3. Клітинна стінка: будова та функції

Дріжджова клітина відокремлена від зовнішнього середовища міцною еластичною стінкою завтовшки 2570-350 нм, яка захищає протопласт від осмотичного розриву і надає клітині певної форми. Клітинна стінка складає від 10 до 30% від сухої біомаси клітини. При тривалому сповільненому рості її частка збільшується, а при швидкому зменшується. Клітинна стінка складається з полісахаридів (60-70% від сухої біомаси) з певними включеннями білків (6-13%) та ліпідів (2-9%).

Структурними одиницями полісахаридів є моносахариди:

- основні – переважають в усіх видів дріжджів: D-глюкоза, D-маноза, N-ацетил- D- глюкозамін;

- додаткові тільки в аскоміцетових: D-галактоза, D-глюкозамін;

- додаткові тільки в базидоміцетових: L-фукоза, L-ксилоза.

Основними полісахаридами клітинної стінки S. cerevisiae є глюкани, манани та в невеликій кількості хітин.

Компонент (ступінь полімеризації)	Середня молекулярна маса (кДа)	% від клітинної стінки
β(1,3)-глюкан (1500)	240	50
β(1,6)-глюкан (150)	24	10
Манопронеїни	100-200	40
Хітин (120)	25	1-3

Спільним для усіх дріжджів є наявність β-глюканів з (1,3)- та (1,6)-зв’язками. Аскоміцетові дріжджі, які брунькуються, як основний компонент містять луго- і кислотонерозчинні β-(1,3)-глюкани. У комплексі з ними знаходяться нерозчинні в лугах, але розчинні в кислотах, β-(1,6)-глюкани та лугорозчинні β-(1,3)-глюкани зі значною кількістю β-(1,6)-зв’язків в бічних ланцюгах.

Глюкановий шар прилягає до плазмалеми і очевидно утворює мікрофібрилярний скелет дріжджової клітини, оскільки після його видалення клітинна стінка повністю руйнується.

Другим важливим компонентом клітинної стінки є манопротеїновий компонент, який у різних видів відрізняється розміром розгалуженої мананової молекули. Він формує міжфібрилярний і зовнішній шари клітинної стінки. Манопротеїди складають до 40% клітинної стінки аскоміцетових дріжджів.

Вміст хітину у S. cerevisiae незначний і становить 1-2% сухої маси клітинної стінки та знаходиться, головним чином, в брунькових рубцях. У дріжджів, які діляться, хітин відсутній, а окрім β-глюканів, характерних для аскоміцетів, які брунькуються, міститься ще α-(1,3)-глюкан.

У базидіоміцетів основними компонентами клітинної стінки є β-глюкан і хітин, вміст якого складає 5-8%, а також манани. Види Cryрtococcus та Phaffia rhodozyma, також містять багато α(1,3)-глюкану. У представників родини Filobasiodiaceae i Sporobolomycetaceae у клітинній стінці виявлено ксилозу.

Глюкан клітинної стінки аскоміцетових дріжджів розчиняється під дією клітітинного соку виноградного слимака – Helix pomatia. Гепатопанкреатичний секрет слимака містить близько 30 різних ферментів і давно використовується у дослідженнях для руйнування клітинних стінок дріжджів і отриманні протопластів (сферопластів). У базидіоміцетових дріжджів при даній обробці протопласти не утворюються. Для руйнування клітинної стінки аскоміцетових дріжджів також використовується зимоліаза (літіказа), фермент бактерії Arthrobacter luteus.

Функції клітинної стінки: відокремлення від зовнішнього середовища, форма клітин, стійкість до механічних ушкоджень, несе електричний заряд, підтримує внутрішньоклітинний тиск, регулює надходження речовин в клітину через пори. Манопротеїни, які входять в склад клітинної стінки, відіграють роль рецепторів, які сприймають сигнали із зовнішнього середовища, беруть участь у здійсненні контактів між клітинами. Особливе значення в утворенні контактів мають знайдені в клітинній стінці лектини і аглютиніни. Структура манопротеїнів визначає імунологічні властивості дріжджів. β-(1,6)-глюкани є рецепторами кілерних токсинів. Флокуліни – манозоспецифічні лектини дріжджів, взаємодіють з манопротеїновими рецепторами сусідніх клітин і забезпечують агрегацію клітин (флокуляція).

Н а поверхні клітинної стінки можна побачити веретеноподібні виступи – брунькові рубці, кількість яких характеризує фізіологічний вік особин. Ці рубці у світловий мікроскоп не видно, але їх можна розглянути з допомогою флуоресцентної мікроскопії після зафарбовування клітин флуоресцентними барвниками типу калькофлуора чи примуліну. На одному і тому ж місці у S. cerevisiae ніколи не з’являються 2 бруньки, тобто кожного разу брунька залишає новий дочірній рубець на стінці материнської клітини. Підрахувавши кількість рубців можна визначити, скільки бруньок утворила клітина.

Будь-яка популяція дріжджів на 50% складається з клітин, які утворились під час останнього акту поділу, тому на поверхні одної клітини є тільки один родовий рубець і жодного дочірнього. З решти 50%, у 25% виявлено один дочірній рубець, у 12,5% – два, у решти – більше двох.

Між клітинною стінкою і цитоплазматичною мембраною розташований периплазматичний простір. У периплазмі локалізується низка гідролітичних ферментів – мальтаза, інвертаза, кисла фосфатаза, амінопептидаза. Деякі з цих ферментів наприклад інвертаза, є манопротеїдами і містять в складі до 50% маннану.