STANIČNA STIJENKA: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE I STRUKTURA - BIOLOGIJA - 2024

Stanične stijenke je gusta i otporna struktura koja omeđuje određene vrste stanica i nalazi okružuje staničnu membranu. Ne smatra se zidom koji sprečava kontakt s vanjskim; To je složena, dinamična struktura i odgovorna je za značajan broj fizioloških funkcija u organizmima.

Stanična stijenka nalazi se u biljkama, gljivicama, bakterijama i algama. Svaki zid ima strukturu i sastav karakterističan za skupinu. Suprotno tome, jedna od karakteristika životinjskih stanica je nedostatak stanične stijenke. Ta je struktura uglavnom odgovorna za davanje i održavanje oblika stanica.

Stanična stijenka djeluje kao zaštitna barijera kao odgovor na osmotske neravnoteže koje stanično okruženje može predstavljati. Uz to, on ima ulogu u komunikaciji između stanica.

Opće karakteristike

- Stanična stijenka je gusta, stabilna i dinamična barijera koja se nalazi u različitim skupinama organizama.

- Prisutnost ove strukture od vitalne je važnosti za održivost stanice, njen oblik i, u slučaju štetnih organizama, sudjeluje u njenoj patogenosti.

-Iako sastav zida varira ovisno o svakoj skupini, glavna funkcija je održavanje integriteta stanice protiv osmotskih sila koje mogu razbiti stanicu.

-U slučaju višećelijskih organizama, pomaže u stvaranju tkiva i sudjeluje u staničnoj komunikaciji

Stanična stijenka u biljkama

Struktura i sastav

Stanične stijenke biljnih stanica sastoje se od polisaharida i glikoproteina, organiziranih u trodimenzionalnom matriksu.

Najvažnija komponenta je celuloza. Sastoji se od ponavljajućih jedinica glukoze, povezanih zajedno s β - 1,4 vezama. Svaka molekula sadrži oko 500 molekula glukoze.

Ostale komponente uključuju: homogalakturonan, ramagalakturonan I i II i polisaharide hemiceluloze, poput ksiloglukana, glukomanana, ksilana, između ostalih.

Zid također sadrži komponente proteinske prirode. Arabinogalactan je protein koji se nalazi u zidu i povezan je sa staničnom signalizacijom.

Hemikeluloza se veže vodikom na celulozu. Te su interakcije vrlo stabilne. Za ostale komponente način interakcije još nije dobro definiran.

Možete razlikovati između primarne i sekundarne stanične stijenke. Primarna je tanka i pomalo probirljiva. Nakon zaustavljanja rasta stanica dolazi do taloženja sekundarne stijenke, koja može promijeniti svoj sastav u odnosu na primarni zid ili ostati nepromijenjena i samo dodati dodatne slojeve.

U nekim slučajevima, lignin je sastojak sekundarnog zida. Na primjer, drveće sadrži značajne količine celuloze i lignina.

Sinteza

Proces biosinteze zida je složen. Uključuje oko 2000 gena koji sudjeluju u izgradnji građevine.

Celuloza se sintetizira na plazma membrani i odlaže se izravno izvana. Za njegovo stvaranje potrebno je nekoliko enzimskih kompleksa.

Ostatak komponenata sintetizira se u membranskim sustavima koji se nalaze unutar stanice (kao što je Golgijev aparat) i izlučuju se kroz vezikule.

Funkcija

Stanična stijenka u biljkama ima funkcije analogne onima koje izvodi vanćelijski matriks u životinjskim stanicama, poput održavanja oblika i strukture stanica, povezivanja tkiva i stanične signalizacije. U nastavku ćemo razmotriti najvažnije funkcije:

Regulirajte turgor

U životinjskim stanicama - kojima nedostaje stanična stijenka - izvanstanično okruženje predstavlja glavni izazov u smislu osmoze.

Kada je koncentracija medija veća u odnosu na unutrašnjost ćelije, voda teče iz stanice. Suprotno tome, kada je stanica izložena hipotoničnom okruženju (veća koncentracija unutar stanice) voda ulazi i stanica može eksplodirati.

U slučaju biljnih stanica, otopljenih tvari u staničnoj sredini je manje nego u unutrašnjosti stanice. Međutim, stanica ne eksplodira jer je stanična stijenka pod pritiskom. Ovaj fenomen uzrokuje pojavu određenog mehaničkog tlaka ili staničnog turgora.

Pritisak turgora stvoren pomoću stanične stijenke pomaže da biljna tkiva budu kruta.

Stanične veze

Biljne stanice sposobne su međusobno komunicirati putem niza "kanala" nazvanih plazmodesmati. Ti putevi povezuju citosol obje stanice i razmjenjuju materijale i čestice.

Ovaj sustav omogućava razmjenu metaboličkih proizvoda, proteina, nukleinskih kiselina, pa čak i virusnih čestica.

Signalne rute

U ovoj zamršenoj matrici nalaze se molekule izvedene iz pektina, poput oligogalakturonida, koje imaju sposobnost pokretanja signalnih putova kao obrambenih odgovora. Drugim riječima, oni djeluju poput imunološkog sustava u životinja.

Iako stanična stijenka stvara barijeru protiv patogena, nije posve neprobojna. Stoga, kad je zid oslabljen, ti spojevi se oslobađaju i "upozoravaju" biljku na napad.

Kao odgovor, dolazi do oslobađanja reaktivnih kisikovih vrsta i stvaraju se metaboliti, poput fitoaleksina koji su antimikrobne tvari.

Stanična stijenka u prokariotima

Struktura i sastav eubakterija

Stanična stijenka eubakterija ima dvije temeljne strukture koje se razlikuju po čuvenoj mrlji po Gramu.

Prvu skupinu čine Gram negativne bakterije. Kod ove vrste membrana je dvostruka. Stanična stijenka je tanka i s obje je strane okružena unutarnjom i vanjskom plazma membranom. Klasičan primjer gram negativne bakterije je E. coli.

Sa svoje strane, gram-pozitivne bakterije imaju samo plazma membranu, a stanična stijenka je mnogo gušća. Obično su bogate teikoičnim i mikoličnim kiselinama. Primjer je patogen Staphylococcus aureus.

Glavna komponenta obje vrste zidova je peptidoglikan, također poznat kao murein. Jedinice ili monomeri koji ih čine su N-acetilglukozamin i N-acetilmuraminska kiselina. Sastoji se od linearnih lanaca polisaharida i malih peptida. Peptidoglikan tvori jake i stabilne strukture.

Neki antibiotici, poput penicilina i vankomicina, djeluju tako što sprječavaju stvaranje veza u stanici bakterijske stanice. Kada bakterija izgubi staničnu stijenku, rezultirajuća struktura poznata je kao sferoplast.

Struktura i sastav u arheama

Arheje se po sastavu zidova razlikuju od bakterija, uglavnom po tome što ne sadrže peptidoglikan. Neke arheje imaju sloj pseudopeptidoglikana ili pseudomureina.

Ovaj polimer je debljine 15–20 nm i sličan je peptidoglikanu. Sastavni dijelovi polimera su lN-acetiltalosaminuronska kiselina povezana s N-acetilglukozaminom.

Sadrže niz rijetkih lipida, poput izoprenskih skupina vezanih na glicerol i dodatnog sloja glikoproteina, koji se naziva slojem S. Taj je sloj često povezan s plazma membranom.

Lipidi su različiti nego kod bakterija. U eukariotama i bakterijama pronađene su veze esterskog tipa, dok su u arhejama eterske vrste. Okosnica glicerola tipična je za ovu domenu.

Postoje neke vrste arheja, poput Ferroplasma Acidophilum i Thermoplasma spp., Koje nemaju staničnu stijenku, iako žive u ekstremnim okolišnim uvjetima.

I eubakterije i arheje imaju veliki sloj proteina, poput ljepila, koji pomažu tim mikroorganizmima da koloniziraju različita okruženja.

Sinteza

U Gram negativnim bakterijama komponente zida sintetiziraju se u citoplazmi ili unutarnjoj membrani. Izgradnja zida događa se na vanjskoj strani ćelije.

Formiranje peptidoglikana započinje u citoplazmi, gdje se događa sinteza nukleotida prekursora komponenata stijenke.

Nakon toga, sinteza se nastavlja u citoplazmatskoj membrani, gdje se sintetiziraju spojevi lipidne naravi.

Proces sinteze završava unutar citoplazmatske membrane, gdje se događa polimerizacija peptidoglikanskih jedinica. U tom procesu sudjeluju različiti enzimi.

Značajke

Kao i stanična stijenka u biljkama, ova struktura u bakterijama ima slične funkcije da zaštiti ove jednostanične organizme od lize protiv osmotskog stresa.

Vanjska membrana Gram negativnih bakterija pomaže u translokaciji proteina i topljenih tvari i u prijenosu signala. Također štiti tijelo od patogena i pruža staničnu stabilnost.

Stanična stijenka u gljivicama

Struktura i sastav

Većina staničnih zidova u gljivama ima prilično sličan sastav i strukturu. Nastaju od polimera ugljikohidrata poput gela, isprepletenih s proteinima i drugim komponentama.

Prepoznatljiva komponenta gljivičnog zida je himin. U interakciji s glukanima stvara vlaknastu matricu. Iako je snažne građe, pokazuje određen stupanj fleksibilnosti.

Sinteza

Sinteza glavnih komponenti - hitina i glukana - odvija se u plazma membrani.

Ostale komponente sintetiziraju se u Golgijevom aparatu i u endoplazmatskom retikulu. Te se molekule iznose izvan stanice putem izlučivanja kroz vezikule.

Značajke

Stanična stijenka gljivica određuje njihovu morfogenezu, održivost stanica i patogenost. S ekološkog gledišta, određuje vrstu okoliša u kojem određena gljiva može ili ne može živjeti.

Reference

1. Albers, SV, i Meyer, BiH (2011). Omotač arhealne stanice. Nature Nature Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Cooper, G. (2000). Stanica: Molekularni pristup. 2. izdanje Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobiološka dijagnoza. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP, i Munro, Kalifornija (2017). Zidovi gljivične ćelije: struktura, biosinteza i funkcija. Mikrobiološki spektar 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Zidove biljnih zidova. Fiziologija biljaka, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, i Van Gelder, P. (2000). Struktura i funkcija proteina vanjske membrane bakterija: bačve u ljusci. Molekularna mikrobiologija, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., i Darnell, J. (2000). Molekularna biologija, četvrto izdanje. Nacionalni centar za biotehnološke informacije, polica s knjigama.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Sinteza stanične bakterijske stijenke: novi uvidi iz studija lokalizacije. Recenzije mikrobiologije i molekularne biologije, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Struktura i funkcija proteina biljne stijenke. Biljna stanica, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Struktura zidova biljnih stanica: O vezivanju ksiloglukana na celulozna vlakna. Fiziologija biljaka, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, i Osorio, S. (2012). Signalna uloga oligogalakturonida dobivenih tijekom razgradnje stanične stijenke. Signalizacija i ponašanje biljaka, 7 (11), 1447–1449.