البنية التركيبية لجدار الخلية النباتية ووظائفه

هناك العديد من أشكال الحياة على الأرض مع العديد من الميزات والخصائص، ومع ذلك عندما ننظر إلى المستوى المجهري فإنّ كل حياة على الأرض تتكون من نفس وحدة الحياة الأساسية والهيكلية والوظيفية أي الخلية، فتختلف أنواع الخلايا والتركيب الكيميائي وخصائصها حسب نوع الحياة، وإحدى هذه الخصائص المهمة هي جدار الخلية، فلنكتشف المزيد عن جدار الخلية وأنواعه وأين يوجد؟

هيكل جدار الخلية

تحتوي جميع الخلايا النباتية تقريبًا على جدار خلوي أساسي، وهي مصنوعة من سلسلة طويلة ومتفرعة من عديد السكاريد السليلوز، ومجمعة في حزم لتشكيل الألياف والألياف الدقيقة بقطر 10-25 نانومتر، ويتحكم الهيكل الخلوي في اتجاه الألياف الدقيقة، ويتم وضع الألياف بطريقة منسقة بحيث يتم تغطية غشاء البلازما في طبقات، ويتغير اتجاه الألياف مع تطور الخلية، وتتمتع الألياف الدقيقة بقوة شد كبيرة حيث يتم تعزيز قوتهم بشكل أكبر عن طريق الربط بين الألياف بواسطة مصفوفة تتكون من هيميسيلولوز وبكتين.

بين الخلايا توجد صفيحة وسطى وهي منطقة لاصقة غنية بالسكريات البكتيرية حيث تلتصق جدران الخلايا المجاورة ببعضها البعض، وتطور بعض خلايا أنسجة الأوعية وتقويتها جدارًا خلويًا ثانويًا بين الجدار الأساسي وغشاء البلازما، وتحتوي جدران الخلايا الثانوية أيضًا على ألياف دقيقة من السليلوز مليئة بالمركبات الفينولية المبلمرة اللجنين التي تقوي الجدار، وهذا واضح في الخشب، كما يحمي اللجنين من هضم الجدار بواسطة الإنزيمات الفطرية ومن الاختراق الميكانيكي للخيوط الفطرية ومسببات الأمراض الأخرى، ويتم إنتاج الجدران الثانوية في طبقات مع توجيه ألياف السليلوز في اتجاهات مختلفة بحيث يعطي هذا التصفيح قوة كبيرة للهيكل.

تكوين جدار الخلية

يتم ترسيب جدار الخلية الأساسي أثناء زيادة حجم الخلية، ويتم ترسيب السليلوز بواسطة مركب إنزيم، وهو سينثاز السليلوز الذي يظهر كوردة في الغشاء، ويتم تصنيع السليلوز من ثنائي فسفوغلوكوز اليوريدين -جلوكوز (UDP)- الذي يضاف في وقت واحد إلى نهاية عدة خيوط مكونًا ألياف السليلوز (أو الألياف الدقيقة) في الوجه السيتوبلازمي للغشاء، ومع استطالة الخصلة تتحرك الوردة في الغشاء مما يؤدي إلى بثق الخصلة على طول الوجه الخارجي للغشاء.

تتحرك الوريدات موازية للألياف داخل الخلية والأنابيب الدقيقة القشرية، ويتم تصنيع مواد المصفوفة (الهيميسليلوز واللجنين والمواد البكتيرية) في جهاز جولجي ونقلها إلى غشاء البلازما في حويصلات إفرازية تقوم بتفريغ محتوياتها في الجدار، وتترسب مادة الجدار الجديدة في وجهها الداخلي أي الوجه المجاور لغشاء البلازما.

وظيفة جدار الخلية

يحتوي جدار الخلية النباتية على مجموعة متنوعة من الوظائف، فهو يوفر إطارًا هيكليًا لدعم نمو النبات ويعمل كخط الدفاع الأول عندما يواجه النبات مسببات الأمراض، كما يجب أن يحتفظ جدار الخلية أيضًا ببعض المرونة بحيث يمكن إعادة تشكيله بسرعة استجابةً لمحفزات تطورية أو حيوية أو غير حيوية، وتظهر الجينات التي تشفر الإنزيمات القادرة على تصنيع أو تحلل مكونات جدار الخلية النباتية تعبيرًا تفاضليًا عند تعرضها لضغوط مختلفة مما يشير إلى أنّها قد تسهل تحمل الإجهاد من خلال التغييرات في تكوين جدار الخلية.

يبدو أنّ جدران الخلايا الأولية لديها قوة شد عالية حيث إنها تعطي قوة للسيقان والأوراق والجذور لا سيما من خلال مقاومة ضغط التورغ من محتويات الخلايا، كما تظهر اللدونة والمرونة، فمع نمو الخلية (يعني الهيكل الديناميكي للجدار أنّه قادر على ضبط هيكله للسماح بهذا النمو) يتشكل جدار خلوي جديد بسرعة بعد انقسام الخلية.

كما تمنع جدران الخلايا أغشية البلازما من الاتصال إلّا عند المسام والروابط بلازمية، فجدران الخلايا الأولية قابلة للنفاذ إلى الماء والجزيئات ذات الوزن الجزيئي المنخفض (الأيونات والمركبات العضوية والبروتينات الصغيرة) التي تصل إلى غشاء البلازما، ويتم تقييد هذه الحركة إذا كان الجدار خشبيًا أو يحتوي على السوبرين كما هو الحال في الطبقة الداخلية.

تلتصق جدران الخلايا المجاورة بالصفيحة الوسطى مما يؤدي إلى التصاق الخلية والسماح بتكوين الأنسجة والأعضاء، ويعزز اللجنين في جدران الخلايا الثانوية قوة الانضغاط بشكل كبير مما يسمح للهياكل الخشبية التي يزيد ارتفاعها عن 100 متر، وتوفر جدران الخلايا أيضًا مقاومة لمسببات الأمراض والحيوانات العاشبة.

الروابط بلازمية

الروابط بلازمية (Plasmodesmata) -صيغة المفرد (plasmodesma)- هي الهياكل التي تتصل فيها أغشية الخلايا المجاورة عبر مسام في جدار الخلية، وتلتصق أغشية البلازما للخليتين المتجاورتين حول المسام ويوجد أنبوب صغير وهو أنبوب من الشبكة الإندوبلازمية (ER)، وفي مركز المسام يكون محاطًا ببروتينات كروية، وهذا يعني أنّ غشاء البلازما الشبكة الإندوبلازمية وسيتوبلازم خليتين متجاورتين وقريبتان، ويسمح الهيكل بالنقل المنظم بين الخلايا، وتكشف الدراسة الدقيقة للأنسجة النباتية أنّ العديد من الخلايا تتصل عبر الرابطات الوراثية لتشكيل ما يمكن اعتباره مستعمرات من الخلايا كلها مترابطة مع جيرانها.