- Característiques generals
- Paret cel·lular en plantes
- Estructura i composició
- síntesi
- funció
- Regular la turgència
- Connexions entre cèl·lules
- Vies de senyalització
- Paret cel·lular en procariotes
- Estructura i composició en eubacteris
- Estructura i composició en arqueges
- síntesi
- funcions
- Paret cel·lular en fongs
- Estructura i composició
- síntesi
- funcions
- referències
La paret cel·lular és una estructura gruixuda i resistent que delimita a certs tipus de cèl·lules i es troba envoltant a la membrana plasmàtica. No és considerada com un mur que evita el contacte amb l'exterior; és una estructura dinàmica, complexa i s'encarrega d'un nombre important de funcions fisiològiques en els organismes.
La paret cel·lular es troba en plantes, fongs, bacteris i algues. Cada paret posseeix una estructura i una composició típica de el grup. En contrast, una de les característiques de les cèl·lules animals és la manca de paret cel·lular. Aquesta estructura s'encarrega principalment de donar i mantenir la forma de les cèl·lules.
La paret cel·lular actua com una barrera protectora en resposta als desequilibris osmòtics que l'ambient cel·lular pugui presentar. A més, posseeix un paper en la comunicació entre les cèl·lules.
Característiques generals
-La paret cel·lular és una barrera gruixuda, estable i dinàmica que es troba en diferents grups d'organismes.
-La presència d'aquesta estructura és vital per a la viabilitat de la cèl·lula, la forma de la mateixa i, en el cas d'organismes perjudicials, participa a la seva patogenicitat.
-Encara que la composició de la paret varia depenent de cada grup, la funció principal és mantenir la integritat cel·lular enfront de forces osmòtiques que puguin rebentar la cèl·lula.
-En el cas dels organismes pluricel·lulars, ajuda a la formació dels teixits i participa en la comunicació cel·lular
Paret cel·lular en plantes
Estructura i composició
Les parets cel·lulars de les cèl·lules vegetals estan compostes per polisacàrids i glicoproteïnes, organitzades en una matriu tridimensional.
El component més important és la cel·lulosa. Consisteix d'unitats repetides de glucosa, unides entre si per enllaços β-1,4. Cada molècula conté unes 500 molècules de glucosa.
La resta dels components inclou: homogalacturonan, ramnogalacturonano I i II i polisacàrids d'hemicel·lulosa com els xiloglucanos, glucomananos, xilans, entre d'altres.
La paret també posseeix components de naturalesa proteica. El arabinogalactano és una proteïna que es troba a la paret i està relacionat amb la senyalització cel·lular.
La hemicel·lulosa s'uneix per mitjà d'enllaços d'hidrogen a la cel·lulosa. Aquestes interaccions són molt estables. Per a la resta dels components encara no està ben definit la manera d'interacció.
Es pot diferenciar entre la paret cel·lular primària i la secundària. La primària és prima i una mica mal·leable. Després que el creixement cel·lular s'atura, ocorre la deposició de la paret secundària, que pot canviar la seva composició pel que fa a la primària o romandre inalterable i només afegir capes extra.
En alguns casos, la lignina és un component de la paret secundària. Per exemple, els arbres presenten quantitats importants de cel·lulosa i lignina.
síntesi
El procés de biosíntesi de la paret és complex. Implica aproximadament 2000 gens que participen en la construcció de l'estructura.
La cel·lulosa se sintetitza en la membrana plasmàtica per a ser dipositada directament a l'exterior. La seva formació requereix de diversos complexos enzimàtics.
La resta dels components són sintetitzats en sistemes membranosos situats dins de la cèl·lula (com l'aparell de Golgi) i excretats per mitjà de vesícules.
funció
La paret cel·lular en les plantes posseeix funcions anàlogues a les que exerceix la matriu extracel·lular en les cèl·lules animals, com mantenir la forma i estructura cel·lular, connectar els teixits i senyalització cel·lular. A continuació discutirem les funcions més importants:
Regular la turgència
En les cèl·lules animals -les quals no tenen paret cel·lular- l'ambient extracel·lular suposa un repte important pel que fa a osmosi es refereix.
Quan la concentració de l'mitjà és major comparada amb l'interior cel·lular, l'aigua de la cèl·lula tendeix a sortir. Contràriament, quan la cèl·lula està exposada a un ambient hipotònic (major concentració dins de la cèl·lula) l'aigua entra i la cèl·lula pot explotar.
En el cas de les cèl·lules vegetals, els soluts trobats en l'ambient cel·lular són menors que a l'interior cel·lular. No obstant això, la cèl·lula no explota perquè la paret cel·lular és pressionada. Aquest fenomen causa l'aparició de certa pressió mecànica o turgència cel·lular.
La pressió de turgència creada per la paret cel·lular ajuda a mantenir els teixits de les plantes rígids.
Connexions entre cèl·lules
Les cèl·lules vegetals són capaços de comunicar-se entre si per una sèrie de "canals" anomenats plasmodesmes. Aquestes vies permeten connectar a citosol de les dues cèl·lules i intercanviar materials i partícules.
Aquest sistema permet l'intercanvi de productes metabòlics, proteïnes, àcids nucleics i fins partícules virals.
Vies de senyalització
En aquesta matriu intricada hi molècules derivades de la pectina, com els oligogalacturónidos, que tenen la capacitat de desencadenar vies de senyalització com a respostes de defensa. En altres paraules, funcionen com el sistema immune en els animals.
Tot i que la paret cel·lular forma una barrera contra els patògens, no és totalment impenetrable. Per això, quan la paret és afeblida aquests compostos són alliberats i li "avisen" a la planta de l'atac.
En resposta, ocorre l'alliberament d'espècies reactives de l'oxigen i es produeixen metabòlits, com les fitoalexines, que són substàncies antimicrobianes.
Paret cel·lular en procariotes
Estructura i composició en eubacteris
La paret cel·lular de les eubacteris posseeix dues estructures fonamentals, les quals es diferencien per la famosa tinció de Gram.
El primer grup està conformat pels bacteris Gram negatives. En aquest tipus la membrana en doble. La paret cel·lular és prima i es troba envoltada en dos costats d'una membrana plasmàtica interior i una exterior. L'exemple clàssic d'un bacteri Gram negativa és E. coli.
Per la seva banda, els bacteris Gram positives només posseeixen una membrana plasmàtica i la paret cel·lular és molt més gruixuda. Aquestes solen ser riques en àcids teicoicos i àcids micòlics. Un exemple és el patogen Staphylococcus aureus.
El component principal de tots dos tipus de parets és el peptidoglicà, també conegut com mureïna. Les unitats o monòmers que el componen són la N-aceltilglucosamina i àcid N-acetilmurámico. Està compost de cadenes lineals de polisacàrids i petits pèptids. El peptidoglicà forma estructures fortes i estables.
Alguns antibiòtics, com la penicil·lina i la vancomicina, actuen impedint la formació dels enllaços de la paret cel·lular bacteriana. Quan un bacteri perd la seva paret cel·lular, l'estructura resultant es coneix com esferoplast.
Estructura i composició en arqueges
Les arqueobacteris difereixen en la composició de la paret respecte als bacteris, principalment perquè no contenen peptidoglicà. Algunes arqueges posseeixen una capa de pseudopeptidoglicano o pseudomureína.
Aquest polímer té un gruix de 15-20 nm i és semblant a l'peptidoglicà. Els components de l'polímer són àcid LN-acetiltalosaminuronico unida a N-acetilglucosamina.
Contenen una sèrie de lípids poc comuns, com grups de isoprens units a l'glicerol i una capa addicional de glicoproteïnes, anomenada capa S. Aquesta capa sovint està associada amb la membrana plasmàtica.
Els lípids són diferents que en els bacteris. En els eucariotes i bacteris, els enllaços trobats són de tipus èster, mentre que en les arqueges són de tipus èter. L'esquelet de l'glicerol és típic d'aquest domini.
Existeixen algunes espècies d'arqueges, com Ferroplasma Acidophilum i Thermoplasma spp., Que no presenten paret cel·lular, tot i que viuen en condicions ambientals extremes.
Tant les eubacteris com els arqueobacteris presenten una capa nombrosa de proteïnes, com les adhesinas, que ajuden a aquests microorganismes a colonitzar diferents ambients.
síntesi
En els bacteris Gram negatives dels components de la paret són sintetitzats en el citoplasma o en la membrana interna. La construcció de la paret passa a l'exterior de la cèl·lula.
La formació de l'peptidoglicà comença al citoplasma, on ocorre la síntesi dels nucleòtids precursors dels components de la paret.
Posteriorment, la síntesi continua en la membrana citoplasmàtica, on es sintetitzen els compostos de naturalesa lipídica.
El procés de síntesi finalitza a l'interior de la membrana citoplasmàtica, on ocorre la polimerització de les unitats de peptidoglicà. Diferents enzims participen en aquest procés.
funcions
A l'igual que la paret cel·lular en les plantes, aquesta estructura en els bacteris exerceix funcions similars per protegir aquests organismes unicel·lulars de la lisi enfront de l'estrès osmòtic.
La membrana externa dels bacteris Gram negatives ajuda a la translocació de proteïnes i soluts, ia la transducció de senyals. També protegeix a l'organisme de patògens i aporta estabilitat cel·lular.
Paret cel·lular en fongs
Estructura i composició
La majoria de les parets cel·lulars en els fongs tenen una composició i estructura bastant similar. Es formen a partir de polímers de carbohidrats similars a un gel, entrellaçats amb proteïnes i altres components.
El component distintiu de la paret dels fongs és la quitina. Aquesta interactua amb glucans per crear una matriu fibrosa. Encara que és una estructura forta, presenta cert grau de flexibilitat.
síntesi
La síntesi dels components principals -la quitina i els glucanos- passa a la membrana plasmàtica.
Altres components són sintetitzats en l'aparell de Golgi i en el reticle endoplasmàtic. Aquestes molècules són portades a l'exterior cel·lular per vies d'excreció per mitjà de vesícules.
funcions
La paret cel·lular dels fongs determina la seva morfogènesi, la seva viabilitat cel·lular i la seva patogenicitat. Des del punt de vista ecològic, determina el tipus d'ambient en el qual cert fong pot habitar o no.
referències
- Albers, SV, & Meyer, BH (2011). The archaeal cell envelope. Nature Reviews Microbiology, 9 (6), 414-426.
- Cooper, G. (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sinauer Associates.
- Forbes, BA (2009). Diagnòstic microbiològic. Ed. Mèdica Panamericana.
- Gow, NA, Latge, JP, & Munro, CA (2017). The fungal cell wall: structure, biosynthesis, and function. Microbiology spectrum 5 (3)
- Keegstra, K. (2010). Plant cell walls. Plant physiology, 154 (2), 483-486.
- Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Structure and function of bacterial outer membrane proteins: barrels in a nutshell. Molecular microbiology, 37 (2), 239-253.
- Lodish et, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular cell biology 4th edition. National Center for Biotechnology Information, Bookshelf.
- Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Bacterial cell wall synthesis: new insights from localization studies. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 69 (4), 585-607.
- Showalter, AM (1993). Structure and function of plant cell wall proteins. The Plant Cell, 5 (1), 9-23.
- Valent, BS, & Albersheim, P. (1974). The structure of plant cell walls: On the binding of xyloglucan to cellulose fibers. Plant Physiology, 54 (1), 105-108.
- Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). Signaling rol dels oligogalacturonides derived during cell wall Degradation. Plant signaling & behavior, 7 (11), 1447-1449.