Rakuse seina omadused, funktsioonid ja struktuur



The raku seina See on paks ja vastupidav struktuur, mis piirab teatud tüüpi rakke ja ümbritseb plasmamembraani. Seda ei peeta seinaks, mis väldib kokkupuudet väliskeskkonnaga; See on dünaamiline, keeruline struktuur ja vastutab olulise arvu füsioloogiliste funktsioonide eest organismides.

Rakuseina leidub taimedes, seentes, bakterites ja vetikates. Igal seinal on rühma struktuur ja tüüpiline koostis. Seevastu üks loomarakkude omadustest on rakuseina puudumine. See struktuur on peamiselt vastutav rakkude kuju andmise ja säilitamise eest.

Rakusein toimib kaitsva barjäärina vastuseks osmootilisele tasakaalustamatusele, mida rakukeskkond võib esineda. Lisaks on sellel roll rakkude suhtlemisel.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Rakkude sein taimedes
    • 2.1 Struktuur ja koostis
    • 2.2 Kokkuvõte
    • 2.3 Funktsioon
  • 3 Raku sein prokarüootides
    • 3.1 Struktuur ja koostis eubakterites
    • 3.2 Arhitektuuri struktuur ja koostis
    • 3.3 Kokkuvõte
    • 3.4 Funktsioonid
  • 4 Rakuseina seened
    • 4.1 Struktuur ja koostis
    • 4.2 Süntees
    • 4.3 Funktsioonid
  • 5 Viited

Üldised omadused

-Rakusein on paks, stabiilne ja dünaamiline barjäär, mis on leitud erinevate organismide rühmades.

-Selle struktuuri olemasolu on raku elujõulisuse, selle kuju ja kahjulike organismide puhul oluline selle patogeensuses.

-Kuigi seina koostis sõltub igast rühmast, on põhifunktsioon säilitada rakkude terviklikkus osmootiliste jõudude vastu, mis võivad rakku lõhkeda..

-Mitmerakuliste organismide puhul aitab see kaasa kudede moodustumisele ja osaleb rakkude kommunikatsioonis

Rakkude sein taimedes

Struktuur ja koostis

Taimrakkude rakuseinad koosnevad polüsahhariididest ja glükoproteiinidest, mis on organiseeritud kolmemõõtmelisse maatriksisse..

Kõige olulisem komponent on tselluloos. See koosneb korduvatest glükoosiühikutest, mis on seotud β-1,4 sidemetega. Iga molekul sisaldab umbes 500 glükoosi molekuli.

Ülejäänud komponentide hulka kuuluvad: homogalakturonaan, rhamnogalacturonan I ja II ning hemitselluloosi polüsahhariidid, nagu ksüloglükaanid, glükomannaanid, ksülaanid, muu hulgas.

Seinal on ka valgu iseloomuga komponendid. Arabinogalaktaan on seinas leiduv valk, mis on seotud rakusignalisatsiooniga.

Hemitselluloos seondub vesiniksidemetega tselluloosiga. Need koostoimed on väga stabiilsed. Interaktsioonirežiim ei ole ülejäänud komponentide jaoks hästi määratletud.

Seda saab diferentseerida primaarse ja sekundaarse rakuseina vahel. Esmane on õhuke ja mõnevõrra tempermalmist. Pärast rakkude kasvu peatumist toimub sekundaarne seina sadestumine, mis võib muuta selle koostist esmase suhtes või jääda muutumatuks ja lisada ainult täiendavaid kihte.

Mõnel juhul on ligniin sekundaarseina osa. Näiteks näitavad puud märkimisväärselt tselluloosi ja ligniini.

Süntees

Seina biosünteesi protsess on keeruline. See hõlmab umbes 2000 geeni, mis on seotud struktuuri ehitamisega.

Tselluloos sünteesitakse plasmamembraanis, mis ladestatakse otse väljastpoolt. Selle moodustumine nõuab mitmeid ensümaatilisi komplekse.

Ülejäänud komponendid sünteesitakse rakus paiknevates membraanisüsteemides (nagu Golgi aparaat) ja eritatakse vesiikulite abil.

Funktsioon

Taimede rakuseinel on analoogsed funktsioonid kui need, mida ekstratsellulaarne maatriks täidab loomarakkudes, nagu raku kuju ja struktuuri säilitamine, kudede ja rakkude signaaliülekande ühendamine. Järgnevalt arutame kõige olulisemaid funktsioone:

Reguleerige turgorit

Loomarakkudes, mis ei oma rakuseina, on rakuväline keskkond osmoosi seisukohalt suureks väljakutseks.

Kui söötme kontsentratsioon on kõrgem raku sisemusest, kipub vesi rakus välja tulema. Vastupidi, kui rakk on avatud hüpotoonilisele keskkonnale (kõrgem kontsentratsioon rakus), siseneb vesi ja rakk võib plahvatada.

Taimrakkude puhul on rakukeskkonnas leiduvad lahustid madalamad kui raku sisemuses. Siiski ei raku raku seina vajutamisel lahter. See nähtus põhjustab mõne mehaanilise rõhu või rakulise turgori ilmumist.

Rakuseina poolt tekitatud turgori rõhk aitab hoida taimede kudesid jäigana.

Ühendused rakkude vahel

Taimrakud on võimelised üksteisega suhtlema mitmete "kanalite" kaudu, mida nimetatakse plasmodesmseks. Need marsruutid võimaldavad ühendada mõlema raku tsütosooli ja vahetada materjale ja osakesi.

See süsteem võimaldab vahetada metaboolseid tooteid, valke, nukleiinhappeid ja isegi viirusosakesi.

Märgistusteed

Selles keerulises maatriksis on pektiinist pärinevad molekulid, nagu oligogalakturoniidid, millel on võime käivitada kaitsereaktsioonina signalisatsiooniteid. Teisisõnu, nad töötavad nagu loomade immuunsüsteem.

Kuigi rakusein moodustab patogeenide tõkestava tõkke, ei ole see täielikult läbitungimatu. Seega, kui seina nõrgeneb, vabastatakse need ühendid ja hoiatatakse rünnaku tehast.

Vastuseks reageerivad reaktiivsed hapniku liigid ja tekivad metaboliidid, näiteks fütoalexiinid, mis on antimikroobsed ained.

Rakuseina prokarüootides

Struktuur ja koostis eubakterites

Eubakterite rakuseinal on kaks põhistruktuuri, mida eristab kuulus Grami värv.

Esimene rühm koosneb gramnegatiivsetest bakteritest. Sellisel kujul membraani kahekordne. Rakusein on õhuke ja seda ümbritseb mõlemal pool sisemine ja välimine plasmamembraan. Gramnegatiivse bakteri klassikaline näide on E. coli.

Grampositiivsed bakterid omavad omalt poolt ainult plasma membraani ja rakuseina on palju paksem. Need on tavaliselt rohkesti teohappe- ja mükoolhappeid. Näiteks on patogeen Staphylococcus aureus.

Mõlemat tüüpi seinte põhikomponent on peptidoglükaan, mida tuntakse ka kui mureiini. Selle moodustavad ühikud või monomeerid on N-atsetüülglükoosamiin ja N-atsetüülmuramiinhape. See koosneb polüsahhariidide ja väikeste peptiidide lineaarsetest ahelatest. Peptidoglükaan moodustab tugevad ja stabiilsed struktuurid.

Mõned antibiootikumid, nagu penitsilliin ja vankomütsiin, takistavad bakteriaalsete rakuseina sidemete moodustumist. Kui bakter kaotab oma rakuseina, on saadud struktuur tuntud kui sferoplast.

Arhitektuuri struktuur ja koostis

Arhee on seina bakterite poolest erinev, peamiselt seetõttu, et need ei sisalda peptidoglükaani. Mõnel araagial on pseudopeptidoglükaani või pseudomureiini kiht.

Selle polümeeri paksus on 15-20 nm ja sarnane peptidoglükaaniga. Polümeeri komponendid on l-N-atsetüültalosaminuroonhape, mis on seotud N-atsetüülglükoosamiiniga.

Need sisaldavad rida harvaesinevaid lipiide, nagu glütserooli külge kinnitatud isopreenrühmad ja täiendav glükoproteiinikiht, mida nimetatakse S-kihiks..

Lipiidid on erinevad bakterites. Eukarüootides ja bakterites on leitud sidemed estritüübist, samas kui arheesis on nad eetri tüüpi. Glütserooli skelett on selle domeeni jaoks tüüpiline.

On mõned araabia liigid, näiteks Ferroplasma Acidophilum ja Thermoplasma spp., millel ei ole rakuseina, hoolimata elamist äärmuslikes keskkonnatingimustes.

Mõlemad eubakterid ja arhiivid sisaldavad suurt hulka valke nagu adhesiineid, mis aitavad neil mikroorganismidel koloniseerida erinevaid keskkondi.

Süntees

Gramnegatiivsetes bakterites sünteesitakse seina komponendid tsütoplasmas või sisemises membraanis. Seina konstruktsioon toimub raku välisküljel.

Peptiidoglükaani moodustumine algab tsütoplasmas, kus süntees toimub, seina komponentide nukleotiidprekursorid..

Seejärel jätkub süntees tsütoplasma membraanis, kus sünteesitakse lipiidide ühendid.

Sünteesiprotsess lõpeb tsütoplasma membraani sees, kus toimub peptidoglükaani ühikute polümerisatsioon. Selles protsessis osalevad erinevad ensüümid.

Funktsioonid

Nagu rakkude seina taimedes, täidab see struktuur bakterites samasuguseid funktsioone, et kaitsta neid ühikulisi organisme lüüsi eest osmootilise stressi ees..

Gramnegatiivsete bakterite välismembraan aitab kaasa valkude ja lahustite translokatsioonile ning signaali ülekandele. Samuti kaitseb see organismi patogeenide eest ja tagab rakkude stabiilsuse.

Rakuseina seened

Struktuur ja koostis

Enamikul seente rakuliinidest on suhteliselt sarnane koostis ja struktuur. Need on moodustatud geelitaolistest süsivesikute polümeeridest, mis on segatud valkude ja teiste komponentidega.

Seente seina eristav komponent on kitiin. Kiudmaatriksi loomiseks toimib see glükaanidega. Kuigi tegemist on tugeva struktuuriga, on sellel teatav paindlikkus.

Süntees

Peamiste komponentide - kitiini ja glükaanide - süntees toimub plasmamembraanis.

Teised komponendid sünteesitakse Golgi seadmes ja endoplasmaatilises retiikulumis. Need molekulid viiakse rakulisse välispinnale eritumise teel vesiikulite abil.

Funktsioonid

Seente rakuseina määrab selle morfogeneesi, selle rakkude elujõulisust ja patogeensust. Ökoloogilisest seisukohast lähtuvalt määrab see keskkonna, kus teatud seen võib elada või mitte.

Viited

  1. Albers, S. V., & Meyer, B. H. (2011). Arhiivi lahtri ümbrik. Mikrobioloogia, 9(6), 414-426.
  2. Cooper, G. (2000). Cell: Molekulaarne lähenemine. 2. väljaanne. Sinauer Associates.
  3. Forbes, B. A. (2009). Mikrobioloogiline diagnoos. Ed. Panamericana Medical.
  4. Gow, N. A., Latge, J. P., ja Munro, C.A. (2017). Seente rakusein: struktuur, biosüntees ja funktsioon. Mikrobioloogia spekter 5(3)
  5. Keegstra, K. (2010). Taimrakkude seinad. Taimede füsioloogia, 154(2), 483-486.
  6. Koebnik, R., Locher, K. P. ja Van Gelder, P. (2000). Bakteriaalsete välismembraani valkude struktuur ja funktsioon: pähklid pähklis. Molekulaarne mikrobioloogia, 37(2), 239-253.
  7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulaarrakkude bioloogia 4. väljaanne. Riiklik biotehnoloogia teabe keskus, raamaturiiul.
  8. Scheffers, D. J., ja Pinho, M. G. (2005). Bakterite rakuseina süntees: uued arusaamad lokaliseerimise uuringutest. Mikrobioloogia ja molekulaarbioloogia ülevaated, 69(4), 585-607.
  9. Showalter, A. M. (1993). Taimrakkude seina valkude struktuur ja funktsioon. Taimrakk, 5(1), 9-23.
  10. Valent, B. S., & Albersheim, P. (1974). Taimrakkude seinte struktuur: ksüloglükaani seondumisest tsellulooskiududega. Taimede füsioloogia, 54(1), 105-108.
  11. Vallarino, J. G., & Osorio, S. (2012). Oligogalakturoniidide signaaliülesanne raku seina lagunemisel. Taimede signaalimine ja käitumine, 7(11), 1447-1449.