Thành tế bào: Định nghĩa, cấu trúc và chức năng (với sơ đồ)

NộI Dung

• Chức năng của một bức tường tế bào là gì?
• Điều gì tạo nên bức tường tế bào thực vật?
• Áp suất Turgor
• Protein trong thành tế bào
• Cấu trúc của vách tế bào thực vật
• Thành tế bào sơ cấp
• Thành tế bào thứ cấp
• Sự khác biệt giữa vách tế bào sơ cấp và thứ cấp ở thực vật
• Cấu trúc của vách tế bào nấm và Algal
• Tường tế bào nấm
• Thành tế bào trong tảo
• Vách tế bào vi khuẩn
• Vi khuẩn gram dương và gram âm
• Kháng sinh và vi khuẩn
• Kháng kháng sinh
• Tường tế bào

Thành tế bào là một lớp bảo vệ bổ sung trên đỉnh của màng tế bào. Bạn có thể tìm thấy thành tế bào ở cả prokaryote và eukaryote, và chúng phổ biến nhất ở thực vật, tảo, nấm và vi khuẩn.

Tuy nhiên, động vật và động vật nguyên sinh không có loại cấu trúc này. Thành tế bào có xu hướng là các cấu trúc cứng nhắc giúp duy trì hình dạng của tế bào.

Chức năng của một bức tường tế bào là gì?

Thành tế bào có một số chức năng, bao gồm duy trì cấu trúc và hình dạng tế bào. Bức tường cứng nhắc, vì vậy nó bảo vệ tế bào và nội dung của nó.

Ví dụ, thành tế bào có thể ngăn chặn mầm bệnh như virus thực vật xâm nhập. Ngoài sự hỗ trợ cơ học, bức tường hoạt động như một khung có thể ngăn không cho tế bào mở rộng hoặc phát triển quá nhanh. Protein, sợi cellulose, polysacarit và các thành phần cấu trúc khác giúp bức tường duy trì hình dạng của tế bào.

Thành tế bào cũng đóng một vai trò quan trọng trong vận chuyển. Vì bức tường là một màng bán thấm, nó cho phép một số chất đi qua, chẳng hạn như protein. Điều này cho phép bức tường điều chỉnh sự khuếch tán trong tế bào và kiểm soát những gì xâm nhập hoặc rời khỏi.

Ngoài ra, màng bán thấm giúp giao tiếp giữa các tế bào bằng cách cho phép các phân tử tín hiệu đi qua lỗ chân lông.

Điều gì tạo nên bức tường tế bào thực vật?

Một thành tế bào thực vật bao gồm chủ yếu là carbohydrate, như pectin, cellulose và hemiaellulose. Nó cũng có protein cấu trúc với số lượng nhỏ hơn và một số khoáng chất như silicon. Tất cả các thành phần này là các bộ phận quan trọng của thành tế bào.

Cellulose là một carbohydrate phức tạp và bao gồm hàng ngàn đơn chất glucose mà hình thành chuỗi dài. Các chuỗi này kết hợp với nhau và tạo thành cellulose vi sợi, có đường kính vài nanomet. Các microfibrils giúp kiểm soát sự phát triển của tế bào bằng cách hạn chế hoặc cho phép mở rộng của nó.

Áp suất Turgor

Một trong những lý do chính để có một bức tường trong tế bào thực vật là nó có thể chịu được áp lực turgorvà đây là lúc cellulose đóng vai trò cốt yếu. Áp lực Turgor là một lực được tạo ra bởi bên trong tế bào đẩy ra. Các microfibrils cellulose tạo thành một ma trận với các protein, hemiaelluloses và pectin để cung cấp khung mạnh mẽ có thể chống lại áp lực turgor.

Cả hemiaelluloses và pectin đều là các polysacarit phân nhánh. Hemiaelluloses có liên kết hydro kết nối chúng với các vi sợi cellulose, trong khi pectin bẫy các phân tử nước để tạo ra một gel. Hemiaelluloses làm tăng sức mạnh của ma trận, và pectin giúp ngăn chặn sự nén.

Protein trong thành tế bào

Các protein trong thành tế bào phục vụ các chức năng khác nhau. Một số trong số họ cung cấp hỗ trợ cấu trúc. Những loại khác là enzyme, là một loại protein có thể tăng tốc độ phản ứng hóa học.

Các enzyme giúp hình thành và sửa đổi bình thường xảy ra để duy trì thành tế bào thực vật. Chúng cũng đóng một phần trong quá trình chín của quả và thay đổi màu lá.

Nếu bạn đã từng làm mứt hoặc thạch của riêng bạn, thì bạn đã thấy các loại tương tự pectin tìm thấy trong các thành tế bào trong hành động. Pectin là thành phần mà đầu bếp thêm vào để làm đặc nước ép trái cây. Họ thường sử dụng pectin tự nhiên được tìm thấy trong táo hoặc quả mọng để làm mứt hoặc thạch.

••• Sciences

Cấu trúc của vách tế bào thực vật

Thành tế bào thực vật là cấu trúc ba lớp với một Tấm kính giữa, vách tế bào sơ cấp và vách tế bào thứ cấp. Lamella ở giữa là lớp ngoài cùng và giúp liên kết giữa các tế bào trong khi giữ các tế bào liền kề với nhau (nói cách khác, nó nằm giữa và giữ các thành tế bào của hai tế bào, đây là lý do tại sao nó được gọi là lamella giữa nó là lớp ngoài cùng).

Các lamella giữa hoạt động như keo hoặc xi măng cho các tế bào thực vật vì nó có chứa pectin. Trong quá trình phân chia tế bào, lamella giữa là hình thành đầu tiên.

Thành tế bào sơ cấp

Thành tế bào sơ cấp phát triển khi tế bào phát triển, do đó nó có xu hướng mỏng và linh hoạt. Nó hình thành giữa lamella giữa và màng huyết tương.

Nó bao gồm các microfibrils cellulose với hemiaelluloses và pectin. Lớp này cho phép tế bào phát triển theo thời gian nhưng không hạn chế quá mức sự phát triển của tế bào.

Thành tế bào thứ cấp

Thành tế bào thứ cấp dày hơn và cứng hơn, vì vậy nó cung cấp bảo vệ nhiều hơn cho cây. Nó tồn tại giữa thành tế bào sơ cấp và màng plasma. Thông thường, thành tế bào chính thực sự giúp tạo ra bức tường thứ cấp này sau khi tế bào kết thúc phát triển.

Thành tế bào thứ cấp bao gồm cellulose, hemiaelluloses và lignin. Lignin là một polymer của rượu thơm cung cấp hỗ trợ bổ sung cho nhà máy. Nó giúp bảo vệ cây khỏi sự tấn công của côn trùng hoặc mầm bệnh. Lignin cũng giúp vận chuyển nước trong các tế bào.

Sự khác biệt giữa vách tế bào sơ cấp và thứ cấp ở thực vật

Khi bạn so sánh thành phần và độ dày của thành tế bào sơ cấp và thứ cấp ở thực vật, rất dễ thấy sự khác biệt.

Đầu tiên, các bức tường chính có lượng cellulose, pectin và hemiaelluloses bằng nhau. Tuy nhiên, thành tế bào thứ cấp không có pectin và có nhiều cellulose. Thứ hai, các vi sợi cellulose trong thành tế bào sơ cấp trông ngẫu nhiên, nhưng chúng được tổ chức ở thành thứ cấp.

Mặc dù các nhà khoa học đã khám phá ra nhiều khía cạnh về cách thức các thành tế bào hoạt động trong thực vật, một số khu vực vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn.

Ví dụ, họ vẫn đang tìm hiểu thêm về các gen thực tế liên quan đến quá trình sinh tổng hợp của thành tế bào. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng khoảng 2.000 gen tham gia vào quá trình này. Một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng khác là cách điều hòa gen hoạt động trong tế bào thực vật và cách nó ảnh hưởng đến bức tường.

Cấu trúc của vách tế bào nấm và Algal

Tương tự như thực vật, thành tế bào của nấm bao gồm carbohydrate. Tuy nhiên, trong khi nấm có các tế bào với chi chít và các carbohydrate khác, chúng không có cellulose như thực vật.

Thành tế bào của chúng cũng có:

Điều quan trọng cần lưu ý là không phải tất cả các loại nấm đều có thành tế bào, nhưng nhiều trong số chúng làm được. Trong nấm, thành tế bào nằm bên ngoài màng plasma. Chitin chiếm hầu hết các thành tế bào, và đó là cùng một vật liệu mang lại cho côn trùng bộ xương mạnh mẽ của chúng.

Tường tế bào nấm

Nói chung, nấm có thành tế bào có Ba lớp: chitin, glucans và protein.

Là lớp trong cùng, chitin có dạng sợi và được tạo thành từ các polysacarit. Nó giúp làm cho các thành tế bào nấm cứng và mạnh mẽ. Tiếp theo, có một lớp glucans, đó là các polyme glucose, liên kết ngang với chitin. Các glucans cũng giúp nấm duy trì độ cứng của thành tế bào.

Cuối cùng, có một lớp protein gọi là mannoprotein hoặc là mannans, có mức độ cao đường mannose. Thành tế bào cũng có enzyme và protein cấu trúc.

Các thành phần khác nhau của thành tế bào nấm có thể phục vụ các mục đích khác nhau. Ví dụ, enzyme có thể giúp tiêu hóa các vật liệu hữu cơ, trong khi các protein khác có thể giúp bám dính trong môi trường.

Thành tế bào trong tảo

Thành tế bào trong tảo bao gồm các polysacarit, như cellulose hoặc glycoprotein. Một số loài tảo có cả polysacarit và glycoprotein trong thành tế bào của chúng. Ngoài ra, thành tế bào tảo có mannans, xylans, axit alginic và polysacarit sulfonated. Thành tế bào giữa các loại tảo khác nhau có thể khác nhau rất nhiều.

Mannans là protein tạo ra microfibrils trong một số loại tảo xanh và đỏ. Xylans là các polysacarit phức tạp và đôi khi thay thế cellulose trong tảo. Axit alginic là một loại polysacarit khác thường được tìm thấy trong tảo nâu. Tuy nhiên, hầu hết các loại tảo có polysacarit sulfonated.

Tảo cát là một loại tảo sống trong nước và đất. Chúng là duy nhất bởi vì thành tế bào của chúng được làm từ silica. Các nhà nghiên cứu vẫn đang điều tra làm thế nào tảo cát hình thành thành tế bào của chúng và protein nào tạo nên quá trình.

Tuy nhiên, họ đã xác định rằng tảo cát tạo thành các bức tường giàu khoáng chất bên trong và di chuyển chúng ra ngoài tế bào. Quá trình này, được gọi là exocytosis, là phức tạp và liên quan đến nhiều protein.

Vách tế bào vi khuẩn

Một thành tế bào vi khuẩn có peptidoglycans. Peptidoglycan hoặc murein là một phân tử độc đáo bao gồm đường và axit amin trong một lớp lưới, và nó giúp tế bào duy trì hình dạng và cấu trúc của nó.

Thành tế bào ở vi khuẩn tồn tại bên ngoài màng plasma. Bức tường không chỉ giúp cấu hình hình dạng của tế bào, mà còn giúp ngăn chặn tế bào vỡ và làm đổ tất cả nội dung của nó.

Vi khuẩn gram dương và gram âm

Nói chung, bạn có thể phân chia vi khuẩn thành các loại gram dương hoặc gram âm và mỗi loại có thành tế bào hơi khác nhau. Vi khuẩn gram dương có thể nhuộm màu xanh hoặc tím trong xét nghiệm nhuộm Gram, sử dụng thuốc nhuộm để phản ứng với peptidoglycan trong thành tế bào.

Mặt khác, vi khuẩn gram âm không thể được nhuộm màu xanh hoặc tím với loại xét nghiệm này. Ngày nay, các nhà vi trùng học vẫn sử dụng nhuộm Gram để xác định loại vi khuẩn. Điều quan trọng cần lưu ý là cả vi khuẩn gram dương và gram âm đều có peptidoglycans, nhưng một lớp màng ngoài cùng ngăn chặn sự nhuộm màu của vi khuẩn gram âm.

Vi khuẩn gram dương có thành tế bào dày làm từ các lớp peptidoglycan. Vi khuẩn gram dương có một màng plasma bao quanh thành tế bào này. Tuy nhiên, vi khuẩn gram âm có thành tế bào mỏng của peptidoglycan không đủ để bảo vệ chúng.

Đây là lý do tại sao vi khuẩn gram âm có thêm một lớp lipopolysacarit (LPS) phục vụ như một nội độc tố. Vi khuẩn gram âm có màng plasma bên trong và bên ngoài, và thành tế bào mỏng nằm giữa màng.

Kháng sinh và vi khuẩn

Sự khác biệt giữa tế bào người và vi khuẩn làm cho nó có thể sử dụng kháng sinh trong cơ thể bạn mà không giết chết tất cả các tế bào của bạn. Vì mọi người không có thành tế bào, các loại thuốc như kháng sinh có thể nhắm vào thành tế bào ở vi khuẩn. Thành phần của thành tế bào đóng một vai trò trong cách một số kháng sinh hoạt động.

Ví dụ, penicillin, một loại kháng sinh beta-lactam phổ biến, có thể ảnh hưởng đến enzyme hình thành các liên kết giữa các chuỗi peptidoglycan ở vi khuẩn. Điều này giúp phá hủy thành tế bào bảo vệ và ngăn chặn vi khuẩn phát triển. Thật không may, kháng sinh có thể tiêu diệt cả vi khuẩn có ích và có hại trong cơ thể.

Một nhóm kháng sinh khác gọi là glycopeptide nhắm mục tiêu tổng hợp thành tế bào bằng cách ngăn chặn peptidoglycans hình thành. Ví dụ về kháng sinh glycopeptide bao gồm vancomycin và teicoplanin.

Kháng kháng sinh

Kháng kháng sinh xảy ra khi vi khuẩn thay đổi, khiến thuốc kém hiệu quả. Kể từ khi vi khuẩn kháng thuốc tồn tại, chúng có thể sinh sản và nhân lên. Vi khuẩn trở thành kháng kháng sinh theo những cách khác nhau.

Ví dụ, họ có thể thay đổi thành tế bào của họ. Họ có thể di chuyển kháng sinh ra khỏi tế bào hoặc họ có thể chia sẻ thông tin di truyền bao gồm kháng thuốc.

Một cách mà một số vi khuẩn kháng kháng sinh beta-lactam như penicillin là tạo ra một loại enzyme gọi là beta-lactamase. Enzym tấn công vòng beta-lactam, thành phần cốt lõi của thuốc và bao gồm carbon, hydro, nitơ và oxy. Tuy nhiên, các nhà sản xuất thuốc cố gắng ngăn chặn sự kháng thuốc này bằng cách thêm chất ức chế beta-lactamase.

Tường tế bào

Thành tế bào cung cấp sự bảo vệ, hỗ trợ và giúp đỡ cấu trúc cho thực vật, tảo, nấm và vi khuẩn. Mặc dù có sự khác biệt lớn giữa các thành tế bào của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn, hầu hết các sinh vật đều có thành tế bào bên ngoài màng plasma.

Một điểm tương đồng khác là hầu hết các thành tế bào cung cấp độ cứng và sức mạnh giúp các tế bào duy trì hình dạng của chúng. Bảo vệ khỏi mầm bệnh hoặc động vật ăn thịt cũng là điều mà nhiều thành tế bào giữa các sinh vật khác nhau có điểm chung. Nhiều sinh vật có thành tế bào được tạo thành từ protein và đường.

Hiểu về thành tế bào của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn có thể giúp con người theo nhiều cách khác nhau. Từ các loại thuốc tốt hơn đến các loại cây trồng mạnh hơn, tìm hiểu thêm về thành tế bào mang lại rất nhiều lợi ích tiềm năng.