דופן התא: מאפיינים, פונקציות ומבנה - ביולוגיה - 2025

דופן התא הוא מבנה עבה עמיד התוחם סוגים מסוימים של תאים והוא נמצא סביב קרום הפלזמה. זה לא נחשב כקיר המונע מגע עם החוץ; זהו מבנה מורכב ודינאמי ואחראי למספר משמעותי של תפקודים פיזיולוגיים באורגניזמים.

דופן התא נמצאת בצמחים, פטריות, חיידקים ואצות. לכל קיר מבנה והרכב האופייניים לקבוצה. לעומת זאת, אחד המאפיינים של תאים מן החי הוא היעדר דופן התא. מבנה זה אחראי בעיקר על מתן ושמירה על צורת התאים.

דופן התא פועלת כמחסום מגן כתגובה לחוסר איזון אוסמוטי שסביבת התא עשויה להציג. בנוסף, יש לה תפקיד בתקשורת בין תאים.

מאפיינים כלליים

-קיר התא הוא מחסום עבה, יציב ודינמי שנמצא בקבוצות אורגניזמים שונים.

נוכחותו של מבנה זה חיונית לכדאיות התא, לצורתו ובמקרה של אורגניזמים מזיקים הוא משתתף בפתוגניות שלו.

-למרות שהרכב של הקיר משתנה בהתאם לכל קבוצה, התפקיד העיקרי הוא לשמור על שלמות התא כנגד כוחות אוסמוטיים שיכולים לפרוץ את התא.

במקרה של אורגניזמים רב-תאיים זה עוזר להיווצרות רקמות ומשתתף בתקשורת תאים

קיר תא בצמחים

מבנה והרכב

דפנות התאים של תאי הצמח מורכבים מפוליסכרידים וגליקופרוטאינים, המאורגנים במטריקס תלת ממדי.

המרכיב החשוב ביותר הוא תאית. זה מורכב מיחידות גלוקוז חוזרות, המקושרות זו לזו באמצעות קשרי β - 1,4. כל מולקולה מכילה כ -500 מולקולות גלוקוז.

שאר המרכיבים כוללים: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I ו- II ופוליסכרידים המיסולולוזיים כמו קסילוגלוקנים, גלוקומן, קסילן, ועוד.

בקיר ישנם גם רכיבים בעלי אופי חלבוני. Arabinogalactan הוא חלבון שנמצא בקיר וקשור לאיתות תאים.

Hemicellulose נקשר דרך קשרי מימן לתאית. אינטראקציות אלה יציבות מאוד. עבור שאר הרכיבים, מצב האינטראקציה עדיין אינו מוגדר היטב.

אתה יכול להבדיל בין דופן התא הראשונית לשני. הראשוני הוא דק ומעט סריג. לאחר הפסקת צמיחת התאים, מתרחש בתצהיר של הקיר המשני שיכול לשנות את הרכבו ביחס לדופן הראשונית או להישאר ללא שינוי ורק להוסיף שכבות נוספות.

במקרים מסוימים, ליגנין הוא מרכיב בקיר המשני. לדוגמה, בעצים יש כמויות משמעותיות של תאית וליגנין.

סִינתֶזָה

תהליך הביוסינתזה של הקיר מורכב. מדובר בערך 2000 גנים שמשתתפים בבניית המבנה.

תאית מסונתזת על קרום הפלזמה שיופק ישירות בחוץ. היווצרותו דורשת מספר מתחמי אנזים.

שאר המרכיבים מסונתזים במערכות ממברנות הממוקמות בתוך התא (כמו מכשיר גולגי) ומופרשים דרך שלפוחית.

פוּנקצִיָה

לדופן התא בצמחים יש פונקציות המקבילות לאלו המבוצעות על ידי המטריצה ​​החוץ תאית בתאים מהחי, כמו שמירה על צורת מבנה ותא, חיבור רקמות, ואיתות תאים. להלן נדון בפונקציות החשובות ביותר:

הסדיר את המורה

בתאים של בעלי חיים - חסרי דופן תא - הסביבה החוץ תאית מהווה אתגר גדול מבחינת אוסמוזה.

כאשר ריכוז המדיום גבוה יותר בהשוואה לפנים התא, המים נוטים לזרום מהתא. לעומת זאת, כאשר התא נחשף לסביבה היפוטונית (ריכוז גבוה יותר בתא) המים נכנסים והתא יכול להתפוצץ.

במקרה של תאים צמחיים, המומסים שנמצאים בסביבה התאית הם פחות מאשר בפנים התא. עם זאת, התא אינו מתפוצץ מכיוון שקיר התא נמצא תחת לחץ. תופעה זו גורמת להופעת לחץ מכני מסוים או טורגור סלולרי.

לחץ הטורגור שנוצר על ידי דופן התא עוזר לשמור על רקמות צמחים נוקשות.

חיבורי תאים

תאי צמחים מסוגלים לתקשר זה עם זה דרך סדרה של "ערוצים" הנקראים plasmodesmata. מסלולים אלה מחברים בין ציטוזול של שני התאים ומחליפים חומרים וחלקיקים.

מערכת זו מאפשרת החלפה של מוצרים מטבוליים, חלבונים, חומצות גרעין ואפילו חלקיקים ויראליים.

מסלולי איתות

במטריצה ​​מורכבת זו, ישנן מולקולות המופקות מפקטין, כמו אוליגוגלקטורונידים, שיש להם יכולת לעורר מסלולי איתות כתגובות הגנה. במילים אחרות, הם מתפקדים כמו מערכת החיסון אצל בעלי חיים.

למרות שקיר התא מהווה מחסום כנגד פתוגנים, הוא אינו חדיר לחלוטין. לכן, כאשר הקיר נחלש, תרכובות אלה משוחררות ו"זהירות "את צמח ההתקפה.

בתגובה, מתרחש שחרור של מיני חמצן תגוביים ומופקים מטבוליטים, כמו פיטואלקסינים, שהם חומרים אנטי-מיקרוביאלים.

קיר תא בפרוקריוטות

מבנה והרכב באובקטריה

בקיר התא של החיידקים יש שני מבנים יסודיים, המבדילים זה מזה בכתם הגראם המפורסם.

הקבוצה הראשונה מורכבת מחיידקים שליליים גראם. בסוג זה הממברנה כפולה. דופן התא דקה ומוקפת משני הצדדים על ידי קרום פלזמה פנימי וחיצוני. הדוגמה הקלאסית לחיידק גראם שלילי היא E. coli.

מצדם, לחיידקים גראם חיוביים יש רק קרום פלזמה ודופן התא עבה בהרבה. לרוב אלה עשירים בחומצות טיכואיות ובחומצות מיקוליות. דוגמא לכך היא הפתוגן Staphylococcus aureus.

המרכיב העיקרי בשני סוגי הקירות הוא פפטידוגליקן, המכונה גם מורין. היחידות או המונומרים המרכיבים אותו הם N- אצטיל גלוקוזאמין וחומצה N- אצטילמורממית. זה מורכב משרשראות ליניאריות של פוליסכרידים ופפטידים קטנים. פפטידוגליקן יוצר מבנים חזקים ויציבים.

חלק מהאנטיביוטיקה, כמו פניצילין וונקומיצין, פועלת על ידי מניעת היווצרותם של הקשרים בדופן התא החיידקית. כאשר חיידק מאבד את דופן התא שלו, המבנה הנוצר מכונה ספירופלסט.

מבנה והרכב בארכאה

ארכאאה שונה בהרכב הקיר מחיידקים, בעיקר מכיוון שהם אינם מכילים פפטידוגליקן. בחלק מהארכאיות יש שכבה של pseudopeptidoglycan או pseudomurein.

פולימר זה בעובי 15-20 ננומטר ודומה לפפטידוגליקן. מרכיבי הפולימר הם חומצה LN-acetyltalosaminuronic הקשורה ל- N-Acetylglucosamine.

הם מכילים מספר ליפידים נדירים, כמו קבוצות איזופרן קשורות גליצרול ושכבה נוספת של גליקופרוטאינים, המכונה שכבת S. שכבה זו קשורה לעיתים קרובות לקרום הפלזמה.

ליפידים שונים מאשר בחיידקים. באוקריוטות ובחיידקים הקשרים שנמצאים הם מסוג האסטר, ואילו בארכאה הם מסוג האתר. עמוד השדרה של גליצרול אופייני לתחום זה.

ישנם כמה מינים של ארכאאה, כמו Ferroplasma Acidophilum ו- Thermoplasma spp., שאין להם דופן תאית, למרות שהם חיים בתנאים סביבתיים קיצוניים.

גם באובקטריה וגם בארכיאאה יש שכבה גדולה של חלבונים, כמו דבקים, המסייעים למיקרואורגניזמים אלה להתיישב בסביבות שונות.

סִינתֶזָה

בחיידקים גראם שליליים מרכיבי הקיר מסונתזים בציטופלזמה או בקרום הפנימי. בניית הקיר מתרחשת בחלקו החיצוני של התא.

היווצרות פפטידוגליקן מתחילה בציטופלזמה, שם מתרחשת הסינתזה של מבשרי הגרעין של מרכיבי הקיר.

בהמשך, הסינתזה ממשיכה בממברנה הציטופלסמית, בה מסונתז תרכובות בעלות אופי שומנים.

תהליך הסינתזה מסתיים בתוך הממברנה הציטופלסמית, שם מתרחשת הפולימריזציה של יחידות הפפטידוגליקן. בתהליך זה משתתפים אנזימים שונים.

מאפיינים

בדומה לדופן התא בצמחים, מבנה זה בחיידקים מבצע תפקידים דומים כדי להגן על אורגניזמים חד-תאיים אלה מפני תמוגה מפני לחץ אוסמוטי.

הממברנה החיצונית של חיידקים גראם שליליים מסייעת בהעברת חלבונים ומומסים, ובהולכת אותות. זה גם מגן על הגוף מפני פתוגנים ומספק יציבות תאית.

דופן התא בפטריות

מבנה והרכב

לרוב קירות התא בפטריות יש הרכב ומבנה די דומה. הם נוצרים מפולימרים דמויי ג'ל הדומים לשזור בחלבונים ומרכיבים אחרים.

המרכיב הייחודי של דופן הפטרייה הוא צ'יטין. זה מקיים אינטראקציה עם גלוקנים ליצירת מטריצה ​​סיבית. למרות שזה מבנה חזק, הוא מפגין מידה מסוימת של גמישות.

סִינתֶזָה

הסינתזה של המרכיבים העיקריים - צ'יטין וגלוקנים - מתרחשת בקרום הפלזמה.

רכיבים אחרים מסונתזים במנגנון גולגי ובתכנית הרשת האנדופלסמית. מולקולות אלה נשאיות מחוץ לתא בדרך של הפרשה דרך שלפוחית.

מאפיינים

דופן התא של הפטריות קובעת את המורפוגנזה שלהם, את כדאיות התא ואת הפתוגניות שלהם. מבחינה אקולוגית הוא קובע את סוג הסביבה בה פטריה מסוימת יכולה או לא יכולה לחיות.

הפניות

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). מעטפת התא ארכיאלית. חוות דעת על טבע מיקרוביולוגיה, 9 (6), 414–426.
2. קופר, ג '(2000). התא: גישה מולקולרית. מהדורה שנייה. מקורבי סינאור.
3. פורבס, BA (2009). אבחנה מיקרוביולוגית. פנמריקנית רפואית אד.
4. Gow, NA, Latge, JP, & Munro, CA (2017). דופן התא הפטרייתי: מבנה, ביוסינתזה ותפקוד. ספקטרום מיקרוביולוגיה 5 (3)
5. Keegstra, K. (2010). לשתול קירות תא. פיזיולוגיה של הצמח, 154 (2), 483–486.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). מבנה ותפקוד של חלבוני ממברנה חיצונית של חיידקים: חביות על קצה המזלג. מיקרוביולוגיה מולקולרית, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). ביולוגיה מולקולרית של התא המהדורה הרביעית. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי, מדף ספרים.
8. שפרס, די ג'יי, ופינו, MG (2005). סינתזת דופן תאי בקטריאלי: תובנות חדשות ממחקרי לוקליזציה. ביקורות על מיקרוביולוגיה וביולוגיה מולקולרית, 69 (4), 585–607.
9. Showalter, AM (1993). מבנה ותפקוד של חלבוני דופן התא. תא הצמח, 5 (1), 9-23.
10. Valent, BS, and Albersheim, P. (1974). מבנה קירות התא הצמחיים: על כריכת קסילוגלוקן לסיבי התאית. פיזיולוגיה של הצומח, 54 (1), 105-108.
11. Vallarino, JG, & Osorio, S. (2012). תפקיד איתות של אוליגוגלקטורונידים הנגזרים במהלך השפלה של דופן התא. איתות צמחים והתנהגות, 7 (11), 1447–1449.