¿Qué son los componentes de la pared celular?

El ingrediente principal en las paredes celulares son los polisacáridos (o carbohidratos complejos o azúcares complejos) que se construyen a partir de monosacáridos (o azúcares simples). Once monosacáridos diferentes son comunes en estos polisacáridos, incluyendo glucosa y galactosa. Los carbohidratos son buenos componentes porque pueden producir una variedad casi infinita de estructuras. Hay una variedad de otros componentes en la pared que incluyen proteínas y lignina. Veamos estos componentes de la pared con más detalle:

A. Celulosa β

1,4-glucano ( estructura proporcionada en clase) . Hecho de hasta 25,000 moléculas de glucosa individuales. Cada otra molécula (llamada residuos) está “al revés”. La celobiosa (disacárido de glucosa y glucosa) es el componente básico. La celulosa forma fácilmente enlaces de hidrógeno consigo mismo ( enlaces H intramoleculares ) y con otras cadenas de celulosa ( enlaces H intermoleculares ). Una cadena de celulosa formará enlaces de hidrógeno con aproximadamente 36 otras cadenas para producir una microfibrilla . Esto es algo análogo a la formación de una cuerda gruesa de fibras delgadas. Las microfibrillas tienen una anchura de 5-12 nm y proporcionan resistencia a la pared; tienen una resistencia a la tracción equivalente a la del acero. Algunas regiones de las microfibrillas son altamente cristalinas, mientras que otras son más “amorfas”.

B. Glicanos entrecruzados (= hemicelulosa)

Grupo diverso de hidratos de carbono que solía llamarse hemicelulosa. Caracterizado por ser soluble en álcali fuerte. Son lineales (rectos), planos, con una

β

-1,4 columna vertebral y cadenas laterales relativamente cortas. Dos tipos comunes incluyen xiloglucanos y glucuronarabinoxilanos. Otros menos comunes incluyen glucomananos, galactoglucomananos y galactomananos. La característica principal de este grupo es que no se agregan consigo mismos, en otras palabras, no forman microfibrillas. Sin embargo, forman enlaces de hidrógeno con celulosa y de ahí la razón por la que se llaman ” enlaces cruzados de glucanos “. Puede haber un azúcar de fucosa al final de las cadenas laterales que puede ayudar a mantener las moléculas planas al interactuar con otras regiones de la cadena.

C. Polisacáridos pécticos

Estos se extraen de la pared con agua caliente o con ácido diluido o quelantes de calcio (como EDTA). Son los componentes más fáciles de eliminar de la pared. Forman geles ( es decir, se usan en la fabricación de gelatina). También son un grupo diverso de polisacáridos y son particularmente ricos en ácido galacturónico (galacturonanos = ácidos pécticos). Son polímeros de principalmente

β

1,4 galacturonanos (= poligalacturonanos) se llaman homogalacturonas (HGA) y son particularmente comunes. Estos son de forma helicoidal. Los cationes divalentes, como el calcio, también forman enlaces cruzados para unir polímeros adyacentes creando un gel. Los polisacáridos pécticos también se pueden reticular mediante ácidos dihidrocinámico o diferulico. Los HGA (galacturonans) son secretados inicialmente del golgi como polímeros metilados; los grupos metilo son eliminados por pectina metilesterasa para iniciar la unión al calcio.

Otros ácidos pécticos incluyen Rhamnogalacturonan II (RGII) que presenta ramnosa y ácido galacturónico en combinación con una gran diversidad de otros azúcares en enlaces variables. Los dímeros de RGII pueden estar entrecruzados por átomos de boro unidos a azúcares de apiosa en una cadena lateral.

Aunque la mayoría de los polisacáridos pécticos son ácidos, otros se componen de azúcares neutros que incluyen arabinans y galactanos. Los polisacáridos pécticos cumplen una variedad de funciones que incluyen determinar la porosidad de la pared, proporcionar una superficie de la pared cargada para la adhesión célula-célula o, en otras palabras, unir células (es decir, lamela del medio), reconocimiento de células celulares, reconocimiento de patógenos y otros.

D. Proteína

Las proteínas de la pared son típicamente glicoproteínas (cadena principal del polipéptido con cadenas laterales de carbohidratos). Las proteínas son particularmente ricas en los aminoácidos hidroxiprolina (glicoproteína rica en hidroxiprolina, HPRG), prolina (proteína rica en prolina, PRP) y glicina (proteína rica en glicina, GRP). Estas proteínas forman varillas (HRGP, PRP) o láminas plisadas beta (GRP). La extensina es una HRGP bien estudiada. HRGP es inducido por heridas y ataque de patógenos. Las proteínas de la pared también tienen un papel estructural ya que: (1) los aminoácidos son característicos de otras proteínas estructurales tales como colágeno; y (2) para extraer la proteína de la pared requiere condiciones destructivas. La proteína parece estar reticulada a sustancias pécticas y puede tener sitios para la lignificación. Las proteínas pueden servir como el andamiaje utilizado para construir los otros componentes de la pared.

Otro grupo de proteínas de la pared están fuertemente glucosiladas con arabinosa y galactosa. Estas proteínas de arabinogalactano, o AGP, parecen ser específicas del tejido y pueden funcionar en la señalización celular. Pueden ser importantes en la embriogénesis y el crecimiento y la guía del tubo polínico.

E. Lignina

Polímero de fenólicos, especialmente fenilpropanoides. La lignina es principalmente un agente fortalecedor en la pared. También resiste el ataque de hongos / patógenos.

F. Suberin, cera, cutin

Una variedad de lípidos están asociados con la pared para resistencia e impermeabilización.

G. agua

La pared está en gran parte hidratada y está compuesta por entre 75-80% de agua. Esto es responsable de algunas de las propiedades de la pared. Por ejemplo, las paredes hidratadas tienen una mayor flexibilidad y extensibilidad que las paredes no hidratadas.

Celulosa, peptidoglicano, proteínas y lípidos