جدار الخلية: الخصائص والوظائف والهيكل - مادة الاحياء - 2025

على جدار الخلية هو بنية سميكة ومقاومة للأن يفصل أنواع معينة من الخلايا ووجد المحيطة غشاء البلازما. ولا يعتبر جداراً يمنع الاتصال بالخارج ؛ إنه هيكل معقد وديناميكي ومسؤول عن عدد كبير من الوظائف الفسيولوجية في الكائنات الحية.

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

يعمل جدار الخلية كحاجز وقائي استجابة للاختلالات التناضحية التي قد تظهر في بيئة الخلية. بالإضافة إلى ذلك ، لها دور في التواصل بين الخلايا.

الخصائص العامة

- جدار الخلية عبارة عن حاجز سميك ومستقر وديناميكي يوجد في مجموعات مختلفة من الكائنات الحية.

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

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

- في حالة الكائنات متعددة الخلايا ، يساعد في تكوين الأنسجة ويشارك في الاتصال الخلوي

جدار الخلية في النباتات

الهيكل والتكوين

تتكون جدران خلايا الخلايا النباتية من عديد السكاريد والبروتينات السكرية ، منظمة في مصفوفة ثلاثية الأبعاد.

أهم عنصر هو السليلوز. وهو يتألف من وحدات جلوكوز متكررة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة سندات - 1،4. يحتوي كل جزيء على حوالي 500 جزيء جلوكوز.

تشمل بقية المكونات: homogalacturonan و rhamnogalacturonan I و II و hemicellulose polysaccharides مثل xyloglucans و glucomannan و xylan وغيرها.

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

يرتبط الهيميسليلوز بالسليلوز عن طريق روابط الهيدروجين. هذه التفاعلات مستقرة للغاية. بالنسبة لبقية المكونات ، لم يتم تحديد طريقة التفاعل بشكل جيد بعد.

يمكنك التفريق بين جدار الخلية الأساسي والثانوي. الأساسي رقيق ومرن إلى حد ما. بعد توقف نمو الخلية ، يحدث ترسب للجدار الثانوي ، والذي يمكن أن يغير تكوينه فيما يتعلق بالجدار الأساسي أو يظل دون تغيير ويضيف طبقات إضافية فقط.

في بعض الحالات ، يعتبر اللجنين أحد مكونات الجدار الثانوي. على سبيل المثال ، تحتوي الأشجار على كميات كبيرة من السليلوز واللجنين.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

عملية التخليق الحيوي للجدار معقدة. يتضمن ما يقرب من 2000 جينة تشارك في بناء الهيكل.

يتم تصنيع السليلوز على غشاء البلازما ليتم ترسيبه في الخارج مباشرة. يتطلب تكوينه عدة مجمعات إنزيمية.

يتم تصنيع باقي المكونات في أنظمة غشائية موجودة داخل الخلية (مثل جهاز جولجي) ويتم إخراجها من خلال الحويصلات.

وظيفة

جدار الخلية في النباتات له وظائف مماثلة لتلك التي تؤديها المصفوفة خارج الخلية في الخلايا الحيوانية ، مثل الحفاظ على شكل الخلية وهيكلها ، وربط الأنسجة ، وإشارات الخلية. أدناه سنناقش أهم الوظائف:

تنظيم تورم

في الخلايا الحيوانية - التي تفتقر إلى جدار خلوي - تشكل البيئة خارج الخلية تحديًا كبيرًا من حيث التناضح.

عندما يكون تركيز الوسط أعلى مقارنة بداخل الخلية ، يميل الماء إلى التدفق خارج الخلية. على العكس من ذلك ، عندما تتعرض الخلية لبيئة منخفضة التوتر (تركيز أعلى داخل الخلية) يدخل الماء ويمكن أن تنفجر الخلية.

في حالة الخلايا النباتية ، تكون المواد المذابة الموجودة في البيئة الخلوية أقل من داخل الخلية. ومع ذلك ، لا تنفجر الخلية لأن جدار الخلية يتعرض للضغط. تسبب هذه الظاهرة ظهور ضغط ميكانيكي معين أو انتفاخ خلوي.

يساعد الضغط الناتج عن جدار الخلية في الحفاظ على أنسجة النبات صلبة.

اتصالات الخلايا

الخلايا النباتية قادرة على التواصل مع بعضها البعض من خلال سلسلة من "القنوات" تسمى plasmodesmata. تربط هذه المسارات العصارة الخلوية لكل من الخلايا وتتبادل المواد والجزيئات.

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

طرق التشوير

في هذه المصفوفة المعقدة ، توجد جزيئات مشتقة من البكتين ، مثل oligogalacturonides ، والتي لديها القدرة على إطلاق مسارات الإشارات كاستجابات دفاعية. بمعنى آخر ، تعمل مثل جهاز المناعة لدى الحيوانات.

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

استجابة لذلك ، يحدث إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية ويتم إنتاج المستقلبات ، مثل فيتواليكسينز ، وهي مواد مضادة للميكروبات.

جدار الخلية في بدائيات النوى

الهيكل والتكوين في eubacteria

يحتوي جدار خلية eubacteria على هيكلين أساسيين ، يتم تمييزهما بواسطة صبغة جرام الشهيرة.

المجموعة الأولى تتكون من البكتيريا سالبة الجرام. في هذا النوع يكون الغشاء مزدوج. جدار الخلية رقيق ومحاط من كلا الجانبين بغشاء بلازما داخلي وخارجي. المثال الكلاسيكي للبكتيريا سالبة الجرام هو الإشريكية القولونية.

من جانبها ، تحتوي البكتيريا موجبة الجرام فقط على غشاء بلازما وجدار الخلية أكثر سمكًا. هذه عادة غنية بأحماض التيكويك وأحماض الفطريات. مثال على ذلك هو العامل الممرض Staphylococcus aureus.

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

تعمل بعض المضادات الحيوية ، مثل البنسلين والفانكومايسين ، عن طريق منع تكوين الروابط في جدار الخلية البكتيرية. عندما تفقد بكتيريا جدارها الخلوي ، تُعرف البنية الناتجة باسم البلاستيدات الكروية.

الهيكل والتكوين في الأركيا

تختلف الأركيا في تكوين الجدار عن البكتيريا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها لا تحتوي على الببتيدوغليكان. تحتوي بعض الأركيا على طبقة من pseudopeptidoglycan أو pseudomurein.

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

وهي تحتوي على عدد من الدهون النادرة ، مثل مجموعات الأيزوبرين المرتبطة بالجلسرين وطبقة إضافية من البروتينات السكرية تسمى الطبقة S. غالبًا ما ترتبط هذه الطبقة بغشاء البلازما.

تختلف الدهون عن البكتيريا. في حقيقيات النوى والبكتيريا ، تكون الروابط الموجودة من نوع الإستر ، بينما في العتائق تكون من نوع الأثير. العمود الفقري الجلسرين نموذجي في هذا المجال.

هناك بعض أنواع الأركيا ، مثل Ferroplasma Acidophilum و Thermoplasma spp. ، التي لا تحتوي على جدار خلوي ، على الرغم من العيش في ظروف بيئية قاسية.

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

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

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

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

بعد ذلك ، يستمر التوليف في الغشاء السيتوبلازمي ، حيث يتم تصنيع المركبات ذات الطبيعة الدهنية.

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

المميزات

مثل جدار الخلية في النباتات ، يؤدي هذا الهيكل في البكتيريا وظائف مماثلة لحماية هذه الكائنات وحيدة الخلية من التحلل ضد الإجهاد التناضحي.

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

جدار الخلية في الفطريات

الهيكل والتكوين

تحتوي معظم جدران الخلايا في الفطريات على تركيبة وهيكل متشابهين إلى حد ما. تتشكل من بوليمرات كربوهيدرات تشبه الهلام ، متشابكة مع البروتينات ومكونات أخرى.

المكون المميز للجدار الفطري هو الكيتين. يتفاعل مع الجلوكان لإنشاء مصفوفة ليفية. على الرغم من أنه هيكل قوي ، إلا أنه يظهر درجة معينة من المرونة.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

يحدث تخليق المكونات الرئيسية - الكيتين والجلوكان - في غشاء البلازما.

يتم تصنيع المكونات الأخرى في جهاز جولجي وفي الشبكة الإندوبلازمية. يتم نقل هذه الجزيئات خارج الخلية عن طريق إفرازها من خلال الحويصلات.

المميزات

يحدد جدار الخلية للفطريات تكوينها وحيويتها الخلوية ومدى إمراضها. من وجهة نظر بيئية ، فإنه يحدد نوع البيئة التي يمكن أو لا يمكن أن يعيش فيها فطر معين.

المراجع

1. Albers، SV، & Meyer، BH (2011). مغلف الخلية البدائية. مراجعات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة ، 9 (6) ، 414-426.
2. كوبر ، ج. (2000). الخلية: نهج جزيئي. الطبعة الثانية. سيناوير أسوشيتس.
3. فوربس ، بكالوريوس (2009). التشخيص الميكروبيولوجي. عموم أمريكا الطبية Ed.
4. غاو ، NA ، Latge ، JP ، ومونرو ، كاليفورنيا (2017). جدار الخلية الفطرية: الهيكل والتركيب الحيوي والوظيفة. طيف الأحياء الدقيقة 5 (3)
5. كيجسترا ، ك. (2010). جدران الخلايا النباتية. فسيولوجيا النبات ، 154 (2) ، 483-486.
6. Koebnik، R.، Locher، KP، & Van Gelder، P. (2000). هيكل ووظيفة بروتينات الغشاء الخارجي البكتيرية: براميل باختصار. علم الأحياء الدقيقة الجزيئي، 37 (2) ، 239-253.
7. لوديش ، هـ. ، بيرك ، أ. ، زيبورسكي ، إس إل ، ماتسودايرا ، بي ، بالتيمور ، دي ، ودارنيل ، جي (2000). بيولوجيا الخلية الجزيئية الطبعة الرابعة. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، رف الكتب.
8. شيفرز ، دي جي ، وبينهو ، إم جي (2005). تركيب جدار الخلية البكتيرية: رؤى جديدة من دراسات التوطين. مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية ، 69 (4) ، 585-607.
9. شوالتر ، إيه إم (1993). هيكل ووظيفة بروتينات جدار الخلية النباتية. الخلية النباتية ، 5 (1) ، 9-23.
10. فالينت ، بس ، وألبيرشيم ، ب. (1974). هيكل جدران الخلايا النباتية: على ارتباط الزيلوغلوكان بألياف السليلوز. فسيولوجيا النبات، 54 (1) ، 105-108.
11. Vallarino، JG، & Osorio، S. (2012). دور الإشارات من oligogalacturonides المشتقة أثناء تدهور جدار الخلية. إشارات النبات وسلوكه ، 7 (11) ، 1447-1449.