cellulari costituite da proteine ​​e zuccheri.

Comprendere le pareti cellulari dei procarioti e degli eucarioti può aiutare le persone in vari modi. Da farmaci migliori a raccolti più forti, saperne di più sulla parete cellulare offre molti potenziali benefici.