Μέσα στη βιολογία υπάρχει ένας κλάδος που ονομάζεται κυτταρική βιολογία, γνωστός προηγουμένως ως κυτταρολογία, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη μελέτη των κυττάρων. Αυτοί οι μικροοργανισμοί που αποτελούν όλα τα έμβια όντα έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά και δομές, ανάλογα με τον τύπο που είναι. Δεδομένου ότι είναι ένα πολύ ευρύ και περίπλοκο θέμα, θα επικεντρωθούμε σήμερα σε ένα πιο βοτανικό μέρος: Το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα.
Εάν ενδιαφέρεστε για το θέμα και θέλετε να μάθετε περισσότερα για αυτό το μικρό μέρος των φυτικών κυττάρων, σας συνιστούμε να συνεχίσετε να διαβάζετε. Θα εξηγήσουμε ποια είναι η λειτουργία ενός φυτικού κυττάρου πριν πούμε τι είναι το τοίχωμα των φυτικών κυττάρων. Τότε θα μιλήσουμε για τη δομή και τα συστατικά του.
Ποια είναι η λειτουργία του φυτικού κυττάρου;
Πριν μιλήσουμε για το τοίχωμα των φυτικών κυττάρων, ας διευκρινίσουμε πρώτα τη λειτουργία των φυτικών κυττάρων. Είναι ένας τύπος ευκαρυωτικού κυττάρου που σχηματίζει φυτικούς ιστούς σε αυτούς τους οργανισμούς που αποτελούν μέρος του βασιλείου Plantae.
Έχουν ορισμένες ομοιότητες με τα κύτταρα των ζώων. Και στις δύο περιπτώσεις, είναι ευκαρυωτικά κύτταρα που περιέχουν διαφοροποιημένο πυρήνα, κυτταρόπλασμα, μεμβράνη και κληρονομικές γενετικές πληροφορίες. επίσης γνωστό ως DNA. Ωστόσο, υπάρχει μια πολύ σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων. Τα λαχανικά έχουν τη δυνατότητα φωτοσύνθεσης. Είναι μια χημική διαδικασία με την οποία τα φυτά χρησιμοποιούν ελαφριά ενέργεια για τη σύνθεση οργανικών ουσιών, απελευθερώνοντας έτσι οξυγόνο.
Τι είναι το τοίχωμα των φυτικών κυττάρων;
Όταν μιλάμε για το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα, εννοούμε ένα άκαμπτο και ανθεκτικό στρώμα που υποστηρίζει διάφορες ωσμωτικές δυνάμεις και ανάπτυξη. Η θέση του είναι το εξωτερικό της μεμβράνης πλάσματος στα κύτταρα των φυτών, καθώς και μύκητες, βακτήρια, αρχαία και φύκια. Η λειτουργία του τοίχου είναι προστατεύουν την περιεκτικότητα των κυττάρων, δίνουν ακαμψία και καθορίζουν τη δομή των φυτών. Επιπλέον, λειτουργεί ως μεσολαβητής μεταξύ του κελιού και του περιβάλλοντος.
Ποια είναι η δομή του τοιχώματος των φυτικών κυττάρων;
Το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα έχει συνολικά τρία βασικά μέρη ως προς τη δομή του. Θα τα σχολιάσουμε παρακάτω:
- Πρωτεύον τείχος
Συνήθως έχει πάχος μεταξύ 100 και 200 νανομέτρων και βρίσκεται σε όλα τα φυτικά κύτταρα. Είναι ένας τοίχος που αποτελείται από μια συσσώρευση τριών ή τεσσάρων στρώσεων μικροϊνών κυτταρίνης. Είναι τέλεια προσαρμοσμένο στην ανάπτυξη των κυττάρων χάρη στα μικροϊνίδια, καθώς αυτά ολισθαίνουν μεταξύ τους, δημιουργώντας έναν διαμήκη διαχωρισμό. - Δευτερεύον τείχος
Αν και είναι πολύ κοινό, δεν υπάρχει σε όλα τα φυτά. Το δευτερεύον τοίχωμα είναι ένα στρώμα δίπλα στη μεμβράνη του πλάσματος. Περιέχει πολλή κυτταρίνη, λιγνίνη και υποερίνη. Επιπλέον, δεν είναι παραμορφώσιμο ούτε επιτρέπει στα κύτταρα να αναπτυχθούν. Μόλις ολοκληρωθεί η ανάπτυξη των κυττάρων, σχηματίζεται το δευτερεύον τοίχωμα. Γενικά, είναι πολύ παχύτερο από το πρωτεύον τοίχωμα σε ξυλώδεις ιστούς. - Μεσαία ελαστική
Το μεσαίο έλασμα είναι ένα στρώμα του οποίου η λειτουργία είναι να ενώσει τους πρωτεύοντες τοίχους. Τα κύρια συστατικά του είναι η πηκτίνη και η ημικυτταρίνη.
Σύνθεση του τοιχώματος των φυτικών κυττάρων
Όσον αφορά τη σύνθεση του τοιχώματος των φυτικών κυττάρων, ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου και τις διάφορες ταξινομικές ομάδες. Συνήθως, Αποτελείται από ένα δίκτυο από υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και φωσφολιπίδια. Όλα αυτά είναι ενσωματωμένα σε ζελατινώδη μήτρα που με τη σειρά τους αποτελείται από άλλες πρωτεΐνες και υδατάνθρακες.
Υδατάνθρακες
Η κυτταρίνη είναι το κύριο συστατικό του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος. Είναι ένας ινώδης πολυσακχαρίτης που οργανώνεται σε μικροΐνες. Μεταξύ 15% και 30% του ξηρού βάρους των τοιχωμάτων των φυτικών κυττάρων αντιστοιχούν σε αυτό το οργανικό βιομόριο. Όσον αφορά τα μικροϊνίδια κυτταρίνης, αυτά δεσμεύονται από μη ινώδεις υδατάνθρακες, που ονομάζονται ημικυτταρίνη.
Υπάρχει ένα άλλο πολύ σημαντικό συστατικό για το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα: η πηκτίνη. Αυτός ο μη ινώδης πολυσακχαρίτης είναι πλούσιος σε πολύ ενυδατωμένο D-γαλακτοουρονικό οξύ και η διακλάδωση του είναι ετερογενής. Η μήτρα πηκτίνης είναι υπεύθυνη για το πορώδες του τοιχώματος. Επιπλέον, παρέχει πληρωτικά των οποίων η λειτουργία είναι να ρυθμίζει το pH.
Πρωτεΐνη
Ένα άλλο συστατικό του τοιχώματος των φυτικών κυττάρων είναι δομικές πρωτεΐνες. Αυτά είναι συνήθως πλούσια σε ένα ή δύο αμινοξέα, είναι γλυκοσυλιωμένα και έχουν τομείς με επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες. Οι περισσότερες από αυτές τις πρωτεΐνες έχουν ινώδη δομή που ακινητοποιείται μέσω ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ τους ή με υδατάνθρακες. Σήμερα γνωρίζουμε ότι οι δομικές πρωτεΐνες συσσωρεύονται στο φυτικό κυτταρικό τοίχωμα κατά τη διάρκεια διαφορετικών σταδίων ανάπτυξης και επίσης ως απόκριση σε διάφορες αγχωτικές συνθήκες. Αυτές είναι οι δομικές πρωτεΐνες του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος:
- HRGP: Πλούσιες σε υδροξυπρολίνη πρωτεΐνες, Extensins
- PRP: Πλούσιες σε προλίνη πρωτεΐνες
- GRP: Πλούσιες σε γλυκίνη πρωτεΐνες
- AGP: Πρωτεΐνες πλούσιες σε αραβινογαλακτάνες
Μέσα στο δίκτυο πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών, υπάρχουν επίσης αρκετοί διαλυτές πρωτεΐνες:
- Ένζυμα που σχετίζονται με την παραγωγή θρεπτικών ουσιών, όπως η γλυκοσιδάση.
- Ένζυμα που σχετίζονται με το μεταβολισμό των τοιχωμάτων. Παράδειγμα: Ξυλογλυκανοτρανσφεράσες, υπεροξειδάσες, λακάσες
- Πρωτεΐνες που σχετίζονται με την άμυνα
- Μεταφέρετε πρωτεΐνες
Πολυμερή
Υπάρχουν επίσης άλλα πολυμερή που αποτελούν μέρος της σύνθεσης του τοιχώματος των φυτικών κυττάρων. Μετά την κυτταρίνη, το πιο άφθονο συστατικό είναι η λιγνίνη. Είναι ένα άκαμπτο άμορφο πολυμερές που είναι το αποτέλεσμα της ένωσης των φαινυλοπροπυλικών αλκοολών και διαφόρων οξέων. Συνήθως συσσωρεύεται σε δευτερεύοντες τοίχους. Ωστόσο, μπορεί περιστασιακά να εμφανίζονται στη μεσαία ελάσματα νεκρών ή νεκρωτικών ιστών.
Cutin και suberin είναι άλλα πολυμερή τοιχώματος φυτικών κυττάρων. Αυτά είναι κατασκευασμένα από λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας των οποίων η σύνδεση μεταξύ τους δημιουργεί ένα άκαμπτο, τρισδιάστατο δίκτυο. Και τα δύο πολυμερή συνήθως συσσωρεύονται σε δευτερεύοντα τοιχώματα, αλλά μπορούν επίσης να εμφανιστούν σε πρωτογενή τοιχώματα με εξαιρετικό τρόπο.
Τα κεριά απομένουν να επισημανθούν. Αυτά δεν παρέχουν ακαμψία, αλλά ναι, στεγανότητα στο νερό. Cutin και suberin παρέχουν επίσης λίγο στεγανοποίηση, αλλά όχι τόσο πολύ.
Στη βιολογία γενικά, τα κύτταρα είναι ένας ολόκληρος κόσμος που εξακολουθεί να διερευνάται σήμερα. Έχουμε μιλήσει μόνο για μέρος φυτικών κυττάρων εδώ, αλλά υπάρχουν πολλά περισσότερα να μάθουμε.