PLASMODESMATA: EGENSKABER, STRUKTUR OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De plasmodesmata er cytosoliske forbindelser, der eksisterer mellem hosliggende planteceller, dvs. kommunikerende protoplaster (cytosol og plasmamembranen) gennem cellevæggen og danner en kontinuerlig symplastisk.

Disse strukturer er funktionelt analoge eller ækvivalente med mellemrumskrydserne observeret mellem cellerne i et dyrevæv, og deres hovedfunktion er at kommunikere cellerne med hinanden og tjene som en kanal til transport af forskellige typer ioner og molekyler.

De forenklede og apoplastiske veje og inddragelse af plasmodesmata (Kilde: Jackacon, vektoriseret af Smartse via Wikimedia Commons)

Plasmodesmata blev beskrevet for mere end 100 år siden af ​​Tangl, og siden da er der blevet offentliggjort hundreder af undersøgelser, hvor deres funktionsmekanisme, deres struktur og andre relaterede aspekter er blevet detaljeret beskrevet.

For tiden er det kendt, at disse cytosoliske "kanaler" eller "forbindelser" mellem celler er strukturer under strenge kontrolmekanismer, og det er også blevet bestemt, at de hovedsageligt er sammensat af integrerede membranproteiner, chaperonproteiner og andre proteiner, der er specialiserede i transport af stoffer.

Karakteristika ved plasmodesmata

Plasmodesmata forbinder celler, der hører til det samme "forenklede domæne" i et plantevæv, hvilket betyder, at ikke alle celler i en plante er forbundet til hinanden, men der er forskellige specifikke "regioner" i et væv, hvori cellerne der findes der udveksler information permanent.

Dette er meget dynamiske strukturer; deres antal, struktur og funktion kan ændres som svar på et specifikt funktionelt krav på et stof.

Derudover kan disse kanaler nedbrydes eller "forsegles" i nogle cellulære grænseflader (mellemrummet mellem to celler), hvilket indebærer dannelse af en forenklet "barriere" mellem cellerne i nogle plantevæv og fremme isolering af definerede regioner i en væv.

Nogle bibliografiske citater antyder, at plasmodesmata er strukturer, der er så komplekse som de såkaldte nukleære porekomplekser, der udfører lignende funktioner, men i omplacering af molekylær information fra det cytosoliske miljø til det indre af kernen.

Struktur

Et hurtigt blik på et plantevæv er nok til at kontrollere, at der er flere typer plasmodesmata.

Ifølge nogle forfattere kan disse klassificeres som primære og sekundære, alt efter det tidspunkt, hvor de dannes i løbet af en celle; eller som enkel og forgrenet, afhængigt af morfologien for de kanaler, der dannes mellem celle og celle.

Uanset hvilken type plasmodesmus det drejer sig om, er dens "strukturelle arkitektur" mere eller mindre ækvivalent, da det næsten altid er et spørgsmål om ledninger med en diameter, der varierer mellem 20 og 50 nm, hvis indgange eller åbninger er lidt mere snæver, der udgør det, der er kendt som en ”flaskehals indsnævring”.

Nogle forskere har foreslået, at sådan indsnævring i åbningerne af plasmodesmata deltager i reguleringen af ​​strømmen af ​​stoffer gennem disse, det vil sige, at deres udvidelse (ekspansion) eller indsnævrelse (reduktion i diameter) bestemmer mængden og hastigheden af ​​strømningen.

Disse "flaskehalse" er sammensat af et stof, der er kendt som callose (β-1,3-glucan), og som det kan udledes, findes de i de områder, der er tættest på væggen af ​​planteceller, der er forbundet med disse kanaler.

Grafisk gengivelse af plasmodesmata (Kilde: Bruger: Zlir'a via Wikimedia Commons)

Primær plasmodesmata

Primær plasmodesmata dannes i "cellepladen" under cytokinesis, som er mitosetidspunktet, hvor de to datterceller adskilles. Disse kan dog gennemgå strukturelle ændringer og ændre deres distribution og drift under udviklingen af ​​det anlæg, de tilhører.

Disse plasmodesmata er faktisk membranmiljøer, der består af porer i plasmamembranen, der danner en slags bro mellem cellevæggen og et aksialt element i den "fangede" endoplasmatiske retikulum kendt som desmotubule.

En demotubule er en cylindrisk struktur med en diameter på ca. 15 nm, sammensat af den endoplasmatiske retikulum i en celle, der er kontinuerlig med cisternae i den endoplasmatiske retikulum i den nærliggende celle, der er forbundet gennem plasmodesmen.

Mellem den "streng", der er repræsenteret af desmotubulen og plasmamembranen, der udgør det cylindriske hulrum, der er plasmodesmus, er der et rum, der er kendt som "cytoplasmatisk ærme" (Cytoplasmisk ærme), som det antages at ske strømmen af ​​stoffer fra en celle til en anden.

Sekundær plasmodesmata

Dette er dem, der kan danne de novo mellem to cellevægge uafhængigt af cytokinesis, dvs. uden behov for en celleinddelingsbegivenhed. Sekundære plasmodesmata anses for at have særlige funktionelle og strukturelle egenskaber.

Sekundære plasmodesmata dannes takket være fusionen af ​​modsatte ender af allerede eksisterende "halvdele" af plasmodesmata, som sædvanligvis etableres i områder af cellevæggen, der er blevet tyndt. Hver smeltet halvdel skaber de centrale hulrum i en plasmodesmus.

De centrale strenge i denne type plasmodesm tilføjes efterfølgende ved passiv "indkapsling" af endoplasmatiske retikulumulør, og den resulterende morfologi ligner meget den for primære plasmodesmata.

Eksperter på området antyder, at der dannes sekundære plasmodesmata i celler, der gennemgår omfattende vækstprocesser (forlængelse), det vil sige mellem langsgående cellevægge, for at kompensere for den progressive "fortynding" af antallet af plasmodesmata, der kan forekomme takket være til vækst.

Funktioner

Plasmodesmata repræsenterer en af ​​de vigtigste celle-celle-kommunikationsveje i plantevæv. Disse strukturer tilbyder også en kanal til elektrisk signalering, til diffusion af lipider og små opløselige molekyler og endda til udveksling af transkriptionsfaktorer og makromolekyler såsom proteiner og nukleinsyrer.

Disse kommunikationsveje tilvejebragt af plasmodesmata ser ud til at have en væsentlig funktion i programmering af planteudvikling og også i koordinering af en moden plantes fysiologiske funktion.

De deltager i reguleringen af ​​frigivelse af vigtige molekyler fra det fysiologiske og udviklingsmæssige synspunkt mod floemet (som bærer saften); de griber ind i fysisk isolering af nogle celler og væv under udvikling, hvorfor det siges, at de koordinerer vækst, udvikling og forsvar mod patogener.

Efter invasion af en patogen svamp er plasmodesmata også involveret, da de svarer til de vigtigste intracellulære eller forenklede invasionsveje i plantevæv.

Referencer

1. Ehlers, K., & Kollmann, R. (2001). Primær og sekundær plasmodesmata: struktur, oprindelse og funktion. Protoplasma, 216 (1-2), 1.
2. Lucas, WJ, & Lee, JY (2004). Plasmodesmata som et supracellulært kontrolnetværk i planter. Naturanmeldelser Molecular Cell Biology, 5 (9), 712.
3. Maule, AJ (2008). Plasmodesmata: struktur, funktion og biogenese. Aktuel udtalelse inden for plantebiologi, 11 (6), 680-686.
4. Robards, AW, & Lucas, WJ (1990). Plasmodesmata. Årlig gennemgang af plantebiologi, 41 (1), 369-419.
5. Roberts, A., & Oparka, KJ (2003). Plasmodesmata og kontrol af symplastisk transport. Plante, celle & miljø, 26 (1), 103-124.
6. Turgeon, R. (1996). Phloem-indlæsning og plasmodesmata. Trends in Plant Science, 1 (12), 418-423.