جدار الخلية: الخصائص والوظائف والبنية

جدار الخلية عبارة عن هيكل سميك ومقاوم يحدد أنواعًا معينة من الخلايا ويحيط بغشاء البلازما. لا يعتبر جدارًا يتجنب الاتصال بالخارج ؛ إنه هيكل ديناميكي معقد ومسؤول عن عدد كبير من الوظائف الفسيولوجية في الكائنات الحية.

تم العثور على جدار الخلية في النباتات والفطريات والبكتيريا والطحالب. كل جدار له هيكل وتكوين نموذجي للمجموعة. في المقابل ، واحدة من خصائص الخلايا الحيوانية هي عدم وجود جدار الخلية. هذا الهيكل مسؤول بشكل أساسي عن إعطاء شكل الخلايا والحفاظ عليه.

يعمل جدار الخلية كحاجز واقي استجابةً للاختلالات التناضحية التي قد تحدثها البيئة الخلوية. بالإضافة إلى ذلك ، لها دور في التواصل بين الخلايا.

الخصائص العامة

الجدار الخلوي هو حاجز سميك ومستقر وديناميكي يوجد في مجموعات مختلفة من الكائنات الحية.

- وجود هذه البنية أمر حيوي لبقاء الخلية وشكلها ، وفي حالة الكائنات الحية الضارة ، تشارك في إمراضها.

- على الرغم من أن تركيب الجدار يختلف باختلاف كل مجموعة ، فإن الوظيفة الرئيسية هي الحفاظ على السلامة الخلوية ضد القوى التناضحية التي يمكن أن تنفجر الخلية.

- في حالة الكائنات المتعددة الخلايا ، يساعد تكوين الأنسجة ويشارك في التواصل الخلوي

جدار الخلية في النباتات

هيكل وتكوين

تتكون جدران خلايا الخلايا النباتية من السكريات والبروتينات السكرية التي يتم تنظيمها في مصفوفة ثلاثية الأبعاد.

العنصر الأكثر أهمية هو السليلوز. وهو يتألف من وحدات متكررة من الجلوكوز ، مرتبطة ببعضها بواسطة روابط β-1،4. يحتوي كل جزيء على حوالي 500 جزيء من الجلوكوز.

تشمل بقية المكونات: الهوموغالاكتورونان ، راهموجالاكتورونان الأول والثاني والسكاريد الهيمسيلولوز مثل إكسيلوغلوكان ، جلوكومانانس ، زايلانس ، من بين أشياء أخرى.

يحتوي الجدار أيضًا على مكونات ذات طبيعة بروتينية. Arabinogalactan هو بروتين موجود في الحائط ويتعلق بإشارات الخلية.

يرتبط الهيمسلولوز بصلات الهيدروجين مع السليلوز. هذه التفاعلات مستقرة جدا. بالنسبة لبقية المكونات ، لم يتم بعد تحديد وضع التفاعل بشكل جيد.

يمكن التمييز بين جدران الخلايا الأولية والثانوية. الأساسي رقيقة ومرنة إلى حد ما. بعد توقف نمو الخلية ، يحدث ترسب الجدار الثانوي ، والذي يمكن أن يغير تكوينه فيما يتعلق بالتركيب الأساسي أو يظل دون تغيير وإضافة طبقات إضافية فقط.

في بعض الحالات ، اللجنين هو مكون من الجدار الثانوي. على سبيل المثال ، تحتوي الأشجار على كميات كبيرة من السليلوز واللجنين.

تركيب

عملية التركيب الحيوي للجدار معقدة. أنها تنطوي على ما يقرب من 2000 الجينات المشاركة في بناء الهيكل.

يتم تصنيع السليلوز في غشاء البلازما ليتم إيداعه مباشرة من الخارج. يتطلب تشكيلها العديد من المجمعات الأنزيمية.

يتم تصنيع بقية المكونات في أنظمة غشائية تقع داخل الخلية (مثل جهاز Golgi) وتفرز بواسطة حويصلات.

وظيفة

يحتوي جدار الخلية في النباتات على وظائف مماثلة لتلك التي تؤديها المصفوفة خارج الخلية في الخلايا الحيوانية ، مثل الحفاظ على شكل الخلية وبنيتها ، وربط الأنسجة وإشارة الخلية. بعد ذلك سنناقش أهم الوظائف:

تنظيم turgor

في الخلايا الحيوانية - التي تفتقر إلى جدار الخلية - تشكل البيئة خارج الخلية تحديًا كبيرًا فيما يتعلق بالتناضح.

عندما يكون تركيز الوسط أعلى مقارنة بداخل الخلية ، يميل الماء في الخلية إلى الخروج. على العكس ، عندما تتعرض الخلية لبيئة ناقصة التوتر (تركيز أعلى داخل الخلية) تدخل المياه ويمكن للخلية أن تنفجر.

في حالة الخلايا النباتية ، تكون المواد المذابة الموجودة في بيئة الخلية أقل منها في داخل الخلية. ومع ذلك ، لا تنفجر الخلية بسبب ضغط جدار الخلية. تسبب هذه الظاهرة ظهور بعض الضغط الميكانيكي أو التورم الخلوي.

يساعد الضغط الناتج عن جدار الخلية في الحفاظ على أنسجة النباتات جامدة.

اتصالات بين الخلايا

الخلايا النباتية قادرة على التواصل مع بعضها البعض من خلال سلسلة من "القنوات" تسمى البلازمودز. تسمح هذه المسارات بتوصيل السيتوسول لكل من الخلايا وتبادل المواد والجزيئات.

يسمح هذا النظام بتبادل المنتجات الأيضية والبروتينات والأحماض النووية وحتى الجزيئات الفيروسية.

إشارات الطرق

في هذه المصفوفة المعقدة ، هناك جزيئات مشتقة من البكتين ، مثل oligogalacturonides ، والتي لديها القدرة على إطلاق مسارات الإشارات كردود دفاعية. بمعنى آخر ، إنها تعمل كجهاز المناعة في الحيوانات.

على الرغم من أن جدار الخلية يشكل حاجزًا ضد مسببات الأمراض ، إلا أنه لا يمكن اختراقه تمامًا. لذلك ، عندما يتم إضعاف الجدار ، يتم إطلاق هذه المركبات و "تحذير" مصنع الهجوم.

ردا على ذلك ، يحدث إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلي ويتم إنتاج الأيضات ، مثل phytoalexins ، وهي مواد مضادة للميكروبات.

جدار الخلية في بدائيات النوى

هيكل وتكوين في eubacteria

يحتوي الجدار الخلوي لبكتيريا eubacteria على بنائين أساسيين ، يتميزان بصمة الجرام الشهيرة.

تتكون المجموعة الأولى من البكتيريا سالبة الجرام. في هذا النوع غشاء مزدوج. جدار الخلية رقيق ومحاط من كلا الجانبين بغشاء بلازما داخلي وخارجي. المثال الكلاسيكي لبكتيريا سلبية الجرام هو E. coli.

من جانبها ، تحتوي البكتيريا الموجبة للجرام فقط على غشاء بلازما ويكون جدار الخلية أكثر سماكة. هذه عادة ما تكون غنية بأحماض التيكويك والأحماض الفطرية. مثال على ذلك المكورات العنقودية الذهبية الممرضة .

المكون الرئيسي لكلا النوعين من الجدران هو ببتيدوغليكان ، المعروف أيضا باسم مورين. الوحدات أو المونومرات التي تتكون منها هي N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid. وهي تتألف من سلاسل خطية من السكريات والببتيدات الصغيرة. أشكال الببتيدوغليكان هياكل قوية ومستقرة.

بعض المضادات الحيوية ، مثل البنسلين والفانكومايسين ، تعمل عن طريق منع تكوين روابط جدار الخلية البكتيرية. عندما تفقد بكتيريا جدارها الخلوي ، تُعرف التركيبة الناتجة باسم البلازما.

هيكل وتكوين في العتيق

تختلف الآثار القديمة في تكوين الجدار فيما يتعلق بالبكتيريا ، وذلك أساسًا لأنها لا تحتوي على الببتيدوغليكان. تمتلك بعض الأركيا طبقة من السودوببتيدوغليكان أو السودومورين.

يبلغ سمك هذا البوليمر 15-20 نانومتر ويشبه الببتيدوغليكان. مكونات البوليمر هي حمض الأسيتيل- كيتالورونيك N المرتبط بـ N-Acetylglucosamine.

تحتوي على سلسلة من الدهون النادرة ، مثل مجموعات الأيزوبرين المرتبطة بالجليسرول وطبقة إضافية من البروتينات السكرية ، تسمى الطبقة S. وغالبًا ما ترتبط هذه الطبقة بغشاء البلازما.

الدهون مختلفة عن البكتيريا. في حقيقيات النوى والبكتيريا ، تكون الروابط الموجودة من نوع الإستر ، بينما في الأنواع القديمة تكون من النوع الأثير. هيكل عظمي من الجلسرين هو نموذجي لهذا المجال.

هناك بعض الأنواع القديمة ، مثل Ferroplasma Acidophilum و Thermoplasma spp. ، والتي لا تحتوي على جدار خلوي ، على الرغم من حقيقة أنها تعيش في ظروف بيئية قاسية.

كل من eubacteria و archaea يحتويان على طبقة كبيرة من البروتينات ، مثل المواد اللاصقة ، والتي تساعد هذه الكائنات الحية الدقيقة على استعمار بيئات مختلفة.

تركيب

في البكتيريا سالبة الجرام ، يتم تصنيع مكونات الجدار في السيتوبلازم أو في الغشاء الداخلي. بناء الجدار يحدث خارج الخلية.

يبدأ تكوين الببتيدوغليكان في السيتوبلازم ، حيث يحدث تخليق النوكليوتيدات لمكونات الجدار.

بعد ذلك ، يستمر التخليق في الغشاء الخلوي ، حيث يتم تصنيع مركبات الطبيعة الدهنية.

تنتهي عملية التخليق داخل الغشاء الخلوي ، حيث تحدث بلمرة وحدات الببتيدوغليكان. إنزيمات مختلفة تشارك في هذه العملية.

وظائف

مثل جدار الخلية في النباتات ، يؤدي هذا التركيب في البكتيريا وظائف مماثلة لحماية هذه الكائنات أحادية الخلية من التحلل في مواجهة الإجهاد الأسموزي.

يساعد الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام في نقل البروتينات والمواد المذابة ، ونقل الإشارات. كما أنه يحمي الكائن الحي من مسببات الأمراض ويوفر الاستقرار الخلوي.

جدار الخلية في الفطريات

هيكل وتكوين

غالبية جدران الخلايا في الفطريات لها تركيبة وبنية متشابهة إلى حد ما. تتكون من بوليمرات كربوهيدرات شبيهة بالهلام ، متشابكة مع البروتينات والمكونات الأخرى.

المكون المميز للجدار الفطري هو الكيتين. يتفاعل مع glucans لإنشاء مصفوفة ليفية. على الرغم من أنها بنية قوية ، إلا أنها تتمتع بدرجة معينة من المرونة.