Hücre Duvarı: Tanımı, Yapısı ve İşlevi (Diyagramlı)

İçerik

• Hücre Duvarının İşlevi Nedir?
• Bitki Hücre Duvarını Ne Yapar?
• Turgor basıncı
• Hücre Duvarındaki Proteinler
• Bitki Hücre Duvarının Yapısı
• Birincil Hücre Duvarı
• İkincil hücre duvarı
• Bitkilerde Primer ve Sekonder Hücre Duvarları Arasındaki Fark
• Mantar ve Algal Hücre Duvarlarının Yapısı
• Mantar Hücre Duvarları
• Alglerde Hücre Duvarları
• Bakteriyel Hücre Duvarları
• Gram Pozitif ve Gram Negatif Bakteriler
• Antibiyotikler ve Bakteriler
• Antibiyotik direnci
• Hücre Duvarları Madde

Hücre duvarı, hücre zarının üstünde ek bir koruma tabakasıdır. Hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda hücre duvarlarını bulabilirsiniz ve bunlar bitkilerde, alglerde, mantarlarda ve bakterilerde en yaygın olanlarıdır.

Bununla birlikte, hayvanlar ve protozoanlar bu tip bir yapıya sahip değildir. Hücre duvarları, hücrenin şeklini korumaya yardımcı olan sert yapılar olma eğilimindedir.

Hücre Duvarının İşlevi Nedir?

Hücre duvarı, hücre yapısının ve şeklinin bakımı dahil olmak üzere çeşitli işlevlere sahiptir. Duvar rijittir, bu nedenle hücreyi ve içeriğini korur.

Örneğin hücre duvarı, bitki virüsleri gibi patojenlerin girmesini engelleyebilir. Mekanik desteğe ek olarak, duvar hücrenin çok hızlı bir şekilde genişlemesini veya büyümesini önleyebilen bir çerçeve görevi görür. Proteinler, selüloz lifleri, polisakaritler ve diğer yapısal bileşenler duvarın hücre şeklini korumasına yardımcı olur.

Hücre duvarı da ulaşımda önemli bir rol oynar. Duvar bir olduğundan yarı geçirgen membranprotein gibi bazı maddelerin geçmesine izin verir. Bu, duvarın hücre içindeki difüzyonu düzenlemesine ve neyin girdiğini veya ayrıldığını kontrol etmesine izin verir.

Ek olarak, yarı geçirgen membran, sinyal moleküllerinin gözeneklerden geçmesine izin vererek hücreler arasında iletişimi sağlar.

Bitki Hücre Duvarını Ne Yapar?

Bir bitki hücresi duvarı esas olarak pektinler, selüloz ve hemiselüloz gibi karbonhidratlardan oluşur. Ayrıca daha az miktarlarda yapısal proteinlere ve silikon gibi bazı minerallere sahiptir. Bu bileşenlerin tümü, hücre duvarının hayati parçalarıdır.

Selüloz karmaşık bir karbonhidrattır ve binlerce glukoz monomerleri bu uzun zincirler oluşturur. Bu zincirler bir araya gelir ve selüloz oluşturur Mikro-iplikçikler, çapı birkaç nanometredir. Mikro lifler, hücrenin büyümesini sınırlandırarak veya genişlemesini sağlayarak kontrol etmeye yardımcı olur.

Turgor basıncı

Bir bitki hücresinde bir duvarın olmasının ana nedenlerinden biri dayanabileceği durumdur. turgor basıncıve burası selülozun çok önemli bir rol oynadığı yerdir. Turgor basıncı, hücrenin içine iten bir güçtür. Selüloz mikro-lifler, turgor basıncına dayanabilecek güçlü bir çerçeve sağlamak için proteinler, hemiselülozlar ve pektinler ile bir matris oluşturur.

Hemiselülozlar ve pektinler hem dallı polisakkaritlerdir. Hemiselülozlar, onları selüloz mikro-iplikçiklerine bağlayan hidrojen bağlarına sahipken, pektinler bir jel oluşturmak için su moleküllerini hapseder. Hemiselülozlar matrisin gücünü arttırır ve pektinler kompresyonun önlenmesine yardımcı olur.

Hücre Duvarındaki Proteinler

Hücre duvarındaki proteinler farklı fonksiyonlara hizmet eder. Bazıları yapısal destek sağlıyor. Diğerleri kimyasal reaksiyonları hızlandırabilen bir protein türü olan enzimlerdir.

Enzimler, bitki hücre duvarını korumak için meydana gelen normal modifikasyonların oluşumuna yardımcı olur. Ayrıca meyve olgunlaşmasında ve yaprak rengi değişimlerinde de rol oynarlar.

Kendi reçeli veya jöle yaptıysanız, aynı türde gördük pektinler eylemde hücre duvarlarında bulundu. Pektin, aşçıların meyve sularını kalınlaştırmak için ilave ettiği bir bileşendir. Reçel veya reçel yapmak için genellikle elmalar veya meyvelerde doğal olarak bulunan pektinleri kullanırlar.

••• Bilim Kurgu

Bitki Hücre Duvarının Yapısı

Bitki hücre duvarları üç katmanlı yapıya sahiptir. orta lamella, birincil hücre duvarı ve ikincil hücre duvarı. Orta tabaka, en dıştaki tabakadır ve bitişik hücreleri bir arada tutarken hücreden hücreye bağlantılara yardımcı olur (diğer bir deyişle iki hücrenin hücre duvarları arasında oturur ve bir arada tutar; bu nedenle orta tabakaya denir) en dıştaki katmandır).

Orta tabaka, pektin içerdiğinden bitki hücreleri için tutkal veya çimento görevi görür. Hücre bölünmesi sırasında, ilk tabaka orta tabakalaşır.

Birincil Hücre Duvarı

Birincil hücre duvarı, hücre büyüdüğünde gelişir, bu nedenle ince ve esnek olma eğilimindedir. Orta lamella ve hücre zarı.

Hemiselüloz ve pektin içeren selüloz mikro-iplikçiklerinden oluşur. Bu katman, hücrenin zamanla büyümesini sağlar, ancak hücre büyümesini aşırı derecede kısıtlamaz.

İkincil hücre duvarı

İkincil hücre duvarı daha kalın ve daha serttir, bu nedenle bitki için daha fazla koruma sağlar. Birincil hücre duvarı ve plazma zarı arasında bulunur. Çoğunlukla, birincil hücre duvarı, hücre büyümesini tamamladıktan sonra bu ikincil duvarı oluşturmaya yardımcı olur.

Sekonder hücre duvarları selüloz, hemiselüloz ve lignin. Lignin, bitki için ek destek sağlayan bir aromatik alkol polimeridir. Bitkinin böcek veya patojenlerin saldırılardan korunmasına yardımcı olur. Lignin ayrıca hücrelerde suyun taşınmasına yardımcı olur.

Bitkilerde Primer ve Sekonder Hücre Duvarları Arasındaki Fark

Bitkilerde primer ve sekonder hücre duvarlarının kompozisyonunu ve kalınlığını karşılaştırdığınızda, farklılıkları görmek kolaydır.

Birincisi, primer duvarlar eşit miktarda selüloz, pektin ve hemiselüloza sahiptir. Bununla birlikte, sekonder hücre duvarları herhangi bir pektine sahip değildir ve daha fazla selüloza sahiptir.İkincisi, primer hücre duvarlarındaki selüloz mikro lifleri rastgele görünür, ancak ikincil duvarlarda düzenlenirler.

Bilim adamları hücre duvarlarının bitkilerde nasıl işlediğinin birçok yönünü keşfetmiş olsalar da, bazı alanlarda hala daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Örneğin, hücre duvarının biyosentezinde yer alan gerçek genler hakkında hala daha fazla şey öğreniyorlar. Araştırmacılar bu süreçte yaklaşık 2.000 genin yer aldığını tahmin ediyor. Bir diğer önemli çalışma alanı ise gen regülasyonunun bitki hücrelerinde nasıl çalıştığı ve duvarı nasıl etkilediğidir.

Mantar ve Algal Hücre Duvarlarının Yapısı

Bitkilere benzer şekilde, mantarların hücre duvarları karbonhidratlardan oluşur. Ancak, mantarlar hücrelere sahipken kitin ve diğer karbonhidratlar, bitkilerin yaptığı gibi selüloza sahip değillerdir.

Hücre duvarlarında ayrıca:

Mantarların hepsinin hücre duvarı olmadığına, çoğunun sahip olduğuna dikkat etmek önemlidir. Mantarlarda hücre duvarı, plazma zarının dışına oturur. Chitin, hücre duvarının çoğunu oluşturur ve böceklere güçlü dış iskeletlerini veren aynı malzemedir.

Mantar Hücre Duvarları

Genelde hücre duvarları olan mantarlar üç kat: kitin, glukanlar ve proteinler.

En içteki tabaka olan kitin liflidir ve polisakaritlerden oluşur. Mantar hücre duvarlarının sert ve güçlü olmasına yardımcı olur. Daha sonra, chitin ile çapraz bağlanan, glikoz polimerleri olan bir glukan tabakası vardır. Glukanlar ayrıca mantarların hücre duvarı sertliğini korumalarına yardımcı olur.

Son olarak, denilen bir protein katmanı var. mannoproteinler veya mannans, düzeyi yüksek olan mannoz şekeri. Hücre duvarında ayrıca enzimler ve yapısal proteinler bulunur.

Mantar hücre duvarının farklı bileşenleri, farklı amaçlara hizmet edebilir. Örneğin, enzimler organik maddelerin sindirilmesine yardımcı olabilirken, diğer proteinler çevreye yapışmaya yardımcı olabilir.

Alglerde Hücre Duvarları

Alglerdeki hücre duvarları selüloz veya glikoproteinler gibi polisakaritlerden oluşur. Bazı alglerde hücre duvarlarında hem polisakaritler hem de glikoproteinler bulunur. Ek olarak, alg hücresi duvarları; mannalara, ksilalara, aljinik asit ve sülfonatlanmış polisakaritlere sahiptir. Farklı alg türleri arasındaki hücre duvarları büyük ölçüde değişebilir.

Mankenler, bazı yeşil ve kırmızı alglerde mikro lifler yapan proteinlerdir. Ksilenler karmaşık polisakaritlerdir ve bazen alglerdeki selülozun yerini alır. Aljinik asit, genellikle kahverengi alglerde bulunan başka bir polisakarit türüdür. Bununla birlikte, çoğu alg, sülfonatlanmış polisakaritlere sahiptir.

Diatomlar suda ve toprakta yaşayan bir alg türüdür. Bunlar eşsizdir çünkü hücre duvarları silikadan yapılmıştır. Araştırmacılar hala nasıl araştırma yapıyorlar diatomlar hücre duvarlarını oluşturur ve hangi proteinler süreci oluşturur.

Bununla birlikte, diatomların mineral bakımından zengin duvarlarını dahili olarak oluşturduklarını ve hücre dışına taşıdıklarını belirlediler. Bu süreç denir ekzositoz, karmaşıktır ve çoklu proteinleri içerir.

Bakteriyel Hücre Duvarları

Bakteriyel hücre duvarında peptidoglikanlar bulunur. Peptidoglikan veya murein bir ağ katmanında şekerler ve amino asitlerden oluşan eşsiz bir moleküldür ve hücrenin şeklini ve yapısını korumasına yardımcı olur.

Bakterilerdeki hücre duvarı, plazma zarının dışında bulunur. Duvar sadece hücrenin şeklini yapılandırmaya yardım etmekle kalmaz, aynı zamanda hücrenin tüm içeriğini dökmesini ve dökmesini önlemeye yardımcı olur.

Gram Pozitif ve Gram Negatif Bakteriler

Genel olarak, bakterileri gram pozitif veya gram negatif kategorilere ayırabilir ve her türün biraz farklı bir hücre duvarı vardır. Gram pozitif bakteriler, hücre duvarındaki peptidoglikanlarla reaksiyona girmek için boyaları kullanan bir Gram boyama testi sırasında mavi veya menekşe boyayabilir.

Öte yandan, gram negatif bakteriler bu test türünde mavi veya menekşe rengi ile lekelenemez. Günümüzde mikrobiyologlar hala bakteri türünü belirlemek için Gram boyama kullanmaktadır. Hem gram-pozitif hem de gram-negatif bakterilerin peptidoglikanlara sahip olduğunu not etmek önemlidir, ancak ekstra bir dış zar gram-negatif bakterilerin boyanmasını önler.

Gram pozitif bakteriler, peptidoglikanların katmanlarından yapılmış kalın hücre duvarlarına sahiptir. Gram-pozitif bakteriler, bu hücre duvarı ile çevrili bir plazma membranına sahiptir. Bununla birlikte, gram-negatif bakteriler, onları korumak için yeterli olmayan ince peptidli peptidoglikan hücre duvarlarına sahiptir.

Bu yüzden gram negatif bakterilerin ilave bir katmanı var. lipopolisakkaridinin (LPS) olarak hizmet veren endotoksin. Gram-negatif bakterilerin bir iç ve dış plazma zarına sahiptir ve ince hücre duvarları zarların arasındadır.

Antibiyotikler ve Bakteriler

İnsan ve bakteri hücreleri arasındaki farklılıklar kullanımını mümkün kılar antibiyotikler Vücudundaki tüm hücreleri öldürmeden. İnsanların hücre duvarı olmadığından, antibiyotikler gibi ilaçlar bakterilerdeki hücre duvarlarını hedefleyebilir. Hücre duvarının bileşimi, bazı antibiyotiklerin çalışma biçiminde rol oynar.

Örneğin, yaygın bir beta-laktam antibiyotik olan penisilin, bakterilerdeki peptidoglikan iplikçikleri arasındaki bağlantıları oluşturan enzimi etkileyebilir. Bu, koruyucu hücre duvarını tahrip etmeye yardımcı olur ve bakterilerin büyümesini önler. Ne yazık ki, antibiyotikler vücutta hem yardımcı hem de zararlı bakterileri öldürebilir.

Glikopeptitler adı verilen bir başka antibiyotik grubu, peptidoglikanların oluşumunu engelleyerek hücre duvarlarının sentezini hedefler. Glikopeptit antibiyotik örnekleri arasında vankomisin ve teikoplanin bulunur.

Antibiyotik direnci

Antibiyotik direnci, bakteriler değiştiğinde meydana gelir, bu da ilaçları daha az etkili hale getirir. Dirençli bakteriler hayatta kaldıklarından üreyip çoğalabilirler. Bakteriler olur antibiyotiklere dayanıklı farklı yollarla.

Mesela hücre duvarlarını değiştirebilirler. Antibiyotiği hücrelerinin dışına taşıyabilirler veya ilaçlara direnç içeren genetik bilgileri paylaşabilirler.

Bazı bakterilerin penisilin gibi beta-laktam antibiyotiklere direnç göstermesinin bir yolu beta-laktamaz denilen bir enzim yapmaktır. Enzim, ilacın çekirdek bileşeni olan beta-laktam halkasına saldırır ve karbon, hidrojen, azot ve oksijenden oluşur. Bununla birlikte, ilaç üreticileri beta-laktamaz inhibitörleri ekleyerek bu direnci önlemeye çalışmaktadır.

Hücre Duvarları Madde

Hücre duvarları bitkiler, algler, mantarlar ve bakteriler için koruma, destek ve yapısal yardım sunar. Prokaryotların ve ökaryotların hücre duvarları arasında büyük farklılıklar olmasına rağmen, çoğu organizma hücre duvarlarını plazma zarlarının dışında tutar.

Bir başka benzerlik, çoğu hücre duvarının, hücrelerin şeklini korumalarına yardımcı olan sağlamlık ve güç sağlamasıdır. Patojenlerden veya yırtıcılardan korunmak ayrıca farklı organizmalar arasında birçok hücre duvarının ortak bir özelliğidir. Birçok organizmada protein ve şekerden oluşan hücre duvarları vardır.

Prokaryotların ve ökaryotların hücre duvarlarını anlamak, insanlara çeşitli şekillerde yardımcı olabilir. Daha iyi ilaçlardan daha güçlü mahsullere, hücre duvarı hakkında daha fazla şey öğrenmek birçok potansiyel fayda sağlar.