Структурный компонент клеточных стенок растений, химический состав и функции

Наличие клеточной стенки является исключительным признаком, который отличает растительные клетки от животных. Клеточные стенки растительных клеток имеют большое значение с общебиологической точки зрения, поскольку:

1) клеточная стенка определяет морфологию, размер и функции растительных клеток;

2) клеточная стенка участвует в регуляции растяжения, обеспечивая рост растения.

Химическая и физическая структура клеточных стенок различается у разных клеток, но имеются два общих свойства:

3) Клеточные стенки могут состоять из различного числа слоев.

4) Вторичная клеточная стенка откладывается изнутри (между плазмалеммой и первичной клеточной стенкой), поскольку материал для ее построения поставляется из цитоплазмы.

Химический состав клеточной стенки

Все компоненты делятся на 4 группы:

1) Структурные компоненты, представленные у большинства автотрофных организмов целлюлозой (у некоторых водорослей этот маннаны и ксиланы).

2) Компоненты, образующие матрикс клеточной стенки представлены гемицеллюлозами, пектинами и белками.

3) Компоненты, инкрустирующие (пронизывающие) клеточную стенку представлены лигнином и суберином.

4) Компоненты, акрустирующие (покрывающие) клеточные стенки эпидермальных клеток представлены кутином и восками.

Кроме того, клеточные стенки могут содержать большое количество минеральных веществ (например, силиката кальция и др.).

1) Структурные компоненты.

На долю целлюлозы в первичной клеточной стенке приходится до 30 %, а во вторичной клеточной стенке – до 60 %. Это полимер β-глюкозы. Однако в настоящее время мономером целлюлозы считают целлобиозу, т. к. в первом каталитическом центре фермента, отвечающего за синтез целлюлозы, образуется целлобиоза, а в другом каталитическом центре она пришивается к растущей цепи молекулы целлюлозы.

Молекулы целлюлозы никогда не встречаются в виде одиночных цепей, а объединяются в мицеллы, которые, в свою очередь, объединяются в микрофибриллы, и далее – в макрофибриллы. За счет поочередного расположения кислородных мостиков в молекуле целлюлозы (то сверху, то снизу) создается наибольшее количество водородных связей между отдельными цепями. Молекулы целлюлозы в клеточной стенке располагаются очень упорядоченно. В центре макрофибриллы молекулы образуют кристаллическую решетку, эта часть носит название ядро (кор) макрофибриллы. Вокруг ядра молекулы располагаются хоть и параллельно, но не так упорядоченно, поскольку здесь между цепями целлюлозы внедряются молекулы гемицеллюлоз. Это место носит название кортекс (паракристаллическая часть). Гемицеллюлозы также сшивают отдельные макрофибриллы между собой.

Особенности строения целлюлозы приводят к тому, что она очень стабильна к действию ферментов и химических реагентов. Гидролиз целлюлозы возможен лишь при длительном нагревании с концентрированной кислотой. У некоторых бактерий и растений есть фермент целлюлаза, которая способна разрушать 1-4 связи. Мономеры целлюлозы повторно не используются, поэтому деятельность целлюлаз проявляется лишь иногда (формирование отделительного слоя при листопаде).

Целлюлозные фибриллы синтезируются белковыми комплексами, встроенными в цитоплазматическую мембрану. Эти комплексы, называемые розетками, являются элементами фермента целлюлозосинтетазы. Этот фермент имеет два каталитических центра: в первом происходит образование целлобиозы, а во втором эта целлобиоза пришивается к растущей цепи целлюлозы. Для каждого каталитического центра требуется наличие УДФ-глюкозы. Источником глюкозы является сахароза. Глюкоза переносится на УТФ, при этом третий остаток фосфорной кислоты отщепляется и вместо него пришивается глюкоза. В таком активированном состоянии глюкоза идет на синтез целлобиозы.

Поиск по сайту: