Celwandfuncties, functies en structuur

de celwand Het is een dikke en resistente structuur die bepaalde soorten cellen begrenst en het plasmamembraan omringt. Het wordt niet beschouwd als een muur die contact met de buitenkant vermijdt; Het is een dynamische, complexe structuur en is verantwoordelijk voor een aanzienlijk aantal fysiologische functies in organismen.

De celwand wordt gevonden in planten, schimmels, bacteriën en algen. Elke muur heeft een structuur en een typische samenstelling van de groep. Een van de kenmerken van dierlijke cellen daarentegen is het ontbreken van een celwand. Deze structuur is voornamelijk verantwoordelijk voor het geven en behouden van de vorm van de cellen.

De celwand fungeert als een beschermende barrière als reactie op de osmotische onevenwichtigheden die de cellulaire omgeving kan vertonen. Bovendien speelt het een rol bij de communicatie tussen cellen.

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 Celwand in planten
  • 2.1 Structuur en samenstelling
  • 2.2 Samenvatting
  • 2.3 Functie
• 3 Celwand in prokaryoten
  • 3.1 Structuur en samenstelling in eubacteria
  • 3.2 Structuur en samenstelling in archaea
  • 3.3 Samenvatting
  • 3.4 Functies
• 4 Celwand in schimmels
  • 4.1 Structuur en samenstelling
  • 4.2 Synthese
  • 4.3 Functies
• 5 Referenties

Algemene kenmerken

-De celwand is een dikke, stabiele en dynamische barrière die wordt aangetroffen in verschillende groepen organismen.

-De aanwezigheid van deze structuur is van vitaal belang voor de levensvatbaarheid van de cel, de vorm ervan en, in het geval van schadelijke organismen, neemt deel aan de pathogeniteit ervan.

-Hoewel de samenstelling van de wand varieert afhankelijk van elke groep, is de belangrijkste functie het behouden van celintegriteit tegen osmotische krachten die de cel kunnen laten barsten.

-In het geval van meercellige organismen, helpt het weefselvorming en neemt het deel aan celcommunicatie

Celwand in planten

Structuur en samenstelling

De celwanden van plantencellen zijn samengesteld uit polysacchariden en glycoproteïnen, georganiseerd in een driedimensionale matrix.

Het belangrijkste onderdeel is cellulose. Het bestaat uit herhaalde glucose-eenheden, aan elkaar verbonden door β-1,4-bindingen. Elk molecuul bevat ongeveer 500 moleculen glucose.

De rest van de componenten omvat: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I en II en hemicellulosepolysacchariden zoals xyloglucanen, glucomannans, xylanen, onder andere.

De muur heeft ook componenten van een eiwitaard. Arabinogalactan is een eiwit dat in de wand wordt aangetroffen en is gerelateerd aan celsignalering.

Hemicellulose wordt gebonden door waterstofbindingen aan cellulose. Deze interacties zijn zeer stabiel. De interactiemodus is niet goed gedefinieerd voor de rest van de componenten.

Het kan worden onderscheiden tussen de primaire en secundaire celwanden. De primaire is dun en enigszins kneedbaar. Nadat de celgroei stopt, vindt de secundaire wandafzetting plaats, die de samenstelling ten opzichte van de primaire kan veranderen of onveranderd blijft en alleen extra lagen toevoegt.

In sommige gevallen is lignine een onderdeel van de secundaire wand. Bomen vertonen bijvoorbeeld aanzienlijke hoeveelheden cellulose en lignine.

synthese

Het proces van biosynthese van de muur is complex. Het gaat om ongeveer 2000 genen die betrokken zijn bij de constructie van de structuur.

Cellulose wordt in het plasmamembraan gesynthetiseerd en direct aan de buitenkant afgezet. De vorming ervan vereist verschillende enzymatische complexen.

De rest van de componenten worden gesynthetiseerd in membraanachtige systemen die zich in de cel bevinden (zoals het Golgi-apparaat) en worden uitgescheiden door middel van blaasjes..

functie

De celwand in planten heeft analoge functies als die de extracellulaire matrix in dierlijke cellen uitvoert, zoals het in stand houden van de celvorm en -structuur, het verbinden van weefsels en het signaleren van cellen. Vervolgens bespreken we de belangrijkste functies:

Regel de turgor

In dierlijke cellen - die een celwand missen - is de extracellulaire omgeving een grote uitdaging in termen van osmose.

Wanneer de concentratie van het medium hoger is in vergelijking met het inwendige van de cel, heeft het water in de cel de neiging eruit te komen. Omgekeerd, wanneer de cel wordt blootgesteld aan een hypotone omgeving (hogere concentratie in de cel) komt water binnen en kan de cel ontploffen.

In het geval van plantencellen zijn de opgeloste stoffen in de celomgeving lager dan in het inwendige van de cel. De cel explodeert echter niet omdat de celwand is ingedrukt. Dit verschijnsel veroorzaakt het verschijnen van enige mechanische druk of cellulaire turgor.

De turgordruk gecreëerd door de celwand helpt de weefsels van planten star te houden.

Verbindingen tussen cellen

Plantencellen kunnen met elkaar communiceren via een reeks "kanalen" die plasmodesms worden genoemd. Deze routes maken het mogelijk om het cytosol van beide cellen te verbinden en materialen en deeltjes uit te wisselen.

Dit systeem maakt de uitwisseling van metabole producten, eiwitten, nucleïnezuren en zelfs virale deeltjes mogelijk.

Signaleer wegen

In deze ingewikkelde matrix zijn er moleculen afgeleid van pectine, zoals oligogalacturonides, die het vermogen hebben om signaleringsroutes te activeren als afweerreacties. Met andere woorden, ze werken als het immuunsysteem bij dieren.

Hoewel de celwand een barrière vormt tegen ziekteverwekkers, is deze niet volledig ondoordringbaar. Daarom, wanneer de muur verzwakt is, worden deze verbindingen vrijgegeven en "waarschuwen" de plant van de aanval.

Als reactie hierop treedt de afgifte van reactieve zuurstofspecies op en worden metabolieten geproduceerd, zoals fytoalexinen, die antimicrobiële stoffen zijn.

Celwand in prokaryoten

Structuur en samenstelling in eubacteria

De celwand van eubacteria heeft twee fundamentele structuren, die worden gedifferentieerd door de beroemde Gram-kleuring.

De eerste groep bestaat uit Gram-negatieve bacteriën. In dit type is het membraan dubbel. De celwand is dun en aan beide zijden omgeven door een binnenste en buitenste plasmamembraan. Het klassieke voorbeeld van een Gram-negatieve bacterie is E. coli.

Van zijn kant hebben Gram-positieve bacteriën alleen een plasmamembraan en de celwand is veel dikker. Deze zijn meestal rijk aan teichonzuren en mycolzuren. Een voorbeeld is de ziekteverwekker Staphylococcus aureus.

Het belangrijkste bestanddeel van beide soorten wanden is peptidoglycaan, ook bekend als mureïne. De eenheden of monomeren die het samenstellen zijn N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur. Het is samengesteld uit lineaire ketens van polysacchariden en kleine peptiden. Peptidoglycan vormt sterke en stabiele structuren.

Sommige antibiotica, zoals penicilline en vancomycine, werken door het voorkomen van de vorming van bacteriële celwandverbindingen. Wanneer een bacterie de celwand verliest, staat de resulterende structuur bekend als een sferoplast.

Structuur en samenstelling in archaea

De archaea verschillen in de samenstelling van de muur ten opzichte van bacteriën, voornamelijk omdat ze geen peptidoglycaan bevatten. Sommige archaea hebben een laag pseudopeptidoglycan of pseudomurein.

Dit polymeer heeft een dikte van 15-20 nm en is vergelijkbaar met peptidoglycaan. De componenten van het polymeer zijn l-N-acetyltalosaminuronzuur gebonden aan N-acetylglucosamine.

Ze bevatten een reeks zeldzame lipiden, zoals isopreengroepen bevestigd aan glycerol en een extra laag glycoproteïnen, de S-laag genoemd. Deze laag wordt vaak geassocieerd met het plasmamembraan..

Lipiden zijn anders dan in bacteriën. In de eukaryoten en bacteriën zijn de gevonden bindingen van het estertype, terwijl ze in de archaea van het ethertype zijn. Het skelet van glycerol is typerend voor dit domein.

Er zijn sommige soorten archaea, zoals Ferroplasma Acidophilum en Thermoplasma spp., die geen celwand hebben, ondanks het feit dat ze in extreme omgevingsomstandigheden leven.

Zowel eubacteriën als archaea bevatten een grote laag eiwitten, zoals adhesinen, die deze micro-organismen helpen verschillende omgevingen te koloniseren.

synthese

In gramnegatieve bacteriën worden de componenten van de wand gesynthetiseerd in het cytoplasma of in het binnenmembraan. De constructie van de muur vindt plaats aan de buitenkant van de cel.

De vorming van peptidoglycan begint in het cytoplasma, waar de synthese plaatsvindt, de nucleotide precursors van de componenten van de wand.

Vervolgens vervolgt de synthese in het cytoplasmatische membraan, waar de verbindingen van lipide aard worden gesynthetiseerd.

Het syntheseproces eindigt in het cytoplasmatische membraan, waar de polymerisatie van de peptidoglycan-eenheden plaatsvindt. Verschillende enzymen nemen deel aan dit proces.

functies

Net als de celwand in planten, vervult deze structuur in bacteriën soortgelijke functies om deze eencellige organismen te beschermen tegen lysis in het gezicht van osmotische stress.

Het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën helpt de translocatie van eiwitten en opgeloste stoffen en signaaltransductie. Het beschermt het organisme ook tegen pathogenen en zorgt voor cellulaire stabiliteit.

Celwand in schimmels

Structuur en samenstelling

De meeste celwanden in schimmels hebben een redelijk vergelijkbare samenstelling en structuur. Ze zijn gevormd uit gelachtige koolhydraatpolymeren, verstrengeld met eiwitten en andere componenten.

Het onderscheidende bestanddeel van de schimmelwand is chitine. Het interageert met glucanen om een ​​vezelige matrix te creëren. Hoewel het een sterke structuur is, heeft het een zekere mate van flexibiliteit.

synthese

De synthese van de belangrijkste componenten - chitine en glucanen - komt voor in het plasmamembraan.

Andere componenten worden gesynthetiseerd in het Golgi-apparaat en in het endoplasmatisch reticulum. Deze moleculen worden naar de cellulaire buitenkant gebracht door middel van uitscheiding door middel van blaasjes.

functies

De celwand van de schimmels bepaalt de morfogenese, de levensvatbaarheid van de cel en de pathogeniteit ervan. Vanuit ecologisch oogpunt bepaalt het het type omgeving waarin een bepaalde schimmel kan leven of niet.

referenties

1. Albers, S. V., & Meyer, B.H. (2011). De archaeale celenvelop. Nature Reviews Microbiologie, 9(6), 414-426.
2. Cooper, G. (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. Sinauer Associates.
3. Forbes, B.A. (2009). Microbiologische diagnose. Ed. Panamericana Medical.
4. Gow, N.A., Latge, J.P., & Munro, C.A. (2017). De schimmelcelwand: structuur, biosynthese en functie. Microbiologie spectrum 5(3)
5. Keegstra, K. (2010). Plant celwanden. Plantenfysiologie, 154(2), 483-486.
6. Koebnik, R., Locher, K.P., & Van Gelder, P. (2000). Structuur en functie van bacteriële buitenmembraaneiwitten: vaten in een notendop. Moleculaire microbiologie, 37(2), 239-253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Moleculaire celbiologie 4e editie. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie, boekenplank.
8. Scheffers, D.J., & Pinho, M.G. (2005). Bacteriële celwandsynthese: nieuwe inzichten uit lokalisatiestudies. Microbiologie en Moleculaire Biologie Beoordelingen, 69(4), 585-607.
9. Showalter, A. M. (1993). Structuur en functie van eiwitten in plantencelwanden. De plantencel, 5(1), 9-23.
10. Valent, B. S., & Albersheim, P. (1974). De structuur van plantencelwanden: over de binding van xyloglucan aan cellulosevezels. Plantenfysiologie, 54(1), 105-108.
11. Vallarino, J. G., & Osorio, S. (2012). Signaleringsrol van oligogalacturoniden verkregen tijdens celwandafbraak. Plantensignalering en gedrag, 7(11), 1447-1449.