Ћелијски зид: Дефиниција, структура и функција (са дијаграмом)

Садржај

• Шта је функција ћелијског зида?
• Шта чини зид биљних ћелија?
• Тургор притисак
• Протеини у ћелијском зиду
• Структура биљног ћелијског зида
• Примарни ћелијски зид
• Секундарни ћелијски зид
• Разлика између примарних и секундарних ћелијских зидова у биљкама
• Структура зидова гљивичних и алгичних ћелија
• Зидови гљивичних ћелија
• Ћелијски зидови у алгама
• Зидови бактеријских ћелија
• Грам-позитивне и грам-негативне бактерије
• Антибиотици и бактерије
• Отпорност на антибиотике
• Материја ћелија

Ћелијски зид је додатни заштитни слој на ћелијској мембрани. Можете да пронађете ћелијске зидове и у прокариотима и у еукариотама, а најчешће су у биљкама, алгама, гљивицама и бактеријама.

Међутим, животиње и протозои немају такву структуру. Ћелијски зидови имају тенденцију да буду круте структуре које помажу у одржавању облика ћелије.

Шта је функција ћелијског зида?

Ћелијски зид има неколико функција, укључујући одржавање ћелијске структуре и облика. Зид је чврст, тако да штити ћелију и њен садржај.

На пример, ћелијски зид може спречавати улазак патогена попут биљних вируса. Поред механичке потпоре, зид делује као оквир који може спречити да се ћелија превише брзо шири или расте. Протеини, целулозна влакна, полисахариди и друге структурне компоненте помажу зиду да одржи облик ћелије.

Ћелијски зид такође игра важну улогу у транспорту. Пошто је зид а полупропустљиву мембрану, омогућава пролазак неким супстанцама, попут протеина. Ово омогућава зиду да регулише дифузију у ћелији и да контролише шта улази или одлази.

Поред тога, полупропусна мембрана помаже комуникацију међу ћелијама тако што омогућава сигналним молекулима да прођу кроз поре.

Шта чини зид биљних ћелија?

Зид биљне ћелије састоји се превасходно од угљених хидрата, попут пектина, целулозе и хемицелулозе. Такође садржи структурне протеине у мањим количинама и неке минерале попут силицијума. Све ове компоненте су витални делови ћелијског зида.

Целулоза је сложен угљени хидрат и састоји се од хиљада мономере глукозе који формирају дуге ланце. Ови ланци се удружују и формирају целулозу микрофибрили, пречника неколико нанометара. Микрофибрили помажу у контроли раста ћелије ограничавањем или допуштањем њеног ширења.

Тургор притисак

Један од главних разлога зида у биљној ћелији је тај што може да издржи тургор притисак, и ту целулоза игра пресудну улогу. Тургоров притисак је сила створена изнутра ћелије која се истискује. Целулозне микрофибриле формирају матрицу са протеинима, хемицелулозама и пектинима како би обезбедиле снажан оквир који може да одоли притиску тургора.

И хемицелулозе и пектини су разгранати полисахариди. Хемикелулозе имају водоничне везе које их повезују са микрофибрилима целулозе, док пектини хватају молекуле воде да би створили гел. Хемицелулозе повећавају снагу матрице, а пектини помажу у спречавању компресије.

Протеини у ћелијском зиду

Протеини у ћелијској стијенци служе различитим функцијама. Неки од њих пружају структуралну подршку. Други су ензими, који су врста протеина који може убрзати хемијске реакције.

Ензими помажу стварање и нормалне модификације које се јављају како би се одржала ћелијска стијенка биљке. Такође учествују у сазревању воћа и промени боје листа.

Ако сте икада направили властити џем или желе, видели сте исте врсте пектини који се налазе у ћелијским зидовима на делу. Пектин је састојак који кухарима додаје да згушњава воћне сокове. Често користе пектине који се природно налазе у јабукама или бобицама за прављење џема или желе.

••• Знање

Структура биљног ћелијског зида

Зидови биљних ћелија су трослојне структуре са а средња ламела, примарна ћелијска стијенка и секундарни ћелијски зид. Средња ламела је најудаљенији слој и помаже при спајању ћелија до ћелије, истовремено држећи суседне ћелије (другим речима, седи између и држи заједно ћелијске зидове две ћелије; зато се назива средња ламела, иако се то је најудаљенији слој).

Средња ламела делује попут лепила или цемента за биљне ћелије, јер садржи пектине. Током деобе ћелија прва се формира средња ламела.

Примарни ћелијски зид

Примарна ћелијска стијенка развија се када ћелија расте, па има тенденцију да буде танка и флексибилна. Формира се између средње ламеле и оне Плазма мембране.

Састоји се од целулозних микрофибрила са хемицелулозама и пектинима. Овај слој омогућава ћелији да расте са временом, али не претерано ограничава раст ћелија.

Секундарни ћелијски зид

Зид секундарне ћелије је дебљи и крутији, па биљкама пружа већу заштиту. Постоји између примарне ћелијске стијенке и плазма мембране. Често, примарни ћелијски зид заправо помаже у стварању овог секундарног зида након што ћелија заврши с растом.

Секундарне ћелијске стијенке састоје се од целулозе, хемицелулозе и лигнин. Лигнин је полимер ароматичног алкохола који биљки пружа додатну подршку. Помаже у заштити биљке од напада инсеката или патогена. Лигнин такође помаже при превозу воде у ћелијама.

Разлика између примарних и секундарних ћелијских зидова у биљкама

Када упоредите састав и дебљину зидова примарних и секундарних ћелија у биљкама, лако је уочити разлике.

Прво, примарни зидови имају једнаке количине целулозе, пектина и хемицелулозе. Међутим, секундарне ћелијске стијенке немају пектина и имају више целулозе. Друго, целулозни микрофибрили у зидовима примарних ћелија изгледају насумично, али су организовани у секундарним зидовима.

Иако су научници открили многе аспекте функционирања ћелијских зидова у биљкама, неким подручјима је још потребно више истраживања.

На пример, још увек сазнају више о стварним генима који су укључени у биосинтезу ћелијског зида. Истраживачи процењују да у процесу учествује око 2.000 гена. Друго важно подручје истраживања је како регулација гена делује у биљним ћелијама и како утиче на зид.

Структура зидова гљивичних и алгичних ћелија

Слично биљкама, ћелијске стијенке гљивица састоје се од угљених хидрата. Међутим, док гљивице имају ћелије са хитин и други угљени хидрати немају целулозу као биљке.

Њихови ћелијски зидови такође имају:

Важно је напоменути да немају све гљиве са ћелијским зидовима, али многе од њих имају. Код гљивица ћелијски зид се налази изван плазма мембране. Хитин чини већину ћелијског зида, а исти је материјал који инсектима даје њихове снажне егзоскелете.

Зидови гљивичних ћелија

Генерално, гљивице са ћелијским зидовима имају три слоја: химин, глукани и протеини.

Као унутрашњи слој, химин је влакнаст и састављен је од полисахарида. Помаже у томе да зидови ћелија гљиве буду крути и јаки. Даље, ту је слој глукана, који су полимери глукозе, који се умрежавају са химином. Глукани такође помажу гљивицама да одржавају крутост своје ћелијске стијенке.

На крају, постоји слој протеина који се зове маннопротеини или маннанс, који имају висок ниво мано шећер. Ћелијска стијенка такође има ензиме и структурне протеине.

Различите компоненте зида гљивичне ћелије могу послужити у различите сврхе. На пример, ензими могу да помогну у варењу органских материјала, док други протеини могу да помогну при адхезији у околини.

Ћелијски зидови у алгама

Ћелијске стијенке у алгама састоје се од полисахарида, попут целулозе или гликопротеина. Неке алге имају и полисахариде и гликопротеине у својим ћелијским зидовима. Поред тога, зидови ћелија алге имају манане, ксилане, алгинску киселину и сулфониране полисахариде. Ћелијске стијенке међу различитим врстама алги могу веома да се разликују.

Мана је протеин који ствара микрофибриле у неким зеленим и црвеним алгама. Ксилани су сложени полисахариди и понекад замењују целулозу у алгама. Алгинска киселина је друга врста полисахарида који се често налази у смеђим алгама. Међутим, већина алги има сулфониране полисахариде.

Дијатоми су врста алги које живе у води и земљишту. Јединствене су по томе што су им ћелијски зидови направљени од силицијума. Истраживачи још увек истражују како дијатомеји формирају своје ћелијске зидове и који протеини чине процес.

Ипак, утврдили су да дијатоми формирају своје зидове богате минералима изнутра и премештају их ван ћелије. Овај процес, звани егзоцитоза, сложен је и укључује више протеина.

Зидови бактеријских ћелија

Зид бактеријске ћелије има пептидогликане. Пептидогликан или муреин је јединствени молекул који се састоји од шећера и аминокиселина у мрежном слоју и помаже ћелији да одржи облик и структуру.

Ћелијска стијенка у бактеријама постоји изван плазма мембране. Не само да зид помаже у подешавању облика ћелије, већ такође спречава да ћелија пукне и не просипа сав свој садржај.

Грам-позитивне и грам-негативне бактерије

Генерално, бактерије можете поделити на грам-позитивне или грам-негативне категорије, а свака врста има нешто другачију ћелијску стијенку. Грам-позитивне бактерије могу се обојати плаво или љубичасто током теста бојења по Граму, који користи боје да би реаговао са пептидогликанима у ћелијској стијенци.

Са друге стране, грам-негативне бактерије не могу бити обојене плаво или љубичасто овом врстом теста. Данас микробиолози и даље користе обојење по Граму како би идентификовали врсту бактерија. Важно је напоменути да и грам-позитивне и грам-негативне бактерије имају пептидогликане, али додатна спољна мембрана спречава бојење грам-негативних бактерија.

Грам-позитивне бактерије имају дебеле ћелијске зидове начињене од слојева пептидогликана. Грам-позитивне бактерије имају једну плазма мембрану окружену овом ћелијском стијенком. Међутим, грам-негативне бактерије имају танке ћелијске зидове пептидогликана који нису довољни да их заштите.

Због тога грам-негативне бактерије имају додатни слој липополисахариди (ЛПС) који служе као анђео ендотоксин. Грам-негативне бактерије имају унутрашњу и спољну плазма мембрану, а танке ћелијске стијенке су између мембрана.

Антибиотици и бактерије

Разлике између људских и бактеријских ћелија омогућавају употребу антибиотици у вашем телу без убијања свих ћелија. Пошто људи немају ћелијске зидове, лекови попут антибиотика могу да циљају ћелијске зидове у бактеријама. Састав ћелијске стијенке игра улогу у деловању неких антибиотика.

На пример, пеницилин, уобичајени бета-лактамски антибиотик, може утицати на ензим који формира везе између пептидогликанских ланаца у бактеријама. Ово помаже уништити заштитни ћелијски зид и спречава раст бактерија. Нажалост, антибиотици могу убити и корисне и штетне бактерије у телу.

Друга група антибиотика која се назива гликопептиди циља циљеве синтезе ћелијских зидова спречавањем стварања пептидогликана. Примери гликопептидних антибиотика укључују ванкомицин и теикопланин.

Отпорност на антибиотике

Отпорност на антибиотике се дешава када се промене бактерије, што лекове чини мање ефикасним. Пошто резистентне бактерије преживе, могу се размножавати и размножавати. Бактерије постају резистентна на антибиотике на различите начине.

На пример, могу да мењају своје ћелијске зидове. Они могу преместити антибиотик из својих ћелија или могу делити генетске информације које укључују резистенцију на лекове.

Један од начина на који се неке бактерије одупиру бета-лактамским антибиотицима попут пеницилина јесте стварање ензима који се зове бета-лактамаза. Ензим напада бета-лактамски прстен, који је основна компонента лека, а састоји се од угљеника, водоника, азота и кисеоника. Међутим, произвођачи лекова покушавају да спрече овај отпор додавањем инхибитора бета-лактамазе.

Материја ћелија

Ћелијски зидови нуде заштиту, подршку и структуралну помоћ за биљке, алге, гљивице и бактерије. Иако постоје велике разлике између ћелијских зидова прокариота и еукариота, већина организама има своје ћелијске зидове изван плазма мембрана.

Друга сличност је у томе што већина ћелијских зидова пружа чврстину и чврстоћу који ћелијама помажу да задрже облик. Заштита од патогена или грабежљиваца такође је нешто што многе ћелијске зидове имају између различитих организама. Многи организми имају ћелијске зидове сачињене од протеина и шећера.

Разумевање ћелијских зидова прокариота и еукариота може помоћи људима на различите начине. Од бољих лекова до јачих усева, учење више о ћелијском зиду нуди много потенцијалних користи.