Cell Wall


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Cell Wall

  1. 1. 1/13/2010 Gross Structure Detailed Structure Chemistry Features Cement; amorphous subs. Bet. P‐walls of neighboring cells Pectic substances (Ca, Mg pectate) First wall the develops on new cell Formed in the inner surface of P‐wall Same content as Pwall ( > cellulose) + lignin Cellulose, pectic cpds., non‐cellulosic  In cells that ceased to grow; devoid of protoplast at  maturity polysaccharides and hemicellulose * xylem ray, xylem parenchyma – still living May be lignified b l f d Mechanical support M h i l  Assoc. with living protoplasts ‐‐eg. meristematic cells, parenchyma,  Compound middle lamella * = 3‐layered or 5‐layered collenchyma = middle lamella + 2 P‐walls (+ 2 S‐walls) *if middle lamella is obscured 1
  2. 2. 1/13/2010 Preprophase band a cortical belt of microtubules and actin filaments, that predicts the plane of the future cell plate Phragmosome Ph a layer of cytoplasm which spreads across the future  division contains microtubules and actin filaments (1) the arrival of Golgi‐derivedvesicles in the  division plane; fusion tube starts to form Start of accumulation of cell wall materials in the lumen‐‐callose (2) the formation of fusion tubes that grow out of  (3) transformation of the tubulo‐vesicular network  the vesicles and fuse with others tubulo‐ into a tubular network vesicular network (interwoven) 2
  3. 3. 1/13/2010 (4) Formation of fenestrated plate‐like structure (5)the formation of numerous finger‐like projections  the dense membrane coat and the associated  at the margins of the cell plate that fuse with the  phragmoplast microtubules are  disassembled; plasma membrane of the mother cell wall Abundant accummulation of cell wall building materials (6) maturation of the cell plate into a new cell wall. Cell plate‐ precursor of cell wall; rich in  pectins Phragmoplast‐ a complex of microtubules  h l l f b l and ER that forms during late anaphase or  early telophase from dissociated spindle  Closing of fenestrae subunits. Formation of plasmodesmata After completion of the cell plate, additional wall  material is deposited inc. in thickness New wall material deposition  mosaic fasion Matrix materials  Matri  materials  Delivered by Golgi vesicles Cellulose microfibrils Cellulose synthase complex Cellulose synthase appear as rosettes exude the microfibrils on the outer surface of  the membrane. 3
  4. 4. 1/13/2010 A. Growth in thickness 1. Apposition 2. Intussusception Lignification f Intussusception Cutinization Intussusception B. Growth in surface (wall expansion) Rosettes are inserted in the plasma membrane and pushed forward by synthesis and crystallization of microfibrils Or extension Requires: wall stress relaxation (loosening of  wall structure) and turgor pressure Controlled by: a] amt. of turgor pressure ll d b f b] extensibility *Extensibility  ability to expand permanently  when a force is applied to it (plastic) affected by hormones : auxin Marks cessation of growth (irreversible)  Cellulose fibrils during maturation Matrix (non‐cellulosic): FACTORS: that contribute ‐ with lignin, cutin, suberin, hemicelluloses  (1) a reduction in wall‐loosening processes,  d ll l etc.  (2) An increase in cross‐linking of cell wall  components, (3) a change in wall composition (more rigid structure or less susceptible to wall  loosening) 4
  5. 5. 1/13/2010 Long chains of linked glucose residues Micellae – bundles of cellulose molecules or  ELEMENTARY FIBRIL =  ~40 cellulose  molecules l l Microfibril Bundles of microfibril Ml‐ middle lamella Pm‐ plasma membrance Cellulose Pectic substances Gums and mucilages Lignin Fatty substances 5
  6. 6. 1/13/2010 Hydrophilic crystalline compound Amorphous colloidal substances Repeating monomers of glucose Plastic and hydrophilic Appear  as a result of physiological or  Phenolic compounds pathological disturbances that induce  May be found in middle lamella, primary wall,  breakdown of walls and cell contents and secondary wall hydrophobic fi ller h h d h b f ll that replaces the wall’s  l h ll water compressive strength and bending stiffness Microbial attack resistance Cutin, suberin, waxes Tensile strength  (bend under compressive  Waxes‐ glaucous condition; assoc. with cutin stress) and suberin Incrustation– eg. Lignification Suberin‐ cork cells of periderm; endodermis  and exodermis; prevents apoplastic transport Cutin‐ cuticle layer; epidermis of aerial parts Cell wall growth A. intussusception Cutinization, suberization‐ impregnation in cell  B. apposition wall C. mosaic growth Cuticularization‐ formation of layer D. multinet growth 6
  7. 7. 1/13/2010 Material of new wall is laid down bet.  Growth is due to the centripetal addition of  Particles of the existing substance of the  new layers one upon the other expanding wall Fibrillar texture in certain wall areas become  separation of crossed microfibrils and  loosened as a result of turgor pressure and  alteration in their orientation afterwards mended by deposition of new  transverse  longitudinal microfibrils in the gaps caused by the strain fb l h db h Primary pit fields Primordial pits/ primary pit fields Pits Certain areas of primary wall of young cells  Crassulae remain thin Trabeculae b l May appear beaded in xs b d d Wart structures Cystoliths 7
  8. 8. 1/13/2010 Plasmodesmata‐ connnect protoplasts of  neighboring cells ‐ transport; relay of stimuli * symplast‐ 2 or more interconnected  l d protopolast * apoplast – cell walls, intercellular spaces  and lumen desmotubule 8
  9. 9. 1/13/2010 Portions of the cell wall that remained thin   even as secondary wall is formed Primary wall only Can develop over primary pit fields f Function? TYPES: Branched simple pits (ramiform) a. simple pit Found in parenchyma cells with thickened  b. bordered pit—S‐wall develops over the pit  walls, libriform fibers, sclereids, phloem fibers cavity to form an overarching roof f h f Structure: Pit cavity / pit chamber Pit aperture Pit border Pit canal, inner and outer aperture (very thick S‐ wall) water‐conducting and mechanical xylem cells  (vessel elements, tracheids, etc.) 9
  10. 10. 1/13/2010 Angiosperm Gymnosperm Pit cavity – break in S‐wall Simple pit pair Pit membrane/ closing membrane –primary  Bordered pit pair wall + middle lamella Half bordered pit pair Pit aperture Blind pit l d Unilateral compound pitting  10
  11. 11. 1/13/2010 pit membrane thickening; disc shaped – porous pit membrane around the torus flexible; can go median or lateral ‐‐conifer tracheids Aspirate condition  (lateral)– latewood and all  ‐‐ occurs through  matrix dissolution heartwood Coniferales, Gnetales Round, elliptic, linear In thick cell walls:  *inner aperture becomes long and narrow *outer aperture remains circular round l d * pit canal is funnel‐shaped *fiber‐tracheid feature Scalariform Linear or crescent‐shaped thickenings  of the  Opposite primary wall and middle lamella Alternate  gymnosperms 11
  12. 12. 1/13/2010 Rod shape thickenings of the wall which  Fahn, A. 1990. Plant Anatomy, 4th ed..  traverse the cell lumen radially Pergamon Press Esau, K. 1958. Plant Anatomy. John Wiley and  Sons, Inc. Evert, R. 2006. Esau’s Plant Anatomy. John  Wiley and Sons, Inc. Protopectin, pectin, pectic acid Related to pectic Plastic, amorphous colloid, hydrophilic Swelling property (hydrophilic) Hydration in young walls Impregnation starts in the intercellular  Cellulose molecules  micelles (crystal)  lamella micellar system (porous) Microfibril f consists of micellar system f And Microcapillaries liquids, lignin, waxes, cutin,  suberin, hemicellulose, pectic substances,  crystals, silica 12
  13. 13. 1/13/2010 Plasticity  ‐becoming permanently deformed when  subjected to changes in shape or size Elasticity ‐property of recovery of the original size and  shape after deformation Tensile strength ‐ relative to chemical composition and  microscopic and submicroscopic structure 13