PLASMODESMATA: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Tieto plasmodesmata sú cytosolické spoje, ktoré existujú medzi susednými rastlinných buniek, tj, komunikujúce protoplastov (cytosol a plazmatické membrány) cez bunkové steny, ktoré tvoria súvislý symplastic.

Tieto štruktúry sú funkčne analogické alebo ekvivalentné medzerovým spojom pozorovaným medzi bunkami živočíšneho tkaniva a ich hlavnou funkciou je vzájomná komunikácia buniek a slúži ako kanál na transport rôznych typov iónov a molekuly.

Zjednodušené a apoplastické dráhy a zapojenie plazmatických údajov (Zdroj: Jackacon, Vectorized Smartse prostredníctvom Wikimedia Commons)

Plasmodesmata opísal Tangl pred viac ako 100 rokmi a odvtedy boli uverejnené stovky štúdií, v ktorých sa podrobne podrobne opísal ich funkčný mechanizmus, ich štruktúra a ďalšie súvisiace aspekty.

V súčasnosti je známe, že tieto cytosolické „kanály“ alebo „spojenia“ medzi bunkami sú štruktúry pod prísnymi kontrolnými mechanizmami a tiež sa zistilo, že sú zložené hlavne z integrálnych membránových proteínov, chaperónových proteínov a ďalších proteínov špecializovaných na transport látky.

Charakteristika plazmodesmata

Plazmodesmata spájajú bunky patriace do tej istej „zjednodušujúcej domény“ v rastlinnom tkanive, čo znamená, že nie všetky bunky rastliny sú navzájom spojené, ale v tkanive, v ktorom sú rôzne špecifické „oblasti“ bunky tam prítomné si neustále vymieňajú informácie.

Sú to vysoko dynamické štruktúry; ich počet, štruktúra a činnosť sa môžu modifikovať v závislosti od špecifického funkčného dopytu po tkanine.

Ďalej môžu byť tieto kanály degradované alebo "utesnené" v niektorých bunkových rozhraniach (priestor medzi dvoma bunkami), čo znamená vytvorenie zjednodušenej "bariéry" medzi bunkami niektorých rastlinných tkanív a uprednostňovanie izolácie definovaných oblastí v bunkových tkanivách. tkanivo.

Niektoré bibliografické citácie naznačujú, že plazmodesmata sú štruktúry tak zložité ako tzv. Komplexy jadrových pórov, ktoré vykonávajú podobné funkcie, ale pri translokácii molekulárnych informácií z cytosolického prostredia do vnútra jadra.

štruktúra

Rýchly pohľad na rastlinné tkanivo je dostatočný na overenie, či existuje viac typov plazmódmát.

Podľa niektorých autorov ich možno klasifikovať ako primárne a sekundárne podľa momentu ich vzniku počas života bunky; alebo ako jednoduché a rozvetvené, v závislosti od morfológie kanálov, ktoré sa tvoria medzi bunkou a bunkou.

Bez ohľadu na daný typ plazmodesmu je jeho „štrukturálna architektúra“ viac-menej rovnocenná, pretože je takmer vždy otázkou potrubí s priemerom medzi 20 a 50 nm, ktorého vstupy alebo otvory sú o niečo viac úzky, predstavuje to, čo sa nazýva „úzke hrdlo“.

Niektorí vedci navrhli, že takéto zúženie v otvoroch plazmodimata sa podieľa na regulácii toku látok cez tieto, to znamená, že ich dilatácia (expanzia) alebo zúženie (zníženie priemeru) určuje množstvo a rýchlosť toku ,

Tieto „úzke miesta“ sa skladajú z látky známej ako kalóza (P-1,3-glukán) a, ako je možné odvodiť, nachádzajú sa v oblastiach najbližších k stene rastlinných buniek spojených týmito kanálikmi.

Grafické znázornenie plazmodesmata (Zdroj: Používateľ: Zlir'a prostredníctvom Wikimedia Commons)

Primárne plazmodesmata

Primárne plazmodesmata sa tvoria v „bunkovej doštičke“ počas cytokinézy, čo je čas mitózy, keď sa dve dcérske bunky separujú. Tieto však môžu počas vývoja zariadenia, ku ktorému patria, podliehať štrukturálnym zmenám a meniť ich distribúciu a prevádzku.

Tieto plazmodesmata sú vlastne membránové prostredia, ktoré pozostávajú z pórov v plazmatickej membráne, ktoré tvoria akýsi most medzi bunkovou stenou a axiálnym prvkom „zachyteného“ endoplazmatického retikula známeho ako desmotubula.

Demotubula je valcová štruktúra s priemerom asi 15 nm, pozostávajúca z endoplazmatického retikula jednej bunky, ktorá je spojitá s cisternami endoplazmatického retikula susednej bunky, ktorá je pripojená cez plazmód.

Medzi „prameňom“ predstavovaným desmotubulou a plazmatickou membránou, ktorá tvorí valcovú dutinu, čo je plazmodesmus, existuje priestor známy ako „cytoplazmatický rukáv“ (Cytoplasmic sleeve), cez ktorý sa predpokladá jeho výskyt tok látok z jednej bunky do druhej.

Sekundárne plazmodesmata

To sú tie, ktoré môžu tvoriť de ​​novo medzi dvoma bunkovými stenami nezávisle od cytokinézy, to znamená, že nie je potrebné, aby nastala udalosť bunkového delenia. Sekundárne plazmodesmata majú špecifické funkčné a štrukturálne vlastnosti.

Sekundárne plazmodesmata sa tvoria vďaka fúzii opačných koncov už existujúcich „polovíc“ plazmodesmata, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v riedených oblastiach bunkovej steny. Každá tavená polovica vytvára centrálne dutiny plazmodesmu.

Centrálne vlákna v tomto type plazmodiem sa následne pridajú pasívnym „uzavretím“ tubulov endoplazmatického retikula a výsledná morfológia je veľmi podobná morfológii primárnych plazmódových údajov.

Odborníci v tejto oblasti naznačujú, že sekundárne plazmodesmata sa tvoria v bunkách, ktoré prechádzajú rozsiahlymi rastovými procesmi (elongácia), tj medzi pozdĺžnymi bunkovými stenami, aby sa kompenzovalo postupné „riedenie“ počtu plazmódmata, ku ktorému môže dôjsť vďaka k rastu.

Vlastnosti

Plazmodesmata predstavujú jednu z hlavných komunikačných dráh bunkových buniek v rastlinnom tkanive. Tieto štruktúry tiež poskytujú kanál pre elektrickú signalizáciu, pre difúziu lipidov a malých rozpustných molekúl a dokonca aj pre výmenu transkripčných faktorov a makromolekúl, ako sú proteíny a nukleové kyseliny.

Zdá sa, že tieto komunikačné cesty poskytované plazmódmátami majú základnú funkciu pri programovaní vývoja rastlín a tiež pri koordinácii fyziologického fungovania zrelých rastlín.

Zúčastňujú sa na regulácii uvoľňovania dôležitých molekúl z fyziologického a vývojového hľadiska smerom k plameňu (ktorý nesie miazgu); počas vývoja zasahujú do fyzickej izolácie niektorých buniek a tkanív, preto sa predpokladá, že koordinujú rast, vývoj a obranu proti patogénom.

Po invázii patogénnou hubou sú zahrnuté aj plazmodesmata, pretože zodpovedajú hlavnej intracelulárnej alebo zjednodušenej invazívnej dráhe v rastlinných tkanivách.

Referencie

1. Ehlers, K., & Kollmann, R. (2001). Primárne a sekundárne plazmodesmata: štruktúra, pôvod a fungovanie. Protoplasm, 216 (1-2), 1.
2. Lucas, WJ, a Lee, JY (2004). Plazmodesmata ako supracelulárna kontrolná sieť v rastlinách. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (9), 712.
3. Maule, AJ (2008). Plazmodesmata: štruktúra, funkcia a biogenéza. Aktuálny názor na biológiu rastlín, 11 (6), 680-686.
4. Robards, AW a Lucas, WJ (1990). Plasmodesmata. Ročný prehľad rastlinnej biológie, 41 (1), 369-419.
5. Roberts, A., a Oparka, KJ (2003). Plazmodesmata a kontrola symplastického transportu. Plant, Cell & Environment, 26 (1), 103-124.
6. Turgeon, R. (1996). Zavádzanie plameňa a plazmové údaje. Trends in Plant Science, 1 (12), 418-423.