У чего отсутствует клеточная стенка
Жесткий слой, окружающий клетки бактерий, архей, грибов ирастений, называется клеточной стенкой. Стенка находится вне пределов цитоплазмической мембраны (клеточной мембраны) ивыполняет целый ряд функций. Уживотных ибольшинства простейших клеточной стенки ненаблюдается.
Вданной статье охарактеризована клеточная стенка (строение ифункции), кратко для каждого вида клеток.
Клеточные стенки высших растений
Растительная клеточная оболочка, строение ифункции которой здесь рассматриваются, имеет многослойную структуру.
Это внешний слой (средняя пластинка), первичная клеточная стенка ивторичная клеточная стенка. Вторичная клеточная стенка имеется неувсех растений.
Основная функция клеточной стенки состоит вформировании каркаса клетки ипредотвращении еерасширения. Кроме того, клеточная стенка:
Клеточные стенки водорослей
Как иклетки высших растений, клетки водорослей имеют соответствующие стенки. Они содержат целлюлозу идругие гликопротеины.
Вклеточных стенках зеленых инекоторых видов красных водорослей встречаются манозиловые микроволокна. Авклеточных стенках бурых водорослей встречается альгиновая кислота.
Агарозы, карагинан, порфиран, фурселеран ифуноран встречаются практически вовсех видах водорослей. Группа диатомовых водорослей синтезирует свою клеточную стенку изкремнезема, что вкакой-то мере способствует быстрому росту водорослей.
Клеточные стенки грибов
Грибная клеточная стенка меняет свой состав, свойства иформу помере роста гриба.
Клеточные стенки бактерий
Бактериальные клеточные стенки, как иурастений, впервую очередь защищают ячейку отвнутреннего тургора. Упрокариот клеточная стенка отличается составом основного компонента— онсостоит изпептидогликана, размещающегося сразу зацитоплазматической мембраной.
Различают два вида бактериальных клеточных стенок, поэтому признаку бактерии делятся награмотрицательные играмположительные.
Вграмположительных бактериях клеточная стенка имеет толстый слой пептидогликана. Такая стенка имеется уопределенного типа организмов, вклетках которых формируется липотейхоевая кислота, благодаря наличию фосфодиестерных связей между мономерами которой клетка получает отрицательный электрический заряд.
Соответственно грамотрицательные бактерии имеют очень тонкий слой пептидогликана клеточной стенки иимеют вторую, внешнюю, мембрану, находящуюся снаружи отклеточной стенки икомпонующую фосфолипиды илипополисахариды насвоей внешней стороне.
Уважаемые читатели, хотелосьбы знать былали вам полезна информация, описывающая строение ифункции клеточной оболочки, кратко, ноемко характеризующая разные виды клеток.
Клеточная стенка
В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.
Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.
Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.
Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране. У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране. Между мембраной и оболочкой образуется периплазматическое пространство. Снаружи клеточная оболочка грамотрицательных прокариот окружена внешней мембраной, составленной из липополисахарида.
У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.
Состав клеточной стенки растений
У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.
Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность. Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой. Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.
Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.
Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.
В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.
Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.
Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы. Обычно в это время клетка уже дифференцирована и не растет (исключение составляют, например, клетки колленхимы).
В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.
Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках). Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться. Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.
Функции клеточной стенки
Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.
Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.
Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).
Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.
Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.
Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.
У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.
Особенности, функции и структура клеточной стенки
клеточная стенка Это толстая и устойчивая структура, которая ограничивает определенные типы клеток и окружает плазматическую мембрану. Это не рассматривается как стена, которая избегает контакта с внешней стороной; Это динамичная, сложная структура, которая отвечает за значительное количество физиологических функций в организмах..
Клеточная стенка содержится в растениях, грибах, бактериях и водорослях. Каждая стена имеет структуру и типичный состав группы. Напротив, одной из характеристик клеток животных является отсутствие клеточной стенки. Эта структура в основном отвечает за придание и поддержание формы клеток.
Клеточная стенка действует как защитный барьер в ответ на осмотический дисбаланс, который может иметь клеточная среда. Кроме того, он играет роль в общении между клетками.
Общие характеристики
-Клеточная стенка представляет собой толстый, стабильный и динамический барьер, обнаруживаемый у разных групп организмов..
-Наличие этой структуры жизненно важно для жизнеспособности клетки, ее формы и, в случае вредных организмов, участвует в ее патогенности.
-Хотя состав стенки варьируется в зависимости от каждой группы, основная функция заключается в поддержании целостности клетки от осмотических сил, которые могут разрушить клетку.
-В случае многоклеточных организмов, это помогает формированию тканей и участвует в клеточной коммуникации
Клеточная стенка у растений
Структура и состав
Клеточные стенки растительных клеток состоят из полисахаридов и гликопротеинов, организованных в трехмерной матрице.
Наиболее важным компонентом является целлюлоза. Он состоит из повторяющихся звеньев глюкозы, связанных вместе β-1,4 связями. Каждая молекула содержит около 500 молекул глюкозы.
Остальные компоненты включают в себя: гомогалактуронан, рамногалактуронан I и II и полисахариды гемицеллюлозы, такие как ксилоглюканы, глюкоманнаны, ксиланы и другие..
Гемицеллюлоза связана водородными связями с целлюлозой. Эти взаимодействия очень стабильны. Режим взаимодействия не очень хорошо определен для остальных компонентов.
Его можно дифференцировать между первичной и вторичной клеточными стенками. Основное тонкое и несколько податливое. После остановки роста клеток происходит отложение вторичной стенки, которая может изменить свой состав относительно первичной или остаться неизменной и добавить только дополнительные слои.
В некоторых случаях лигнин является компонентом вторичной стенки. Например, деревья показывают значительное количество клетчатки и лигнина.
синтез
Процесс биосинтеза стенки сложен. Он включает в себя около 2000 генов, участвующих в построении структуры.
Целлюлоза синтезируется в плазматической мембране для осаждения непосредственно снаружи. Для его образования требуется несколько ферментативных комплексов.
Остальные компоненты синтезируются в мембранных системах, расположенных внутри клетки (например, аппарат Гольджи) и выводятся с помощью везикул..
функция
Клеточная стенка у растений выполняет функции, аналогичные тем, которые внеклеточный матрикс выполняет в клетках животных, такие как поддержание формы и структуры клеток, соединение тканей и передача сигналов клеткам. Далее мы обсудим наиболее важные функции:
Регулировать тургор
В клетках животных, у которых отсутствует клеточная стенка, внеклеточная среда представляет собой серьезную проблему с точки зрения осмоса..
Когда концентрация среды выше, чем внутри клетки, вода в клетке имеет тенденцию выходить. И наоборот, когда клетка подвергается воздействию гипотонической среды (более высокая концентрация внутри клетки), вода попадает и клетка может взорваться.
В случае растительных клеток растворенные вещества, обнаруженные в клеточной среде, ниже, чем во внутренней части клетки. Однако клетка не взрывается, потому что клеточная стенка нажата. Это явление вызывает появление некоторого механического давления или клеточного тургора.
Тургорное давление, создаваемое клеточной стенкой, помогает сохранить ткани растений жесткими.
Связи между клетками
Растительные клетки могут общаться друг с другом через серию «каналов», называемых плазмодемами. Эти маршруты позволяют соединять цитозоль как клеток, так и обмениваться веществами и частицами..
Эта система позволяет обмен продуктов обмена, белков, нуклеиновых кислот и даже вирусных частиц.
Сигнальные дороги
В этой сложной матрице присутствуют молекулы, полученные из пектина, такие как олигогалактурониды, которые способны запускать сигнальные пути в качестве защитных реакций. Другими словами, они работают как иммунная система у животных.
Хотя клеточная стенка образует барьер против патогенов, она не является полностью непроницаемой. Поэтому, когда стена ослаблена, эти соединения высвобождаются и «предупреждают» растение о нападении..
В ответ происходит высвобождение активных форм кислорода и производятся метаболиты, такие как фитоалексины, которые являются антимикробными веществами..
Клеточная стенка у прокариот
Структура и состав в эубактерии
Клеточная стенка эубактерии имеет две фундаментальные структуры, которые дифференцируются знаменитым окрашиванием по Граму..
Первая группа состоит из грамотрицательных бактерий. У этого типа мембрана двойная. Клеточная стенка тонкая и с обеих сторон окружена внутренней и внешней плазматической мембраной. Классическим примером грамотрицательной бактерии является Кишечная палочка.
В свою очередь, грамположительные бактерии имеют только плазматическую мембрану, а клеточная стенка намного толще. Они обычно богаты тейхоевой кислотой и миколевой кислотой. Примером является патоген Золотистый стафилококк.
Основным компонентом обоих типов стен является пептидогликан, также известный как мурейн. Единицами или мономерами, которые его составляют, являются N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминовая кислота. Он состоит из линейных цепочек полисахаридов и небольших пептидов. Пептидогликан образует прочные и стабильные структуры.
Некоторые антибиотики, такие как пенициллин и ванкомицин, действуют, предотвращая образование бактериальных связей клеточной стенки. Когда бактерия теряет клеточную стенку, полученная структура называется сферопластом..
Структура и состав в архее
Археи различаются по составу стенки относительно бактерий, главным образом потому, что они не содержат пептидогликана. Некоторые археи имеют слой псевдопептидогликана или псевдомуреина.
Этот полимер имеет толщину 15-20 нм и похож на пептидогликан. Компонентами полимера являются 1-N-ацетилталозаминуроновая кислота, связанная с N-ацетилглюкозамином..
Они содержат ряд редких липидов, таких как изопреновые группы, присоединенные к глицерину, и дополнительный слой гликопротеинов, называемый слоем S. Этот слой часто ассоциируется с плазматической мембраной..
Есть несколько видов архей, таких как Ферроплазма ацидофильная и Thermoplasma spp., которые не имеют клеточной стенки, несмотря на то, что живут в экстремальных условиях окружающей среды.
И эубактерии, и археи представляют большой слой белков, таких как адгезины, которые помогают этим микроорганизмам колонизировать различные среды.
синтез
У грамотрицательных бактерий компоненты стенки синтезируются в цитоплазме или во внутренней мембране. Строительство стены происходит снаружи клетки.
Образование пептидогликана начинается в цитоплазме, где происходит синтез нуклеотидных предшественников компонентов стенки.
Впоследствии синтез продолжается в цитоплазматической мембране, где синтезируются соединения липидной природы..
Процесс синтеза заканчивается внутри цитоплазматической мембраны, где происходит полимеризация пептидогликановых звеньев. Различные ферменты участвуют в этом процессе.
функции
Как и клеточная стенка у растений, эта структура у бактерий выполняет аналогичные функции по защите этих одноклеточных организмов от лизиса перед лицом осмотического стресса..
Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий помогает транслокации белков и растворенных веществ и передаче сигнала. Он также защищает организм от патогенов и обеспечивает клеточную стабильность.
Клеточная стенка у грибов
Структура и состав
Большинство клеточных стенок у грибов имеют довольно схожий состав и структуру. Они образуются из гелеобразных углеводных полимеров, перепутанных с белками и другими компонентами..
Отличительным компонентом грибковой стенки является хитин. Он взаимодействует с глюканами, образуя волокнистую матрицу. Хотя это прочная структура, она обладает определенной степенью гибкости.
синтез
Другие компоненты синтезируются в аппарате Гольджи и в эндоплазматической сети. Эти молекулы выводятся в клеточную поверхность путем выделения с помощью везикул..
функции
Клеточная стенка грибов определяет ее морфогенез, жизнеспособность и патогенность. С экологической точки зрения он определяет тип среды, в которой может жить определенный грибок или нет.
Клеточная стена – определение, функция и структура
Определение клеточной стенки
Функции клеточной стенки
Клеточная стенка имеет несколько различных функций. Он гибкий, но придает клетке силу, которая помогает защитить клетку от физического повреждения. Это также придает клетке форму и позволяет организму поддерживать определенную форму в целом. Клеточная стенка также может обеспечить защиту от патогенных микроорганизмов, таких как бактерии, которые пытаются проникнуть в клетку. Структура клеточной стенки позволяет проходить через нее множеству маленьких молекул, но не более крупных молекул, которые могут повредить клетку.
Структура клеточной стенки
Растительные клеточные стенки
Основным компонентом растительная клетка стенка – это целлюлоза, углевод, который образует длинные волокна и придает клеточной стенке жесткость. Волокна целлюлозы объединяются в пучки, называемые микрофибриллами. Другие важные углеводы включают гемицеллюлозу, пектин и лигинин. Эти углеводы образуют сеть вместе со структурными белками для формирования клеточной стенки. Растение клетки, которые находятся в процессе роста, имеют первичные клеточные стенки, которые являются тонкими. Как только клетки полностью выросли, они развивают вторичные клеточные стенки. Вторичная клеточная стенка представляет собой толстый слой, который формируется внутри первичной клеточной стенки. Этот слой – это то, что обычно подразумевается под клеточной стенкой растения. Между растительными клетками есть еще один слой, называемый средней пластинкой; он богат пектином и помогает клеткам растений слипаться.
Клеточные стенки растительных клеток помогают им поддерживать тургор давление, который является давлением клеточной мембраны, прижимающейся к клеточной стенке. В идеале в клетках растений должно быть много воды, что приводит к высокой мутности. В то время как клетка без клеточной стенки, такая как клетка животного, может разбухать и взрываться слишком много воды диффундирует в него, растения должны быть в гипотонический растворы (больше воды внутри, чем снаружи, что приводит к большому количеству воды, поступающей в клетку) для поддержания давления тургора и их структурной формы. Клеточная стенка эффективно удерживает воду, чтобы клетка не лопнула. Когда давление тургора будет потеряно, растение начнет увядать. Тургорское давление – это то, что придает клеткам растений характерную квадратную форму; клетки полны воды, поэтому они заполняют пространство и давят друг на друга.
Эта диаграмма растительной клетки изображает зеленую клеточную стенку, окружающую ее содержимое.
Клеточные стенки водорослей
Водоросли представляют собой разнообразную группу, и разнообразие их клеточных стенок отражает это. Некоторые водоросли, такие как зеленые водоросли, имеют клеточные стенки, которые по структуре похожи на клетки растений. Другие водоросли, такие как бурые водоросли и красные водоросли, содержат целлюлозу наряду с другими полисахаридами или фибриллами. Диатомовые водоросли имеют клеточные стенки, которые сделаны из кремниевой кислоты. Другими важными молекулами в клеточных стенках водорослей являются маннаны, ксиланы и альгиновая кислота.
Грибковые клеточные стенки
Клеточные стенки грибов содержат хитин, который представляет собой производное глюкозы, сходное по структуре с целлюлозой. Слои хитина очень жесткие; хитин такой же молекула встречается в жестких экзоскелетах животных, таких как насекомые и ракообразные. Глюканы, которые являются другими полимерами глюкозы, также обнаруживаются в клеточной стенке гриба вместе с липидами и белками. У грибов есть белки, названные гидрофобинами в их клеточных стенках. Гидрофобины, содержащиеся только в грибах, придают клеткам силу, помогают им прилипать к поверхности и помогают контролировать движение воды в клетки. У грибов клеточная стенка является наиболее внешним слоем и окружает клеточную мембрану.
Клеточные стенки бактерий и архей
Клеточные стенки бактерий обычно содержат полисахарид пептидогликана, который является пористым и пропускает небольшие молекулы. Вместе клеточная мембрана и клеточная стенка называются клеточной оболочкой. Клеточная стенка является важной частью выживания для многих бактерий. Он обеспечивает механическую структуру для одноклеточных бактерий, а также защищает их от внутреннего давления тургора. Бактерии имеют более высокую концентрацию молекул, таких как белки, внутри себя по сравнению с окружающей средой, поэтому клеточная стенка препятствует попаданию воды внутрь клетки. Различия в толщине клеточной стенки также делают возможным окрашивание по Граму. Окрашивание по Граму используется для общей идентификации бактерий; бактерии с толстыми клеточными стенками являются грамположительными, а бактерии с более тонкими клеточными стенками – грамотрицательными.
Хотя археи во многом похожи на бактерии, едва ли в стенках архей содержится пептидогликан. Есть несколько различных типов клеточных стенок у архей. Некоторые состоят из псевдопептидогликана, некоторые имеют полисахариды, некоторые имеют гликопротеины, а другие имеют белки поверхностного слоя (так называемый S-слой, который также можно найти в бактериях).
викторина
1. Что является функцией клеточной стенки?A. Для поддержания тургорского давленияB. Для поддержки клеткиC. Чтобы контролировать, какие молекулы входят и выходят из клеткиD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
D верно. Все это функции клеточной стенки.
2. Клетки какой группы организмов лишены клеточной стенки?A. ArchaeaB. бактерииC. животныеD. Грибы
Ответ на вопрос № 2
С верно. Животные клетки не имеют клеточных стенок; они имеют только полупроницаемую клеточную мембрану. Животные клетки могут двигаться легче без клеточной стенки.
3. У какого организма есть клеточная стенка, содержащая хитин?A. растенияB. морские водорослиC. ГрибыD. бактерии
Ответ на вопрос № 3
С верно. Клеточные стенки грибов содержат хитин, что делает их крепкими и жесткими. Хитин является полисахаридом, который также образует экзоскелеты некоторых насекомых и ракообразных.
У чего отсутствует клеточная стенка
Какими особенностями, в отличие от животной и грибной, обладает растительная клетка?
1) образует целлюлозную клеточную стенку
2) включает рибосомы
3) обладает способностью многократно делиться
4) накапливает питательные вещества
5) содержит лейкопласты
6) не имеет центриолей
Признаки животной клетки:
1) эукариотическая клетка;
2) отсутствует клеточная стенка;
3) на наружной поверхности клеточной мембраны имеется гликокаликс, образованный олигосахаридами;
4) в наружной клеточной мембране присутствует холестерин;
5) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы;
6) немембранные органоиды: рибосомы, клеточный центр (центриоли), микротрубочки, микрофиламенты;
7) отсутствуют пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), отсутствуют крупные центральные вакуоли;
8) запасной полисахарид – гликоген.
Признаки грибной клетки:
1) эукариотическая клетка;
2) клеточная стенка из хитина;
3) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, вакуоли;
4) немембранные органоиды: рибосомы, клеточный центр (центриоли), микротрубочки, микрофиламенты;
5) отсутствуют пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), отсутствуют лизосомы;
6) запасной полисахарид – гликоген.
Признаки растительной клетки:
1) эукариотическая клетка;
2) клеточная стенка из целлюлозы;
3) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), митохондрии, центральные вакуоли;
4) немембранные органоиды: рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты;
5) отсутствуют лизосомы, отсутствует клеточных центр (центриоли) у большинства растений (есть у низших растений);
6) запасной полисахарид – крахмал.
(1) образует целлюлозную клеточную стенку – растительная клетка;
(2) включает рибосомы – все клетки;
(3) обладает способностью многократно делиться – низкодифференцированные растительные, грибные, животные клетки;
(4) накапливает питательные вещества – и растительная, и грибная, и животная;
(5) содержит лейкопласты – растительная клетка;
(6) не имеет центриолей – растительная клетка (большинство).