Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Τι είναι ένα διάκενο διάκενων;
- Τύποι διακένων κενών
- Η σημασία των συνδέσεων χάσματος
- Τι είναι τα Plasmodesmata;
- Οι λειτουργίες των Plasmodesmata
- Ρύθμιση των πλασμοδεμάτων
- Παραλλαγές των πλασμοδεμάτων
- Άλλοι τύποι συνδέσεων μεταξύ κελιών
Τόσο στα ζωικά όσο και στα φυτικά βασίλεια, τα κύτταρα πρέπει να είναι σε θέση να επικοινωνούν μεταξύ τους για να εξασφαλίζουν την επιβίωση. Υπάρχουν διάφοροι δίαυλοι και διασταυρώσεις που γεφυρώνουν τα κύτταρα και επιτρέπουν τη διέλευση των ουσιών και των μεταξύ τους. Δύο σημαντικά παραδείγματα περιλαμβάνουν πλασμαμομάτες και διασταυρώσεις, αλλά έχουν σημαντικές διαφορές.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ φυτικών και ζωικών κυττάρων.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Σε αμφότερα τα φυτά και τα ζώα, τα κύτταρα χρειάζονται έναν τρόπο επικοινωνίας μεταξύ τους, να περάσουν κατά μήκος σημαντικών σημάτων για ανοσοαπόκριση και να επιτρέψουν στα υλικά να ρέουν διαμέσου των μεμβρανών σε άλλα κύτταρα. Οι διασταυρώσεις στα ζώα και τα φυτά πλασμοδεμάτων είναι δύο παρόμοιοι τύποι καναλιών, αλλά έχουν διακριτές μεταξύ τους διαφορές.
Τι είναι ένα διάκενο διάκενων;
Διασυνδέσεις κενών είναι μια μορφή διαύλου σύνδεσης που βρίσκεται σε ζωικά κύτταρα. Τα φυτικά κύτταρα δεν διαθέτουν κόμβους διακένου.
Μια διασταυρούμενη διασταύρωση αποτελείται από connexons, ή ημικανάλια. Τα αιμοκάναλλα κατασκευάζονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο κυττάρων και μεταφέρονται στη κυτταρική μεμβράνη με τη συσκευή Golgi. Αυτές οι μοριακές δομές κατασκευάζονται από διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που ονομάζονται connexins. Οι Connexons ευθυγραμμίζονται για να σχηματίσουν μια διασταύρωση μεταξύ των γειτονικών κυττάρων.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη λειτουργία και τη δομή της συσκευής Golgi.
Οι διασταυρώσεις διαστήματος χρησιμεύουν ως κανάλια που επιτρέπουν σε κρίσιμες ουσίες όπως μικρά διάχυτα μόρια, μικρο RNAs (miRNAs) και ιόντα. Μεγαλύτερα μόρια όπως τα σάκχαρα και οι πρωτεΐνες δεν μπορούν να περάσουν από αυτά τα μικροσκοπικά κανάλια.
Οι διακλαδώσεις κόμβων πρέπει να λειτουργούν με διαφορετικές ταχύτητες για την επικοινωνία μεταξύ των κυψελών. Μπορούν να ανοίξουν και να κλείσουν γρήγορα όταν απαιτείται ταχεία απόκριση. Η φωσφορυλίωση παίζει ένα ρόλο στη ρύθμιση των διακλαδώσεων.
Τύποι διακένων κενών
Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν βρει τρεις κύριους τύπους κόμβων διακένων σε ζωικά κύτταρα. Οι διασταυρώσεις ομότυπων διακένων έχουν ταυτόσημες συνδέσεις. Οι διασταυρώσεις ετεροτυπικών διακένων είναι κατασκευασμένες από διαφορετικούς τύπους συνδέσμων. Οι συνδέσεις ετερομερούς διακένου μπορούν είτε να έχουν ταυτόσημες συνδέσεις είτε διαφορετικές.
Η σημασία των συνδέσεων χάσματος
Οι κόμβοι διαστήματος λειτουργούν για να επιτρέπουν τη διέλευση ορισμένων υλικών μεταξύ γειτονικών κυψελών. Αυτό είναι σημαντικό για τη διατήρηση της υγείας ενός οργανισμού. Για παράδειγμα, τα μυοκαρδιακά κύτταρα της καρδιάς χρειάζονται γρήγορη επικοινωνία μέσω ροής ιόντων για να λειτουργήσει σωστά.
Οι διασταυρούμενες διακλαδώσεις είναι επίσης απαραίτητες για τις αντιδράσεις του ανοσοποιητικού συστήματος. Τα ανοσοκύτταρα χρησιμοποιούν διακλαδώσεις για να δημιουργήσουν αποκρίσεις σε υγιή κύτταρα καθώς και σε μολυσμένα ή καρκινικά κύτταρα.
Οι διασταυρώσεις των ανοσοποιητικών κυττάρων επιτρέπουν τη διέλευση ιόντων ασβεστίου, πεπτιδίων και άλλων αγγελιοφόρων. Ένας τέτοιος αγγελιοφόρος είναι η τριφωσφορική αδενοσίνη ή η ΑΤΡ, η οποία χρησιμεύει στην ενεργοποίηση των ανοσοκυττάρων. Το ασβέστιο (Ca2 +) και το NAD + χρησιμεύουν ως σηματοδοτικά μόρια που σχετίζονται με την κυτταρική λειτουργία καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής ενός κυττάρου.
Το RNA επιτρέπεται επίσης να διασχίζει διασταυρώσεις, αλλά οι διασταυρώσεις αποδεικνύονται επιλεκτικές ως προς ποια miRNA επιτρέπονται.
Οι διασταυρούμενες διαφορές είναι επίσης σημαντικές σε ορισμένους τύπους καρκίνου και διαταραχές του αίματος όπως η λευχαιμία. Οι ερευνητές εξακολουθούν να διακρίνουν πώς λειτουργεί η επικοινωνία μεταξύ των στρωματικών κυττάρων και των λευχαιμικών κυττάρων.
Οι επιστήμονες επιδιώκουν να ανακαλύψουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με διαφορετικούς αναστολείς των διασταυρώσεων διαστήματος, ώστε να καταστεί δυνατή η παραγωγή νέων φαρμάκων που μπορούν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση ανοσοποιητικών διαταραχών και άλλων ασθενειών.
Τι είναι τα Plasmodesmata;
Δεδομένου του σημαντικού ρόλου των διασταυρώσεων κενού στα ζωικά κύτταρα, ίσως να αναρωτηθείτε αν υπάρχουν επίσης σε φυτικά κύτταρα. Ωστόσο, οι διασταυρώσεις διακένου απουσιάζουν στα φυτικά κύτταρα.
Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν κανάλια που ονομάζονται πλασμοδεμάτων. Ο Edward Tangl το ανακάλυψε για πρώτη φορά το 1885.Τα ζωικά κύτταρα δεν φιλοξενούν πλασμοδείγματα καθ 'εαυτά, αλλά οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ένα παρόμοιο κανάλι που δεν είναι διασταύρωση διαστήματος. Υπάρχει μια σειρά διαρθρωτικών διαφορών μεταξύ πλασμοδεμάτων και διακλαδώσεων.
Ποιά είναι τα πλασμοδείγματα (πλασμοντέμια αν είναι μοναδικά); Τα πλασμοδείγματα είναι μικροσκοπικά κανάλια που γεφυρώνουν τα φυτικά κύτταρα μαζί. Από την άποψη αυτή, είναι αρκετά παρόμοια με τις διασταυρώσεις των κελιών των κυττάρων των ζώων.
Εντούτοις, στα φυτικά κύτταρα, τα πλασμοδώματα πρέπει να διασχίζουν το τοίχωμα του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος κυττάρου ώστε να επιτρέπουν σήματα και υλικά σε όλη την έκταση. Τα ζωικά κύτταρα δεν διαθέτουν κυτταρικά τοιχώματα. Έτσι, τα φυτά χρειάζονται έναν τρόπο να περάσουν από τα κυτταρικά τοιχώματα, καθώς οι μεμβράνες πλάσματος δεν έρχονται σε άμεση επαφή μεταξύ τους σε φυτικά κύτταρα.
Τα πλασμοδείγματα είναι γενικά κυλινδρικά και είναι επενδεδυμένα με μεμβράνη πλάσματος. Διαθέτουν desmotubules, στενούς σωλήνες που κατασκευάζονται από ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο. Τα νεοσυσταθέντα πρωτογενή πλασμοδεματά τείνουν να συσσωρεύονται. Τα δευτερογενή πλασμοδεώματα αναπτύσσονται καθώς τα κύτταρα αναπτύσσονται.
Οι λειτουργίες των Plasmodesmata
Τα πλασμοδείγματα επιτρέπουν τη διέλευση συγκεκριμένων μορίων μεταξύ φυτικών κυττάρων. Χωρίς τα πλασμοδεμάτων, τα απαραίτητα υλικά δεν μπορούσαν να περάσουν ανάμεσα στα άκαμπτα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών. Σημαντικά υλικά που περνούν μέσω πλασμοδεμάτων περιλαμβάνουν ιόντα, θρεπτικά συστατικά και σάκχαρα, σηματοδοτικών μορίων για ανοσοαπόκριση, περιστασιακά μεγαλύτερα μόρια όπως πρωτεΐνες και μερικά RNAs.
Χρησιμεύουν επίσης γενικά ως ένα είδος φίλτρου για την πρόληψη πολύ μεγαλύτερων μορίων και παθογόνων παραγόντων. Ωστόσο, οι εισβολείς μπορούν να αναγκάσουν τα πλασμοδείματα να ανοίξουν και να παρακάμψουν αυτόν τον αμυντικό μηχανισμό των φυτών. Αυτή η αλλαγή στη διαπερατότητα των πλασμοδεμάτων είναι μόνο ένα παράδειγμα της προσαρμοστικότητάς τους.
Ρύθμιση των πλασμοδεμάτων
Τα πλασμοδείγματα μπορούν να ρυθμιστούν. Ένα σημαντικό ρυθμιστικό πολυμερές είναι callose. Το Callose συσσωρεύεται γύρω από τα πλασμοδείματα και εργάζεται για να ελέγξει τι μπορεί να εισέλθει σε αυτά. Αυξημένες ποσότητες κάλων οδηγούν σε λιγότερη κίνηση μορίων μέσω των πλασμοδεμάτων. Αυτό επιτυγχάνεται ουσιαστικά πιέζοντας τη διάμετρο του πόρου. Η διαπερατότητα μπορεί να αυξηθεί όταν υπάρχει λιγότερη κάλωση.
Μερικές φορές μεγαλύτερα μόρια μπορούν να περάσουν μέσω των πλασμοδεμάτων, διευρύνοντας το μέγεθος των πόρων τους ή διευρύνοντάς τα. Αυτό, δυστυχώς, μερικές φορές εκμεταλλεύεται τους ιούς. Οι ερευνητές μαθαίνουν ακόμα για την ακριβή μοριακή σύνθεση των πλασμοδεμάτων και για το πώς λειτουργούν.
Παραλλαγές των πλασμοδεμάτων
Τα πλασμοδείγματα έχουν διαφορετικές μορφές σε διαφορετικούς ρόλους σε φυτικά κύτταρα. Στην πιο βασική τους μορφή, είναι απλά κανάλια. Ωστόσο, τα πλασμοδείματα μπορούν να κάνουν πιο προηγμένα και διακλαδισμένα κανάλια. Αυτά τα πλασμοδείγματα λειτουργούν περισσότερο ως φίλτρα που ελέγχουν την κίνηση ανάλογα με τον τύπο ιστού φυτού. Ορισμένα πλασμοδείγματα δουλεύουν ως κόσκινο ενώ άλλοι δουλεύουν ως χοάνη.
Άλλοι τύποι συνδέσεων μεταξύ κελιών
Στα ανθρώπινα κύτταρα, μπορούν να βρεθούν τέσσερις τύποι ενδοκυτταρικών συνδέσεων. Οι διακλαδώσεις κόμβων είναι ένα από αυτά. Τα άλλα τρία είναι δεσμοσώματα, προσκολλώνται στις διασταυρώσεις και αποφράσσουν τις διασταυρώσεις.
Τα δεσμοσώματα είναι μικρά συνδετικά που χρειάζονται μεταξύ δύο κυττάρων που συχνά υπομένουν έκθεση, όπως επιθηλιακά κύτταρα. Η σύνδεση αποτελείται από καντερίνες ή πρωτεΐνες συνδέτη.
Οι κλειστές διασταυρώσεις καλούνται επίσης σφιχτές διασταυρώσεις. Εμφανίζονται όταν οι μεμβράνες πλάσματος δύο κυττάρων διασυνδέονται. Δεν υπάρχουν πολλές ουσίες που μπορούν να περάσουν από την αποφρακτική ή στενή διασταύρωση. Η σφραγίδα που προκύπτει εξυπηρετεί ένα προστατευτικό φράγμα κατά των παθογόνων. Ωστόσο, αυτά μπορεί μερικές φορές να ξεπεραστούν, ανοίγοντας τα κύτταρα να επιτεθούν.
Οι προσκολλημένοι κόμβοι μπορούν να βρεθούν κάτω από τους κόμβους που κλείνουν. Τα Cadherins συνδέουν αυτά τα δύο είδη διασταυρώσεων. Οι προσκολλημένοι κόμβοι συνδέονται μέσω νηματίων ακτίνης.
Ακόμη ένας άλλος σύνδεσμος είναι το hemidesmosome, το οποίο χρησιμοποιεί ιντεγκρίνη αντί για cadherins.
Πρόσφατα, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ότι τόσο τα ζωικά κύτταρα όσο και τα βακτηρίδια περιέχουν όμοιους διαύλους κυτταρικής μεμβράνης με τα πλασμοδεμάτων, τα οποία δεν είναι κόμβοι διαστήματος. Αυτά ονομάζονται σήραγγες νανοσωλήνες, ή TNTs. Σε ζωικά κύτταρα, αυτά τα ΤΝΤ μπορούν να επιτρέψουν τη διέλευση των κυψελιδικών οργανιδίων μεταξύ των κυττάρων.
Ενώ υπάρχουν πολλές διαφορές μεταξύ των διασταυρώσεων κενού και των πλασμοδεμάτων, και οι δύο διαδραματίζουν κάποιο ρόλο στην αποδοχή ενδοκυτταρική επικοινωνία. Περνάνουν κυτταρικά σήματα και μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να επιτρέπουν ή να αρνούνται τη διέλευση ορισμένων μορίων. Μερικές φορές οι ιοί ή άλλοι φορείς ασθενειών μπορούν να τα χειριστούν και να αλλάξουν τη διαπερατότητα τους.
Καθώς οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για το βιοχημικό μακιγιάζ και των δύο ειδών καναλιών, μπορούν να προσαρμόσουν καλύτερα ή να κάνουν νέα φαρμακευτικά προϊόντα που μπορούν να αποτρέψουν την ασθένεια. Είναι σαφές ότι οι ενδοκυτταρικοί πόροι με μεμβράνη κυριαρχούν σε πολλά είδη και φαίνεται πιθανό ότι νέα κανάλια δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί σε βακτήρια, φυτά και ζώα.