Клітинна стінка — біологія

На відміну від тварин і багатьох найпростіших, рослин, бактерій і грибів, майже всі клітини мають стінку, яка лежить назовні від цитоплазматичної мембрани і що володіє підвищеною міцністю. Основна функція даної структури — опора і захист.

Клітинні стінки (або клітинні оболонки) будуються з речовин, що синтезуються самими клітинами. Їх хімічний склад різний у рослин, грибів та прокаріотів. Крім того, навіть у однієї рослини у різних клітин складу стінок кілька різний.

Клітинна стінка рослин складається в основному з целюлози. Целюлоза — це полісахарид, мономером якого є глюкоза.

Основу бактеріальних клітинних стінок становить речовина муреин (відноситься до пептидогликанам). У грампозитивних бактерій до складу оболонки входять різні кислоти, а сама оболонка щільно прилягає до цитоплазматичної мембрани. У грамнегативних бактерій оболонка більш тонка і не прилягає до мембрани. Між мембраною і оболонкою утворюється периплазматическое простір. Зовні клітинна оболонка грамнегативних прокаріотів оточена зовнішньою мембраною, складеної з ліпополісахариду.

У грибів основною речовиною клітинних стінок є хітин, а не целюлоза.

Склад клітинної стінки рослин

У рослин стінка дочірніх клітин утворюється вже під час поділу батьківського. Згодом вона називається первинною. У багатьох клітин пізніше утворюється вторинна оболонка.

Первинна клітинна оболонка складається з микрофибрилл целюлози, занурених у матрикс з інших полісахаридів. Відмінною особливістю волокон целюлози є їх міцність. Молекула целюлози являє собою довгу полісахаридну ланцюг. Окремі молекули з’єднуються один з одним водневими зв’язками в пучок, який називається микрофибриллой. Такі фібрили утворюють каркас клітинної стінки.

Матрікс клітинної стінки складають полісахариди, пектини і геміцелюлози, а також ряд інших речовин (наприклад, білків). Пектинові речовини являють собою групу кислих полісахаридів, їх молекули можуть бути не тільки лінійними, але і розгалуженими. Геміцелюлози також змішана група полісахаридів. Довжина їх лінійних молекул коротше, ніж у целюлози.

Оболонки сусідніх клітин рослин з’єднані між собою серединної платівкою, що складаються з пектатов магнію і кальцію, для яких характерна клейкість.

До складу стінок рослин входить вода (складає більш половини маси), обумовлюючи ряд фізичних та хімічних властивостей полісахаридів.

Жорсткий каркас рослини у багатьох місцях пронизаний каналами (плазмодесмами), за яким цитоплазма однієї клітини з’єднується з цитоплазмою сусідніх.

Клітини мезофілу листка (а також деякі інші) на протязі всього свого життя мають тільки первинну стінку. У більшості клітин на первинну оболонку з внутрішньої сторони відкладається вторинна стінка, складена з додаткових шарів целюлози. Зазвичай в цей час клітина вже диференційована і не зростає (виняток становлять, наприклад, клітини колленхимы).

У кожному окремому шарі вторинного потовщення микрофибриллы целюлози розташовуються під одним кутом (паралельно один одному). Однак різні шари мають різний кут, що забезпечує велику міцність.

Частина клітин рослин дерев’яніють (трахеальних елементи ксилеми, склеренхіма та ін). В основі цього процесу лежить інтенсивна лігніфікації стінок (у невеликих кількостях лігнін є у всіх оболонках). Лігнін не є полісахаридом, а являє собою складне полімерне речовина. Відкладення лігніну можуть мати різну форму (суцільну, кільцеву, спіральну, сітчасту). Він скріплює целюлозу, не дає їй зміщуватися. Лігнін не тільки забезпечує міцність, але і дає додатковий захист від несприятливих фізичних і хімічних факторів.

Функції клітинної стінки

Оболонки різних клітин спільно забезпечують всьому рослині і його окремих частин механічну міцність і опору. Це функція клітинної стінки аналогічна однією з функцій скелета тварин. Проте вона не єдина.

Жорсткість стінок перешкоджає розтягування клітин і їх розриву. В результаті по фізичним законам в клітини може шляхом осмосу надходити вода. Для трав’янистих рослин тургоцентричность клітин є єдиною їхньою опорою.

Микрофибриллы целюлози обмежують ріст клітин і визначають їх форму. Якщо микрофибриллы окольцовывают клітку, то вона буде рости в довжину (поперек напрямку волокон).

Пов’язані клітинні стінки утворюють апопласт, по якому пересувається вода і мінеральні речовини. Плазмодесмы пов’язують вміст різних клітин в єдину систему — симпласт.

Стінки судин ксилеми, трахеид, ситовидных трубок виконують транспортну функцію.

Зовнішні клітинні стінки епідермальних клітин покриті воском (кутикулою). З одного боку, він перешкоджає випаровуванню води, з іншого – проникнення шкідливих мікроорганізмів.

У деяких рослин у певних клітинах оболонки видозмінюються і служать місцем запасу поживних речовин.