ลักษณะของผนังเซลล์หน้าที่และโครงสร้าง - ชีววิทยา - 2026

ผนังเซลล์เป็นโครงสร้างที่หนาและทนที่ delimits บางประเภทของเซลล์และสามารถพบได้รอบเยื่อหุ้มพลาสม่า ไม่ถือว่าเป็นกำแพงที่ป้องกันการสัมผัสกับภายนอก เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมีพลวัตและรับผิดชอบต่อหน้าที่ทางสรีรวิทยาจำนวนมากในสิ่งมีชีวิต

ผนังเซลล์พบได้ในพืชเชื้อราแบคทีเรียและสาหร่าย ผนังแต่ละห้องมีโครงสร้างและองค์ประกอบตามแบบฉบับของกลุ่ม ในทางตรงกันข้ามลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของเซลล์สัตว์คือการไม่มีผนังเซลล์ โครงสร้างนี้มีหน้าที่หลักในการให้และรักษารูปร่างของเซลล์

ผนังเซลล์ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันเพื่อตอบสนองต่อความไม่สมดุลของออสโมติกที่อาจเกิดขึ้นกับสภาพแวดล้อมของเซลล์ นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการสื่อสารระหว่างเซลล์

ลักษณะทั่วไป

- ผนังเซลล์เป็นสิ่งกีดขวางที่หนามั่นคงและมีพลวัตซึ่งพบได้ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่างๆ

- การปรากฏตัวของโครงสร้างนี้มีความสำคัญต่อความมีชีวิตของเซลล์รูปร่างของมันและในกรณีของสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตรายจะมีส่วนร่วมในการก่อโรค

- แม้ว่าองค์ประกอบของผนังจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแต่ละกลุ่ม แต่หน้าที่หลักคือการรักษาความสมบูรณ์ของเซลล์จากแรงออสโมติกที่สามารถทำให้เซลล์แตกได้

- ในกรณีของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะช่วยในการสร้างเนื้อเยื่อและมีส่วนร่วมในการสื่อสารของเซลล์

ผนังเซลล์ในพืช

โครงสร้างและองค์ประกอบ

ผนังเซลล์ของเซลล์พืชประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์และไกลโคโปรตีนจัดอยู่ในเมทริกซ์สามมิติ

ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดคือเซลลูโลส ประกอบด้วยหน่วยกลูโคสที่ทำซ้ำซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะβ - 1,4 แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยกลูโคสประมาณ 500 โมเลกุล

ส่วนประกอบที่เหลือ ได้แก่ homogalacturonan, rhamnogalacturonan I และ II และ hemicellulose polysaccharides เช่น xyloglucans, glucomannan, xylan เป็นต้น

ผนังยังมีส่วนประกอบของโปรตีนธรรมชาติ Arabinogalactan เป็นโปรตีนที่พบในผนังและเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณของเซลล์

เฮมิเซลลูโลสผูกมัดผ่านพันธะไฮโดรเจนกับเซลลูโลส ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีเสถียรภาพมาก สำหรับส่วนประกอบที่เหลือโหมดการโต้ตอบยังไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน

คุณสามารถแยกความแตกต่างระหว่างผนังเซลล์หลักและรอง หลักมีความบางและค่อนข้างอ่อน หลังจากการเจริญเติบโตของเซลล์หยุดลงการทับถมของผนังทุติยภูมิจะเกิดขึ้นซึ่งสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบตามผนังหลักหรือไม่เปลี่ยนแปลงและเพิ่มชั้นพิเศษเท่านั้น

ในบางกรณีลิกนินเป็นส่วนประกอบของผนังรอง ตัวอย่างเช่นต้นไม้มีเซลลูโลสและลิกนินในปริมาณมาก

สังเคราะห์

กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพของผนังมีความซับซ้อน เกี่ยวข้องกับยีนประมาณ 2,000 ยีนที่มีส่วนร่วมในการสร้างโครงสร้าง

เซลลูโลสถูกสังเคราะห์บนเมมเบรนของพลาสมาเพื่อฝากไว้ภายนอกโดยตรง การก่อตัวของมันต้องใช้เอนไซม์เชิงซ้อนหลายตัว

ส่วนประกอบที่เหลือจะถูกสังเคราะห์ในระบบเยื่อที่อยู่ภายในเซลล์ (เช่นอุปกรณ์ Golgi) และขับออกทางถุง

ฟังก์ชัน

ผนังเซลล์ในพืชมีหน้าที่คล้ายคลึงกับที่ทำโดยเมทริกซ์นอกเซลล์ในเซลล์สัตว์เช่นการรักษารูปร่างและโครงสร้างของเซลล์เนื้อเยื่อที่เชื่อมต่อและการส่งสัญญาณของเซลล์ ด้านล่างนี้เราจะพูดถึงฟังก์ชั่นที่สำคัญที่สุด:

ควบคุม turgor

ในเซลล์สัตว์ซึ่งไม่มีผนังเซลล์สภาพแวดล้อมนอกเซลล์ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญในแง่ของการออสโมซิส

เมื่อความเข้มข้นของตัวกลางสูงขึ้นเมื่อเทียบกับภายในเซลล์น้ำมีแนวโน้มที่จะไหลออกจากเซลล์ ในทางกลับกันเมื่อเซลล์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมไฮโปโทนิก (ความเข้มข้นสูงกว่าภายในเซลล์) น้ำจะเข้าสู่และเซลล์สามารถระเบิดได้

ในกรณีของเซลล์พืชตัวถูกละลายที่พบในสภาพแวดล้อมของเซลล์จะน้อยกว่าในเซลล์ภายใน อย่างไรก็ตามเซลล์ไม่ระเบิดเนื่องจากผนังเซลล์อยู่ภายใต้ความกดดัน ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดความดันเชิงกลบางอย่างหรือ turgor ของเซลล์

ความดัน turgor ที่สร้างขึ้นโดยผนังเซลล์ช่วยให้เนื้อเยื่อของพืชแข็งตัว

การเชื่อมต่อเซลล์

เซลล์พืชสามารถติดต่อกันได้โดยใช้ "ช่องทาง" ที่เรียกว่าพลาสโมเดสมาตา ทางเดินเหล่านี้เชื่อมต่อไซโตซอลของทั้งสองเซลล์และแลกเปลี่ยนวัสดุและอนุภาค

ระบบนี้ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมโปรตีนกรดนิวคลีอิกและแม้แต่อนุภาคของไวรัส

เส้นทางการส่งสัญญาณ

ในเมทริกซ์ที่สลับซับซ้อนนี้มีโมเลกุลที่ได้จากเพคตินเช่นโอลิโกกาแลคทูโรไนด์ซึ่งมีความสามารถในการกระตุ้นวิถีการส่งสัญญาณเช่นการตอบสนองการป้องกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือพวกมันทำงานเหมือนระบบภูมิคุ้มกันในสัตว์

แม้ว่าผนังเซลล์จะสร้างกำแพงป้องกันเชื้อโรค แต่ก็ไม่สามารถผ่านได้โดยสิ้นเชิง ดังนั้นเมื่อผนังอ่อนแอลงสารประกอบเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาและ "เตือน" พืชถึงการโจมตี

ในการตอบสนองการปลดปล่อยสายพันธุ์ออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นและมีการผลิตสารเช่น phytoalexins ซึ่งเป็นสารต้านจุลชีพ

ผนังเซลล์ในโปรคาริโอต

โครงสร้างและองค์ประกอบในยูแบคทีเรีย

ผนังเซลล์ของยูแบคทีเรียมีโครงสร้างพื้นฐานสองแบบซึ่งแตกต่างจากคราบแกรมที่มีชื่อเสียง

กลุ่มแรกประกอบด้วยแบคทีเรียแกรมลบ ในประเภทนี้เมมเบรนเป็นสองเท่า ผนังเซลล์บางและล้อมรอบทั้งสองด้านด้วยเยื่อหุ้มพลาสมาด้านในและด้านนอก ตัวอย่างคลาสสิกของแบคทีเรียแกรมลบคืออีโคไล

ในส่วนของพวกมันแบคทีเรียแกรมบวกมีเพียงเยื่อหุ้มพลาสมาและผนังเซลล์หนากว่ามาก โดยปกติจะอุดมไปด้วยกรดทีโคอิคและกรดไมโคลิก ตัวอย่างคือเชื้อ Staphylococcus aureus

องค์ประกอบหลักของผนังทั้งสองประเภทคือ peptidoglycan หรือที่เรียกว่า murein หน่วยหรือโมโนเมอร์ที่ประกอบกันคือ N-acetylglucosamine และ N-acetylmuramic acid ประกอบด้วยโซ่เชิงเส้นของโพลีแซ็กคาไรด์และเปปไทด์ขนาดเล็ก Peptidoglycan สร้างโครงสร้างที่แข็งแรงและมั่นคง

ยาปฏิชีวนะบางชนิดเช่นเพนิซิลลินและแวนโคไมซินทำงานโดยป้องกันการก่อตัวของพันธะในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย เมื่อแบคทีเรียสูญเสียผนังเซลล์ไปโครงสร้างที่เกิดขึ้นจะเรียกว่าสไปโรพลาสต์

โครงสร้างและองค์ประกอบในอาร์เคีย

Archaea แตกต่างกันในองค์ประกอบของผนังจากแบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นเพราะพวกมันไม่มี peptidoglycan อาร์เคียบางชนิดมีชั้นของ pseudopeptidoglycan หรือ pseudomurein

พอลิเมอร์นี้มีความหนา 15–20 นาโนเมตรและมีลักษณะคล้ายกับเพปทิโดไกลแคน ส่วนประกอบของโพลีเมอร์คือกรด lN-acetyltalosaminuronic ที่เชื่อมโยงกับ N-Acetylglucosamine

ประกอบด้วยลิพิดที่หายากจำนวนหนึ่งเช่นกลุ่มไอโซพรีนที่จับกับกลีเซอรอลและไกลโคโปรตีนอีกชั้นหนึ่งเรียกว่าชั้น S ชั้นนี้มักเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มพลาสมา

ไขมันแตกต่างจากในแบคทีเรีย ในยูคาริโอตและแบคทีเรียพันธะที่พบเป็นชนิดเอสเทอร์ในขณะที่ในอาร์เคียเป็นประเภทอีเธอร์ กระดูกสันหลังของกลีเซอรอลเป็นเรื่องปกติของโดเมนนี้

มีอาร์เคียบางชนิดเช่น Ferroplasma Acidophilum และ Thermoplasma spp. ที่ไม่มีผนังเซลล์แม้จะอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ทั้งยูแบคทีเรียและอาร์เคียมีชั้นโปรตีนขนาดใหญ่เช่น adhesins ซึ่งช่วยให้จุลินทรีย์เหล่านี้ตั้งรกรากในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

สังเคราะห์

ในแบคทีเรียแกรมลบส่วนประกอบของผนังจะถูกสังเคราะห์ในไซโทพลาสซึมหรือเยื่อชั้นใน การสร้างผนังเกิดขึ้นที่ด้านนอกของเซลล์

การก่อตัวของ peptidoglycan เริ่มต้นในไซโตพลาสซึมซึ่งการสังเคราะห์สารตั้งต้นของนิวคลีโอไทด์ของส่วนประกอบของผนังเกิดขึ้น

ต่อจากนั้นการสังเคราะห์ยังคงดำเนินต่อไปในเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมซึ่งมีการสังเคราะห์สารประกอบในลักษณะของไขมัน

กระบวนการสังเคราะห์จะสิ้นสุดลงภายในเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมซึ่งการเกิดพอลิเมอไรเซชันของหน่วยเพปทิโดไกลแคนเกิดขึ้น เอนไซม์ที่แตกต่างกันมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้

คุณสมบัติ

เช่นเดียวกับผนังเซลล์ในพืชโครงสร้างนี้ในแบคทีเรียทำหน้าที่คล้าย ๆ กันเพื่อปกป้องสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเหล่านี้จากการแตกสลายจากความเครียดออสโมติก

เยื่อหุ้มชั้นนอกของแบคทีเรียแกรมลบช่วยในการย้ายตำแหน่งของโปรตีนและตัวถูกละลายและในการถ่ายทอดสัญญาณ นอกจากนี้ยังปกป้องร่างกายจากเชื้อโรคและให้ความเสถียรของเซลล์

ผนังเซลล์ในเชื้อรา

โครงสร้างและองค์ประกอบ

ผนังเซลล์ส่วนใหญ่ในเชื้อรามีองค์ประกอบและโครงสร้างที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกัน พวกมันถูกสร้างขึ้นจากพอลิเมอร์คาร์โบไฮเดรตที่มีลักษณะคล้ายเจลพันด้วยโปรตีนและส่วนประกอบอื่น ๆ

ส่วนประกอบที่โดดเด่นของผนังเชื้อราคือไคติน มันทำปฏิกิริยากับกลูแคนเพื่อสร้างเมทริกซ์เส้นใย แม้ว่าจะเป็นโครงสร้างที่แข็งแรง แต่ก็มีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง

สังเคราะห์

การสังเคราะห์ส่วนประกอบหลัก - ไคตินและกลูแคน - เกิดขึ้นในเยื่อหุ้มพลาสมา

ส่วนประกอบอื่น ๆ ถูกสังเคราะห์ในเครื่องมือ Golgi และในเรติคูลัมเอนโดพลาสมิก โมเลกุลเหล่านี้ถูกเคลื่อนย้ายออกนอกเซลล์โดยการขับถ่ายผ่านถุง

คุณสมบัติ

ผนังเซลล์ของเชื้อราเป็นตัวกำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาความมีชีวิตของเซลล์และความสามารถในการก่อโรค จากมุมมองทางนิเวศวิทยาจะกำหนดประเภทของสภาพแวดล้อมที่เชื้อราบางชนิดสามารถมีชีวิตอยู่ได้หรือไม่ได้

อ้างอิง

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011) ซองเซลล์อาร์เคีย Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414–426.
2. คูเปอร์, G. (2000). เซลล์: แนวทางระดับโมเลกุล พิมพ์ครั้งที่ 2. Sinauer Associates
3. ฟอร์บส์, BA (2009). การวินิจฉัยทางจุลชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP และ Munro, CA (2017) ผนังเซลล์ของเชื้อรา: โครงสร้างการสังเคราะห์ทางชีวภาพและหน้าที่ จุลชีววิทยาสเปกตรัม 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). ผนังเซลล์ของพืช สรีรวิทยาของพืช, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R. , Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000) โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนเยื่อหุ้มชั้นนอกของแบคทีเรีย: ถังโดยสรุป จุลชีววิทยาโมเลกุล, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H. , Berk, A. , Zipursky, SL, Matsudaira, P. , Baltimore, D. , & Darnell, J. (2000) อณูชีววิทยาเซลล์พิมพ์ครั้งที่ 4. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติชั้นวางหนังสือ
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005) การสังเคราะห์ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย: ข้อมูลเชิงลึกใหม่จากการศึกษาการแปล Microbiology and Molecular Biology Reviews, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนในผนังเซลล์พืช เซลล์พืช, 5 (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). โครงสร้างของผนังเซลล์พืชเกี่ยวกับการจับไซโลกลูแคนกับเส้นใยเซลลูโลส สรีรวิทยาของพืช, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). บทบาทการส่งสัญญาณของ oligogalacturonides ที่ได้รับในระหว่างการย่อยสลายผนังเซลล์ การส่งสัญญาณและพฤติกรรมของพืช, 7 (11), 1447–1449