細胞壁は、細胞の特定の種類を画定し、原形質膜の周囲発見さ厚いと強い構造です。外部との接触を防ぐ壁とは見なされません。それは複雑で動的な構造であり、生物のかなりの数の生理学的機能に関与しています。
細胞壁は植物、真菌、バクテリア、藻類に見られます。各壁には、グループに典型的な構造と構成があります。対照的に、動物細胞の特徴の1つは、細胞壁がないことです。この構造は主に細胞の形を与え、維持する役割を果たします。
細胞壁は、細胞環境が提示する可能性のある浸透圧の不均衡に応答して保護バリアとして機能します。また、細胞間のコミュニケーションにも関与しています。
一般的な特性
-細胞壁は、生物のさまざまなグループに見られる、厚くて安定した動的な障壁です。
-この構造の存在は、細胞の生存能力、その形状にとって重要であり、有害な生物の場合、その病原性に関与しています。
-壁の構成はグループごとに異なりますが、主な機能は、細胞を破裂させる浸透力に対する細胞の完全性を維持することです。
-多細胞生物の場合、それは組織の形成を助け、細胞コミュニケーションに参加します
植物の細胞壁
構造と構成
植物細胞の細胞壁は、多糖類と糖タンパク質で構成され、三次元マトリックスに組織化されています。
最も重要な成分はセルロースです。それはβ-1,4結合によって一緒にリンクされた繰り返しグルコース単位で構成されています。各分子には約500のグルコース分子が含まれています。
残りの成分には、ホモガラクツロナン、ラムノガラクツロナンIおよびII、キシログルカン、グルコマンナン、キシランなどのヘミセルロース多糖類が含まれます。
壁はまた、タンパク質の性質のコンポーネントを持っています。アラビノガラクタンは壁にあるタンパク質で、細胞のシグナル伝達に関連しています。
ヘミセルロースは、水素結合を介してセルロースに結合します。これらの相互作用は非常に安定しています。残りのコンポーネントについては、相互作用のモードはまだ明確に定義されていません。
一次細胞壁と二次細胞壁を区別できます。プライマリは薄く、やや順応性があります。細胞の成長が停止した後、二次壁の堆積が発生し、一次壁に対してその組成を変更するか、変更せずに追加の層のみを追加できます。
場合によっては、リグニンは二次壁の構成要素です。たとえば、木にはかなりの量のセルロースとリグニンがあります。
合成
壁の生合成プロセスは複雑です。これには、構造の構築に関与する約2000個の遺伝子が含まれます。
セルロースは原形質膜上で合成され、外部に直接堆積します。その形成にはいくつかの酵素複合体が必要です。
残りの成分は、細胞内にある膜系（ゴルジ体など）で合成され、小胞から排出されます。
関数
植物の細胞壁は、細胞の形状と構造の維持、組織の接続、細胞のシグナル伝達など、動物細胞の細胞外マトリックスによって実行される機能に類似した機能を備えています。以下では、最も重要な機能について説明します。
膨圧を調節する
動物細胞-細胞壁がない-細胞外環境は浸透の観点から大きな課題を提起します。
培地の濃度がセル内に比べて高い場合、セル外に水が流出する傾向があります。逆に、細胞が低張環境（細胞内の濃度が高い）にさらされると、水が入り、細胞が爆発する可能性があります。
植物細胞の場合、細胞環境で見られる溶質は細胞内部よりも少ない。ただし、細胞壁は圧力下にあるため、細胞は爆発しません。この現象は、特定の機械的圧力または細胞緊張の出現を引き起こします。
細胞壁によって生み出された圧迫圧は、植物組織を堅く保つのに役立ちます。
セル接続
植物細胞は、原形質連絡と呼ばれる一連の「チャネル」を介して互いに通信することができます。これらの経路は、両方の細胞のサイトゾルを接続し、材料と粒子を交換します。
このシステムは、代謝産物、タンパク質、核酸、さらにはウイルス粒子の交換を可能にします。
シグナリングルート
この複雑なマトリックスには、オリゴガラクツロニドなどのペクチン由来の分子があり、防御応答としてシグナル伝達経路をトリガーする能力があります。つまり、動物の免疫システムのように機能します。
細胞壁は病原菌に対するバリアを形成しますが、完全に侵入することはできません。したがって、壁が弱くなると、これらの化合物が放出され、攻撃をプラントに「警告」します。
それに応じて、活性酸素種の放出が起こり、抗菌物質であるフィトアレキシンなどの代謝産物が生成されます。
原核生物の細胞壁
真正細菌の構造と組成
真正細菌の細胞壁には2つの基本的な構造があり、有名なグラム染色によって区別されます。
最初のグループはグラム陰性菌で構成されています。このタイプでは、膜は二重です。細胞壁は薄く、両側が内側と外側の原形質膜に囲まれています。グラム陰性菌の典型的な例は大腸菌です。
彼らの側では、グラム陽性菌は原形質膜しか持っておらず、細胞壁ははるかに厚いです。これらは通常テイコ酸とミコール酸が豊富です。例は、病原菌の黄色ブドウ球菌です。
両方のタイプの壁の主成分は、ムレインとも呼ばれるペプチドグリカンです。それを構成する単位またはモノマーは、N-アセチルグルコサミンとN-アセチルムラミン酸です。多糖類と小さなペプチドの線状鎖で構成されています。ペプチドグリカンは強力で安定した構造を形成します。
ペニシリンやバンコマイシンなどの一部の抗生物質は、細菌の細胞壁での結合の形成を妨げることによって機能します。細菌がその細胞壁を失うと、結果として生じる構造はスフェロプラストとして知られています。
古細菌の構造と構成
古細菌は、主にペプチドグリカンを含まないため、壁の構成が細菌と異なります。一部の古細菌は、偽ペプチドグリカンまたは偽ムレインの層を持っています。
このポリマーは15〜20 nmの厚さで、ペプチドグリカンに似ています。ポリマーの成分は、N-アセチルグルコサミンに結合した1N-アセチルタロサミヌロン酸です。
これらには、グリセロールが結合したイソプレン基などの珍しい脂質と、S層と呼ばれる糖タンパク質の追加の層が含まれています。
脂質はバクテリアとは異なります。真核生物や細菌では、発見された結合はエステル型ですが、古細菌では、エーテル型です。グリセロール骨格はこのドメインの典型です。
極端な環境条件に住んでいるにもかかわらず、Ferroplasma AcidophilumやThermoplasma spp。などの古細菌の種には、細胞壁を持たないものがあります。
真正細菌と古細菌の両方には、これらの微生物が異なる環境にコロニーを形成するのを助けるアドヘシンなどのタンパク質の大きな層があります。
合成
グラム陰性菌では、壁の構成要素は細胞質または内膜で合成されます。壁の構築はセルの外側で行われます。
ペプチドグリカンの形成は細胞質で始まり、壁の構成要素のヌクレオチド前駆体の合成が起こります。
その後、細胞質膜で合成が続行され、そこで脂質性質の化合物が合成されます。
合成プロセスは、ペプチドグリカンユニットの重合が発生する細胞膜の内部で終了します。このプロセスにはさまざまな酵素が関与しています。
特徴
植物の細胞壁と同様に、細菌のこの構造は、浸透圧ストレスに対する溶解からこれらの単細胞生物を保護するために同様の機能を実行します。
グラム陰性菌の外膜は、タンパク質や溶質の移行、およびシグナル伝達を助けます。また、病原体から体を保護し、細胞の安定性を提供します。
菌類の細胞壁
構造と構成
真菌のほとんどの細胞壁はかなり似た組成と構造を持っています。それらはタンパク質や他の成分と絡み合ったゲル状の炭水化物ポリマーから形成されます。
菌壁の特徴的な成分はキチンです。グルカンと相互作用して、繊維状のマトリックスを作成します。丈夫な構造ですが、ある程度の柔軟性があります。
合成
主成分であるキチンとグルカンの合成は、原形質膜で起こります。
他の成分はゴルジ体と小胞体で合成されます。これらの分子は小胞を介した排泄によって細胞外に運ばれます。
特徴
真菌の細胞壁は、それらの形態形成、細胞生存率および病原性を決定します。生態学的な観点から、特定の真菌が生息できる環境と生育できない環境のタイプを決定します。
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