ساختار و عملکرد دیواره سلولی در گیاهان و باکتری ها

دیواره سلولی یک لایه محافظ سخت و نیمه نفوذپذیر در برخی از انواع سلول ها است. این پوشش خارجی در بیشتر سلول های گیاهی، قارچی، باکتریایی، جلبکی و برخی از آرکه ها در کنار غشای سلولی (غشای پلاسمایی) قرار دارد. با این حال، سلول های حیوانی دیواره سلولی ندارند. دیواره سلولی عملکردهای مهمی در یک سلول دارد که شامل حفاظت، ساختار و حمایت می شود.

ترکیب دیواره سلولی بسته به ارگانیسم متفاوت است. در گیاهان، دیواره سلولی عمدتاً از الیاف قوی پلیمر کربوهیدراتی به نام سلولز تشکیل شده است. سلولز جزء اصلی الیاف پنبه و چوب است و در تولید کاغذ استفاده می شود. دیواره سلولی باکتری ها از یک پلیمر قند و اسید آمینه به نام پپتیدوگلیکان تشکیل شده است. اجزای اصلی دیواره های سلولی قارچی شامل کتین، گلوکان ها و پروتئین ها هستند.

ساختار دیواره سلولی گیاهی

دیواره سلولی گیاهی چندلایه است و از سه بخش تشکیل شده است. از لایه بیرونی ترین دیواره سلولی به عنوان لامینای میانی، دیواره سلولی اولیه و دیواره سلولی ثانویه یاد می شود. در حالی که تمام سلول های گیاهی لامینای میانی و دیواره سلولی اولیه دارند، همه آن ها دیواره سلولی ثانویه ندارند.

• لامینای میانی: این لایه بیرونی دیواره سلولی شامل پلی ساکاریدهایی به نام پکتین ها است. پکتین ها به چسبندگی سلولی کمک می کنند و به دیواره های سلولی سلول های مجاور اجازه می دهند تا به یکدیگر متصل شوند.
• دیواره سلولی اولیه: این لایه بین لامینای میانی و غشای پلاسمایی در سلول های در حال رشد گیاهی تشکیل می شود. این لایه عمدتاً از میکروفیبریل های سلولز تشکیل شده است که در داخل یک ماتریس ژل مانند از الیاف همی سلولز و پلی ساکاریدهای پکتین قرار دارد. دیواره سلولی اولیه قدرت و انعطاف لازم را برای رشد سلول فراهم می کند.
• دیواره سلولی ثانویه: این لایه بین دیواره سلولی اولیه و غشای پلاسمایی در برخی از سلول های گیاهی تشکیل می شود. پس از اینکه دیواره سلولی اولیه متوقف شده و دیگر رشد نکند، ممکن است ضخیم تر شود و دیواره سلولی ثانویه را تشکیل دهد. این لایه سخت باعث تقویت و حمایت از سلول می شود. علاوه بر سلولز و همی سلولز، برخی از دیواره های سلولی ثانویه حاوی لیگنین هستند. لیگنین به تقویت دیوارهٔ سلول و کمک به هدایت آب در سلول های بافت آوندی گیاه کمک می کند.

عملکرد دیواره سلولی گیاهی

این تصویر میکروگراف یک سلول گیاهی و اندامک های داخلی آن را نشان می دهد. دیواره سلولی به عنوان لایه نازک بین سلول ها ظاهر می شود و هسته، اندامک گرد و بارز با هسته کوچک قرمز است.

دکتر جرمی برگرز/کتابخانه عکس های علمی/Getty Images

نقش عمده دیواره سلولی، تشکیل یک چارچوب برای سلول به منظور جلوگیری از گسترش بیش از حد است. الیاف سلولز، پروتئین های ساختاری و سایر پلی ساکاریدها به حفظ شکل و فرم سلول کمک می کنند. عملکردهای اضافی دیواره سلولی شامل:

• پشتیبانی: دیواره سلولی قدرت مکانیکی و حمایت فراهم می کند. همچنین جهت رشد سلول را کنترل می کند.
• تحمل فشار تورگور: فشار تورگور نیرویی است که در برابر دیواره سلولی وارد می شود، وقتی که محتوای سلول غشای پلاسمایی را به دیواره سلولی فشار می دهد. این فشار به گیاه کمک می کند تا خشک و راست بایستد، اما همچنین می تواند باعث ترکیدن سلول شود.
• تنظیم رشد: دیواره سلولی سیگنال هایی برای ورود به چرخه سلولی به منظور تقسیم و رشد ارسال می کند.
• تنظیم نفوذ: دیواره سلولی متخلخل است و به برخی از مواد، از جمله پروتئین ها، اجازه می دهد تا به داخل سلول وارد شوند در حالی که سایر مواد را بیرون نگه می دارد.
• ارتباط: سلول ها از طریق پلاسمودزماتا (منافذ یا کانال هایی در بین دیواره های سلولی گیاهی که اجازه می دهند مولکول ها و سیگنال های ارتباطی بین سلول های گیاهی منتقل شوند) با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
• حفاظت: دیواره سلولی به عنوان مانعی برای محافظت در برابر ویروس های گیاهی و سایر پاتوژن ها عمل می کند. همچنین به جلوگیری از اتلاف آب کمک می کند.
• ذخیره سازی: دیواره سلولی کربوهیدرات ها را برای استفاده در رشد گیاه ذخیره می کند، به ویژه در دانه ها.

ساختارها و اندامک های سلولی گیاهی

این تصویر میکروگرافی از یک بخش سلولی گیاهی، ساختار داخلی آن را نشان می دهد. درون دیواره سلولی، کلروپلاست ها (سبز تیره) که