Soluseinä: määritelmä, rakenne ja toiminta (kaaviolla)

Sisältö

• Mikä on soluseinämän toiminta?
• Mikä tekee kasvisoluseinästä?
• Turgor-paine
• Proteiinit soluseinämässä
• Kasvisoluseinämän rakenne
• Ensisijainen soluseinä
• Toissijainen soluseinä
• Ero kasvien primaaristen ja toissijaisten soluseinien välillä
• Sieni- ja leväsolujen rakenne
• Sienisoluseinät
• Soluseinät levässä
• Bakteerisoluseinät
• Gram-positiiviset ja gram-negatiiviset bakteerit
• Antibiootit ja bakteerit
• Antibioottinen vastustuskyky
• Soluseinät

Soluseinä on ylimääräinen suojakerros solukalvon päälle. Löydät soluseinät sekä prokaryooteista että eukaryooteista, ja ne ovat yleisimpiä kasveissa, levissä, sienissä ja bakteereissa.

Eläimillä ja alkueläimillä ei kuitenkaan ole tällaista rakennetta. Soluseinät ovat yleensä jäykkiä rakenteita, jotka auttavat ylläpitämään solun muotoa.

Mikä on soluseinämän toiminta?

Soluseinämällä on useita toimintoja, mukaan lukien kennon rakenteen ja muodon ylläpitäminen. Seinä on jäykkä, joten se suojaa kennoa ja sen sisältöä.

Esimerkiksi soluseinä voi estää patogeenejä, kuten kasviviruksia, pääsemästä sisään. Mekaanisen tuen lisäksi seinä toimii kehyksenä, joka voi estää solua laajenemasta tai kasvamasta liian nopeasti. Proteiinit, selluloosakuidut, polysakkaridit ja muut rakenneosat auttavat seinää ylläpitämään solun muotoa.

Soluseinällä on myös tärkeä rooli kuljetuksessa. Koska seinä on puoliläpäisevä kalvo, se antaa tiettyjen aineiden, kuten proteiinien, läpi. Tämä antaa seinälle mahdollisuuden säätää diffuusiota solussa ja hallita mitä tulee tai lähtee.

Lisäksi puoliläpäisevä kalvo auttaa kommunikoimaan solujen välillä antamalla signalointimolekyylien kulkea huokosten läpi.

Mikä tekee kasvisoluseinästä?

Kasvisoluseinä koostuu pääasiassa hiilihydraateista, kuten pektiineistä, selluloosasta ja hemiselluloosasta. Sillä on myös pieniä määriä rakenneproteiineja ja joitain mineraaleja, kuten piitä. Kaikki nämä komponentit ovat soluseinämän tärkeitä osia.

Selluloosa on monimutkainen hiilihydraatti ja koostuu tuhansista glukoosimonomeerit jotka muodostavat pitkät ketjut. Nämä ketjut tulevat yhteen ja muodostavat selluloosan mikrofibrilleillä, joiden halkaisija on useita nanometriä. Mikrofibrillit auttavat hallitsemaan solun kasvua rajoittamalla tai sallimalla solun laajenemista.

Turgor-paine

Yksi tärkeimmistä syistä seinämän pitämiseen kasvisolussa on se, että se kestää turgor paine, ja tässä tapauksessa selluloosalla on ratkaiseva rooli. Turgorpaine on voima, jonka solun sisäosa työntää ulos. Selluloosan mikrofibrillit muodostavat matriisin proteiinien, hemiselluloosien ja pektiinien kanssa antamaan vahvan kehyksen, joka voi vastustaa turgooripainetta.

Sekä hemiselluloosat että pektiinit ovat haarautuneita polysakkarideja. Hemisselluloosissa on vety sidoksia, jotka yhdistävät ne selluloosan mikrofibrilleihin, kun taas pektiinit vangitsevat vesimolekyylejä geelin luomiseksi. Hemisselluloosat lisäävät matriisin lujuutta, ja pektiinit auttavat estämään puristumista.

Proteiinit soluseinämässä

Soluseinämän proteiinit palvelevat erilaisia ​​toimintoja. Jotkut niistä tarjoavat rakenteellista tukea. Toiset ovat entsyymejä, jotka ovat eräänlainen proteiini, joka voi nopeuttaa kemiallisia reaktioita.

Entsyymit auttavat muodostumaan ja normaaliin modifikaatioihin, joita tapahtuu kasvien soluseinämän ylläpitämiseksi. Niillä on myös merkitys hedelmien kypsymisessä ja lehtien värimuutoksissa.

Jos olet koskaan tehnyt omia hilloja tai hyytelöitä, niin olet nähnyt samantyyppisiä pektiinit löytyy soluseinistä toiminnassa. Pektiini on ainesosa, jonka kokit lisäävät sakeutettuihin hedelmämehuihin. He usein käyttävät omenoissa tai marjoissa luonnollisesti olevia pektiinejä hillojen tai hyytelöiden valmistukseen.

••• Tieteellinen

Kasvisoluseinämän rakenne

Kasvisolujen seinät ovat kolmikerroksisia rakenteita, joissa on keskimmäinen lamelli, ensisijainen soluseinä ja toissijainen soluseinä. Keskimmäinen lamelli on uloin kerros ja auttaa solujen välisissä liitoksissa pitäen vierekkäisiä soluja yhdessä (toisin sanoen se istuu kahden solun soluseinämien välissä ja pitää niitä yhdessä; tästä syystä sitä kutsutaan keskimmäiseksi lamelliksi, vaikka se on uloin kerros).

Keskimmäinen lamelli toimii kuin liima tai sementti kasvisoluille, koska se sisältää pektiinejä. Solujen jakautumisen aikana keskimmäinen lamelli muodostaa ensimmäisenä.

Ensisijainen soluseinä

Ensisijainen soluseinä kehittyy solun kasvaessa, joten se on yleensä ohut ja joustava. Se muodostuu keskimmäisen lamellin ja plasmakalvo.

Se koostuu selluloosan mikrofibrilleistä, joissa on hemisellulooseja ja pektiinejä. Tämä kerros antaa solun kasvaa ajan myötä, mutta ei rajoita liikaa solujen kasvua.

Toissijainen soluseinä

Toissijainen soluseinä on paksumpi ja jäykempi, joten se tarjoaa enemmän suojaa kasvelle. Se esiintyy primaarisen soluseinämän ja plasmakalvon välillä. Usein ensisijainen soluseinä auttaa luomaan tämän sekundaarisen seinän solun kasvamisen loputtua.

Toissijaiset soluseinät koostuvat selluloosasta, hemiselluloosista ja ligniini. Ligniini on aromaattisen alkoholin polymeeri, joka tarjoaa lisätukea kasvelle. Se auttaa suojaamaan kasvia hyönteisten tai taudinaiheuttajien hyökkäyksiltä. Ligniini auttaa myös veden kuljetuksessa soluissa.

Ero kasvien primaaristen ja toissijaisten soluseinien välillä

Kun verrataan kasvien primaaristen ja toissijaisten soluseinien koostumusta ja paksuutta, erojen havaitseminen on helppoa.

Ensinnäkin primaariseinämissä on yhtä suuret määrät selluloosaa, pektiinejä ja hemisellulooseja. Toissijaisissa soluseinämissä ei kuitenkaan ole pektiiniä ja niissä on enemmän selluloosaa.Toiseksi, primaarisolujen seinämissä olevat selluloosan mikrofibriilit näyttävät satunnaisilta, mutta ne on järjestetty sekundaarisiin seiniin.

Vaikka tutkijat ovat löytäneet monia näkökohtia siitä, kuinka soluseinät toimivat kasveissa, jotkut alueet tarvitsevat vielä lisätutkimuksia.

Esimerkiksi, he oppivat edelleen enemmän todellisista geeneistä, jotka osallistuvat soluseinämän biosynteesiin. Tutkijoiden arvion mukaan prosessiin osallistuu noin 2000 geeniä. Toinen tärkeä tutkimusalue on kuinka geenisäätely toimii kasvisoluissa ja miten se vaikuttaa seinämään.

Sieni- ja leväsolujen rakenne

Samoin kuin kasvit, sienten soluseinät koostuvat hiilihydraateista. Vaikka sienillä on soluja kitiini ja muut hiilihydraatit, niissä ei ole selluloosaa, kuten kasveissa.

Heidän soluseinämissä on myös:

On tärkeää huomata, että kaikilla sienillä ei ole soluseiniä, mutta monilla niistä on. Sienissä soluseinämä sijaitsee plasmakalvon ulkopuolella. Kitiini muodostaa suurimman osan soluseinämästä, ja se on sama materiaali, joka antaa hyönteisille heidän vahvat eksoskeletonsa.

Sienisoluseinät

Yleensä soluseinämillä on kolme kerrosta: kitiini, glukaanit ja proteiinit.

Sisimmänä kerroksena kitiini on kuitua ja koostuu polysakkarideista. Se auttaa tekemään sienisolujen seinämistä jäykkiä ja vahvoja. Seuraavaksi on kerros glukaaneja, jotka ovat glukoosipolymeerejä, silloittuen kitiinin kanssa. Glukaanit auttavat myös sieniä ylläpitämään soluseinän jäykkyyttä.

Lopuksi on kerros proteiineja, nimeltään mannoproteiinien tai mannans, joilla on korkea taso mannoosisokeri. Soluseinässä on myös entsyymejä ja rakenneproteiineja.

Sienisoluseinämän eri komponentit voivat toimia eri tarkoituksissa. Esimerkiksi entsyymit voivat auttaa orgaanisten materiaalien hajottamisessa, kun taas muut proteiinit voivat auttaa tarttumiseen ympäristöön.

Soluseinät levässä

Levien soluseinät koostuvat polysakkarideista, kuten selluloosasta, tai glykoproteiineista. Joidenkin levien soluseinämissä on sekä polysakkarideja että glykoproteiineja. Lisäksi leväsolujen seinämissä on mannaaneja, ksylaaneja, algiinihappoa ja sulfonoituja polysakkarideja. Eri tyyppisten levien soluseinät voivat vaihdella suuresti.

Mannaanit ovat proteiineja, jotka tekevät mikrofibrilleistä joissain vihreissä ja punalevissä. Ksylaanit ovat monimutkaisia ​​polysakkarideja ja korvaavat toisinaan selluloosan levässä. Algiinihappo on toinen polysakkaridityyppi, jota esiintyy usein ruskeissa levissä. Suurimmassa osassa leviä on kuitenkin sulfonoituja polysakkarideja.

Diatomit ovat erään tyyppisiä leviä, jotka elävät vedessä ja maaperässä. Ne ovat ainutlaatuisia, koska niiden soluseinät on valmistettu piidioksidista. Tutkijat tutkivat edelleen miten piileviä muodostavat soluseinänsä ja mitkä proteiinit muodostavat prosessin.

Siitä huolimatta, he ovat todenneet, että piimat ovat muodostaneet mineraalirikkaat seinänsä sisäisesti ja siirtävät ne solun ulkopuolelle. Tämä prosessi, nimeltään eksosytoosilla, on monimutkainen ja sisältää useita proteiineja.

Bakteerisoluseinät

Bakteerisoluseinässä on peptidoglykaaneja. Peptidoglykaani tai mureiinia on ainutlaatuinen molekyyli, joka koostuu sokereista ja aminohapoista verkkokerroksessa, ja se auttaa solua ylläpitämään muotoaan ja rakennettaan.

Bakteerien soluseinä esiintyy plasmakalvon ulkopuolella. Seinä ei vain autta konfiguroimaan solun muotoa, vaan se myös estää solua purkautumasta ja vuotamasta koko sisältöä.

Gram-positiiviset ja gram-negatiiviset bakteerit

Yleensä voit jakaa bakteerit gram-positiivisiin tai gram-negatiivisiin luokkiin, ja jokaisella tyypillä on hiukan erilainen soluseinä. Gram-positiiviset bakteerit voivat värjäytyä siniseksi tai violetiksi gram-värjäyskokeen aikana, joka käyttää väriaineita reagoimaan soluseinämän peptidoglykaanien kanssa.

Toisaalta gram-negatiivisia bakteereja ei voida värjätä sinisiksi tai violeteiksi tämän tyyppisellä testillä. Nykyään mikrobiologit käyttävät edelleen gram-värjäystä bakteerityypin tunnistamiseen. On tärkeää huomata, että sekä gram-positiivisissa että gram-negatiivisissa bakteereissa on peptidoglykaaneja, mutta ylimääräinen ulkokalvo estää gram-negatiivisten bakteerien värjäämisen.

Gram-positiivisilla bakteereilla on paksut soluseinät, jotka on tehty peptidoglykaanikerroksista. Gram-positiivisilla bakteereilla on yksi plasmamembraani, jota ympäröi tämä soluseinä. Gramnegatiivisilla bakteereilla on kuitenkin peptidoglykaanien ohuet soluseinät, jotka eivät riitä suojelemaan niitä.

Siksi gram-negatiivisilla bakteereilla on ylimääräinen kerros lipopolysakkaridit (LPS), jotka toimivat endotoksiini. Gramnegatiivisilla bakteereilla on sisä- ja ulkoplasmakalvo, ja ohuet soluseinät ovat kalvojen välissä.

Antibiootit ja bakteerit

Ihmisen ja bakteerisolujen väliset erot mahdollistavat käytön antibiootit kehossa tappamatta kaikkia solujasi. Koska ihmisillä ei ole soluseiniä, lääkkeet, kuten antibiootit, voivat kohdistua bakteerien soluseiniin. Soluseinämän koostumuksella on merkitys joidenkin antibioottien toiminnassa.

Esimerkiksi penisilliini, yleinen beeta-laktaamiantibiootti, voi vaikuttaa entsyymiin, joka muodostaa yhteydet bakteereissa peptidoglykaanijauheiden välillä. Tämä auttaa tuhoamaan suojaavan soluseinän ja estää bakteereja kasvamasta. Valitettavasti antibiootit voivat tappaa kehossa sekä hyödyllisiä että haitallisia bakteereja.

Toinen ryhmä antibiootteja, nimeltään glykopeptidit, kohdistuu soluseinien synteesiin estämällä peptidoglykaanien muodostumista. Esimerkkejä glykopeptidiantibiooteista ovat vankomysiini ja teikoplaniini.

Antibioottinen vastustuskyky

Antibioottiresistenssi tapahtuu, kun bakteerit muuttuvat, mikä tekee lääkkeistä vähemmän tehokkaita. Koska resistentit bakteerit selviävät, ne voivat lisääntyä ja lisääntyä. Bakteereista tulee resistentti antibiooteille eri tavoin.

Esimerkiksi, he voivat muuttaa soluseinänsä. He voivat siirtää antibiootin soluistaan ​​tai jakaa geneettistä tietoa, joka sisältää lääkkeiden vastustuskyvyn.

Yksi tapa, jolla jotkut bakteerit vastustavat beeta-laktaamiantibiootteja, kuten penisilliini, on valmistaa entsyymi nimeltään beeta-laktamaasi. Entsyymi hyökkää beeta-laktaamirenkaaseen, joka on lääkkeen ydinosa ja koostuu hiilestä, vedystä, typestä ja hapesta. Lääkevalmistajat yrittävät kuitenkin estää tämän resistenssin lisäämällä beeta-laktamaasi-inhibiittoreita.

Soluseinät

Soluseinät tarjoavat suojaa, tukea ja rakenteellista apua kasveille, leväille, sienille ja bakteereille. Vaikka prokaryoottien ja eukaryoottien soluseinämissä on suuria eroja, useimmilla organismeilla on soluseinät plasmakalvojen ulkopuolella.

Toinen samankaltaisuus on, että suurin osa soluseinämistä tarjoaa jäykkyyden ja lujuuden, jotka auttavat soluja ylläpitämään muotoaan. Suoja taudinaiheuttajilta tai saalistajilta on myös jotain, jolla monilla eri organismien soluseinämillä on yhteistä. Monien organismien soluseinät koostuvat proteiineista ja sokereista.

Prokaryoottien ja eukaryoottien soluseinämien ymmärtäminen voi auttaa ihmisiä monin tavoin. Paremmista lääkkeistä vahvempiin satoihin, oppiminen lisää soluseinästä tarjoaa paljon potentiaalisia etuja.