SEJTFAL: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK ÉS SZERKEZET - BIOLÓGIA - 2026

A sejtfal vastag és ellenálló szerkezetű, amely körülhatárolja bizonyos sejttípusokat, és a plazmamembrán körül található. Nem tekintik olyan falnak, amely megakadályozza a külső érintkezést; Ez egy összetett, dinamikus szerkezet, és felelős a szervezetek jelentős számú fiziológiai funkciójáért.

A sejtfal megtalálható a növényekben, gombákban, baktériumokban és algákban. Minden falnak a csoportra jellemző szerkezete és összetétele van. Ezzel szemben az állati sejtek egyik jellemzője a sejtfal hiánya. Ez a szerkezet elsősorban a sejtek alakjának megadásáért és fenntartásáért felelős.

A sejtfal védőgátként működik, reagálva az ozmotikus egyensúlyhiányra, amelyet a sejt környezet okozhat. Ezen felül szerepet játszik a sejtek közötti kommunikációban.

Általános tulajdonságok

-A sejtfal egy vastag, stabil és dinamikus gát, amely megtalálható az organizmusok különböző csoportjaiban.

-Ez a szerkezet jelenléte elengedhetetlen a sejt életképességéhez, alakjához, és káros szervezetek esetén részt vesz annak patogenitásában.

- Bár a fal összetétele az egyes csoportoktól függően változik, a legfontosabb feladat a sejt integritásának fenntartása az ozmotikus erők ellen, amelyek a sejt felrobbanhatnak.

- Többsejtű organizmusok esetén elősegíti a szövetek képződését és részt vesz a sejtkommunikációban

Sejtek a növényekben

Felépítés és összetétel

A növényi sejtek sejtfalai poliszacharidokból és glikoproteinekből állnak, amelyeket háromdimenziós mátrixban rendeznek el.

A legfontosabb alkotóelem a cellulóz. Ismétlődő glükóz egységekből áll, amelyeket β - 1,4 kötések kötnek össze. Minden molekula körülbelül 500 glükózmolekulát tartalmaz.

A többi komponens a következőket tartalmazza: homogalakturonán, ramnogalakturonan I és II és hemicellulóz poliszacharidok, például xyloglucans, glucomannan, xylan.

A fal fehérje jellegű alkotóelemeket is tartalmaz. Az Arabinogalaktán a falban található fehérje, amely kapcsolatban áll a sejtek jelátvitelével.

A hemicellulóz hidrogénkötések útján kötődik a cellulózhoz. Ezek az interakciók nagyon stabilak. A többi alkotóelem esetében az interakció módja még nincs pontosan meghatározva.

Megkülönböztetheti az elsődleges és a másodlagos sejtfalat. Az elsődleges vékony és kissé alakítható. Miután a sejtnövekedés megáll, a szekunder fal lerakódik, amely megváltoztathatja összetételét az elsődleges falhoz képest, vagy változatlan marad, és csak további rétegeket adhat hozzá.

Egyes esetekben a lignin a szekunder fal egyik alkotóeleme. Például a fák jelentős mennyiségű cellulózt és lignint tartalmaznak.

Szintézis

A falioszintézis folyamata összetett. Körülbelül 2000 gént vesz fel, amelyek részt vesznek a szerkezet felépítésében.

A cellulózt a plazmamembránon szintetizálják, hogy közvetlenül lerakódjanak. Ennek kialakulásához számos enzimkomplex szükséges.

A többi komponenst a sejtben található membrán rendszerekben (például a Golgi készülékben) szintetizálják, és a hólyagokon keresztül ürülnek.

Funkció

A növények sejtfalának funkciói hasonlóak az extracelluláris mátrix állati sejtekben végzett funkcióival, például a sejt alakjának és szerkezetének fenntartása, a szövetek összekötése és a sejtek jelzése. Az alábbiakban bemutatjuk a legfontosabb funkciókat:

Szabályozza a turgort

Az állati sejtekben - amelyeknél nincs sejtfal - az extracelluláris környezet jelentős kihívást jelent az ozmózis szempontjából.

Ha a közeg koncentrációja magasabb, mint a cella belsejében, akkor a víz hajlamos kifolyni a cellából. Ezzel szemben, amikor a sejtet hipotonikus környezetnek teszik ki (magasabb koncentráció a sejtben), a víz belép és a sejt felrobbanhat.

Növényi sejtek esetében a sejtes környezetben található oldott anyagok kevesebb, mint a sejt belsejében. A cella azonban nem robbant fel, mert a cella fala nyomás alatt van. Ez a jelenség bizonyos mechanikai nyomás vagy celluláris turgor megjelenését okozza.

A sejtfal által létrehozott turgor nyomás segíti a növényi szövetek merevségét.

Cellakapcsolatok

A növényi sejtek képesek kommunikálni egymással egy plazmodesmatának nevezett "csatornák" sorozatán keresztül. Ezek az útvonalak összekötik mindkét sejt citoszolját, és cserélnek anyagokat és részecskéket.

Ez a rendszer lehetővé teszi anyagcserék, fehérjék, nukleinsavak és akár vírusrészecskék cseréjét.

Jelző útvonalak

Ebben a bonyolult mátrixban vannak olyan pektinből származtatott molekulák, mint például az oligogalakturonidok, amelyek védekező válaszként képesek a jelző útvonalakat kiváltani. Más szavakkal, úgy működnek, mint az immunrendszer az állatokban.

Bár a sejtfal akadályt képez a kórokozók ellen, nem teljesen áthatolhatatlan. Ezért, amikor a fal gyengül, ezek a vegyületek felszabadulnak, és „figyelmeztetik” a támadást a növényre.

Válaszul reaktív oxigénfajok szabadulnak fel, és metabolitok, például fitoalexinok képződnek, amelyek antimikrobiális anyagok.

Sejtfal prokariótákban

Szerkezet és összetétel az eubakteriákban

Az eubakteriák sejtfalának két alapvető szerkezete van, amelyeket megkülönböztet a híres Gram-folt.

Az első csoportot Gram-negatív baktériumok alkotják. Ebben a típusban a membrán kettős. A sejtfal vékony, mindkét oldalán egy belső és egy külső plazmamembrán vesz körül. A gramnegatív baktériumok klasszikus példája az E. coli.

A Gram-pozitív baktériumok viszont csak plazmamembránnal rendelkeznek, és a sejtfal sokkal vastagabb. Ezek általában gazdag teicsavakban és mikoolsavakban. Példa erre a Staphylococcus aureus kórokozó.

Mindkét faj fő alkotóeleme a peptidoglikán, más néven murein. Az alkotó egységek vagy monomerek N-acetil-glükozamin és N-acetil-muramisav. Poliszacharidok és kis peptidek lineáris láncaiból áll. A peptidoglikán erős és stabil szerkezeteket képez.

Egyes antibiotikumok, például a penicillin és a vancomicin, úgy működnek, hogy megakadályozzák a kötések kialakulását a baktériumsejt falában. Amikor egy baktérium elveszíti sejtfalát, a kapott szerkezetet gömbplasztikának nevezik.

Felépítés és összetétel az archaea-ban

Az archaea falösszetételében különbözik a baktériumoktól, főleg azért, mert nem tartalmaznak peptidoglikánt. Néhány archaea rétegében pszeudopeptidoglikánt vagy pszeudomureint tartalmaznak.

Ez a polimer vastagsága 15–20 nm, és hasonló a peptidoglikánhoz. A polimer alkotórészei az N-acetil-glükózaminhoz kapcsolt lN-acetil-palosaminuronsav.

Számos ritka lipidet tartalmaznak, például glicerinnel kötött izopréncsoportokat és egy további glikoproteinek réteget, úgynevezett S-réteget, amely gyakran társul a plazmamembránhoz.

A lipidek különböznek a baktériumoktól. Az eukariótákban és a baktériumokban a talált kötések észter típusúak, míg az archaea éter típusúak. A glicerin gerince jellemző erre a doménre.

Vannak olyan archaea fajok, mint a Ferroplasma Acidophilum és a Thermoplasma spp., Amelyeknek nincs sejtfaluk, annak ellenére, hogy extrém környezeti feltételek mellett élnek.

Mind az eubakteriális baktériumok, mind az archaea nagy fehérjeréteggel rendelkezik, például adhezinekkel, amelyek segítenek ezeknek a mikroorganizmusoknak a különféle környezetek kolonizálásában.

Szintézis

Gram-negatív baktériumok esetén a fal komponenseit a citoplazmában vagy a belső membránban szintetizálják. A fal felépítése a cella külső oldalán történik.

A peptidoglikán képződése a citoplazmában kezdődik, ahol a fal komponenseinek nukleotid prekurzorai szintézise történik.

Ezt követően a szintézis a citoplazmatikus membránban folytatódik, ahol lipid természetű vegyületeket állítanak elő.

A szintézis folyamata a citoplazmatikus membránon belül végződik, ahol a peptidoglikán egységek polimerizációja megy végbe. Különböző enzimek vesznek részt ebben a folyamatban.

Jellemzők

A növények sejtfalához hasonlóan a baktériumokban ez a szerkezet hasonló funkciókat lát el, hogy megvédje ezeket az egysejtű szervezeteket a lízistől az ozmotikus stressz ellen.

A Gram-negatív baktériumok külső membránja elősegíti a fehérjék és oldott anyagok transzlokációját és a jelátvitelt. Ezenkívül megvédi a testet a kórokozóktól és biztosítja a sejtek stabilitását.

Sejtfal gombákban

Felépítés és összetétel

A gombák legtöbb sejtfalának összetétele és szerkezete meglehetősen hasonló. Gélszerű szénhidrát-polimerekből állnak, fehérjékkel és más komponensekkel összefonva.

A gombás fal megkülönböztető alkotóeleme a kitin. Kölcsönhatásba lép a glükánokkal, hogy rostos mátrixot hozzon létre. Noha erős szerkezetű, bizonyos fokú rugalmasságot mutat.

Szintézis

A fő komponensek - kitin és glükánok - szintézise a plazmamembránban zajlik.

Más komponenseket a Golgi készülékben és az endoplazmatikus retikulumban szintetizálnak. Ezeket a molekulákat a sejten kívül a hólyagokon keresztül történő kiválasztás útján szállítják.

Jellemzők

A gombák sejtfala határozza meg morfogenezisüket, sejt életképességüket és patogenitásukat. Ökológiai szempontból meghatározza annak a környezetnek a típusát, amelyben egy bizonyos gomba élhet vagy nem képes.

Irodalom

1. Albers, SV és Meyer, BH (2011). A régészeti sejt boríték. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. Cooper, G. (2000). A cella: molekuláris megközelítés. 2. kiadás. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobiológiai diagnózis. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP és Munro, CA (2017). A gombás sejtfal: szerkezet, bioszintézis és funkció. Mikrobiológiai spektrum 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Növényi sejtfalak. Növényi fiziológia, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, és Van Gelder, P. (2000). A bakteriális külső membránfehérjék felépítése és működése: hordók dióhéjban. Molekuláris mikrobiológia, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., és Darnell, J. (2000). Molekuláris sejtbiológia 4. kiadás. Országos Biotechnológiai Információs Központ, könyvespolc.
8. Scheffers, DJ és Pinho, MG (2005). Bakteriális sejtfal szintézis: új betekintés a lokalizációs vizsgálatokból. Mikrobiológiai és molekuláris biológiai áttekintés, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). A növényi sejtfal fehérjék szerkezete és működése. The Plant Cell, 5. (1), 9–23.
10. Valent, BS és Albersheim, P. (1974). A növényi sejtfalak szerkezete: A xiloglukánnak a cellulózrostokhoz történő kötésén. Plant Physiology, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG és Osorio, S. (2012). A sejtfal lebomlásából származó oligogalakturonidok jelző szerepe. Növényjelzés és viselkedés, 7 (11), 1447–1449.