세포벽: 정의, 구조 및 기능 (다이어그램 포함)

세포벽은 상단에있는 추가 보호 층입니다. 세포막. 둘 다에서 세포벽을 찾을 수 있습니다. 원핵 생물과 진핵 생물, 식물, 조류, 곰팡이 및 박테리아에서 가장 흔합니다.

그러나 동물과 원생 동물은 이러한 유형의 구조를 가지고 있지 않습니다. 세포벽은 세포의 모양을 유지하는 데 도움이되는 단단한 구조 인 경향이 있습니다.

세포벽에는 세포 구조 및 모양 유지를 포함한 여러 기능이 있습니다. 벽은 단단하여 세포와 그 내용물을 보호합니다.

예를 들어, 세포벽은 식물 바이러스와 같은 병원체가 들어가는 것을 막을 수 있습니다. 기계적지지 외에도 벽은 세포가 너무 빨리 확장되거나 성장하는 것을 방지 할 수있는 프레임 워크 역할을합니다. 단백질, 셀룰로오스 섬유, 다당류 및 기타 구조 구성 요소는 벽이 세포의 모양을 유지하는 데 도움이됩니다.

세포벽은 또한 수송에서 중요한 역할을합니다. 벽은 반투막, 단백질과 같은 특정 물질이 통과 할 수 있습니다. 이것은 벽이 세포의 확산을 조절하고 들어가거나 나가는 것을 제어 할 수있게합니다.

또한 반투과성 막은 신호 분자가 모공을 통과하도록하여 세포 간의 통신을 돕습니다.

식물 세포벽은 주로 펙틴, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스와 같은 탄수화물로 구성됩니다. 또한 구조 단백질이 적은 양과 실리콘과 같은 일부 미네랄을 가지고 있습니다. 이러한 모든 구성 요소는 세포벽의 중요한 부분입니다.

셀룰로오스는 복합 탄수화물이며 수천 개의 포도당 단량체 긴 사슬을 형성합니다. 이 사슬은 함께 모여 셀룰로오스를 형성합니다. 미세 섬유, 직경이 수 나노 미터입니다. 미세 섬유는 세포의 확장을 제한하거나 허용하여 세포의 성장을 제어하는 ​​데 도움을줍니다.

식물 세포에 벽이있는 주된 이유 중 하나는 터거 압력, 그리고 이것은 셀룰로오스가 중요한 역할을하는 곳입니다. Turgor 압력은 세포 내부가 밀어내는 힘입니다. 셀룰로오스 미세 섬유는 단백질, 헤미셀룰로오스 및 펙틴과 함께 매트릭스를 형성하여 터거 압력에 저항 할 수있는 강력한 프레임 워크를 제공합니다.

헤미셀룰로오스와 펙틴은 모두 분 지형 다당류입니다. 헤미 셀룰로스는 셀룰로스 미세 섬유에 연결하는 수소 결합을 가지고있는 반면, 펙틴은 물 분자를 가두어 젤을 만듭니다. 헤미셀룰로오스는 매트릭스의 강도를 높이고 펙틴은 압축을 방지합니다.

세포벽의 단백질은 다른 기능을합니다. 그들 중 일부는 구조적 지원을 제공합니다. 다른 것들은 화학 반응을 가속화 할 수있는 단백질의 일종 인 효소입니다.

그만큼 효소 식물의 세포벽을 유지하기 위해 발생하는 정상적인 변형의 형성을 돕습니다. 그들은 또한 과일 숙성과 잎 색깔 변화에 영향을 미칩니다.

직접 잼이나 젤리를 만든 적이 있다면 같은 종류의 펙틴 활동중인 세포벽에서 발견됩니다. 펙틴은 요리 할 때 과일 주스를 걸쭉하게 만드는 성분입니다. 그들은 종종 사과 나 베리에서 자연적으로 발견되는 펙틴을 사용하여 잼이나 젤리를 만듭니다.

•••과학

식물 세포벽은 3 층 구조로 중간 라멜라, 1 차 세포벽 과 이차 세포벽. 중간 라멜라는 가장 바깥 쪽 층이며 인접한 세포를 함께 유지하면서 세포 간 접합을 돕습니다 (즉, 두 세포의 세포벽 사이에 위치하여 함께 유지합니다. 이것이 가장 바깥 쪽 층 임에도 불구하고 중간 라멜라라고 불리는 이유입니다.)

중간 라멜라는 접착제 또는 시멘트 역할을합니다. 식물 세포 펙틴을 포함하고 있기 때문입니다. 동안 세포 분열, 중간 라멜라가 가장 먼저 형성됩니다.

1 차 세포벽은 세포가 성장할 때 발생하므로 얇고 유연한 경향이 있습니다. 중간 라멜라와 원형질막.

그것은 헤미셀룰로오스와 펙틴이있는 셀룰로오스 마이크로 피 브릴로 구성됩니다. 이 층은 세포가 시간이 지남에 따라 성장할 수 있도록하지만 세포의 성장을 지나치게 제한하지는 않습니다.

2 차 세포벽은 더 두껍고 단단하기 때문에 식물을 더 잘 보호합니다. 1 차 세포벽과 원형질막 사이에 존재합니다. 종종 1 차 세포벽은 실제로 세포 성장이 끝난 후이 2 차 벽을 만드는 데 도움이됩니다.

2 차 세포벽은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌. 리그닌은 식물에 추가적인 지원을 제공하는 방향족 알코올의 중합체입니다. 곤충이나 병원균의 공격으로부터 식물을 보호합니다. 리그닌은 또한 세포의 물 수송을 돕습니다.

식물의 1 차 및 2 차 세포벽의 구성과 두께를 비교하면 차이를 쉽게 알 수 있습니다.

첫째, 1 차 벽에는 동일한 양의 셀룰로오스, 펙틴 및 헤미셀룰로오스가 있습니다. 그러나 2 차 세포벽에는 펙틴이없고 셀룰로오스가 더 많습니다. 둘째, 1 차 세포벽의 셀룰로오스 미세 섬유는 무작위로 보이지만 2 차 벽으로 구성되어 있습니다.

과학자들은 식물에서 세포벽이 어떻게 기능하는지에 대한 많은 측면을 발견했지만 일부 지역은 여전히 ​​더 많은 연구가 필요합니다.

예를 들어, 그들은 여전히 ​​실제 유전자 세포벽의 생합성에 관여합니다. 연구원들은 약 2,000 개의 유전자가이 과정에 참여한다고 추정합니다. 연구의 또 다른 중요한 영역은 유전자 조절이 식물 세포에서 어떻게 작용하고 그것이 벽에 미치는 영향입니다.

식물과 마찬가지로 곰팡이의 세포벽은 탄수화물로 구성됩니다. 그러나 진균류 세포가있다 키틴 다른 탄수화물에는 식물처럼 셀룰로오스가 없습니다.

세포벽에는 다음이 있습니다.

• 효소
• 글루칸
• 안료
• 왁스 
• 기타 물질 

모든 균류에 세포벽이있는 것은 아니지만 대부분이 세포벽을 가지고 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 곰팡이에서 세포벽은 원형질막 외부에 위치합니다. 키틴은 세포벽의 대부분을 구성하며 곤충을 강하게 만드는 물질과 같습니다. 외골격.

일반적으로 세포벽을 가진 곰팡이는 3 개의 층: 키틴, 글루칸 및 단백질.

가장 안쪽 층인 키틴은 섬유질이며 다당류로 구성됩니다. 곰팡이 세포벽을 단단하고 강하게 만드는 데 도움이됩니다. 다음으로, 글루코스 폴리머 인 글루칸 층이 키틴과 가교됩니다. 글루칸은 또한 곰팡이가 세포벽의 강성을 유지하도록 도와줍니다.

마지막으로, 만노 단백질 또는 Mannans, 높은 수준의 만노스 설탕. 세포벽에는 또한 효소와 구조 단백질이 있습니다.

곰팡이 세포벽의 다른 구성 요소는 다른 용도로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 효소는 유기 물질의 소화를 도울 수있는 반면 다른 단백질은 환경에서의 접착을 도울 수 있습니다.

세포벽 조류 셀룰로오스와 같은 다당류 또는 당 단백질로 구성됩니다. 일부 조류는 세포벽에 다당류와 당 단백질을 모두 가지고 있습니다. 또한 조류 세포벽에는 만난, 자일란, 알긴산 및 설 폰화 다당류가 있습니다. 다양한 유형의 조류 사이의 세포벽은 크게 다를 수 있습니다.

만난은 일부 녹조류와 적색 조류에서 미세 섬유를 만드는 단백질입니다. 자일란은 복잡한 다당류이며 때로는 조류의 셀룰로오스를 대체합니다. 알긴산은 갈조류에서 흔히 발견되는 또 다른 유형의 다당류입니다. 그러나 대부분의 조류에는 설 폰화 다당류가 있습니다.

규조류는 물과 토양에 서식하는 조류의 일종입니다. 세포벽이 실리카로 만들어져있어 독특합니다. 연구원들은 여전히 규조류 세포벽을 형성하고 어떤 단백질이 그 과정을 구성하는지.

그럼에도 불구하고 그들은 규조류가 내부적으로 미네랄이 풍부한 벽을 형성하고 세포 밖으로 이동한다는 것을 확인했습니다. 이 프로세스는 엑소 사이토 시스, 복잡하고 여러 단백질을 포함합니다.

박테리아 세포벽에는 펩티도 글리 칸이 있습니다. 펩티도 글리 칸 또는 무레 인 메쉬 층에 당과 아미노산으로 구성된 독특한 분자이며 세포의 모양과 구조를 유지하는 데 도움이됩니다.

박테리아의 세포벽은 원형질막 외부에 존재합니다. 벽은 세포의 모양을 구성하는 데 도움이 될뿐만 아니라 세포가 파열되어 모든 내용물이 쏟아지는 것을 방지하는데도 도움이됩니다.

일반적으로 박테리아를 그람 양성 또는 그람 음성 범주로 나눌 수 있으며 각 유형에는 약간 다른 세포벽이 있습니다. 그람 양성 박테리아는 세포벽의 펩티도 글리 칸과 반응하기 위해 염료를 사용하는 그람 염색 검사 중에 파란색 또는 보라색으로 염색 될 수 있습니다.

반면, 그람 음성 박테리아는 이러한 유형의 검사로 파란색 또는 보라색으로 염색 될 수 없습니다. 오늘날 미생물 학자들은 여전히 ​​그람 염색을 사용하여 박테리아 유형을 식별합니다. 그람 양성균과 그람 음성균에는 모두 펩티도 글리 칸이 있지만 여분의 외막은 그람 음성균의 염색을 방지한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

그람 양성 박테리아는 펩티도 글리 칸 층으로 만들어진 두꺼운 세포벽을 가지고 있습니다. 그람 양성 박테리아는이 세포벽으로 둘러싸인 하나의 원형질막을 가지고 있습니다. 그러나 그람 음성 박테리아는 펩티도 글리 칸의 얇은 세포벽을 가지고있어이를 보호하기에 충분하지 않습니다.

이것이 그람 음성균이 지질 다당류 (LPS)는 내 독소. 그람 음성 박테리아는 내부 및 외부 원형질막을 가지고 있으며 얇은 세포벽은 막 사이에 있습니다.

인간 세포와 박테리아 세포의 차이로 인해 항생제 모든 세포를 죽이지 않고 체내에서 사람들은 세포벽이 없기 때문에 항생제와 같은 약물이 박테리아의 세포벽을 표적으로 삼을 수 있습니다. 세포벽의 구성은 일부 항생제가 작동하는 방식에 중요한 역할을합니다.

예를 들어, 일반적인 베타-락탐 항생제 인 페니실린은 박테리아에서 펩티도 글리 칸 가닥 사이의 연결을 형성하는 효소에 영향을 미칠 수 있습니다. 이것은 보호 세포벽을 파괴하고 박테리아의 성장을 막는 데 도움이됩니다. 불행히도 항생제는 몸에있는 유익한 박테리아와 해로운 박테리아를 모두 죽일 수 있습니다.

글리코 펩티드라고 불리는 또 다른 항생제 그룹은 펩티도 글리 칸이 형성되는 것을 막아 세포벽 합성을 목표로합니다. 글리코 펩티드 항생제의 예로는 반코마이신과 테이 코 플라 닌이 있습니다.

항생제 내성은 박테리아가 변할 때 발생하여 약물의 효과가 떨어집니다. 저항성 박테리아는 생존하기 때문에 번식하고 번식 할 수 있습니다. 박테리아가 항생제 내성 다른 방법으로.

예를 들어, 세포벽을 변경할 수 있습니다. 그들은 항생제를 세포 밖으로 옮기거나 약물에 대한 내성을 포함하는 유전 정보를 공유 할 수 있습니다.

일부 박테리아가 페니실린과 같은 베타-락탐 항생제에 저항하는 한 가지 방법은 베타-락타 마제라는 효소를 만드는 것입니다. 이 효소는 약물의 핵심 성분이며 탄소, 수소, 질소 및 산소로 구성된 베타-락탐 고리를 공격합니다. 그러나 의약품 제조업체는 베타-락타 마제 억제제를 추가하여 이러한 내성을 예방하려고합니다.

세포벽은 식물, 조류, 곰팡이 및 박테리아에 대한 보호, 지원 및 구조적 도움을 제공합니다. 원핵 생물과 진핵 생물의 세포벽에는 큰 차이가 있지만 대부분의 유기체는 원형질막 외부에 세포벽을 가지고 있습니다.

또 다른 유사점은 대부분의 세포벽이 세포의 모양을 유지하는 데 도움이되는 강성과 강도를 제공한다는 것입니다. 병원체 또는 포식자로부터의 보호는 또한 다른 유기체 간의 많은 세포벽이 공통적으로 가지고있는 것입니다. 많은 유기체는 단백질과 당으로 구성된 세포벽을 가지고 있습니다.

원핵 생물과 진핵 생물의 세포벽을 이해하면 다양한 방법으로 사람들을 도울 수 있습니다. 더 나은 약에서 더 강한 작물에 이르기까지 세포벽에 대해 더 많이 배우면 많은 잠재적 인 이점을 얻을 수 있습니다.