Dinding Sel: Karakteristik, Fungsi dan Struktur

Dinding sel adalah struktur tebal dan resisten yang membatasi jenis sel tertentu dan mengelilingi membran plasma. Itu tidak dianggap sebagai dinding yang menghindari kontak dengan luar; Ini adalah struktur yang dinamis dan kompleks dan bertanggung jawab untuk sejumlah besar fungsi fisiologis pada organisme.

Dinding sel ditemukan pada tanaman, jamur, bakteri dan ganggang. Setiap dinding memiliki struktur dan komposisi khas kelompok. Sebaliknya, salah satu ciri sel hewan adalah tidak adanya dinding sel. Struktur ini terutama bertanggung jawab untuk memberi dan mempertahankan bentuk sel.

Dinding sel bertindak sebagai penghalang pelindung dalam menanggapi ketidakseimbangan osmotik bahwa lingkungan seluler dapat hadir. Selain itu, ia memiliki peran dalam komunikasi antar sel.

Karakteristik umum

-Dinding sel adalah penghalang tebal, stabil dan dinamis yang ditemukan pada berbagai kelompok organisme.

-Kehadiran struktur ini sangat penting untuk kelangsungan hidup sel, bentuknya dan, dalam kasus organisme berbahaya, berpartisipasi dalam patogenisitasnya.

-Meski komposisi dinding bervariasi tergantung pada masing-masing kelompok, fungsi utamanya adalah menjaga integritas seluler melawan kekuatan osmotik yang dapat menghancurkan sel.

-Dalam kasus organisme multiseluler, membantu pembentukan jaringan dan berpartisipasi dalam komunikasi sel

Dinding sel pada tanaman

Struktur dan komposisi

Dinding sel sel tanaman terdiri dari polisakarida dan glikoprotein, disusun dalam matriks tiga dimensi.

Komponen yang paling penting adalah selulosa. Terdiri dari unit glukosa yang diulang, dihubungkan bersama oleh ikatan β-1, 4. Setiap molekul mengandung sekitar 500 molekul glukosa.

Komponen lainnya meliputi: homogalacturonan, rhamnogalacturonan I dan II dan polisakarida hemiselulosa seperti xyloglucans, glucomannans, xylans, dan lainnya.

Dindingnya juga memiliki komponen yang bersifat protein. Arabinogalactan adalah protein yang ditemukan di dinding dan berhubungan dengan pensinyalan sel.

Hemiselulosa terikat oleh ikatan hidrogen dengan selulosa. Interaksi ini sangat stabil. Untuk komponen lainnya, mode interaksi belum didefinisikan dengan baik.

Dapat dibedakan antara dinding sel primer dan sekunder. Primer tipis dan agak lunak. Setelah pertumbuhan sel berhenti, pengendapan dinding sekunder terjadi, yang dapat mengubah komposisinya terhadap yang primer atau tetap tidak berubah dan hanya menambah lapisan tambahan.

Dalam beberapa kasus, lignin adalah komponen dari dinding sekunder. Sebagai contoh, pohon memiliki jumlah selulosa dan lignin yang signifikan.

Sintesis

Proses biosintesis dinding kompleks. Ini melibatkan sekitar 2000 gen yang terlibat dalam pembangunan struktur.

Selulosa disintesis dalam membran plasma untuk disimpan langsung di luar. Pembentukannya membutuhkan beberapa kompleks enzimatik.

Sisa komponen disintesis dalam sistem membran yang terletak di dalam sel (seperti alat Golgi) dan diekskresikan melalui vesikel.

Fungsi

Dinding sel pada tanaman memiliki fungsi analog dengan yang dilakukan matriks ekstraseluler dalam sel hewan, seperti mempertahankan bentuk dan struktur sel, menghubungkan jaringan dan pensinyalan sel. Selanjutnya kita akan membahas fungsi yang paling penting:

Atur turgor

Dalam sel-sel hewan - yang tidak memiliki dinding sel - lingkungan ekstraseluler merupakan tantangan utama sejauh menyangkut osmosis.

Ketika konsentrasi medium lebih tinggi dibandingkan dengan interior sel, air dalam sel cenderung keluar. Sebaliknya, ketika sel terpapar ke lingkungan hipotonik (konsentrasi yang lebih tinggi di dalam sel) air masuk dan sel bisa meledak.

Dalam kasus sel tumbuhan, zat terlarut yang ditemukan di lingkungan sel lebih rendah daripada di bagian dalam sel. Namun, sel tidak meledak karena dinding sel ditekan. Fenomena ini menyebabkan munculnya beberapa tekanan mekanis atau turgor seluler.

Tekanan turgor yang diciptakan oleh dinding sel membantu menjaga jaringan tanaman tetap kaku.

Koneksi antar sel

Sel-sel tumbuhan dapat berkomunikasi satu sama lain melalui serangkaian "saluran" yang disebut plasmodesms. Rute-rute ini memungkinkan untuk menghubungkan sitosol dari kedua sel dan bertukar bahan dan partikel.

Sistem ini memungkinkan pertukaran produk metabolisme, protein, asam nukleat dan bahkan partikel virus.

Jalan pensinyalan

Dalam matriks rumit ini ada molekul yang berasal dari pektin, seperti oligogalacturonides, yang memiliki kemampuan untuk memicu jalur pensinyalan sebagai respons pertahanan. Dengan kata lain, mereka berfungsi sebagai sistem kekebalan pada hewan.

Meskipun dinding sel membentuk penghalang terhadap patogen, itu tidak bisa ditembus sepenuhnya. Karena itu, ketika dinding melemah, senyawa-senyawa ini dilepaskan dan "memperingatkan" tanaman serangan.

Sebagai tanggapan, pelepasan spesies oksigen reaktif terjadi dan metabolit diproduksi, seperti phytoalexins, yang merupakan zat antimikroba.

Dinding sel pada prokariota

Struktur dan komposisi dalam eubacteria

Dinding sel eubacteria memiliki dua struktur dasar, yang dibedakan dengan pewarnaan Gram yang terkenal.

Kelompok pertama terdiri dari bakteri Gram negatif. Pada tipe ini selaput berlipat ganda. Dinding sel tipis dan dikelilingi di kedua sisi oleh membran plasma dalam dan luar. Contoh klasik dari bakteri Gram negatif adalah E. coli.

Untuk bagiannya, bakteri Gram positif hanya memiliki membran plasma dan dinding sel jauh lebih tebal. Ini biasanya kaya akan asam teichoic dan asam mikolik. Contohnya adalah patogen Staphylococcus aureus.

Komponen utama kedua jenis dinding adalah peptidoglikan, juga dikenal sebagai murein. Unit atau monomer yang menyusunnya adalah N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat. Ini terdiri dari rantai linear polisakarida dan peptida kecil. Peptidoglikan dapat membentuk struktur yang kuat dan stabil.

Beberapa antibiotik, seperti penisilin dan vankomisin, bertindak dengan mencegah pembentukan ikatan dinding sel bakteri. Ketika bakteri kehilangan dinding selnya, struktur yang dihasilkan dikenal sebagai spheroplast.

Struktur dan komposisi di archaea

Archaea berbeda dalam komposisi dinding sehubungan dengan bakteri, terutama karena mereka tidak mengandung peptidoglikan. Beberapa archaea memiliki lapisan pseudopeptidoglikan atau pseudomurein.

Polimer ini memiliki ketebalan 15-20 nm dan mirip dengan peptidoglikan. Komponen polimer adalah asam N-asetil-ketaluronat yang terikat pada N-Asetilglukosamin.

Mereka mengandung serangkaian lipid langka, seperti kelompok isoprena yang melekat pada gliserol dan lapisan glikoprotein tambahan, yang disebut lapisan S. Lapisan ini sering dikaitkan dengan membran plasma.

Lipid berbeda dari pada bakteri. Pada eukariota dan bakteri, ikatan yang ditemukan adalah dari jenis ester, sedangkan di archaea mereka adalah dari jenis eter. Kerangka gliserol adalah tipikal dari domain ini.

Ada beberapa spesies archaea, seperti Ferroplasma Acidophilum dan Thermoplasma spp., Yang tidak memiliki dinding sel, meskipun kenyataannya mereka hidup dalam kondisi lingkungan yang ekstrem.

Baik eubacteria dan archaea memiliki lapisan protein yang besar, seperti adhesin, yang membantu mikroorganisme ini berkoloni di lingkungan yang berbeda.

Sintesis

Pada bakteri Gram-negatif komponen dinding disintesis di sitoplasma atau di membran dalam. Konstruksi dinding terjadi di bagian luar sel.

Pembentukan peptidoglikan dimulai di sitoplasma, di mana terjadi sintesis nukleotida komponen dinding.

Selanjutnya, sintesis berlanjut di membran sitoplasma, di mana senyawa-senyawa dari sifat lipid disintesis.

Proses sintesis berakhir di dalam membran sitoplasma, tempat polimerisasi unit peptidoglikan terjadi. Enzim yang berbeda berpartisipasi dalam proses ini.

Fungsi

Seperti dinding sel pada tanaman, struktur dalam bakteri ini melakukan fungsi yang sama untuk melindungi organisme uniseluler ini dari lisis dalam menghadapi tekanan osmotik.

Selaput luar bakteri Gram-negatif membantu translokasi protein dan zat terlarut, dan transduksi sinyal. Ini juga melindungi organisme dari patogen dan memberikan stabilitas seluler.

Dinding sel pada jamur

Struktur dan komposisi

Mayoritas dinding sel dalam jamur memiliki komposisi dan struktur yang cukup mirip. Mereka terbentuk dari polimer karbohidrat seperti gel, terjerat dengan protein dan komponen lainnya.

Komponen khas dari dinding jamur adalah kitin. Berinteraksi dengan glukan untuk membuat matriks berserat. Meskipun strukturnya kuat, ia memiliki tingkat fleksibilitas tertentu.

Sintesis

Sintesis komponen utama - kitin dan glukan - terjadi di membran plasma.

Komponen lain disintesis dalam peralatan Golgi dan retikulum endoplasma. Molekul-molekul ini dibawa ke luar sel dengan cara ekskresi melalui vesikel.

Fungsi

Dinding sel jamur menentukan morfogenesisnya, kelayakan selnya, dan patogenisitasnya. Dari sudut pandang ekologis, ini menentukan jenis lingkungan di mana jamur tertentu dapat hidup atau tidak.