Peretele celular: definiție, structură și funcție (cu diagramă)

Peretele celular este un strat suplimentar de protecție deasupra membrana celulara. Puteți găsi pereți celulari în ambele procariote și eucarioteși sunt cele mai frecvente la plante, alge, ciuperci și bacterii.

Cu toate acestea, animalele și protozoarii nu au acest tip de structură. Pereții celulari tind să fie structuri rigide care ajută la menținerea formei celulei.

Peretele celular are mai multe funcții, inclusiv menținerea structurii și formei celulare. Peretele este rigid, deci protejează celula și conținutul acesteia.

De exemplu, peretele celular poate împiedica pătrunderea agenților patogeni precum virusurile plantelor. În plus față de suportul mecanic, peretele acționează ca un cadru care poate împiedica expansiunea celulei sau creșterea prea rapidă. Proteinele, fibrele de celuloză, polizaharidele și alte componente structurale ajută peretele să mențină forma celulei.

Peretele celular joacă, de asemenea, un rol important în transport. Deoarece peretele este un

În plus, membrana semipermeabilă ajută la comunicarea între celule, permițând moleculelor de semnalizare să treacă prin pori.

Un perete celular vegetal constă în principal din carbohidrați, cum ar fi pectine, celuloză și hemiceluloză. De asemenea, are proteine ​​structurale în cantități mai mici și unele minerale precum siliciu. Toate aceste componente sunt părți vitale ale peretelui celular.

Celuloza este un carbohidrat complex și constă din mii de monomerii glucozei care formează lanțuri lungi. Aceste lanțuri se reunesc și formează celuloză microfibrile, care au câțiva nanometri în diametru. Microfibrilele ajută la controlul creșterii celulei prin limitarea sau permiterea expansiunii acesteia.

Unul dintre principalele motive pentru care există un perete într-o celulă vegetală este că poate rezista presiune turgor, iar aici celuloza joacă un rol crucial. Presiunea turgor este o forță creată de împingerea interiorului celulei. Microfibrilele de celuloză formează o matrice cu proteinele, hemicelulozele și pectinele pentru a oferi cadrul puternic care poate rezista presiunii turgorului.

Atât hemicelulozele, cât și pectinele sunt polizaharide ramificate. Hemicelulozele au legături de hidrogen care le leagă de microfibrilele de celuloză, în timp ce pectinele prind moleculele de apă pentru a crea un gel. Hemicelulozele cresc puterea matricei, iar pectinele ajută la prevenirea compresiei.

Proteinele din peretele celular îndeplinesc funcții diferite. Unele dintre ele oferă sprijin structural. Altele sunt enzime, care sunt un tip de proteine ​​care pot accelera reacțiile chimice.

enzime ajută la formarea și modificările normale care apar pentru a menține peretele celular al plantei. De asemenea, joacă un rol în maturarea fructelor și în schimbarea culorii frunzelor.

Dacă ți-ai făcut vreodată gem sau jeleu, atunci ai văzut aceleași tipuri de pectine găsite în pereții celulari în acțiune. Pectina este ingredientul pe care bucătarii îl adaugă la îngroșarea sucurilor de fructe. Ei folosesc adesea pectinele găsite în mod natural în mere sau fructe de pădure pentru a-și face gemuri sau jeleuri.

•••Știința

Pereții celulari ai plantelor sunt structuri în trei straturi cu a lamela mijlocie, peretele celular primar și peretele celular secundar. Lamela mijlocie este stratul cel mai exterior și ajută la joncțiunile celulă la celulă în timp ce ține celulele adiacente împreună (cu alte cuvinte, se așează între și ține împreună pereții celulari ai a două celule; acesta este motivul pentru care se numește lamela mijlocie, chiar dacă este stratul cel mai exterior).

Lamela din mijloc acționează ca adeziv sau ciment pentru celulele vegetale deoarece conține pectine. Pe parcursul diviziune celulara, lamela mijlocie este prima care se formează.

Peretele celular primar se dezvoltă atunci când celula crește, deci tinde să fie subțire și flexibilă. Se formează între lamela mijlocie și membrană plasmatică.

Se compune din microfibrile de celuloză cu hemiceluloză și pectine. Acest strat permite celulei să crească în timp, dar nu restricționează excesiv creșterea celulei.

Peretele celular secundar este mai gros și mai rigid, astfel încât oferă o mai mare protecție plantei. Există între peretele celular primar și membrana plasmatică. Adesea, peretele celular primar de fapt ajută la crearea acestui perete secundar după ce celula termină de creștere.

Pereții celulari secundari constau din celuloză, hemiceluloză și lignină. Lignina este un polimer al alcoolului aromatic care oferă suport suplimentar plantei. Ajută la protejarea plantei de atacurile insectelor sau agenților patogeni. Lignina ajută și la transportul apei în celule.

Când comparați compoziția și grosimea pereților celulari primari și secundari din plante, este ușor să vedeți diferențele.

În primul rând, pereții primari au cantități egale de celuloză, pectine și hemiceluloză. Cu toate acestea, pereții celulari secundari nu au nicio pectină și au mai multă celuloză. În al doilea rând, microfibrilele de celuloză din pereții celulelor primare arată aleatoriu, dar sunt organizate în pereți secundari.

Deși oamenii de știință au descoperit multe aspecte ale modului în care funcționează pereții celulari la plante, unele zone au nevoie în continuare de mai multe cercetări.

De exemplu, ei încă învață mai multe despre realitate gene implicat în biosinteza peretelui celular. Cercetătorii estimează că aproximativ 2.000 de gene iau parte la acest proces. Un alt domeniu important de studiu este modul în care funcționează reglarea genelor în celulele plantei și modul în care aceasta afectează peretele.

Similar cu plantele, pereții celulari ai ciupercilor constau din carbohidrați. Cu toate acestea, în timp ce ciuperci au celule cu chitină și alți carbohidrați, nu au celuloză precum plantele.

Pereții lor celulari au, de asemenea:

• Enzime
• Glucani
• Pigmenți
• Ceară 
• Alte substanțe 

Este important de reținut că nu toate ciupercile au pereți celulari, dar mulți dintre ei au. La ciuperci, peretele celular se află în afara membranei plasmatice. Chitina formează cea mai mare parte a peretelui celular și este același material care dă puternic insectelor exoscheletele.

În general, ciupercile cu pereți celulari au trei straturi: chitină, glucani și proteine.

Ca strat cel mai interior, chitina este fibroasă și este formată din polizaharide. Ajută la formarea rigidă și puternică a pereților celulari ai ciupercilor. Apoi, există un strat de glucani, care sunt polimeri de glucoză, care se leagă cu chitină. Glucanii ajută și ciupercile să-și mențină rigiditatea peretelui celular.

În cele din urmă, există un strat de proteine ​​numit manoproteine sau manani, care au un nivel ridicat de zahăr de manoză. Peretele celular are și enzime și proteine ​​structurale.

Diferite componente ale peretelui celular fungic pot servi scopuri diferite. De exemplu, enzimele pot ajuta la digestia materialelor organice, în timp ce alte proteine ​​pot ajuta la aderența în mediu.

Pereții celulelor din alge constau din polizaharide, cum ar fi celuloza, sau glicoproteine. Unele alge au atât polizaharide, cât și glicoproteine ​​în pereții celulari. În plus, pereții celulari ai algelor au manani, xilani, acid alginic și polizaharide sulfonate. Pereții celulari dintre diferitele tipuri de alge pot varia foarte mult.

Mananii sunt proteine ​​care produc microfibrile în unele alge verzi și roșii. Xilanii sunt polizaharide complexe și uneori înlocuiesc celuloza din alge. Acidul alginic este un alt tip de polizaharidă des întâlnită în algele brune. Cu toate acestea, majoritatea algelor au polizaharide sulfonate.

Diatomeele sunt un tip de alge care trăiesc în apă și sol. Sunt unice, deoarece pereții lor celulari sunt din silice. Cercetătorii încă investighează cum diatomee formează pereții celulari și care proteine ​​alcătuiesc procesul.

Cu toate acestea, ei au stabilit că diatomeele își formează pereții bogați de minerale în interior și le mută în afara celulei. Acest proces, numit exocitoza, este complex și implică mai multe proteine.

Un perete celular bacterian are peptidoglicanii. Peptidoglican sau murein este o moleculă unică care constă din zaharuri și aminoacizi într-un strat de plasă și ajută celula să își mențină forma și structura.

Peretele celular din bacterii există în afara membranei plasmatice. Nu numai că peretele ajută la configurarea formei celulei, dar ajută și la prevenirea izbucnirii celulei și a vărsării întregului conținut.

În general, puteți împărți bacteriile în categorii gram-pozitive sau gram-negative și fiecare tip are un perete celular ușor diferit. Bacteriile gram-pozitive pot pata albastru sau violet în timpul unui test de colorare Gram, care utilizează coloranți pentru a reacționa cu peptidoglicanii din peretele celular.

Pe de altă parte, bacteriile gram-negative nu pot fi colorate în albastru sau violet cu acest tip de test. Astăzi, microbiologii încă folosesc colorarea Gram pentru a identifica tipul de bacterii. Este important de reținut că atât bacteriile gram-pozitive, cât și cele gram-negative au peptidoglicanii, dar o membrană exterioară suplimentară previne colorarea bacteriilor gram-negative.

Bacteriile gram-pozitive au pereți celulari groși din straturi de peptidoglicanii. Bacteriile gram-pozitive au o membrană plasmatică înconjurată de acest perete celular. Cu toate acestea, bacteriile gram-negative au pereți celulari subțiri de peptidoglicanii care nu sunt suficienți pentru a-i proteja.

Acesta este motivul pentru care bacteriile gram-negative au un strat suplimentar de lipopolizaharide (LPS) care servesc drept endotoxină. Bacteriile gram-negative au o membrană plasmatică interioară și exterioară, iar pereții celulari subțiri se află între membrane.

Diferențele dintre celulele umane și celulele bacteriene fac posibilă utilizarea antibiotice în corpul tău fără să omoare toate celulele tale. Deoarece oamenii nu au pereți celulari, medicamentele precum antibioticele pot viza pereții celulari ai bacteriilor. Compoziția peretelui celular joacă un rol în modul în care funcționează unele antibiotice.

De exemplu, penicilina, un antibiotic comun beta-lactamic, poate afecta enzima care formează legăturile dintre firele de peptidoglican din bacterii. Acest lucru ajută la distrugerea peretelui celular protector și împiedică dezvoltarea bacteriilor. Din păcate, antibioticele pot ucide atât bacteriile utile și dăunătoare din organism.

Un alt grup de antibiotice numite glicopeptide vizează sinteza pereților celulari prin oprirea formării peptidoglicanilor. Exemple de antibiotice glicopeptidice includ vancomicina și teicoplanina.

Rezistența la antibiotice se întâmplă atunci când bacteriile se schimbă, ceea ce face medicamentele mai puțin eficiente. Deoarece bacteriile rezistente supraviețuiesc, se pot reproduce și multiplica. Bacteriile devin rezistent la antibiotice în diverse feluri.

De exemplu, își pot schimba pereții celulari. Ei pot muta antibioticul din celulele lor sau pot împărtăși informații genetice care includ rezistența la medicamente.

O modalitate în care unele bacterii rezistă antibioticelor beta-lactamice precum penicilina este de a produce o enzimă numită beta-lactamază. Enzima atacă inelul beta-lactamic, care este o componentă centrală a medicamentului, și constă din carbon, hidrogen, azot și oxigen. Cu toate acestea, producătorii de medicamente încearcă să prevină această rezistență prin adăugarea de inhibitori de beta-lactamază.

Pereții celulari oferă protecție, sprijin și ajutor structural pentru plante, alge, ciuperci și bacterii. Deși există diferențe majore între pereții celulari ai procariotelor și eucariotelor, majoritatea organismelor își au pereții celulari în afara membranelor plasmatice.

O altă similitudine este că majoritatea pereților celulari oferă rigiditate și rezistență care ajută celulele să-și mențină forma. Protecția împotriva agenților patogeni sau prădători este, de asemenea, ceva pe care mulți pereți celulari îl au în comun între diferite organisme. Multe organisme au pereți celulari compuși din proteine ​​și zaharuri.

Înțelegerea pereților celulari a procariotelor și a eucariotelor poate ajuta oamenii într-o varietate de moduri. De la medicamente mai bune la culturi mai puternice, a afla mai multe despre peretele celular oferă multe beneficii potențiale.