Τι είναι τα Plasmodesmata;

Τα πλασμοδείγματα είναι ένα λεπτό κανάλι μέσα από τα φυτικά κύτταρα που τους επιτρέπει να επικοινωνούν.

Τα φυτικά κύτταρα διαφέρουν κατά πολλούς τρόπους από τα ζωικά κύτταρα, τόσο ως προς ορισμένες από τις εσωτερικές τους οργανίδια και το γεγονός ότι τα φυτικά κύτταρα έχουν κυτταρικά τοιχώματα, όπου δεν υπάρχουν ζωικά κύτταρα. Οι δύο τύποι κυττάρων διαφέρουν επίσης στον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούν μεταξύ τους και στο πώς μετατοπίζουν μόρια.

Τα πλασμοδείγματα (μοναδική μορφή: πλασμοδείμα) είναι ενδοκυτταρικά οργανίδια που βρίσκονται μόνο σε κύτταρα φυτών και φυκών. (Το "ισοδύναμο" ζωικού κυττάρου ονομάζεται διασταύρωση κενού.)

Τα πλασμοδείγματα αποτελούνται από πόρους ή κανάλια, που βρίσκονται μεταξύ μεμονωμένων φυτικών κυττάρων, και συνδέουν το συμπαλαστικό χώρο στο φυτό. Μπορούν επίσης να ονομάζονται "γέφυρες" μεταξύ δύο φυτικών κυττάρων.

Τα πλασμοδείματα χωρίζουν το εξωτερικό κυτταρικές μεμβράνες των φυτικών κυττάρων. Ο πραγματικός χώρος αέρα που χωρίζει τα κελιά ονομάζεται desmotubule.

Το desmotubule διαθέτει μια άκαμπτη μεμβράνη που διατρέχει το μήκος του πλασμοδείματος. Το κυτταρόπλασμα βρίσκεται μεταξύ της κυτταρικής μεμβράνης και του απομονετικού σωλήνα. Το σύνολο του πλασμοδείματος καλύπτεται με το ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο των συνδεδεμένων κυψελών.

Τα πλασμοδείγματα σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης της ανάπτυξης των φυτών. Αυτά σχηματίζονται όταν τμήματα του ομαλού ενδοπλασμικού δικτύου από τα γονικά κύτταρα παγιδεύονται στο νεοσυσταθέν φυτικό κύτταρο τείχος.

Τα πρωτογενή πλασμοδεώματα σχηματίζονται ενώ σχηματίζεται επίσης το κυτταρικό τοίχωμα και το ενδοπλασματικό δίκτυο. δημιουργούνται δευτερεύοντα πλασμοδεματίδια. Τα δευτερογενή πλασμοδεώματα είναι πιο πολύπλοκα και μπορεί να έχουν διαφορετικές λειτουργικές ιδιότητες από την άποψη του μεγέθους και της φύσης των μορίων που μπορούν να περάσουν.

Τα Plasmodesmata παίζουν ρόλους τόσο στην κυτταρική επικοινωνία όσο και στην μετατόπιση μορίων. Τα φυτικά κύτταρα πρέπει να λειτουργούν μαζί ως τμήμα ενός πολυκύτταρου οργανισμού (του φυτού). με άλλα λόγια, τα μεμονωμένα κύτταρα πρέπει να λειτουργούν προς όφελος του κοινού καλού.

Επομένως, η επικοινωνία μεταξύ κυττάρων είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση των φυτών. Το πρόβλημα με τα φυτικά κύτταρα είναι το σκληρό, άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα. Είναι δύσκολο για μεγαλύτερα μόρια να διεισδύσουν στο κυτταρικό τοίχωμα, γι 'αυτό είναι απαραίτητα τα πλασμοδεώματα.

Τα πλασμοδεμάτων συνδέουν τα ιστικά κύτταρα μεταξύ τους, έτσι ώστε να έχουν λειτουργική σημασία για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των ιστών. Ερευνητές διευκρινίστηκε το 2009 ότι η ανάπτυξη και ο σχεδιασμός των κύριων οργάνων εξαρτώνταν από τη μεταφορά των μεταγραφικών παραγόντων (πρωτεΐνες που βοηθούν στη μετατροπή του RNA στο DNA) μέσω των πλασμοδεμάτων.

Τα πλασμοδείγματα θεωρήθηκαν προηγουμένως παθητικοί πόροι μέσω των οποίων μεταφέρθηκαν θρεπτικά συστατικά και νερό, αλλά τώρα είναι γνωστό ότι υπάρχει ενεργή δυναμική.

Οι δομές ακτίνης βρέθηκαν να βοηθούν στην μετακίνηση των μεταγραφικών παραγόντων και ακόμη και φυτικών ιών μέσω του πλασμοδείματος. Ο ακριβής μηχανισμός για τον τρόπο με τον οποίο τα πλασμοδείγματα ρυθμίζουν τη μεταφορά των θρεπτικών ουσιών δεν είναι καλά κατανοητός, αλλά είναι γνωστό ότι μερικά μόρια μπορούν να προκαλέσουν μεγαλύτερο άνοιγμα των καναλιών πλασμοδεμάτων.

Οι φθορίζοντες ανιχνευτές βοήθησαν να διαπιστωθεί ότι το μέσο πλάτος του πλασμοδοματικού χώρου είναι περίπου 3-4 νανόμετρα. Αυτό μπορεί να ποικίλει μεταξύ των ειδών των φυτών και ακόμη και των κυτταρικών τύπων, ωστόσο. Τα πλασμοδείματα μπορούν ακόμη και να τροποποιήσουν τις διαστάσεις τους προς τα έξω έτσι ώστε να μπορούν να μεταφερθούν μεγαλύτερα μόρια.

Οι ιοί των φυτών μπορεί να είναι σε θέση να μετακινούνται μέσω πλασμοδεμάτων, οι οποίοι μπορεί να είναι προβληματικοί για το φυτό, αφού οι ιοί μπορούν να ταξιδέψουν και να μολύνουν ολόκληρο το φυτό. Οι ιοί μπορούν ακόμη να είναι σε θέση να χειριστούν το μέγεθος του πλασμοδείγματος έτσι ώστε να μπορούν να κινηθούν μεγαλύτερα ιικά σωματίδια.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το μόριο σακχάρου που ελέγχει τον μηχανισμό για το κλείσιμο του πλασμαμοδερμικού πόρου είναι η καολόζη. Σε απόκριση σε μια σκανδάλη όπως ένας εισβολέας παθογόνων, η κάλωση εναποτίθεται στο κυτταρικό τοίχωμα γύρω από τον πλασμαμοσμικό πόρο και ο πόρος κλείνει.

Το γονίδιο που δίνει την εντολή για συνθετική και κατατεθείσα callose καλείται CalS3. Επομένως, είναι πιθανό η πυκνότητα των πλασμοδεμάτων να επηρεάσει την επαγόμενη αντίδραση αντίστασης σε επιθέσεις παθογόνων στα φυτά.

Αυτή η ιδέα διευκρινίστηκε όταν ανακαλύφθηκε ότι μια πρωτεΐνη, που ονομάζεται PDLP5 (πρωτεΐνη 5 τοποθετημένη σε πλασμοδείγματα), προκαλεί την παραγωγή σαλικυλικού οξέος, το οποίο ενισχύει την ανταπόκριση της άμυνας κατά της παθογόνου βακτηριακής προσβολής του φυτού.

Το 1897, ο Eduard Tangl παρατήρησε την παρουσία των πλασμοδεμάτων μέσα στο σύμπλεγμα, αλλά δεν ήταν μέχρι το 1901 όταν ο Eduard Strasburger τους ονόμαζε πλασμοδόματα.

Φυσικά, η εισαγωγή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου επέτρεψε τη μελέτη των πλασμοδεμάτων. Στη δεκαετία του 1980, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να μελετήσουν την κίνηση των μορίων μέσω των πλασμοδεμάτων χρησιμοποιώντας φθορίζοντες ανιχνευτές. Ωστόσο, οι γνώσεις μας για τη δομή και τη λειτουργία των πλασμοδεμάτων παραμένουν στοιχειώδεις και πρέπει να διεξαχθούν περισσότερες έρευνες προτού κατανοηθούν πλήρως όλοι.

Περαιτέρω έρευνα απομακρύνθηκε πολύ από το γεγονός ότι τα πλασμοδείματα συσχετίζονται τόσο στενά με το κυτταρικό τοίχωμα. Οι επιστήμονες προσπάθησαν να αφαιρέσουν το κυτταρικό τοίχωμα για να χαρακτηρίσουν τη χημική δομή των πλασμοδεμάτων. Το 2011, αυτό ολοκληρώθηκε, και βρέθηκαν και χαρακτηρίστηκαν πολλές πρωτεΐνες υποδοχέα.