ŠŪNAS SIENA: RAKSTUROJUMS, FUNKCIJAS UN STRUKTŪRA - BIOLOĢIJA - 2025

Šūna siena ir biezs un izturīgs struktūra, kas norobežo noteikta veida šūnām un ir konstatēts ap plazmas membrānu. To neuzskata par sienu, kas novērš kontaktu ar ārpusi; Tā ir sarežģīta, dinamiska struktūra un ir atbildīga par ievērojamu skaitu organismu fizioloģisko funkciju.

Šūnu siena ir atrodama augos, sēnēs, baktērijās un aļģēs. Katrā sienā ir grupai raksturīga struktūra un sastāvs. Turpretī viena no dzīvnieku šūnu īpašībām ir šūnas sienas trūkums. Šī struktūra galvenokārt ir atbildīga par šūnu formas piešķiršanu un uzturēšanu.

Šūnas siena darbojas kā aizsargbarjera, reaģējot uz osmotisko nelīdzsvarotību, ko var radīt šūnu vide. Turklāt tam ir loma komunikācijā starp šūnām.

Vispārīgais raksturojums

-Šūnas siena ir bieza, stabila un dinamiska barjera, kas atrodama dažādās organismu grupās.

-Šīs struktūras klātbūtne ir vitāli svarīga šūnas dzīvotspējai, tās formai, un kaitīgu organismu gadījumā tā piedalās tās patogenitātē.

-Lai gan sienas sastāvs mainās atkarībā no katras grupas, galvenā funkcija ir saglabāt šūnas integritāti pret osmotiskajiem spēkiem, kas var pārpludināt šūnu.

- Daudzšūnu organismu gadījumā tas palīdz audu veidošanā un piedalās šūnu komunikācijā

Šūnu siena augos

Uzbūve un sastāvs

Augu šūnu šūnu sienas sastāv no polisaharīdiem un glikoproteīniem, kas sakārtoti trīsdimensiju matricā.

Vissvarīgākais komponents ir celuloze. Tas sastāv no atkārtotām glikozes vienībām, kas savienotas ar β - 1,4 saitēm. Katrā molekulā ir apmēram 500 glikozes molekulu.

Pārējos komponentos ietilpst: homogalakturonāns, ramnogalakturonāns I un II un hemicelulozes polisaharīdi, piemēram, ksiloglukāni, glikomannāns, ksilāns.

Sienā ir arī olbaltumvielu rakstura sastāvdaļas. Arabinogalaktāns ir olbaltumviela, kas atrodama sienā un ir saistīta ar šūnu signalizāciju.

Hemicelluloze ar ūdeņraža saitēm saistās ar celulozi. Šī mijiedarbība ir ļoti stabila. Pārējo komponentu mijiedarbības veids vēl nav precīzi noteikts.

Jūs varat atšķirt primāro un sekundāro šūnu sienas. Primārais ir plāns un nedaudz kaļams. Pēc šūnu augšanas apstāšanās notiek sekundārās sienas nogulsnēšanās, kas var mainīt tās sastāvu attiecībā pret primāro sienu vai palikt nemainīga un pievienot tikai papildu slāņus.

Dažos gadījumos lignīns ir sekundārās sienas sastāvdaļa. Piemēram, kokos ir ievērojams daudzums celulozes un lignīna.

Sintēze

Sienu biosintēzes process ir sarežģīts. Tajā ir iesaistīti aptuveni 2000 gēnu, kas piedalās struktūras veidošanā.

Celuloze tiek sintezēta uz plazmas membrānas, lai to nogulsnētu tieši ārpus tās. Tās veidošanai nepieciešami vairāki fermentu kompleksi.

Pārējie komponenti tiek sintezēti membrānās sistēmās, kas atrodas šūnā (piemēram, Golgi aparātā), un izdalās caur pūslīšiem.

Funkcija

Šūnu sienai augos ir tādas pašas funkcijas, kādas veic ārpusšūnu matrica dzīvnieku šūnās, piemēram, šūnu formas un struktūras uzturēšana, savienojošie audi un šūnu signāli. Zemāk mēs apspriedīsim svarīgākās funkcijas:

Regulējiet turgoru

Dzīvnieku šūnās - kurām trūkst šūnu sienas - ārpusšūnu vide rada lielu izaicinājumu osmozes ziņā.

Kad barotnes koncentrācija ir augstāka salīdzinājumā ar šūnas iekšpusi, ūdenim ir tendence izplūst no šūnas. Un otrādi, kad šūna ir pakļauta hipotoniskai videi (lielāka koncentrācija šūnā), ūdens nonāk un šūna var eksplodēt.

Augu šūnās šūnu vidē atrasto šķīdumu ir mazāk nekā šūnas iekšpusē. Tomēr šūna nesprāgst, jo šūnas sienā ir spiediens. Šī parādība izraisa noteikta mehāniskā spiediena vai šūnu turgora parādīšanos.

Šūnas sienas radītais turgora spiediens palīdz saglabāt augu audus stingrus.

Šūnu savienojumi

Augu šūnas spēj sazināties savā starpā, izmantojot virkni "kanālu", ko sauc par plazmodesmām. Šie ceļi savieno abu šūnu citosolu un apmainās ar materiāliem un daļiņām.

Šī sistēma ļauj apmainīties ar vielmaiņas produktiem, olbaltumvielām, nukleīnskābēm un pat vīrusu daļiņām.

Signalizācijas maršruti

Šajā sarežģītajā matricā ir molekulas, kas iegūtas no pektīniem, piemēram, oligogalakturonīdi, kurām kā aizsardzības reakcijai ir iespēja ierosināt signalizācijas ceļus. Citiem vārdiem sakot, tie darbojas kā imūnsistēma dzīvniekiem.

Lai arī šūnas siena veido barjeru pret patogēniem, tā nav pilnīgi neiznīcināma. Tāpēc, kad siena ir novājināta, šie savienojumi tiek atbrīvoti un “brīdina” augu par uzbrukumu.

Atbildot uz to, izdalās reaktīvās skābekļa sugas un rodas metabolīti, piemēram, fitoalexīni, kas ir pretmikrobu vielas.

Šūnu siena prokariotos

Uzbūve un sastāvs eubakterijās

Eubakteriju šūnas sienai ir divas pamata struktūras, kuras atšķir slavenā Gram traipa dēļ.

Pirmo grupu veido gramnegatīvas baktērijas. Šāda veida membrāna ir dubultā. Šūnas siena ir plāna, un no abām pusēm to ieskauj iekšējā un ārējā plazmas membrāna. Gramnegatīvas baktērijas klasiskais piemērs ir E. coli.

No savas puses grampozitīvajām baktērijām ir tikai plazmas membrāna, un šūnas siena ir daudz biezāka. Tās parasti ir bagātas ar teikobīnskābēm un mikola skābēm. Kā piemēru var minēt patogēnu Staphylococcus aureus.

Abu veidu sienu galvenā sastāvdaļa ir peptidoglikāns, pazīstams arī kā murein. Vienības vai monomēri, kas to veido, ir N-acetilglikozamīns un N-acetilmuramīnskābe. Tas sastāv no polisaharīdu un mazu peptīdu lineārām ķēdēm. Peptidoglikāns veido spēcīgas un stabilas struktūras.

Dažas antibiotikas, piemēram, penicilīns un vankomicīns, darbojas, novēršot saišu veidošanos baktēriju šūnu sieniņās. Kad baktērija zaudē savas šūnas sienu, iegūto struktūru sauc par sferoplasti.

Struktūra un sastāvs archaea

Archaea sienas sastāvs atšķiras no baktērijām galvenokārt tāpēc, ka tās nesatur peptidoglikānu. Dažās archaea ir pseidopeptidoglikāna vai pseidomureīna slānis.

Šis polimērs ir 15–20 nm biezs un ir līdzīgs peptidoglikānam. Polimēra sastāvdaļas ir lN-acetilalosaminuronskābe, kas savienota ar N-acetilglikozamīnu.

Tie satur vairākus retus lipīdus, piemēram, ar glicerīnu saistītās izoprēna grupas un papildu glikoproteīnu slāni, ko sauc par S slāni.Šis slānis bieži tiek saistīts ar plazmas membrānu.

Lipīdi ir savādāki nekā baktērijās. Eikariotos un baktērijās atrastās saites ir estera tipa, savukārt arhajā - ētera tipa. Šim domēnam ir raksturīgs glicerīna mugurkauls.

Ir dažas archaea sugas, piemēram, Ferroplasma Acidophilum un Thermoplasma spp., Kurām nav šūnu sienas, neskatoties uz to, ka tās dzīvo ārkārtējos vides apstākļos.

Gan eubakterijās, gan arhaea ir liels olbaltumvielu slānis, piemēram, adhezīni, kas palīdz šiem mikroorganismiem kolonizēt dažādas vides.

Sintēze

Gramnegatīvās baktērijās sienas komponenti tiek sintezēti citoplazmā vai iekšējā membrānā. Sienas konstrukcija notiek šūnas ārpusē.

Peptidoglikāna veidošanās sākas citoplazmā, kur notiek sienas sastāvdaļu nukleotīdu prekursoru sintēze.

Pēc tam sintēze turpinās citoplazmas membrānā, kur tiek sintezēti lipīdu veida savienojumi.

Sintēzes process beidzas citoplazmatiskās membrānas iekšpusē, kur notiek peptidoglikāna vienību polimerizācija. Šajā procesā piedalās dažādi fermenti.

Iespējas

Tāpat kā šūnu siena augos, arī šī baktēriju struktūra veic līdzīgas funkcijas, lai aizsargātu šos vienšūnas organismus no līzes pret osmotisko stresu.

Gramnegatīvo baktēriju ārējā membrāna palīdz olbaltumvielu un izšķīdušo vielu pārvietošanā un signālu pārvadē. Tas arī aizsargā ķermeni no patogēniem un nodrošina šūnu stabilitāti.

Šūnu siena sēnītēs

Uzbūve un sastāvs

Lielākajai daļai sēnīšu šūnu sienu ir diezgan līdzīgs sastāvs un struktūra. Tos veido no želejveida ogļhidrātu polimēriem, kas savstarpēji saistīti ar olbaltumvielām un citiem komponentiem.

Sēnīšu sienas atšķirīgā sastāvdaļa ir hitīns. Tas mijiedarbojas ar glikāniem, veidojot šķiedru matricu. Lai arī tā ir spēcīga struktūra, tai piemīt zināma elastība.

Sintēze

Galveno komponentu - hitīna un glikānu - sintēze notiek plazmas membrānā.

Citas sastāvdaļas tiek sintezētas Golgi aparātā un endoplazmatiskajā retikulumā. Šīs molekulas ārpus šūnas tiek izvadītas caur pūslīšiem.

Iespējas

Sēnīšu šūnu siena nosaka to morfoģenēzi, šūnu dzīvotspēju un patogenitāti. No ekoloģiskā viedokļa tas nosaka vides veidu, kurā noteikts sēnīte var vai nevar dzīvot.

Atsauces

1. Albērs, SV, un Meijers, BH (2011). Arhejas šūnas aploksne. Daba apskats Mikrobioloģija, 9 (6), 414–426.
2. Kūpers, G. (2000). Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums. Sinauer Associates.
3. Forbes, BA (2009). Mikrobioloģiskā diagnostika. Panamerican Medical Ed.
4. Gow, NA, Latge, JP un Munro, CA (2017). Sēnīšu šūnu siena: uzbūve, biosintēze un funkcijas. Mikrobioloģijas spektrs 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). Augu šūnu sienas. Augu fizioloģija, 154 (2), 483. – 486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Baktēriju ārējās membrānas olbaltumvielu uzbūve un darbība: mucas īsumā. Molekulārā mikrobioloģija, 37 (2), 239. – 253.
7. Lodish, H., Berks, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulāro šūnu bioloģija 4. izdevums. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs, grāmatplaukts.
8. Šefers, DJ un Pinho, MG (2005). Baktēriju šūnu sienu sintēze: jaunas atziņas no lokalizācijas pētījumiem. Mikrobioloģijas un molekulārās bioloģijas pārskati, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). Augu šūnu sienas olbaltumvielu uzbūve un darbība. Augu šūna, 5. (1), 9–23.
10. Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). Augu šūnu sienu struktūra: Ksiloglukāna saistīšanai ar celulozes šķiedrām. Augu fizioloģija, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Signējošā loma oligogalakturonīdiem, kas iegūti šūnu sienas degradācijas laikā. Augu signalizācija un izturēšanās, 7 (11), 1447–1449.