La parete cellulare: strutura e funzioni

Caratteristiche generali

La parete cellulare è una struttura cellulare specializzata che circonda la membrana plasmatica delle cellule procariotiche (batteri ed Archaea), dei funghi, di tutte le cellule vegetali eucariotiche ed è invece assente negli animali.

Si tratta di un rigido strato protettivo che si accresce solitamente in direzione centripeta (ossia dall’esterno verso la membrana plasmatica), risulta semi-permeabile in alcuni tipi cellulari e svolge diverse funzioni, tra cui:

protezione della cellula dagli agenti esterni;
impedisce il disseccamento o l’assorbimento eccessivo di liquidi;
consente il mantenimento della forma e del turgore cellulare;
regola la crescita e la diffusione di diverse sostanze;
permette l’adesione tra cellule attigue.

Osservazione al microscopio ottico di una cipolla, colorazione blu di metilene. Le cellule vacuolizzate risultano bianche, ossia prive di colore, attorno si evince un bordo più scuro: la parete cellulare — Figura 1: Osservazione al microscopio ottico di una cipolla, colorazione Blu di Metilene. Le cellule vacuolizzate risultano bianche, ossia prive di colore, attorno si evince un bordo più scuro: la parete cellulare. [Fonte commons.wikimedia.org]

La struttura e la composizione della parete cellulare variano in base all’organismo considerato:

Nelle cellule vegetali è composta da cellulosa;
Nei batteri e negli Archaea è pluristratificata e composta da peptidoglicano;
Nei funghi è pluristratificata e composta da chitina.

La parete cellulare delle cellule vegetali

La parete cellulare vegetale rappresenta il primo contatto della cellula con l’esterno. Il suo spessore è compreso tra 0,1 µm e 100 µm ed è costituita da tre strati: la lamella mediana, la parete primaria e la parete secondaria.

La lamella mediana è lo strato più esterno ed è costituita prevalentemente da pectina. La sua consistenza è gelatinosa e la sua funzione è quella di unire cellule adiacenti tra loro. La lamella mediana viene sintetizzata al termine della mitosi.
La parete primaria si trova tra la lamella mediana e la membrana plasmatica, è costituita da microfibrille di cellulosa immerse in una matrice glicidica e proteica. Le fibrille di cellulosa sono disposte in maniera disordinata, senza alcun tipo di orientamento. È una componente di estrema elasticità, difatti consente l’accrescimento cellulare e conferisce alla cellula resistenza e flessibilità. Si forma in seguito alla divisione cellulare, in cellule in accrescimento.
La parete secondaria, si trova tra la parete primaria e la membrana plasmatica, è costituita anch’essa da fibrille di cellulosa, disposte parallelamente tra loro, immerse in una matrice glicoproteica. La parete secondaria presenta anche sostanze accessorie quali cutina, suberina, sali minerali e lignina (aiuta la conducibilità dell’acqua). Essendo meno elastica rispetto alla parete primaria, rinforza e supporta la cellula. La parete secondaria si forma al termine dell’accrescimento della cellula per distensione. Non è presente in tutte le cellule, ma solo in quelle specializzate.

*Figura 2: Schema della struttura della parete cellulare di una cellula vegetale* [Fonte wikipedia.org]

La parete cellulare dei batteri

La parete cellulare batterica, è una struttura rigida, che conferisce alla cellula una forma caratteristica e gli consente di resistere in ambiente ipotonico.

La patogenicità batterica dipende proprio dalla parete cellulare, in quanto gli antigeni specifici di un batterio sono componenti della parete stessa localizzati sulla superficie esterna.

Lo spessore della parete nei batteri varia tra 30 Å e 250 Å ed è costituita prevalentemente da peptidoglicano. Un solo peptidoglicano è formato da più monomeri di N-acetilglucosammina (NAG) e acido acetil muramico (NAM) uniti tra loro da legami β1-4 e β1-6 glicosidici, più molecole di peptidoglicano, grazie alle transpeptidasi, si assemblano per formare la parete cellulare.

La struttura e la composizione della parete differiscono tra i batteri Gram-positivi e Gram-negativi ed è essa che ne consente l’identificazione mediante la colorazione di Gram.

Nei batteri Gram-positivi la parete è caratterizzata da uno spesso strato di peptidoglicano e dalla presenza di acidi teicoici. È proprio lo strato di peptidoglicano che trattiene il colorante viola usato nella colorazione di Gram, di conseguenza i batteri Gram-positivi appaiono più scuri rispetto ai Gram-negativi.
Nei batteri Gram-negativi è caratterizzata invece da un sottile strato di peptidoglicano avvolto da una membrana esterna costituita da fosfolipidi, proteine e lipopolisaccaridi. I lipopolisaccaridi sono costituiti a loro volta da: lipide A, parte intermedia e antigene O.

igura 3: Differenze nella struttura della parete cellulare tra i batteri Gram-positivi e Gram-negativi — *Figura 3: Differenze nella struttura della parete batterica dei batteri Gram-positivi e Gram-negativi*. [Fonte commons.wikimedia.org]

La parete cellulare dei funghi

La parete cellulare dei funghi offre sostegno alla cellula, garantisce la sua integrità osmotica ed agisce anche da filtro, in quanto controlla la secrezione ed il trasporto di sostanze da e per la cellula.

E’ costituita per l’80% da polisaccaridi, tra cui i glucani e la chitina, i quali vengono sintetizzati da enzimi presenti nella membrana plasmatica. La chitina conferisce alla cellula una maggiore resistenza alla degradazione microbica.