ПЛАЗМОДЕСМАТИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На plasmodesmata са цитозолни връзки, които съществуват между съседни растителни клетки, т.е., комуникиращи протопласти (цитозол и плазмена мембрана) през клетъчната стена, образувайки непрекъснат симпласт.

Тези структури са функционално аналогични или еквивалентни на пролуките между клетките на животинска тъкан и основната им функция е да комуникират клетките помежду си и да служат като канал за транспортиране на различни видове йони и молекули.

Опростеният и апопластичен път и участието на плазмодесматите (Източник: Jackacon, векторизиран от Smartse чрез Wikimedia Commons)

Плазмодесматите са описани преди повече от 100 години от Tangl и оттогава са публикувани стотици изследвания, в които техният функциониращ механизъм, тяхната структура и други свързани аспекти са подробно описани.

Понастоящем е известно, че тези цитозолни "канали" или "връзки" между клетките са структури под строги контролни механизми и също така е установено, че те са съставени главно от протеини от интегрална мембрана, протеини на шаперон и други протеини, специализирани в транспорта на вещества.

Характеристики на плазмодесматите

Плазмодесматите свързват клетки, принадлежащи към един и същ "опростен домен" в растителна тъкан, което означава, че не всички клетки на растението са свързани помежду си, но има различни специфични "региони" в тъкан, в която присъстващите там клетки обменят информация постоянно.

Това са силно динамични структури; техният брой, структура и експлоатация могат да се променят в отговор на специфично функционално търсене на даден плат.

В допълнение, тези канали могат да бъдат разградени или „запечатани“ в някои клетъчни интерфейси (пространството между две клетки), което предполага образуването на опростена „бариера“ между клетките на някои растителни тъкани и насърчаване на изолацията на определени региони в тъкан.

Някои библиографски цитати предполагат, че плазмодесматите са толкова сложни структури, както т. Нар. Ядрени порни комплекси, които изпълняват подобни функции, но при преместването на молекулярна информация от цитозолната среда във вътрешността на ядрото.

структура

Бърз поглед към растителна тъкан е достатъчен, за да се провери дали има множество видове плазмодесмати.

Според някои автори те могат да бъдат класифицирани като първични и вторични, според момента, в който се формират по време на живота на клетката; или като прости и разклонени, в зависимост от морфологията на каналите, които се образуват между клетката и клетката.

Независимо от въпросния вид плазмодезъм, неговата "структурна архитектура" е повече или по-малко еквивалентна, тъй като почти винаги става въпрос за тръби с диаметър, който варира между 20 и 50 nm, чиито входове или отвори са малко повече тесен, съставляващ това, което е известно като „стесняване на тесното тяло“.

Някои учени предполагат, че такова свиване в отворите на плазмодесматите участва в регулирането на потока на веществата чрез тях, тоест тяхното разширяване (разширяване) или свиване (намаляване на диаметъра) определя количеството и скоростта на потока, Тези „тесни места“ са съставени от вещество, известно като калоза (β-1,3-глюкан) и, както може да се направи извод, те се намират в областите, най-близки до стената на растителните клетки, свързани с тези канали.

Графично представяне на плазмодесмата (Източник: Потребител: Zlir'a чрез Wikimedia Commons)

Първични плазмодесмати

Първичните плазмодесмати се образуват в "клетъчната плоча" по време на цитокинезата, което е времето на митозата, при което двете дъщерни клетки се разделят. Те обаче могат да претърпят структурни модификации и да променят тяхното разпространение и експлоатация по време на развитието на централата, към която принадлежат.

Тези плазмодесмати всъщност са мембранни среди, които се състоят от пори в плазмената мембрана, които образуват един вид мост между клетъчната стена и аксиален елемент от „хванатия” ендоплазмен ретикулум, известен като десмотубула.

Демотубулът представлява цилиндрична структура с диаметър около 15 nm, съставена от ендоплазмен ретикулум на една клетка, която е непрекъсната с цистерните на ендоплазмения ретикулум на съседната клетка, която е свързана чрез плазмодезма.

Между „нишката“, представена от десмотубула, и плазмената мембрана, която изгражда цилиндричната кухина, която е плазмодезъм, има пространство, известно като „цитоплазмен ръкав“ (от английския цитоплазмен ръкав), чрез който се смята, че се появява потокът от вещества от една клетка в друга.

Вторични плазмодесмати

Това са тези, които могат да образуват de novo между две клетъчни стени независимо от цитокинезата, тоест, без да е необходимо да се случи клетъчно деление. Счита се, че вторичните плазмодесмати имат специални функционални и структурни свойства.

Вторичните плазмодесмати се образуват благодарение на сливането на противоположните краища на вече съществуващи "половинки" от плазмодесмати, които обикновено се установяват в разредени участъци от клетъчната стена. Всяка слета половина създава централните кухини на плазмодезъм.

Централните нишки в този тип плазмодезми впоследствие се добавят чрез пасивно "заграждане" на тубули на ендоплазмен ретикулум и получената морфология е много подобна на тази на първичните плазмодесмати.

Експертите в тази област предполагат, че вторичните плазмодесмати се образуват в клетки, които претърпяват обширни процеси на растеж (удължаване), тоест между надлъжни клетъчни стени, за да компенсират прогресивното „разреждане“ на броя на плазмодесматите, което може да възникне благодарение на до растеж.

Характеристика

Плазмодесматите представляват един от основните пътища за комуникация между клетките и клетките в растителната тъкан. Тези структури също предлагат канал за електрическа сигнализация, за дифузия на липиди и малки разтворими молекули и дори за обмен на транскрипционни фактори и макромолекули като протеини и нуклеинови киселини.

Тези комуникационни пътища, осигурени от плазмодесматите, изглежда имат основна функция в програмирането на развитието на растенията, а също и в координацията на физиологичното функциониране на зряло растение.

Те участват в регулацията на освобождаването на важни молекули от физиологична и развитие гледна точка към флоемата (която носи сока); те се намесват във физическата изолация на някои клетки и тъкани по време на развитието, поради което се казва, че координират растежа, развитието и защитата срещу патогени.

След инвазия от патогенна гъбичка участват и плазмодесмати, тъй като съответстват на основните вътреклетъчни или опростени инвазивни пътища в растителните тъкани.

Препратки

1. Ehlers, K., & Kollmann, R. (2001). Първични и вторични плазмодесмати: структура, произход и функциониране. Протоплазма, 216 (1-2), 1.
2. Lucas, WJ, & Lee, JY (2004). Плазмодесматите като надклетъчна контролна мрежа в растенията. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (9), 712.
3. Maule, AJ (2008). Плазмодесмати: структура, функция и биогенеза. Настоящо мнение в биологията на растенията, 11 (6), 680-686.
4. Robards, AW и Lucas, WJ (1990). Plasmodesmata. Годишен преглед на биологията на растенията, 41 (1), 369-419.
5. Roberts, A., & Oparka, KJ (2003). Плазмодесмати и контрол на симпластичния транспорт. Растение, клетки и околна среда, 26 (1), 103-124.
6. Turgeon, R. (1996). Флоемно натоварване и плазмодесмати. Тенденции в науката за растенията, 1 (12), 418-423.