უჯრედის კედელი: განმარტება, სტრუქტურა და ფუნქცია (დიაგრამით)

უჯრედის კედელი არის დაცვის დამატებითი ფენა თავზე უჯრედის მემბრანა. უჯრედის კედლები შეგიძლიათ ორივეში იპოვოთ პროკარიოტები და ეუკარიოტებიდა ისინი ყველაზე ხშირად გვხვდება მცენარეებში, წყალმცენარეებში, სოკოებში და ბაქტერიებში.

ამასთან, ცხოველებსა და პროტოზოებს არ აქვთ ამ ტიპის სტრუქტურა. უჯრედის კედლები მყარი სტრუქტურები იქნება, რომლებიც ხელს უწყობენ უჯრედის ფორმის შენარჩუნებას.

უჯრედის კედელს აქვს რამდენიმე ფუნქცია, მათ შორის უჯრედის სტრუქტურისა და ფორმის შენარჩუნება. კედელი ხისტია, ამიტომ იგი იცავს უჯრედს და მის შინაარსს.

მაგალითად, უჯრედის კედელს შეუძლია შეინარჩუნოს პათოგენები, როგორიცაა მცენარეული ვირუსები. მექანიკური საყრდენის გარდა, კედელი მოქმედებს, როგორც ჩარჩო, რომელიც ხელს უშლის უჯრედის სწრაფად გაფართოებას ან ზრდას. ცილები, ცელულოზის ბოჭკოები, პოლისაქარიდები და სხვა სტრუქტურული კომპონენტები ხელს უწყობენ კედელს უჯრედის ფორმის შენარჩუნებაში.

უჯრედის კედელი ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ტრანსპორტირებაში. მას შემდეგ, რაც კედელი არის ა ნახევრად გამტარი მემბრანა

გარდა ამისა, ნახევრად გამტარი მემბრანა ხელს უწყობს უჯრედებს შორის კომუნიკაციას და აძლევს სასიგნალო მოლეკულების ფორებს.

მცენარეთა უჯრედის კედელი ძირითადად ნახშირწყლებისგან შედგება, მაგალითად პექტინებისგან, ცელულოზისგან და ჰემიცელულოზისგან. მას ასევე აქვს სტრუქტურული ცილები მცირე რაოდენობით და ზოგიერთი მინერალი, მაგალითად სილიციუმი. ყველა ეს კომპონენტი უჯრედის კედლის სასიცოცხლო ნაწილებია.

ცელულოზა არის რთული ნახშირწყლები და შედგება ათასობით გლუკოზის მონომერები რომლებიც ქმნიან გრძელ ჯაჭვებს. ეს ჯაჭვები ერთიანდება და ცელულოზას ქმნის მიკროფიბრილები, რომელთა დიამეტრი რამდენიმე ნანომეტრია. მიკროფიბრილები ხელს უწყობენ უჯრედის ზრდის კონტროლს, მისი შეზღუდვის ან დაშვების საშუალებით.

მცენარის უჯრედში კედლის ქონის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი არის ის, რომ მას შეუძლია გაუძლოს ტურგორის წნევადა ეს არის ის, სადაც ცელულოზა გადამწყვეტ როლს ასრულებს. ტურგორის წნევა არის უჯრედის შიგნით გამოძახების შედეგად შექმნილი ძალა. ცელულოზის მიკროფიბრილები ქმნიან მატრიქსს ცილებთან, ჰემიცელულოზებთან და პექტინებთან, რათა უზრუნველყონ ძლიერი ჩარჩო, რომელსაც შეუძლია წინააღმდეგობა გაუწიოს ტურგორის წნევას.

ჰემიცელულოზებიც და პექტინებიც განშტოებული პოლისაქარიდებია. ჰემიცელულოზებს აქვთ წყალბადის ბმები, რომლებიც აკავშირებს მათ ცელულოზის მიკროფიბრილებთან, პექტინები კი წყლის მოლეკულებს იჭერენ და გელს ქმნიან. ჰემიცელულოზები ზრდის მატრიქსის სიძლიერეს და პექტინები ხელს უწყობენ შეკუმშვას.

უჯრედის კედელში არსებული ცილები სხვადასხვა ფუნქციას ასრულებენ. ზოგიერთი მათგანი უზრუნველყოფს სტრუქტურულ მხარდაჭერას. სხვები კი ფერმენტებია, რომლებიც ცილის ერთ სახეობას წარმოადგენს, რომელსაც შეუძლია დააჩქაროს ქიმიური რეაქციები.

ფერმენტები დაეხმაროს მცენარის უჯრედის კედლის შენარჩუნებაში და ნორმალური მოდიფიკაციების ფორმირებაში. ისინი ასევე მონაწილეობენ ხილის სიმწიფესა და ფოთლის ფერის ცვლილებებში.

თუ ოდესმე გაგიკეთებიათ საკუთარი ჯემი ან ჟელე, მაშინ იგივე ტიპებიც გინახავთ პექტინები მოქმედებაში გვხვდება უჯრედის კედლებში. პექტინი არის ინგრედიენტი, რომელსაც მზარეულები უმატებენ ხილის წვენებს. ისინი ხშირად იყენებენ პექტინებს, რომლებიც ბუნებრივად გვხვდება ვაშლში ან კენკროვანში, მურაბის ან ჟელეების დასამზადებლად.

•••მეცნიერება

მცენარის უჯრედის კედლები სამსართულიანი სტრუქტურაა შუა ლამელა, პირველადი უჯრედის კედელი და მეორადი უჯრედის კედელი. შუა ლამელა არის ყველაზე შორეული ფენა და ეხმარება უჯრედში უჯრედის შეერთებებში, ხოლო მეზობელი უჯრედები ერთმანეთთან აქვთ. ამიტომ მას შუა ლამელას უწოდებენ, მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის ყველაზე შორეული ფენა).

შუა ლამელა მოქმედებს წებოს ან ცემენტის მსგავსად მცენარეული უჯრედები რადგან ის შეიცავს პექტინებს. დროს უჯრედის დაყოფა, პირველი ლამელა პირველია.

უჯრედის პირველადი კედელი ვითარდება, როდესაც უჯრედი იზრდება, ამიტომ ის თხელი და მოქნილია. იგი წარმოიქმნება შუა ლამელასა და პლაზმური მემბრანა.

იგი შედგება ცელულოზის მიკროფიბრილებისგან, ჰემიცელულოზებით და პექტინებით. ეს ფენა საშუალებას აძლევს უჯრედს დროთა განმავლობაში გაიზარდოს, მაგრამ ზედმეტად არ ზღუდავს უჯრედის ზრდას.

მეორადი უჯრედის კედელი უფრო სქელი და ხისტია, ამიტომ მცენარის მეტ დაცვას უზრუნველყოფს. იგი არსებობს პირველადი უჯრედის კედელსა და პლაზმურ მემბრანს შორის. ხშირად, ძირითადი უჯრედის კედელი ხელს უწყობს ამ საშუალო კედლის შექმნას უჯრედის ზრდის დასრულების შემდეგ.

მეორადი უჯრედის კედლები შედგება ცელულოზისგან, ჰემიცელულოზებისაგან და ლიგნინი. ლიგნინი არის არომატული ალკოჰოლის პოლიმერი, რომელიც მცენარეს დამატებითი მხარდაჭერით უზრუნველყოფს. იგი ეხმარება მცენარეს დაიცვას მწერების ან პათოგენების შეტევებისგან. ლიგნინი ასევე ეხმარება უჯრედებში წყლის ტრანსპორტირებას.

მცენარეთა პირველადი და მეორადი უჯრედების კედლების შემადგენლობისა და სისქის შედარებისას, ადვილი განსხვავებაა.

პირველ რიგში, პირველადი კედლები თანაბარი რაოდენობითაა ცელულოზა, პექტინები და ჰემიცელულოზები. ამასთან, საშუალო უჯრედულ კედლებს არ აქვთ პექტინი და აქვთ მეტი ცელულოზა. მეორეც, ცელულოზის მიკროფიბრილები პირველადი უჯრედების კედლებში შემთხვევით გამოიყურება, მაგრამ ისინი ორგანიზებულია მეორად კედლებში.

მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს მრავალი ასპექტი იმის შესახებ, თუ როგორ მოქმედებს უჯრედის კედლები მცენარეებში, ზოგიერთ რაიონს კიდევ სჭირდება მეტი გამოკვლევა.

მაგალითად, ისინი კვლავ სწავლობენ უფრო მეტს რეალურთან დაკავშირებით გენები მონაწილეობს უჯრედის კედლის ბიოსინთეზში. მკვლევარების შეფასებით, პროცესში დაახლოებით 2000 გენი მონაწილეობს. შესწავლის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მიმართულებაა, თუ როგორ მუშაობს გენის რეგულაცია მცენარეთა უჯრედებში და როგორ მოქმედებს ეს კედელზე.

მცენარეების მსგავსად, სოკოების უჯრედის კედლები ნახშირწყლებისგან შედგება. თუმცა, ხოლო სოკოები აქვს უჯრედები ქიტინი და სხვა ნახშირწყლები, მათ არ აქვთ ცელულოზა, როგორც მცენარეებს აქვთ.

მათი უჯრედების კედლები ასევე აქვს:

• ფერმენტები
• გლუკანები
• პიგმენტები
• ცვილები 
• სხვა ნივთიერებები 

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ყველა სოკოს არ აქვს უჯრედის კედლები, მაგრამ ბევრ მათგანს აქვს. სოკოებში უჯრედის კედელი ზის პლაზმური მემბრანის გარეთ. ქიტინი უჯრედის კედლის უმეტესი ნაწილია და ეს იგივე მასალაა, რაც მწერებს ძლიერს აძლევს ეგზოლოკონსტრუქციები.

ზოგადად, უჯრედის კედლების სოკოებს აქვთ სამი ფენა: ქიტინი, გლუკანები და ცილები.

როგორც შიდა ფენა, ქიტინი არის ბოჭკოვანი და შედგება პოლისაქარიდებისგან. ეს ხელს უწყობს სოკოების უჯრედის კედლების მყარ და გამკვრივებას. შემდეგ, არსებობს გლუკანების ფენა, რომლებიც გლუკოზის პოლიმერებია, და იკავშირებს ქიტინთან. გლუკანები ასევე ეხმარება სოკოებს, შეინარჩუნონ უჯრედის კედლის სიმტკიცე.

დაბოლოს, არსებობს ცილების შრე, რომელსაც ეწოდება მანოპროტეინები ან მანანები, რომელთაც აქვთ მაღალი დონის მანოზის შაქარი. უჯრედის კედელს ასევე აქვს ფერმენტები და სტრუქტურული ცილები.

სოკოვანი უჯრედის კედლის სხვადასხვა კომპონენტი სხვადასხვა მიზანს ემსახურება. მაგალითად, ფერმენტები ხელს უწყობენ ორგანული მასალების მონელებას, ხოლო სხვა ცილები ხელს უწყობენ გარემოში გადაბმას.

უჯრედის კედლები წყალმცენარეები შედგება პოლისაქარიდებისგან, ცელულოზის ან გლიკოპროტეინების მსგავსად. ზოგიერთ წყალმცენარეს უჯრედის კედლებში აქვს როგორც პოლისაქარიდები, ისე გლიკოპროტეინები. გარდა ამისა, წყალმცენარეების უჯრედების კედლებს აქვთ მანანები, ქსილანები, ალგინის მჟავა და სულფონირებული პოლისაქარიდები. უჯრედის კედლები სხვადასხვა სახის წყალმცენარეებს შორის შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს.

მანანები არის ცილები, რომლებიც მიკროფიბრილებს ქმნიან ზოგიერთ მწვანე და წითელ წყალმცენარეებში. ქსილანები არის რთული პოლისაქარიდები და ზოგჯერ ცვლის ცელულოზას წყალმცენარეებში. ალჟინის მჟავა არის პოლისაქარიდის კიდევ ერთი სახეობა, რომელიც ხშირად გვხვდება ყავისფერ წყალმცენარეებში. ამასთან, წყალმცენარეების უმეტესობას აქვს სულფონირებული პოლისაქარიდები.

დიათომები წყალმცენარეების სახეობაა, რომლებიც წყალსა და ნიადაგში ცხოვრობენ. ისინი უნიკალურია, რადგან მათი უჯრედების კედლები დამზადებულია სილიციუმისგან. მკვლევარები დღემდე იკვლევენ თუ როგორ დიატომები ქმნიან მათ უჯრედის კედლებს და რომელი ცილები ქმნიან პროცესს.

ამის მიუხედავად, მათ დაადგინეს, რომ დიატომები შინაგანად ქმნიან მინერალებით მდიდარ კედლებს და უჯრედის გარეთ გადააქვთ. ეს პროცესი, ე.წ. ეგზოციტოზი, არის რთული და მოიცავს მრავალ ცილას.

ბაქტერიული უჯრედის კედელს აქვს პეპტიდოგლიკანები. პეპტიდოგლიკანი ან მურეინი არის უნიკალური მოლეკულა, რომელიც შედგება შაქრებისა და ამინომჟავებისგან, რომლებიც ქსელის შრეშია და ის უჯრედს ეხმარება ფორმისა და სტრუქტურის შენარჩუნებაში.

უჯრედის კედელი ბაქტერიებში არსებობს პლაზმური მემბრანის გარეთ. კედელი არა მხოლოდ უჯრედის ფორმის კონფიგურაციაში ეხმარება, არამედ ხელს უშლის უჯრედის ადიდებას და მთელი მისი შინაარსის დაღვრას.

ზოგადად, შეგიძლიათ ბაქტერიები დაყოთ გრამდადებითი ან გრამუარყოფითი კატეგორიებად და თითოეულ ტიპს აქვს ოდნავ განსხვავებული უჯრედის კედელი. გრამდადებითი ბაქტერიები შეიძლება ლურჯი ან იისფერი იყოს გრამის შეღებვის ტესტის დროს, რომელიც იყენებს საღებავებს უჯრედის კედელში არსებულ პეპტიდოგლიკანებთან რეაგირებისთვის.

მეორეს მხრივ, გრამუარყოფითი ბაქტერიები არ შეიძლება იყოს შეფერილი ლურჯი ან იისფერი ამ ტიპის ტესტით. დღეს მიკრობიოლოგები კვლავ იყენებენ გრამის შეღებვას ბაქტერიების ტიპის დასადგენად. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ გრამდადებითი და გრამუარყოფითი ბაქტერიებიც აქვთ პეპტიდოგლიკანები, მაგრამ დამატებითი გარე გარსი ხელს უშლის გრამუარყოფითი ბაქტერიების შეღებვას.

გრამდადებითი ბაქტერიები აქვთ სქელი უჯრედის კედლები, რომლებიც მზადდება პეპტიდოგლიკანების ფენებისგან. გრამდადებითი ბაქტერიას აქვს ერთი პლაზმური მემბრანა, რომელიც გარშემორტყმულია ამ უჯრედის კედლით. ამასთან, გრამუარყოფით ბაქტერიებს აქვთ პეპტიდოგლიკანების თხელი უჯრედის კედლები, რომლებიც არ არის საკმარისი მათი დასაცავად.

ამიტომ გრამუარყოფით ბაქტერიებს აქვთ დამატებითი ფენა ლიპოპოლისაქარიდები (LPS), რომელიც ემსახურება როგორც ენდოტოქსინი. გრამუარყოფით ბაქტერიებს აქვთ შიდა და გარე პლაზმური მემბრანა, ხოლო თხელი უჯრედის კედლები გარსებს შორისაა.

განსხვავება ადამიანისა და ბაქტერიულ უჯრედებს შორის შესაძლებელს ხდის გამოყენებას ანტიბიოტიკები თქვენს სხეულში თქვენი ყველა უჯრედის მოკვლის გარეშე. მას შემდეგ, რაც ხალხს არ აქვს უჯრედის კედლები, მედიკამენტებს, როგორიცაა ანტიბიოტიკები, შეიძლება ბაქტერიებში უჯრედების კედლები იყოს გათვლილი. უჯრედის კედლის შემადგენლობა გარკვეულ ანტიბიოტიკების მუშაობაში გარკვეულ როლს ასრულებს.

მაგალითად, პენიცილინს, ჩვეულებრივ ბეტა-ლაქტამურ ანტიბიოტიკს, შეუძლია გავლენა მოახდინოს ფერმენტზე, რომელიც ქმნის კავშირებს ბაქტერიებში პეპტიდოგლიკანის ძაფებს შორის. ეს ხელს უწყობს დამცავი უჯრედის კედლის განადგურებას და აჩერებს ბაქტერიების ზრდას. სამწუხაროდ, ანტიბიოტიკებს შეუძლიათ ორგანიზმში გაანადგურონ როგორც სასარგებლო, ასევე მავნე ბაქტერიები.

ანტიბიოტიკების კიდევ ერთი ჯგუფი, სახელწოდებით გლიკოპეპტიდები, მიზნად ისახავს უჯრედების კედლების სინთეზს პეპტიდოგლიკანების წარმოქმნის შეჩერებით. გლიკოპეპტიდური ანტიბიოტიკების მაგალითებია ვანკომიცინი და ტეიკოპლანინი.

ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობა ხდება მაშინ, როდესაც ბაქტერიები იცვლება, რაც წამლებს ნაკლებად ეფექტურს ხდის. მას შემდეგ, რაც რეზისტენტული ბაქტერიები გადარჩებიან, მათ შეუძლიათ გამრავლება და გამრავლება. ბაქტერიები ხდება რეზისტენტულია ანტიბიოტიკების მიმართ სხვადასხვა გზით.

მაგალითად, მათ შეუძლიათ შეცვალონ უჯრედის კედლები. მათ შეუძლიათ ანტიბიოტიკი თავიანთი უჯრედებიდან გადაადგილდნენ, ან გაზიარონ გენეტიკური ინფორმაცია, რომელიც მოიცავს რეზისტენტობას წამლების მიმართ.

ზოგიერთმა ბაქტერიამ ბეტა-ლაქტამური ანტიბიოტიკების წინააღმდეგ პენიცილინის მსგავსად წინააღმდეგობის გაწევა არის ფერმენტის შექმნა ბეტა-ლაქტამაზა. ფერმენტი თავს ესხმის ბეტა-ლაქტამურ რგოლს, რომელიც წარმოადგენს პრეპარატის ძირითად კომპონენტს და შედგება ნახშირბადის, წყალბადის, აზოტისა და ჟანგბადისგან. ამასთან, წამლების მწარმოებლები ცდილობენ აღკვეთონ ეს წინააღმდეგობა ბეტა-ლაქტამაზას ინჰიბიტორების დამატებით.

უჯრედების კედლები გთავაზობთ მცენარეთა, წყალმცენარეების, სოკოების და ბაქტერიების დაცვას, მხარდაჭერას და სტრუქტურულ დახმარებას. მიუხედავად იმისა, რომ პროკარიოტებისა და ეუკარიოტების უჯრედულ კედლებს შორის დიდი განსხვავებებია, უმეტეს ორგანიზმებს აქვთ უჯრედის კედლები პლაზმური მემბრანის გარეთ.

კიდევ ერთი მსგავსება ისაა, რომ უჯრედის კედლების უმეტესობა უზრუნველყოფს სიმკვრივეს და ძალას, რაც უჯრედებს ეხმარება ფორმის შენარჩუნებაში. პათოგენების ან მტაცებლებისგან დაცვა ასევე საერთოა მრავალი უჯრედის კედლისგან სხვადასხვა ორგანიზმში. ბევრ ორგანიზმს აქვს უჯრედის კედლები, რომელიც შედგება ცილებისა და შაქრებისგან.

პროკარიოტებისა და ეუკარიოტების უჯრედის კედლების გააზრება ხალხს სხვადასხვა გზით დაეხმარება. უკეთესი მედიკამენტებიდან უფრო ძლიერი კულტურების მიღებამდე, უჯრედის კედლის შესახებ მეტი ინფორმაციის მიღება ბევრ პოტენციურ სარგებელს გვთავაზობს.