Organite celulare: ce este, tipuri si interactiuni intre ele

Fiecare organit are o funcție specifică, de la stocarea informației genetice în nucleu, la producerea energiei în mitocondrii sau la fotosinteza în cloroplaste. Diversitatea organitelor variază între celulele eucariote și procariote, reflectând adaptările evolutive la diferite medii și necesități metabolice. Înțelegerea structurii și funcției organitelor celulare oferă o perspectivă fundamentală asupra mecanismelor biologice care stau la baza vieții.

Înțelegerea organitelor celulare

Organitele celulare reprezintă componentele structurale și funcționale ale celulelor care îndeplinesc roluri specifice în metabolismul celular. Aceste structuri specializate contribuie la compartimentarea proceselor biochimice, permițând desfășurarea simultană a numeroase reacții chimice fără interferențe.

Definiție și importanță: Organitele celulare sunt structuri specializate localizate în citoplasma celulară, care îndeplinesc funcții specifice pentru menținerea vieții celulare. Acestea pot fi considerate analogice organelor din corpul uman, fiecare având un rol distinct și esențial. Importanța organitelor rezidă în capacitatea lor de a compartimenta spațiul intracelular, permițând separarea proceselor biochimice și optimizarea funcțiilor metabolice. Fără această compartimentare, numeroasele reacții chimice din celulă ar interfera unele cu altele, reducând eficiența metabolică și potențial provocând disfuncții celulare grave.

Organite legate de membrană vs. Organite legate fără membrană: Organitele celulare se clasifică în două categorii principale bazate pe prezența sau absența unei membrane proprii. Organitele delimitate de membrană, precum nucleul, mitocondriile și aparatul Golgi, sunt înconjurate de un înveliș fosfolipidic care le izolează conținutul de restul citoplasmei. Această izolare permite menținerea unor condiții specifice necesare funcțiilor lor specializate. În contrast, organitele fără membrană, cum ar fi ribozomii și citoscheletul, nu sunt delimitate de membrane, dar mențin o structură distinctă în citoplasmă. Această diferență structurală influențează direct modul în care organitele interacționează cu mediul celular înconjurător.

Organite în celulele eucariote vs. procariote: Celulele eucariote prezintă o complexitate structurală mult mai mare comparativ cu cele procariote, reflectată în diversitatea organitelor. Celulele eucariote conțin numeroase organite delimitate de membrane, inclusiv nucleul care adăpostește materialul genetic, mitocondriile responsabile pentru producerea energiei și un sistem endomembranar complex. În contrast, celulele procariote au o structură mai simplă, lipsindu-le nucleul și majoritatea organitelor delimitate de membrane. În locul nucleului, materialul genetic al procariotelor se găsește într-o regiune numită nucleoid, neînconjurată de membrană. Această diferență fundamentală în organizarea celulară reflectă strategii evolutive distincte pentru supraviețuire și adaptare.

Evoluția organitelor celulare: Apariția organitelor celulare reprezintă un moment crucial în evoluția vieții pe Pământ. Teoria endosimbiotică, propusă de Lynn Margulis, explică originea anumitor organite precum mitocondriile și cloroplastele. Conform acestei teorii, aceste organite au evoluat din bacterii libere care au fost ingerate de celule primitive mai mari și au stabilit o relație simbiotică în loc să fie digerate. Dovezile care susțin această teorie includ prezența propriului ADN și a ribozomilor în mitocondrii și cloroplaste, similari cu cei bacterieni. Această coevoluție a permis celulelor eucariote să dezvolte capacități metabolice complexe, facilitând diversificarea formelor de viață și colonizarea unor nișe ecologice variate.

Organite majore delimitate de membrană

Organitele delimitate de membrană reprezintă structuri celulare esențiale, înconjurate de un înveliș fosfolipidic care le izolează conținutul de restul citoplasmei. Această compartimentare permite desfășurarea simultană a diverselor procese biochimice în condiții optime.

Nucleul

Nucleul reprezintă cel mai mare organit celular, fiind considerat centrul de control al celulei eucariote. Acesta este delimitat de o membrană nucleară dublă, perforată de pori nucleari care permit schimbul selectiv de molecule între nucleu și citoplasmă. În interiorul nucleului se găsește materialul genetic sub formă de cromatină, care în timpul diviziunii celulare se condensează formând cromozomii. Nucleul conține de asemenea nucleolul, structura responsabilă pentru sinteza ribozomilor. Funcția principală a nucleului este stocarea, protejarea și reglarea expresiei informației genetice. Prin controlul sintezei proteinelor, nucleul coordonează toate activitățile celulare, de la creștere și dezvoltare până la răspunsul la stimuli externi.

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic este un sistem extins de membrane interconectate, organizat în tuburi și saci aplatizați numiți cisterne, care se extind din membrana nucleară prin citoplasmă. Există două tipuri: reticulul endoplasmatic rugos și reticulul endoplasmatic neted. Reticulul endoplasmatic rugos prezintă ribozomi atașați pe suprafața sa și este implicat în sinteza proteinelor destinate secreției sau încorporării în membrane. Reticulul endoplasmatic neted nu are ribozomi atașați și îndeplinește funcții variate, inclusiv sinteza lipidelor, detoxifierea substanțelor nocive și stocarea calciului. Împreună, cele două tipuri de reticul endoplasmatic formează o rețea continuă care servește ca sistem de transport intracelular și ca platformă pentru numeroase reacții biochimice.

Aparatul Golgi

Aparatul Golgi este format dintr-un set de saci membranari aplatizați, numiți cisterne, aranjați în stive. Acest organit funcționează ca un centru de procesare, modificare și distribuție a proteinelor și lipidelor sintetizate în reticulul endoplasmatic. Aparatul Golgi primește vezicule de transport de la reticulul endoplasmatic și le sortează conținutul în funcție de destinația finală. Proteinele sunt modificate prin adăugarea de grupări zaharide sau fosfat, proces esențial pentru funcționarea lor corectă. După procesare, moleculele sunt împachetate în vezicule și direcționate către destinația finală: membrana plasmatică pentru secreție, lizozomi sau alte organite. Această funcție de sortare și transport face din aparatul Golgi un component crucial al sistemului endomembranar celular.

Lizozomii

Lizozomii sunt organite sferice delimitate de o singură membrană, conținând peste 50 de tipuri diferite de enzime hidrolitice capabile să degradeze toate tipurile majore de macromolecule biologice. Aceste enzime funcționează optim în mediu acid, pH-ul interior al lizozomilor fiind menținut la aproximativ 4,5-5,0 prin pompe de protoni din membrana lizozomală. Lizozomii sunt implicați în digestia intracelulară a materialelor preluate prin endocitoză, în autofagie și în remodelarea țesuturilor. Disfuncțiile lizozomale pot duce la boli de stocare lizozomală, caracterizate prin acumularea de substanțe nedigestibile în celule. Datorită rolului lor în degradarea componentelor celulare, lizozomii sunt adesea numiți „organite de sinucidere”, deoarece ruperea lor poate duce la moartea celulei.

Peroxizomii

Peroxizomii sunt organite mici, sferice, delimitate de o singură membrană, prezente în majoritatea celulelor eucariote. Aceste organite conțin enzime oxidative, în special catalază, care descompune peroxidul de hidrogen, un produs toxic al metabolismului celular. Peroxizomii sunt implicați în oxidarea acizilor grași cu lanț lung, sinteza plasmalogenilor, detoxifierea diverselor substanțe nocive și metabolismul purinelor. În celulele hepatice, peroxizomii joacă un rol crucial în neutralizarea toxinelor. Spre deosebire de mitocondrii, peroxizomii nu conțin ADN propriu și se formează prin diviziunea peroxizomilor existenți sau prin asamblarea de proteine sintetizate în citoplasmă. Disfuncțiile peroxizomale pot duce la tulburări metabolice grave, precum sindromul Zellweger sau adrenoleucodistrofia.

Vacuolele

Vacuolele sunt compartimente celulare delimitate de o membrană numită tonoplast, care separă conținutul vacuolar de citoplasmă. În celulele animale, vacuolele sunt de obicei mici și multiple, îndeplinind funcții specializate precum stocarea temporară a nutrienților sau eliminarea deșeurilor. În celulele vegetale, vacuola centrală ocupă până la 90% din volumul celular și îndeplinește multiple funcții: menținerea presiunii de turgescență care oferă suport structural plantelor, stocarea nutrienților și a pigmenților, depozitarea deșeurilor metabolice și a compușilor toxici, degradarea macromoleculelor și protecția împotriva prădătorilor prin stocarea compușilor defensivi. Vacuolele contribuie astfel la homeostazia celulară, la creșterea celulară și la mecanismele de apărare ale organismului.

Mitocondrii

Structură și componente: Mitocondriile sunt organite de formă alungită, delimitate de două membrane: una externă netedă și una internă care formează numeroase pliuri numite criste. Această structură creează două compartimente distincte: spațiul intermembranar situat între cele două membrane și matricea mitocondrială în interiorul membranei interne. Membrana externă conține porine, proteine care permit trecerea moleculelor mici, în timp ce membrana internă este impermeabilă pentru majoritatea substanțelor, conținând numeroase proteine transportoare și complexele lanțului respirator. Matricea mitocondrială conține enzimele ciclului Krebs, ADN mitocondrial circular, ribozomi și diverse alte proteine implicate în metabolismul energetic.

Funcție ca uzine energetice celulare: Mitocondriile sunt considerate „centralele energetice” ale celulei datorită rolului lor esențial în producerea adenozin trifosfatului (ATP), principala moleculă energetică utilizată de celule. Acest proces complex, numit fosforilare oxidativă, implică transferul electronilor prin complexele proteice ale lanțului respirator din membrana internă mitocondrială. Electronii provin din oxidarea nutrienților în ciclul Krebs și sunt transferați final la oxigen, generând un gradient electrochimic de protoni. Energia acestui gradient este utilizată de ATP sintază pentru a produce ATP din ADP și fosfat anorganic. O singură mitocondrie poate conține sute de copii ale acestui sistem enzimatic, permițând producerea eficientă a energiei necesare pentru toate procesele celulare.

Teoria endosimbiotică: Teoria endosimbiotică, propusă inițial de Lynn Margulis, explică originea mitocondriilor ca rezultat al unei relații simbiotice stabilite acum aproximativ 1,5 miliarde de ani între o celulă eucariotă primitivă și o bacterie aerobă. Conform acestei teorii, bacteria a fost ingerată dar nu digerată, stabilind o relație mutualistă: bacteria oferea energie eficientă prin respirație aerobă, iar celula gazdă asigura protecție și nutrienți. Dovezile care susțin această teorie includ: prezența ADN-ului mitocondrial circular similar cu cel bacterian, ribozomi de tip bacterian (70S), sensibilitatea la anumite antibiotice bacteriene și capacitatea de diviziune independentă. Această teorie explică nu doar originea mitocondriilor, ci și evoluția celulelor eucariote complexe capabile să utilizeze eficient oxigenul pentru producerea energiei.

Organite fără membrană

Organitele fără membrană sunt structuri celulare care, deși nu sunt delimitate de o membrană, mențin o organizare distinctă în citoplasmă și îndeplinesc funcții esențiale pentru viața celulară.

Ribozomii: Ribozomii sunt complexe macromoleculare formate din proteine și ARN ribozomal, fiind responsabili pentru sinteza proteinelor în toate celulele vii. Aceste organite nu sunt delimitate de membrană și pot exista liber în citoplasmă sau atașați de reticulul endoplasmatic. Ribozomii eucariotici sunt mai mari (80S) decât cei procariotici (70S), fiecare fiind compus din două subunități: una mare și una mică. În procesul de sinteză proteică, ribozomii citesc informația genetică din ARNul mesager și asamblează aminoacizii în lanțuri polipeptidice conform acestei informații. Ribozomii funcționează ca mici fabrici moleculare, catalizând formarea legăturilor peptidice între aminoacizi cu o precizie remarcabilă. Importanța lor este subliniată de faptul că multe antibiotice acționează prin inhibarea funcției ribozomilor bacterieni.

Citoscheletul: Citoscheletul este o rețea dinamică de filamente proteice care se extinde prin întreaga citoplasmă, oferind suport structural, facilitând transportul intracelular și participând la mișcarea celulară. Această rețea este compusă din trei tipuri principale de filamente: microfilamentele de actină, filamentele intermediare și microtubulii. Microfilamentele, cele mai subțiri, sunt implicate în contracția musculară, citogenetică și menținerea formei celulare. Filamentele intermediare oferă rezistență mecanică și ancorează organitele. Microtubulii, cei mai groși, formează căi pentru transportul veziculelor și organitelor, constituie fusul mitotic în timpul diviziunii celulare și sunt componente structurale ale cililor și flagelilor. Citoscheletul nu este o structură statică, ci se remodelează continuu în răspuns la semnalele interne și externe.

Centriolii și centrozomii: Centriolii sunt structuri cilindrice formate din nouă triplete de microtubuli aranjate circular. Ei apar în perechi, orientați perpendicular unul față de celălalt, și sunt înconjurați de material pericentriolar, formând împreună centrozomul. Centriolii îndeplinesc două funcții principale în celulele animale: organizează fusul mitotic în timpul diviziunii celulare, asigurând distribuția corectă a cromozomilor către celulele fiice, și servesc ca corpuri bazale pentru formarea cililor și flagelilor. În timpul interfazei, centrozomul funcționează ca principal centru organizator al microtubulilor, coordonând rețeaua de microtubuli care radiază din el. Interesant este faptul că majoritatea celulelor vegetale nu conțin centrioli, utilizând alte mecanisme pentru organizarea fusului mitotic.

Cilii și flagelii: Cilii și flagelii sunt extensii mobile ale membranei plasmatice, susținute de un schelet intern format din microtubuli denumit axonemă. Structura axonemei tipice, numită „9+2″, constă din nouă perechi de microtubuli periferici aranjați în jurul unei perechi centrale. Cilii sunt scurți, numeroși și se mișcă sincronizat într-un model asemănător vâslitului, în timp ce flagelii sunt mai lungi, mai puțini și se mișcă într-un model ondulatoriu. Ambele structuri sunt ancorate în celulă prin corpuri bazale derivate din centrioli. Cilii pot fi mobili, facilitând mișcarea fluidelor peste suprafețele celulare, cum ar fi în tractul respirator, sau imobili (cilii primari), funcționând ca receptori senzoriali. Flagelii, precum cei ai spermatozoizilor, propulsează celula întreagă. Disfuncțiile cililor și flagelilor pot duce la diverse afecțiuni, inclusiv infertilitate și sindroame ciliare primare.

Organite specializate în diferite tipuri de celule

Anumite tipuri de celule prezintă organite specializate adaptate funcțiilor lor specifice, reflectând diversitatea și specializarea celulară în organismele complexe.

Miofibrile în celulele musculare: Miofibrile sunt structuri cilindrice specializate care ocupă majoritatea volumului celulelor musculare striate, fiind responsabile pentru contracția musculară. Acestea sunt compuse din unități contractile repetitive numite sarcomere, aranjate cap la cap, conferind aspectul striat caracteristic. Fiecare sarcomer conține filamente subțiri de actină și filamente groase de miozină, organizate într-un aranjament precis care permite glisarea lor reciprocă în timpul contracției. Această glisare este declanșată de ionii de calciu eliberați din reticulul sarcoplasmic ca răspuns la stimularea nervoasă și necesită energie sub formă de ATP. Miofibrile sunt ancorate de membrana celulară prin complexe proteice, permițând transmiterea forței generate la nivelul întregului mușchi. Organizarea și densitatea miofibrilor variază între tipurile de mușchi, reflectând adaptările lor funcționale specifice.

Neurofibrile în celulele nervoase: Neurofibrile reprezintă rețele dense de filamente proteice prezente în citoplasmă neuronilor, având rol crucial în menținerea structurii celulare și în transportul axonal. Acestea sunt compuse din neurofilamente, un tip de filamente intermediare specifice neuronilor, și microtubuli. Neurofilamentele oferă suport structural axonilor, determinând diametrul acestora și, implicit, viteza de conducere a impulsului nervos. Microtubulii facilitează transportul bidirecțional al veziculelor, organitelor și altor componente celulare între corpul celular și terminațiile axonale, proces esențial pentru funcționarea și supraviețuirea neuronilor. Perturbările în organizarea sau funcția neurofibrilor sunt asociate cu diverse boli neurodegenerative, precum boala Alzheimer, boala Parkinson și scleroza laterală amiotrofică, subliniind importanța acestor structuri pentru sănătatea sistemului nervos.

Corpusculi Nissl în celulele nervoase: Corpusculii Nissl, cunoscuți și sub numele de substanță tigroidă sau corpusculi cromofili, sunt acumulări distinctive de reticul endoplasmatic rugos și poliribozomi prezente în corpul celular și dendritele neuronilor. Aceste structuri apar la microscopia optică ca agregate bazofil, datorită conținutului bogat în ARN. Corpusculii Nissl reprezintă sediul principal al sintezei proteice în neuroni, producând enzime, receptori, proteine structurale și neurotransmițători necesari pentru funcționarea neuronală. Distribuția și densitatea acestor corpusculi variază între diferitele tipuri de neuroni, reflectând nivelul lor de activitate metabolică. În condiții de stres celular sau leziuni, corpusculii Nissl pot suferi cromatoliză, un proces de dezintegrare temporară care reprezintă un mecanism de adaptare pentru redirecționarea resurselor celulare către repararea și regenerarea neuronală.

Interacțiuni între organite și funcția celulară

Organitele celulare nu funcționează izolat, ci formează un sistem integrat în care interacțiunile coordonate susțin metabolismul celular și răspunsul la stimuli externi.

Sistemul endomembranar: Sistemul endomembranar reprezintă un ansamblu complex de organite interconectate prin intermediul veziculelor de transport, incluzând nucleul, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, lizozomii, endozomii și membrana plasmatică. Aceste componente colaborează pentru sinteza, modificarea, transportul și degradarea proteinelor și lipidelor. Procesul începe în reticulul endoplasmatic rugos, unde proteinele nou sintetizate sunt transportate în lumenul reticular pentru procesare inițială. Veziculele de transport transferă aceste proteine la aparatul Golgi, unde sunt modificate post-translațional și sortate în funcție de destinația finală. De aici, proteinele sunt direcționate către lizozomi, membrana plasmatică pentru secreție sau alte organite. Acest sistem integrat asigură direcționarea precisă a macromoleculelor către locațiile corecte, esențială pentru funcționarea normală a celulei.

Calea de sinteză și secreție a proteinelor: Sinteza și secreția proteinelor reprezintă un proces complex, coordonat de multiple organite. Procesul începe în nucleu cu transcrierea ADN-ului în ARN mesager, care este apoi exportat în citoplasmă. Ribozomii liberi sau atașați de reticulul endoplasmatic rugos traduc ARN-ul mesager în lanțuri polipeptidice. Proteinele destinate secreției sau încorporării în membrane sunt sintetizate pe reticulul endoplasmatic rugos și translocate în lumenul acestuia, unde suferă modificări inițiale precum formarea punților disulfidice și glicozilarea. Aceste proteine sunt apoi transportate prin vezicule la aparatul Golgi, unde sunt procesate suplimentar prin modificări ale lanțurilor de glucide, adăugarea de grupări fosfat sau sulfat și clivaje proteolitice. După sortare, proteinele sunt împachetate în vezicule secretorii care fuzionează cu membrana plasmatică, eliberând conținutul în spațiul extracelular prin exocitoză.

Producerea și utilizarea energiei: Producerea și utilizarea energiei celulare implică interacțiuni complexe între multiple organite, cu mitocondriile jucând rolul central. Nutrienții preluați prin endocitoză sunt degradați parțial în lizozomi, iar produșii rezultați sunt transportați în citoplasmă. Glucoza este metabolizată inițial în citoplasmă prin glicoliză, generând o cantitate mică de ATP și piruvat. Piruvatul intră în mitocondrii, unde este oxidat complet în ciclul Krebs, producând electroni care alimentează lanțul respirator din membrana internă mitocondrială. Acest proces generează majoritatea ATP-ului celular. În celulele vegetale, cloroplastele captează energia luminoasă și o convertesc în energie chimică sub formă de ATP și NADPH, utilizate ulterior pentru sintetizarea glucozei din dioxid de carbon. ATP-ul produs este distribuit în întreaga celulă, alimentând procesele energo-dependente precum sinteza proteinelor, transportul activ și contracția musculară.

Digestia celulară și eliminarea deșeurilor: Digestia celulară și eliminarea deșeurilor implică cooperarea dintre multiple organite pentru menținerea homeostaziei celulare. Lizozomii reprezintă principalele organite digestive, conținând peste 50 de enzime hidrolitice capabile să degradeze toate tipurile de macromolecule biologice. Materialele extracelulare sunt internalizate prin endocitoză, formând vezicule care fuzionează cu lizozomii pentru degradare. Componentele celulare deteriorate sunt direcționate către lizozomi prin autofagie, un proces în care acestea sunt încapsulate în vezicule cu membrană dublă care ulterior fuzionează cu lizozomii. Peroxizomii complementează funcția lizozomilor, degradând acizii grași cu lanț lung și detoxificând diverse substanțe nocive, inclusiv peroxidul de hidrogen. Produșii de degradare utilizabili sunt reciclați în citoplasmă, în timp ce deșeurile nedigerabile sunt eliminate prin exocitoză sau stocate în vacuole. Acest sistem integrat de digestie și eliminare a deșeurilor este esențial pentru menținerea integrității celulare și prevenirea acumulării de componente toxice.

Structuri celulare procariote

Celulele procariote, deși mai simple decât cele eucariote, posedă structuri specializate care le permit să supraviețuiască și să se adapteze la diverse medii.

Regiunea nucleoidă: Regiunea nucleotidă reprezintă zona din celula procariotă unde este localizat materialul genetic. Spre deosebire de nucleul eucariot, nucleotidul nu este delimitat de o membrană, ci constă dintr-o moleculă circulară de ADN dublu catenar, compactată prin superspiralizare și asociere cu proteine de tip histonă. Această regiune apare la microscopia electronică ca o zonă mai puțin densă în citoplasmă. Deși nu există o barieră fizică între nucleotid și restul citoplasmei, ADN-ul rămâne concentrat în această regiune datorită organizării sale specifice. Absența unei membrane nucleare permite transcrierea și traducerea simultană a informației genetice, un proces mult mai rapid decât în celulele eucariote. Această eficiență contribuie la capacitatea procariotelor de a se divide rapid și de a se adapta prompt la schimbările de mediu.

Plasmidele: Plasmidele sunt molecule mici de ADN circular, dublu catenar, care există și se replică independent de cromozomul bacterian principal. Aceste elemente genetice mobile conțin de obicei gene care nu sunt esențiale pentru supraviețuirea celulei în condiții normale, dar conferă avantaje selective în anumite circumstanțe. Printre genele transportate frecvent de plasmide se numără cele pentru rezistența la antibiotice, toleranța la metale grele, producerea de toxine sau capacitatea de a metaboliza compuși neobișnuiți. Plasmidele pot fi transferate între celule bacteriene prin conjugare, contribuind la răspândirea orizontală a genelor și accelerând adaptarea bacteriană. Datorită capacității lor de a transporta și transfera gene între organisme diferite, plasmidele au devenit instrumente valoroase în ingineria genetică și biotehnologie, fiind utilizate ca vectori pentru clonarea și expresia genelor de interes.

Microcompartimentele bacteriene: Microcompartimentele bacteriene sunt structuri proteice poliedrice care încapsulează enzime implicate în căi metabolice specifice. Aceste structuri, descoperite relativ recent, reprezintă un nivel de organizare celulară neașteptat în procariote. Spre deosebire de organitele eucariote, microcompartimentele bacteriene nu sunt delimitate de membrane lipidice, ci de învelișuri proteice care formează o barieră semipermeabilă. Aceasta permite trecerea selectivă a substraturilor și produșilor, reținând intermediarii reactivi sau toxici. Exemple includ carboxizomii, care concentrează dioxidul de carbon pentru fixare eficientă în cianobacterii, și microcompartimentele implicate în metabolismul etanolaminei și propandiolului. Aceste structuri oferă procariotelor avantaje metabolice semnificative, permițând reacții care altfel ar fi ineficiente sau toxice pentru celulă, și reprezintă posibil precursori evolutivi ai organitelor eucariote.

Membrana celulară și peretele celular: Membrana celulară procariotă, sau membrana plasmatică, este o barieră fosfolipidică care delimitează conținutul celular de mediul extern. Aceasta conține proteine implicate în transportul substanțelor, generarea energiei și semnalizare. În multe procariote, membrana plasmatică formează invaginații numite mezozomi, care măresc suprafața membranei pentru procese metabolice. Peretele celular, situat exterior membranei plasmatice, oferă rigiditate și protecție. În bacteriile gram-pozitive, acesta constă dintr-un strat gros de peptidoglican, în timp ce bacteriile gram-negative prezintă un strat subțire de peptidoglican între membrana plasmatică și o membrană externă suplimentară. Arhebacteriile posedă pereți celulari cu compoziție variată, adesea fără peptidoglican. Aceste structuri sunt esențiale pentru supraviețuirea procariotelor în diverse medii, oferind protecție mecanică, prevenind liza osmotică și servind ca barieră selectivă pentru substanțe.