Bunkové steny sú zložené. Funkcie bunkovej steny

Bunková stena je v niektorých typoch buniek pevná, polopriepustná ochranná vrstva. Tento vonkajší obal sa nachádza v blízkosti väčšiny buniek v rastlinách, hubách, baktériách, riasach a niektorých archaeách. Zvieratá však nemajú bunkovú stenu. Vykonáva mnoho dôležitých funkcií vrátane ochrany a podpory konštrukcie.

Vlastnosti štruktúry bunkovej steny závisia od typu organizmu. Napríklad v rastlinách sa zvyčajne skladá zo silných vlákien sacharidovej polymérnej celulózy, ktorá je hlavnou zložkou bavlny a dreva a používa sa aj pri výrobe papiera.

Štruktúra bunkovej steny rastlín

Bunková stena rastlín je viacvrstvová a zahŕňa tri časti: vonkajšiu vrstvu alebo strednú dosku, primárne a sekundárne bunkové steny. Hoci všetky rastlinné bunky majú strednú vrstvu a primárnu bunkovú stenu, nie všetky majú sekundárnu bunkovú stenu.

Stredná vrstva je vonkajšia vrstva bunkovej steny, ktorá obsahuje polysacharidy nazývané pektíny. Pektíny pomáhajú pri bunkovej adhézii tým, že navzájom viažu steny susedných buniek.

Primárna bunková stena je vrstva vytvorená medzi strednou laminou a plazmatickou membránou v rastúcich rastlinných bunkách. Pozostáva predovšetkým z celulózových mikrofibríl obsiahnutých v gélovej matrici hemicelulózových vlákien a pektínových polysacharidov. Primárna bunková stena poskytuje silu a flexibilitu potrebnú pre rast buniek.

Sekundárna bunková stena - Vrstva vytvorená medzi primárnou bunkovou stenou a plazmatickou membránou v niektorých rastlinných bunkách. Keď sa primárna bunková stena prestane deliť a rásť, môže zhrubnúť a vytvoriť sekundárnu bunkovú stenu. Táto pevná vrstva posilňuje a podporuje bunku. Niektoré sekundárne bunkové steny obsahujú okrem celulózy a hemicelulózy aj lignín, ktorý ich spevňuje a zabezpečuje priepustnosť vody pre bunky cievneho tkaniva rastlín.

Funkcie bunkovej steny

Hlavnou funkciou bunkovej steny je vytvoriť pre bunku lešenie a zabrániť jej expanzii. Celulózová vláknina, štrukturálne proteíny a ďalšie polysacharidy dodávajú bunkám tvar a podporu. Medzi ďalšie funkcie bunkovej steny patria:

• Podpora - poskytuje mechanickú pevnosť a štruktúru, ako aj kontrolu smeru rastu buniek.
• Odoláva tlaku turgoru - sile vplyvu obsahu bunky (protoplastu) na jej steny. Tento tlak pomáha rastline zostať strnulá a vzpriamená, ale môže tiež spôsobiť kolaps bunky.
• Regulácia rastu – vysiela signály do buniek, aby vstúpili, aby sa mohli rozdeliť a rásť.
• Regulácia difúzie – pórovitá štruktúra bunkovej steny umožňuje niektorým základným látkam, vrátane bielkovín, vstúpiť do bunky, zatiaľ čo iným bráni vstúpiť.
• Komunikácia – bunky medzi sebou interagujú prostredníctvom plazmodesmat (pórov alebo kanálikov medzi stenami rastlinných buniek, ktoré umožňujú molekulám a komunikačným signálom prechádzať medzi jednotlivými rastlinnými bunkami).
• Ochrana – chráni bunky pred vírusmi a inými nebezpečnými látkami či mikroorganizmami a tiež pomáha predchádzať strate vody.
• Skladovanie – uchováva sacharidy, ktoré sa používajú na rast rastlín, najmä v semenách.

Rastlinné bunky, podobne ako bunky prokaryotov a húb, sú uzavreté v relatívne tuhej bunkovej stene. Materiál na stavbu tejto bunkovej steny vylučuje samotná živá bunka (protoplast) v nej uzavretá. Z hľadiska chemického zloženia sa bunkové steny rastlín líšia od bunkových stien prokaryotov a húb (tabuľka 2.1), tieto štruktúry však majú niektoré spoločné funkcie, a to funkciu podpory a ochrany; okrem toho obe obmedzujú pohyblivosť buniek. Bunková stena, ktorá sa ukladá počas delenia rastlinných buniek, sa nazýva primárna bunková stena. Neskôr sa v dôsledku zhrubnutia môže zmeniť na sekundárnu bunkovú stenu. V tejto časti popisujeme proces tvorby primárnej bunkovej steny. Na obr. Obrázok 7.21 reprodukuje fotografiu z elektrónového mikroskopu, ktorá ukazuje jedno z raných štádií tohto procesu.

Štruktúra bunkovej steny

Primárna bunková stena pozostáva z celulózových mikrofibríl uložených v matrici, ktorá obsahuje komplexné polysacharidy. Celulóza je tiež polysacharid (jej chemická štruktúra je opísaná v časti 5.2.3). Pre úlohu, ktorú celulóza zohráva v bunkových stenách, je obzvlášť dôležitá jej vláknitá štruktúra a vysoká pevnosť v ťahu, porovnateľná s oceľou. Jednotlivé molekuly celulózy sú dlhé polysacharidové reťazce. Mnohé z týchto molekúl, navzájom zosieťovaných priečnymi vodíkovými väzbami, sú zostavené do silných zväzkov tzv. mikrofibrily. Mikrofibrily ponorené do matrice tvoria kostru bunkovej steny. Matrica bunkovej steny pozostáva z polysacharidov, ktoré sa pre zjednodušenie opisu zvyčajne delia na pektíny A hemicelulózy v závislosti od ich rozpustnosti v rôznych rozpúšťadlách použitých na extrakciu. Pektíny, alebo pektínové látky, sú zvyčajne prvé, ktoré sa izolujú počas extrakcie, pretože ich rozpustnosť je vyššia. Ide o zmiešanú skupinu kyslých polysacharidov (vytvorených z monosacharidov arabinózy a galaktózy, kyseliny galakturónovej, ktorá patrí do triedy cukrových kyselín, a metanolu). Dlhé molekuly pektínu môžu byť lineárne alebo rozvetvené. Stredná platňa, ktorý drží steny susedných buniek pohromade, pozostáva z lepkavých, želatínových pektátov horčíka a vápnika. V bunkových stenách niektorých dozrievajúcich plodov sa nerozpustné pektíny premieňajú späť na rozpustné pektíny. Keď sa pridá cukor, tieto tvoria gély; preto sa používajú ako želírujúce činidlá.

hemicelulózy- Ide o zmiešanú skupinu polysacharidov rozpustných v zásadách (patria sem polyméry xylózy, galaktózy, manózy, glukózy a glukomanózy). Hemicelulózy, podobne ako celulóza, majú molekuly podobné reťazcom, ale ich reťazce sú kratšie, menej usporiadané a viac rozvetvené.

Bunkové steny sú hydratované: 60-70% ich hmoty je zvyčajne voda. Vo voľnom priestore bunkovej steny sa voda voľne pohybuje. Prítomnosť vody ovplyvňuje chemické a fyzikálne vlastnosti polysacharidov bunkovej steny.

Materiály so zvýšenou mechanickou pevnosťou, podobne ako materiál bunkovej steny, t.j. pozostávajúce z viac ako jednej zložky, sa nazývajú kompozitné materiály alebo kompozity; ich pevnosť je zvyčajne vyššia ako pevnosť každej zo zložiek braných samostatne. Vláknové a matricové systémy (v technológii sa základ kompozitného materiálu nazýva nie matrica, ale matrica. - približne preklad.) sú v technológii široko používané, takže na štúdium ich vlastností sa v technológii vynakladá veľké úsilie. a v biológii. Kompresná matrica prenáša napätie na ťahové vlákna. Poskytuje tiež odolnosť proti oteru a zjavne odolnosť voči nepriaznivým chemickým účinkom, ktoré sú za určitých podmienok možné. V stavebníctve sa už dlho používa železobetón, teda kombinácia betónu s oceľovou výstužou. Neskôr sa objavil ľahší kompozitný materiál, v ktorom plast zohráva úlohu matrice a sklenené alebo uhlíkové vlákno zohráva úlohu výstuže. Drevo je kompozitný materiál; za svoju silu vďačí bunkovým stenám. Kosť, chrupavka a kutikula pokrývajúca exoskelet článkonožcov môžu tiež slúžiť ako príklady tuhých kompozitných materiálov biologického pôvodu. Existujú aj flexibilné kompozitné materiály, ako napríklad spojivové tkanivo.

Niektoré bunky, ako napríklad bunky listového mezofylu, majú počas svojho života iba primárnu bunkovú stenu. Vo väčšine buniek sa však na vnútornom povrchu primárnej bunkovej steny (mimo plazmatickej membrány) ukladajú ďalšie vrstvy celulózy, t.j. objavuje sa sekundárna bunková stena. K tomu zvyčajne dochádza potom, čo bunka dosiahne svoju maximálnu veľkosť a len niekoľko buniek, ako sú bunky kolenchýmu, počas tejto fázy pokračuje v raste. Sekundárne zhrubnutie bunkových stien rastliny by sa nemalo zamieňať so sekundárnym zhrubnutím (sekundárnym rastom) samotnej rastliny, t. j. so zväčšením hrúbky stonky v dôsledku pridávania nových buniek.

V akejkoľvek vrstve sekundárneho zahusťovania sú celulózové vlákna umiestnené pod rovnakým uhlom, tento uhol je však v rôznych vrstvách odlišný, čo zaisťuje ešte väčšiu pevnosť konštrukcie. Toto usporiadanie celulózových vlákien je znázornené na obr. 7.27.

Niektoré bunky, ako je tracheálny xylém a bunky sklerenchýmu, podliehajú intenzívnemu lignifikácia(lignifikácia); v tomto prípade sú všetky vrstvy celulózy (primárna a tri sekundárne) impregnované lignínom, komplexnou polymérnou látkou, ktorá nesúvisí s polysacharidmi. V bunkách protoxylému majú usadeniny lignínu prstencový, špirálový alebo sieťový tvar, ako je možné vidieť na obr. 8.11. V ostatných prípadoch je lignifikácia kontinuálna, okrem takzvaných pórových polí, t. j. tých oblastí v primárnej bunkovej stene, cez ktoré dochádza ku kontaktu medzi susednými bunkami pomocou skupiny plazmodesmát (časť 8.1.3 a obr. 8.7). Lignín drží celulózové vlákna pohromade a drží ich na mieste. Pôsobí ako veľmi tvrdá a tuhá matrica, ktorá zvyšuje pevnosť v ťahu bunkových stien a najmä pevnosť v tlaku (zabraňuje vychýleniu). Poskytuje tiež bunkám dodatočnú ochranu pred nepriaznivými fyzikálnymi a chemickými vplyvmi. Spolu s celulózou, ktorá zostáva v bunkových stenách, dáva lignín drevu tie špeciálne vlastnosti, ktoré z neho robia nepostrádateľný stavebný materiál.

Funkcie bunkovej steny

Nižšie sú uvedené hlavné funkcie bunkových stien rastlín.

1. Bunkové steny poskytujú jednotlivým bunkám a rastline ako celku mechanickú pevnosť a oporu. V niektorých tkanivách sa pevnosť zvyšuje intenzívnou lignifikáciou bunkovej steny (malé množstvo lignínu je prítomné vo všetkých bunkových stenách).

2. Relatívna tuhosť bunkových stien a pevnosť v ťahu určujú turgiditu buniek, keď do nich osmoticky vstupuje voda. To zvyšuje podpornú funkciu vo všetkých rastlinách a slúži ako jediný zdroj podpory pre bylinné rastliny a pre orgány, ako sú listy, t.j. tam, kde nedochádza k sekundárnemu rastu. Bunkové steny tiež chránia bunky pred prasknutím v hypotonickom prostredí.

3. Orientácia celulózových mikrofibríl obmedzuje a do určitej miery reguluje rast aj tvar buniek, keďže schopnosť buniek napínať sa závisí od umiestnenia týchto mikrofibríl. Ak sú napríklad mikrofibrily umiestnené naprieč bunkou a obklopujú ju ako obruče, potom sa bunka, do ktorej osmózou vstupuje voda, roztiahne v pozdĺžnom smere.

4. Systém vzájomne prepojených bunkových stien ( apoplast) slúži ako hlavná cesta pre pohyb vody a minerálov. Bunkové steny sú držané pohromade stredovými lamelami. V stenách sú malé póry, ktorými prechádzajú vlákna cytoplazmy, tzv plazmodesmata. Plazmodesmata viažu živý obsah jednotlivých buniek – spájajú všetky protoplasty do jedného systému, do tzv. symplast.

5. Vonkajšie bunkové steny epidermálnych buniek sú pokryté špeciálnym filmom kutikuly, ktorý pozostáva z voskovej kutínovej látky, ktorá znižuje straty vody a znižuje riziko preniknutia patogénov do rastliny. V korkovom tkanive sú bunkové steny po dokončení sekundárneho rastu impregnované suberinom, ktorý plní podobnú funkciu.

6. Bunkové steny ciev xylému, tracheíd a sitových rúrok (so sitovými platňami) sú prispôsobené na diaľkový transport látok po rastline. Tejto problematike sa venuje kap. 8 a 14.

7. Bunkové steny koreňového endodermu sú nasýtené suberinom, a preto slúžia ako bariéra pre pohyb vody (kapitola 14.1.5).

8. V niektorých bunkách ich upravené steny uchovávajú zásoby živín; týmto spôsobom sa v niektorých semenách ukladajú napríklad hemicelulózy.

9. V prenosových bunkách sa zväčšuje povrch bunkových stien a tým sa zväčšuje povrch plazmatickej membrány, čo zvyšuje účinnosť prenosu látok aktívnym transportom (časť 14.8.6 ).

(murein) a prichádzajú v dvoch typoch: Gram-pozitívne a Gram-negatívne. Bunková stena gram-pozitívneho typu pozostáva výlučne z hrubej vrstvy peptidoglykánu, ktorá pevne priľne k bunkovej membráne a je permeovaná kyselinami teichoovými a lipoteichoovými. Pri gramnegatívnom type je vrstva peptidoglykánu oveľa tenšia, medzi ňou a plazmatickou membránou je periplazmatický priestor a mimo bunky je obklopená ďalšou membránou, ktorú predstavuje tzv. lipopolysacharid a je pyrogénny endotoxín gramnegatívnych baktérií.

Bunkové steny húb

Bunkové steny húb sa skladajú z chitínu a glukánov.

Bunkové steny rias

Väčšina rias má bunkovú stenu z celulózy a rôznych glykoproteínov. Inklúzie ďalších polysacharidov majú veľký taxonomický význam.

Bunkové steny vyšších rastlín

Najdôležitejším rozlišovacím znakom rastlinnej bunky je prítomnosť silnej bunkovej steny, ktorej hlavnou zložkou je celulóza. Bunková stena vyšších rastlín je komplexná, prevažne polymérna, extracelulárna matrica, ktorá obklopuje každú bunku. Rastlinná bunka bez bunkovej steny sa označuje ako protoplast. V bunkových stenách rastlín sa nachádzajú priehlbiny – póry, ktorými prechádzajú cytoplazmatické tubuly – plazmodesmata, ktoré kontaktujú susedné bunky a vymieňajú si medzi nimi látky.

Chemické zloženie a priestorová organizácia polymérov bunkovej steny sa líšia v rôznych druhoch, bunkách rôznych tkanív tej istej rastliny a niekedy v rôznych častiach steny okolo toho istého protoplastu.

Okrem toho sa mení štruktúra bunkovej steny v ontogenéze rastlinného organizmu. Primárna bunková stena sa tvorí počas delenia buniek a udržiava sa počas bunkového rastu. K tvorbe sekundárnej bunkovej steny dochádza na vnútornej strane primárnej steny a súvisí s ukončením rastu a špecializáciou (diferenciáciou) rastlinných buniek. Mimo primárnej bunkovej steny, medzi primárnymi stenami dvoch susedných buniek, je stredná vrstva (pozostáva hlavne z vápenatých a horečnatých solí pektínových látok). Primárna bunková stena vyšších rastlín sa skladá z troch interagujúcich, ale štrukturálne nezávislých trojrozmerných polymérnych sietí. Hlavná sieť pozostáva z celulózových fibríl a hemicelulóz (alebo zosieťujúcich glykánov), ktoré ich viažu. Druhá sieť pozostáva z pektínov. Tretia sieť je spravidla reprezentovaná štrukturálnymi proteínmi bunkovej steny. Treba tiež poznamenať, že v rastlinách kladových kommelinidov (skupina v systémoch APG) a u zástupcov čeľade Marev obsahuje primárna bunková stena značné množstvo aromatických látok (kyseliny hydroxyškoricové, najmä ferulová a P-kumarický). Zároveň sú u predstaviteľov kladu kommelinidov hydroxyškoricové kyseliny naviazané na zosieťujúce glykány (na glukuronoarabinoxylány) a v rodine Marevovcov na pektínové látky (na rhamnogalakturonany I).

Bunkové steny rastlín plnia rôzne funkcie: poskytujú bunke tuhosť pre štrukturálnu a mechanickú podporu, dávajú bunke tvar, smer jej rastu a v konečnom dôsledku aj morfológiu celej rastliny. Bunková stena tiež pôsobí proti turgoru, čo je osmotický tlak, keď sa do rastlín dostane ďalšia voda. Bunkové steny chránia pred patogénmi z prostredia a ukladajú sacharidy pre rastlinu.

pozri tiež

Napíšte recenziu na článok "Bunková stena"

Úryvok charakterizujúci bunkovú stenu

V najšťastnejšom stave mysle, vracajúc sa z južnej cesty, Pierre splnil svoj dávny úmysel zavolať svojho priateľa Bolkonského, ktorého nevidel dva roky.
Bogucharovo ležalo v nevzhľadnej, rovinatej oblasti, pokryté poliami a vyrúbanými a nevyrúbanými smrekovými a brezovými lesmi. Dvor kaštieľa bol na konci rovinky, popri hlavnej ceste obce, za novovykopaným, zaplneným rybníkom, s brehmi ešte nezarastenými trávou, uprostred mladého lesa, medzi ktorým stálo niekoľko veľké borovice.
Dvor kaštieľa pozostával z humna, hospodárskych budov, stajní, kúpeľného domu, prístavby a veľkého kamenného domu s polkruhovým štítom, ktorý sa ešte len staval. Okolo domu bola vysadená mladá záhradka. Ploty a brány boli pevné a nové; pod kôlňou stáli dva požiarne komíny a sud natretý na zeleno; cesty boli rovné, mosty pevné so zábradlím. Na všetkom spočíval odtlačok presnosti a šetrnosti. Na otázku, kde býva princ, nádvoria ukázali na malú, novú prístavbu, ktorá stála na samom okraji rybníka. Starý strýko princa Andrei, Anton, vypustil Pierra z koča, povedal, že princ je doma, a odprevadil ho do čistej, malej vstupnej haly.
Pierre bol zasiahnutý skromnosťou malého, aj keď čistého domu po tých skvelých podmienkach, v ktorých naposledy videl svojho priateľa v Petrohrade. Rýchlo vošiel do malej siene, stále voňajúcej borovicou, neomietnutou, a chcel ísť ďalej, ale Anton sa rozbehol po špičkách a zaklopal na dvere.
- No, čo je tam? - Počul som ostrý, nepríjemný hlas.
"Hosť," odpovedal Anton.
"Požiadajte ma, aby som počkal," a stolička bola posunutá dozadu. Pierre rýchlo podišiel k dverám a vyšiel tvárou v tvár princovi Andrejovi, ktorý sa mračil a starol. Pierre ho objal, zdvihol okuliare, pobozkal ho na líca a zblízka sa naňho pozrel.
"Nečakal som to, som veľmi rád," povedal princ Andrei. Pierre nič nepovedal; prekvapene zízal na priateľa a nespúšťal z neho oči. Bol zasiahnutý zmenou, ktorá nastala v princovi Andrejovi. Slová boli láskavé, na perách a tvári princa Andreja bol úsmev, ale jeho oči boli mŕtve, mŕtve, ktorým princ Andrei napriek zjavnej túžbe nemohol dať radostný a veselý lesk. Nie že by schudol, zbledol, kamarát dozrel; no tento pohľad a vráska na čele, vyjadrujúca dlhé sústredenie na jednu vec, Pierra udivovali a odcudzovali, kým si na ne nezvykol.
Pri stretnutí po dlhom odlúčení, ako sa to vždy stáva, rozhovor nemohol dlho prestať; pýtali sa a stručne odpovedali na také veci, o ktorých sami vedeli, že treba dlho rozprávať. Nakoniec sa rozhovor postupne začal zastavovať o tom, čo bolo predtým v útržkoch povedané, o otázkach o minulom živote, o plánoch do budúcnosti, o Pierrovej ceste, o jeho štúdiách, o vojne atď. Tá koncentrácia a mŕtvola, čo si Pierre všimol v očiach princa Andreja, sa teraz ešte výraznejšie prejavil v úsmeve, s ktorým počúval Pierra, najmä keď Pierre s animáciou radosti hovoril o minulosti alebo budúcnosti. Akoby si princ Andrei prial, ale nemohol sa zúčastniť na tom, čo hovoril. Pierre začal cítiť, že nadšenie, sny, nádeje na šťastie a dobro neboli pred princom Andreim slušné. Hanbil sa vyjadriť všetky svoje nové, slobodomurárske myšlienky, najmä tie, ktoré v ňom obnovila a prebudila jeho posledná cesta. Uskromnil sa, bál sa byť naivný; zároveň chcel neodolateľne rýchlo ukázať svojmu priateľovi, že je teraz úplne iný, lepší Pierre ako ten, ktorý bol v Petrohrade.

bunková stena

rastlinná bunka. Zelená škrupina je bunková stena.

bunková stena- tvrdý obal bunky, nachádzajúci sa mimo cytoplazmatickej membrány a vykonávajúci štrukturálne, ochranné a transportné funkcie. Nachádza sa vo väčšine baktérií, archeí, húb a rastlín. Zvieratá a mnohé prvoky nemajú bunkovú stenu.

Bunkové steny prokaryotov

Steny bakteriálnych buniek sa skladajú z peptidoglykánu (mureínu) a sú dostupné v dvoch typoch: Gram-pozitívne a Gram-negatívne. Bunková stena gram-pozitívneho typu pozostáva výlučne z hrubej vrstvy peptidoglykánu, ktorá pevne priľne k bunkovej membráne a je permeovaná kyselinami teichoovými a lipoteichoovými. Pri gramnegatívnom type je vrstva peptidoglykánu oveľa tenšia, medzi ňou a plazmatickou membránou je periplazmatický priestor a mimo bunky je obklopená ďalšou membránou, ktorú predstavuje tzv. lipopolysacharid a je pyrogénny endotoxín gramnegatívnych baktérií.

Bunkové steny húb

Bunkové steny húb sa skladajú z chitínu a glukánov.

Bunkové steny rias

Väčšina rias má bunkovú stenu z celulózy a rôznych glykoproteínov. Inklúzie ďalších polysacharidov majú veľký taxonomický význam.

Bunkové steny vyšších rastlín

Bunkové steny vyšších rastlín sú postavené predovšetkým z celulózy, hemicelulózy a pektínu. Sú v nich vybrania - póry, cez ktoré prechádzajú plazmodesmata, nadväzujú kontakt so susednými bunkami a vymieňajú si medzi nimi látky. Bunkové steny rastlín plnia rôzne funkcie: poskytujú bunke tuhosť pre štrukturálnu a mechanickú podporu, dávajú bunke tvar, smer jej rastu a v konečnom dôsledku aj morfológiu celej rastliny. Bunková stena tiež pôsobí proti turgoru, čo je osmotický tlak, keď sa do rastlín dostane ďalšia voda. Bunkové steny chránia pred patogénmi z prostredia a ukladajú sacharidy pre rastlinu. Steny rastlinných buniek sú postavené predovšetkým z uhľohydrátového polyméru celulózy.

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo je „Cell Wall“ v iných slovníkoch:

Baktérie, špecifické pre chem. zloženie membrány obklopujúcej protoplast a úzko súvisiace štruktúrne a funkčné vzťahy s cytoplazmou. membrána. Hrúbka 10 50 nm. Tvorí 10-50% suchej hmoty buniek. Väčšina baktérií v... Biologický encyklopedický slovník

bunková stena- Štruktúra, ktorá zabezpečuje tuhosť bunkovej štruktúry a jej mechanickú pevnosť, je osmotická bariéra. [Anglicko-ruský slovník základných pojmov z vakcinológie a imunizácie. Svetová zdravotnícka organizácia, 2009] Témy… …

bunková stena- Synonymá: bunková membrána je odpadový produkt protoplastu rastlinnej bunky, ktorý vzniká mimo plazmalemy. Poskytuje bunke ochranu, dáva jej určitý tvar, podieľa sa na vedení, absorpcii a uvoľňovaní látok ... ...

Bunková stena, bunková stena cytodermy (škrupina). Vonkajšia štrukturálna škrupina rastlinnej bunky, ktorá jej dodáva tvar a pevnosť a pozostáva hlavne z polysacharidov syntetizovaných Golgiho aparátom ; rozlišovať...... Molekulárna biológia a genetika. Slovník.

BUNKOVÁ STENA- pozri bunkovú membránu... Slovník botanických pojmov

Špecifické pre chem. zloženie membrány obklopujúcej protoplast a úzko spojené štrukturálnymi a funkčnými vzťahmi s cytoplazmatickou membránou. Hrúbka K. s. – 150 nm; je 10 5 % suchej hmoty buniek. Väčšina baktérií v... Mikrobiologický slovník

Štruktúra baktérií a húb umiestnených medzi cytoplazmatickou membránou a kapsulou (ak existuje) alebo ionizovanou vrstvou vonkajšieho prostredia. Chráni baktérie pred osmotickým šokom (10 25 atm alebo viac) a inými faktormi, určuje tvar ... Mikrobiologický slovník

bunková stena (škrupina)- Vonkajší štrukturálny obal rastlinnej bunky, ktorý jej dodáva tvar a pevnosť a pozostáva hlavne z polysacharidov syntetizovaných Golgiho aparátom; rozlišovať medzi primárnym (v rastúcich bunkách) a sekundárnym K.s. (v bunkách, ktoré dosiahli ...... Technická príručka prekladateľa

sekundárna bunková stena- vnútorná časť bunkovej steny, vytvorená po ukončení bunkového rastu; rastie apozíciou vo vnútri bunky, čím sa zmenšuje jej dutina. Obsahuje podstatne menej vody ako primárna bunková stena. V sušine dominuje... Anatómia a morfológia rastlín

primárna bunková stena- tenká (0,1-0,5 mikrónov) stena deliacich sa a rastúcich buniek. Obsahuje až 90 % vody, v sušine u jednoklíčnolistových rastlín prevláda hemicelulóza, u dvojklíčnolistových - hemicelulóza a pektíny v rovnakom pomere; obsah celulózy nepresahuje 30% ... Anatómia a morfológia rastlín

Bakteriálna bunková stena je tenká, bezfarebná štruktúra, ktorá pokrýva vonkajšok bunky. Vo väčšine baktérií je v bežnom mikroskope bez špeciálneho spracovania neviditeľný. Vo veľkých formách však napríklad v sírnej baktérii Beg. mirabilis, stena je jasne viditeľná. Pri fenoméne plazmolýzy, ku ktorému dochádza, keď sú bunky umiestnené v 1-2% hypertonickom roztoku NaCl alebo roztoku glukózy, sa obrysy steny vyjasnia a je jasne viditeľná mikroskopiou s fázovým kontrastom.
Stena bakteriálnej bunky tvorí až 50% suchej hmoty tela, jej hrúbka sa pohybuje medzi 20-80 nm. Bunková stena je hustá tuhá štruktúra. Má elasticitu a dostatočnú mechanickú pevnosť, odoláva intracelulárnemu osmotickému tlaku, dosahujúcemu 10-30 atm.
Chemické zloženie bunkových stien rôznych druhov baktérií nie je rovnaké, skôr zložité a odlišuje ich nielen od rastlinných a živočíšnych buniek, ale aj od seba navzájom.
Hlavnou zložkou bunkovej membrány vyšších rastlín a rias je celulóza. Napríklad mikrofibrily väčšiny rias pozostávajú z celulózy – až 50 – 80 % suchej hmoty bunkovej membrány. V mikrofibrilách bunkových membrán väčšiny vláknitých húb prevláda chitín, polymér N-acetylglukózamínu.
Bunkové steny baktérií majú úplne iné chemické zloženie. Nie sú pre ne charakteristické zlúčeniny ako celulóza a chitín. Je pravda, že niektoré druhy baktérií sú schopné syntetizovať celulózové a chitínové zložky. V prípade Sarcina ventriculi teda celulóza tvorí hrubú vonkajšiu vrstvu bunkovej steny. Okrem Acetobacter xylinum je to jediný prokaryot, ktorý syntetizuje tento polymér. Chitínová zložka acetylglukosamín sa nachádza vo všetkých typoch baktérií, s výnimkou niektorých archebaktérií.
Bunkové steny baktérií obsahujú dve triedy nových, nezvyčajných zlúčenín, ktoré sú jedinečné pre prokaryoty. Ide o peptidoglykánové a teichoové kyseliny.

Peptidoglykány a kyseliny teichoové. Peptidoglykán alebo mureín (z lat. myrus - stena) je heteropolymér pozostávajúci z reťazcov striedajúcich sa zvyškov N-acetylglukózamínu a kyseliny N-acetylmuramovej (ester kyseliny mliečnej a N-acetylglukózamínu), spojených p-1,4- glykozidická väzba. Na karboxylovú skupinu kyseliny muramovej je pripojený peptid, najčastejšie zahŕňajúci štyri aminokyseliny – tetrapeptid. Aminokyselinové zloženie peptidu rôznych bakteriálnych druhov nie je rovnaké: Staph, aureus obsahujú a-lyzín, E. sójové bôby obsahujú kyselinu mezo-diaminopimelovú, Corynebacterium - kyselina 2-4-diaminomaslová (obr. 3.11).

Ryža. 3.11. Štruktúra peptidoglykánu stafylokoka:
kyselina 1-N-acetylmuramová; 2-N-acetylglukózamín; 3 - tetrapeptid; 4 - kĺzavý mostík

Na základe zloženia aminokyselín peptidov a mostíkov, ktoré ich spájajú, sa rozlišuje množstvo peptidoglykánových podskupín. Znakom peptidovej časti tohto polyméru je prítomnosť D-aminokyselín (v bielkovinách sa nenachádzajú) a vysoký obsah diaminokyselín. Na tvorbe peptidových väzieb sa podieľajú obe aminoskupiny, ktoré sú súčasťou mureínu diaminokyseliny – s D-alanínom a aminokyselinovým mostíkom. Zosieťovanie peptidoglykánových reťazcov sa uskutočňuje pomocou mostíkov. V dôsledku toho sa vytvorí obrovská vaková molekula pozostávajúca zo siete polysacharidových reťazcov spojených mnohými krížovými peptidovými väzbami. V dôsledku tvorby priečnych väzieb je zabezpečená tuhá trojrozmerná priestorová organizácia molekuly, ktorá určuje mechanickú pevnosť a tuhosť bunkovej steny.
Peptidoglykán je citlivý na lytické pôsobenie lyzozýmu, ktorý štiepi p-l-4-glykozidové väzby medzi N-acetylglukózamínom a kyselinou N-acetylmuramovou. Ošetrenie baktérií lyzozýmom vedie k deštrukcii vytvorenej bunkovej steny. Ako inhibítor syntézy peptidoglykánov pôsobí množstvo antibiotík: penicilín, cefalosporín, bacitracín,
vankomycín. Napríklad penicilín inhibuje aktivitu enzýmu transpeptidázy, ktorý katalyzuje tvorbu krížových väzieb medzi výslednými peptidoglykánovými reťazcami. Nezosieťovaný polymér sa nepoužíva na vytvorenie bakteriálnej bunkovej steny.
Kyseliny teichoové (z gréckeho „teihos“ – stena) sú vo vode rozpustné polyméry pozostávajúce zo zvyškov triatómového alkoholu glycerolu alebo päťatómového alkoholu – ribitolu, ktoré sú navzájom spojené fosfodiesterovými väzbami (obr. 3.12). Reťazce kyseliny teichoovej môžu obsahovať od 10 do 50 alkoholových zvyškov. Väčšina teichoových kyselín obsahuje významné množstvo D-alanínu, ktorého aminoskupiny dávajú teichoovým kyselinám amfotérne vlastnosti. Okrem D-alanínu môžu byť voľné hydroxylové skupiny alkoholov nahradené glukózou, N-acetylglukózamínom, galaktózou. Dostupnosť bezplatnej hydro-

xylov kyseliny fosforečnej určuje afinitu teichoových kyselín k dvojmocným katiónom.


Obr.3.12. Štruktúra teichoových kyselín bunkovej steny:
a - glycerolteichoická; b - ribitolteichoický

Bunky jedného kmeňa baktérií spravidla obsahujú iba jeden typ kyseliny teichoovej: ribitolteichoovú alebo glycerolteichoovú. Tieto jedinečné zlúčeniny sa nachádzajú iba v bunkových stenách grampozitívnych baktérií, kde sú pevne viazané na peptidoglykán. Keďže kyseliny teichoové sú dlhé lineárne molekuly, môžu prechádzať cez celú peptidoglykánovú vrstvu až do vonkajšej časti bunky a zohrávať úlohu povrchových antigénov, čím určujú antigénnu špecifickosť povrchu bakteriálnej bunky. Navyše, vytvorením vysokej hustoty striktne orientovaných nábojov v bunkovej stene, teichoové kyseliny ovplyvňujú penetráciu iónov do bunky, čím poskytujú vysokú hustotu dvojmocných katiónov v oblasti cytoplazmatickej membrány. To podporuje zachovanie fyzickej integrity membrány a jej spojenia s ribozómami.
V niektorých baktériách sa teichoové kyseliny podieľajú na regulácii aktivity autolytických enzýmov, ktoré vykonávajú

za určitých podmienok hydrolýza vlastných buniek mureínu. V pneumokokoch teda teichoové kyseliny inhibujú pôsobenie bunkových lytických enzýmov tým, že sa na ne viažu. Porušenie tohto spojenia vedie bunky k lýze.
Peptidoglykán je hlavnou štrukturálnou zložkou bunkových stien takmer všetkých prokaryotov, s výnimkou archebaktérií, v ktorých buď úplne chýba, alebo má iné chemické zloženie. Napríklad v baktériách produkujúcich metán obsahuje peptidoglykán namiesto kyseliny mureovej kyselinu talosominurónovú a peptidová časť neobsahuje D-aminokyseliny, pozostáva len z a-foriem.
V závislosti od chemického zloženia a štruktúry bunkovej steny sa všetky baktérie delia na grampozitívne a gramnegatívne. Je to založené na ich schopnosti farbiť fialovými farbivami trifenylmetánovej série s kryštálovou violeťou alebo genciánovou violeťou - a neodfarbovať neutrálnymi rozpúšťadlami - alkohol, acetón. Túto metódu farbenia zaviedol prvýkrát v roku 1884 dánsky lekár Christian Gram a Gramovo farbenie sa používa ako najdôležitejší taxonomický znak baktérií. Jeho podstata je nasledovná. Fixované bunky sa farbia kryštálovou violeťou alebo genciánovou violeťou, potom sa leptajú 30 Lugolovým roztokom (1 + KI), premyjú sa alkoholom, vodou a kontrastne sa farbia 1 % vodným fuchsínom. Gram-pozitívne baktérie sa sfarbujú do modra, gram-negatívne baktérie do červena.
Podľa štruktúry a chemického zloženia bunkovej steny sa grampozitívne baktérie výrazne líšia od gramnegatívnych (tabuľka 2).
U grampozitívnych baktérií je bunková stena homogénna vrstva s hustotou elektrónov s hrúbkou 20–80 nm. Hlavná časť (50-90% sušiny) je peptidoglykán, ktorý tvorí tuhú hrubú vrstvu. Je pevne spojená s CPM. Vrstva peptidoglykánu je prestúpená kyselinami teichoovými, ktoré sa môžu dostať na povrch bunkovej steny. Okrem týchto základných polymérov obsahujú bunkové steny grampozitívnych baktérií malé množstvá lipidov, polysacharidov a proteínov. Lipidy a
polysacharidy sa kovalentne viažu na peptidoglykán, čím vytvárajú komplexnú, mechanicky pevnú štruktúru.
tabuľka 2
Charakterizácia chemického zloženia bunkových stien baktérií

presná stena gramnegatívnych baktérií je tenšia (10-15 nm) a viacvrstvová (obr. 3.13). Vnútornú vrstvu predstavuje peptidoglykán, ktorého obsah je oveľa menší (1-10%) ako v stenách grampozitívnych baktérií. Hrúbka tejto vrstvy je 2-3 nm. Vonkajšia vrstva je voľnejšia a hrubšia - 8-10 nm, má zložité chemické zloženie. Obsahuje proteíny, fosfolipidy a lipopolysacharidy usporiadané do mozaiky. Štruktúrou a chemickým zložením je táto vrstva podobná cytoplazmatickej membráne. Nazýva sa vonkajšia membrána a nachádza sa iba v gramnegatívnych baktériách.
Vonkajšia membrána je ďalšou bariérou, ktorá zabraňuje prenikaniu veľkých molekúl do bunky. Zabraňuje tak vstupu antibiotík do bunky, najmä penicilínu, aktinomycínu D. Je možné, že z tohto dôvodu sú gramnegatívne baktérie menej citlivé na antibiotiká ako grampozitívne.
Lipopolysacharidy vonkajšej membrány určujú antigénnu špecifickosť baktérií a slúžia tiež ako receptory pre adsorpciu fágov.
Proteíny vonkajšej membrány vykonávajú rôzne funkcie. Niektoré z nich, takzvané matrixaporínové proteíny, sa tvoria v

membránové hydrofilné póry, cez ktoré sa uskutočňuje difúzia aminokyselín, malých oligosacharidov a peptidov (molekulová hmotnosť od 600 do 900 Da6). Transport látok cez póry vytvorené porínmi je nešpecifický. Poríny sú tiež receptory pre fágy a kolicíny.


Druhá skupina proteínov - minoritné proteíny, podobne ako predchádzajúca skupina, vykonávajú transportné a receptorové funkcie. Pripisuje sa im dôležitá úloha pri transporte zlúčenín obsahujúcich železo v bunke rôznych typov gramnegatívnych baktérií.

Štruktúra bunkovej steny gramnegatívnych baktérií je teda oveľa zložitejšia ako štruktúra grampozitívnych baktérií. Štrukturálne vlastnosti a chemické zloženie bunkových stien sú základom mechanizmu Gramovho farbenia baktérií.

Áno - dalton alebo jednotka hmotnosti aggomu sa rovná 1,66033 x 10 1 kg.

Za Gramovo farbenie je zodpovedný mureín a čiastočne lipidy, ktoré ovplyvňujú priepustnosť bunkovej steny. Liečba baktérií alkoholom spôsobuje opuch mureínu a zmenšenie priemeru pórov bunkovej steny, čo vo všeobecnosti vedie k zníženiu jej priepustnosti. Keďže grampozitívne baktérie sa vyznačujú vysokým obsahom mureínu, v dôsledku ošetrenia alkoholom sa ich steny stanú takmer nepriepustnými pre farbivá a nedochádza k vymývaniu farbiva. U gramnegatívnych je vrstva mureínu tenká a nehrá významnú úlohu v priepustnosti steny. Okrem toho sa zvyšuje priepustnosť bunkovej steny u grampozitívnych baktérií v dôsledku rozpúšťania a vyplavovania lipidov alkoholom, ktorého obsah je pomerne vysoký (až 22%) a okrem toho sa dobre rozpúšťajú v neutrálnych organických rozpúšťadlách . To všetko prispieva k odfarbeniu bunky. Dôkazom toho, že pri Gramovom farbení hrá hlavnú úlohu bunková stena, je fakt, že po jej odstránení zo zafarbených buniek sa protoplasty grampozitívnych baktérií po umytí alkoholom stávajú bezfarebnými a menia sa na gramnegatívne. Preto je farebný komplex zadržaný bunkovou stenou.
Bunková stena v gramnegatívnych baktériách je oddelená od cytoplazmatickej membrány elektrón-transparentnou medzerou, nazývanou periplazmatický priestor alebo periplazma. Okrem tenkej vrstvy mureínu (2-3 nm) obsahuje špecifické proteíny, takzvané väzbové alebo transportné proteíny. Ide o bielkoviny rozpustné vo vode s vysokou afinitou k určitým živným substrátom – aminokyselinám, cukrom, anorganickým iónom. Sú integrálnou súčasťou aktívnych transportných systémov, ale nemôžu tento proces vykonávať samostatne a fungujú iba v kombinácii so špecifickými permeázami lokalizovanými v cytoplazmatickej membráne. Transportné proteíny viažu príslušné substráty a prenášajú ich z vonkajšej membrány do cytoplazmatickej. Periplazmatický priestor obsahuje aj množstvo hydrolytických enzýmov – nukleázy, alkalické a kyslé fosfatázy, penicilinázu. U grampozitívnych baktérií sú tieto enzýmy typickými exoenzýmami, u gramnegatívnych baktérií ich uvoľňovanie z buniek oneskoruje vonkajšia membrána, ktorá je bariérou pre proteíny a niektoré ďalšie zlúčeniny. Prítomnosť enzýmov v periplazme umožňuje bunke využívať širšiu škálu látok prichádzajúcich zvonku. Keďže tieto enzýmy sú izolované z cytoplazmy, ich obsah neohrozuje autolýzu obsahu bunky alebo samotrávenie.
Najdôležitejšie funkcie bunkovej steny sú nasledovné. Poskytuje bunke určitú stálosť tvaru, chráni obsah pred jej vonkajšími vplyvmi, určuje schopnosť adsorbovať fágy, keďže na jej povrchu sú umiestnené receptory citlivé na fágy, a zohráva dôležitú úlohu v imunitnej odpovedi. Zistilo sa, že existuje určitý vzťah medzi fagocytárnou aktivitou leukocytov a povrchovou štruktúrou bakteriálnych buniek. Vlastnosti štruktúry bunkovej steny určujú citlivosť baktérií na škodlivý účinok krvného séra a vytvorených prvkov.
Bunková stena baktérií je teda komplexný polyfunkčný systém, ktorý má potrebné reologické vlastnosti (elasticitu, plasticitu, pevnosť) a zabezpečuje anatomickú celistvosť bunky, jej geometrický tvar a kontakt s vonkajším prostredím.