Tanto en el reino animal como en el vegetal, las células deben poder comunicarse entre sí para garantizar la supervivencia. Existen varios canales y uniones que unen las células y permiten que las sustancias y los mensajes se crucen entre ellas. Dos ejemplos importantes incluyen plasmodesmos y uniones gap, pero poseen diferencias importantes.
Lea más sobre las similitudes y diferencias entre las células vegetales y animales.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Tanto en plantas como en animales, las células necesitan una forma de comunicarse entre sí, para transmitir señales importantes para la respuesta inmunitaria y permitir que los materiales fluyan a través de las membranas a otras células. Las uniones entre huecos en animales y plantas de plasmodesmas son dos tipos de canales similares, pero poseen distintas diferencias entre sí.
¿Qué es una unión gap?
Uniones gap son una forma de canal de conexión que se encuentra en las células animales. Las células vegetales no poseen uniones gap.
Una unión gap se compone de
conexiones, o hemicanales. Los hemicanales están formados por el retículo endoplásmico de las células y reubicados en la membrana celular por el aparato de Golgi. Estas estructuras moleculares están hechas de proteínas transmembrana llamadas conexinas. Las conexiones se alinean para formar un espacio de unión entre las celdas vecinas.Lea más sobre la función y estructura del aparato de Golgi.
Las uniones gap sirven como canales para permitir la entrada de sustancias cruciales como pequeñas moléculas difusibles, micro ARN (miARN) e iones. Las moléculas más grandes, como los azúcares y las proteínas, no pueden atravesar estos diminutos canales.
Las uniones de brecha deben funcionar a diferentes velocidades para la comunicación entre celdas. Pueden abrirse y cerrarse rápidamente cuando se necesita una respuesta rápida. La fosforilación juega un papel en la regulación de las uniones gap.
Tipos de uniones entre huecos
Hasta ahora, los científicos han encontrado tres tipos principales de uniones en las células animales. Las uniones gap homotípicas poseen conexiones idénticas. Las uniones gap heterotípicas están formadas por diferentes tipos de conexiones. Las uniones gap heteroméricas pueden tener conexiones idénticas o diferentes.
La importancia de las uniones entre huecos
Las uniones de brecha funcionan para permitir que ciertos materiales pasen entre celdas vecinas. Esto es fundamental para mantener la salud de un organismo. Por ejemplo, las células del miocardio del corazón necesitan comunicación rápida a través del flujo de iones para que funcione correctamente.
Las uniones gap también son esenciales para las respuestas del sistema inmunológico. Las células inmunes utilizan uniones gap para generar respuestas en células sanas, así como en células infectadas o cancerosas.
Las uniones de brecha en las células inmunes permiten el paso de iones de calcio, péptidos y otros mensajeros. Uno de esos mensajeros es el trifosfato de adenosina o ATP, que sirve para activar las células inmunitarias. El calcio (Ca2 +) y el NAD + sirven cada uno como moléculas de señalización relacionadas con la función celular a lo largo de la vida de una célula.
También se permite que el ARN cruce a través de uniones gap, pero las uniones demuestran ser selectivas sobre qué miARN están permitidos.
Las uniones entre huecos también son importantes en ciertos cánceres y trastornos sanguíneos como la leucemia. Los investigadores aún están discerniendo cómo funciona la comunicación entre las células estromales y las células leucémicas.
Los científicos buscan descubrir más información sobre los diferentes bloqueadores de las uniones gap, para permitir la producción de nuevos fármacos que puedan ayudar a tratar los trastornos inmunitarios y otras enfermedades.
¿Qué son los plasmodesmos?
Dado el importante papel de las uniones gap en las células animales, es posible que se pregunte si también existen en las células vegetales. Sin embargo, las uniones gap están ausentes en las células vegetales.
Las células vegetales contienen canales llamados plasmodesmos. Edward Tangl los descubrió por primera vez en 1885. Las células animales no albergan plasmodesmos per se, pero los científicos han descubierto un canal similar que no es una unión gap. Hay una serie de diferencias estructurales entre los plasmodesmos y las uniones gap.
Entonces, ¿qué son los plasmodesmas (plasmodesmas si son singulares)? Los plasmodesmos son canales diminutos que unen las células vegetales. En este sentido, son bastante similares a las uniones entrecruzadas de las células de los animales.
Sin embargo, en las células vegetales, los plasmodesmos deben atravesar las paredes celulares primarias y secundarias para permitir el paso de señales y materiales. Las células animales no poseen paredes celulares. Por lo tanto, las plantas necesitan una forma de atravesar las paredes celulares, ya que las membranas plasmáticas de las plantas no se contactan directamente entre sí en las células vegetales.
Los plasmodesmos son generalmente cilíndricos y están revestidos con membrana plasmática. Poseen desmotúbulos, tubos estrechos hechos de retículo endoplásmico liso. Los plasmodesmos primarios recién formados tienden a agruparse. Los plasmodesmos secundarios se desarrollan a medida que las células se expanden.
Las funciones de los plasmodesmos
Los plasmodesmos permiten el paso de moléculas específicas entre las células vegetales. Sin plasmodesmos, los materiales necesarios no podrían pasar entre las rígidas paredes celulares de las plantas. Los materiales importantes que atraviesan los plasmodesmos incluyen iones, nutrientes y azúcares, moléculas de señalización para la respuesta inmune, ocasionalmente moléculas más grandes como proteínas y algunos ARN.
También suelen servir como una especie de filtro para prevenir moléculas y patógenos mucho más grandes. Sin embargo, los invasores pueden obligar a los plasmodesmos a abrirse y anular este mecanismo de defensa de las plantas. Este cambio en la permeabilidad de los plasmodesmos es solo un ejemplo de su adaptabilidad.
Regulación de Plasmodesmata
Los plasmodesmos pueden regularse. Un polímero regulador prominente es callose. Callose se acumula alrededor de los plasmodesmos y trabaja para controlar lo que puede entrar en ellos. Las cantidades aumentadas de callosa dan como resultado un menor movimiento de moléculas a través de los plasmodesmos. Lo hace esencialmente apretando el diámetro del poro. La permeabilidad se puede incrementar cuando hay menos callosidad.
A veces, las moléculas más grandes pueden atravesar los plasmodesmos ampliando el tamaño de sus poros o dilatándolos. Lamentablemente, los virus a veces se aprovechan de esto. Los investigadores todavía están aprendiendo sobre la composición molecular exacta de los plasmodesmos y cómo funcionan.
Variaciones de Plasmodesmata
Los plasmodesmos poseen diferentes formas en diferentes roles en las células vegetales. En su forma más básica, son canales simples. Sin embargo, los plasmodesmos pueden producir canales más avanzados y ramificados. Estos últimos plasmodesmos funcionan más como filtros que controlan el movimiento según el tipo de tejido de la planta. Algunos plasmodesmos funcionan como colador, mientras que otros funcionan como embudo.
Otros tipos de uniones entre celdas
En las células humanas, se pueden encontrar cuatro tipos de uniones intracelulares. Las uniones entre huecos son una de ellas. Los otros tres son desmosomas, uniones adheridas y uniones oclusivas.
Los desmosomas son pequeños conectores necesarios entre dos células que a menudo soportan la exposición, como las células epiteliales. La conexión se compone de cadherinas o proteínas enlazadoras.
Las uniones de oclusión también se denominan uniones estrechas. Ocurren cuando las membranas plasmáticas de dos células se fusionan. No muchas sustancias pueden pasar a través de la unión cerrada o oclusiva. El sello resultante sirve como barrera protectora contra patógenos; sin embargo, a veces se pueden superar, lo que abre las células al ataque.
Las uniones adherentes se pueden encontrar debajo de las uniones oclusivas. Cadherins conectan estos dos tipos de uniones. Las uniones adheridas se unen mediante filamentos de actina.
Otro conector más es el hemidesmosoma, que usa integrina en lugar de cadherinas.
Recientemente, los científicos han descubierto que tanto las células animales como las bacterias contienen canales de membrana celular similares a los plasmodesmos, que no son uniones gap. Estos se denominan nanotubos tunelizadores o TNT. En las células animales, estos TNT pueden permitir que los orgánulos vesiculares se muevan entre las células.
Si bien existen muchas diferencias entre las uniones gap y los plasmodesmos, ambos juegan un papel en permitir comunicación intracelular. Transmiten señales celulares y pueden regularse para permitir o rechazar el cruce de ciertas moléculas. A veces, los virus u otros vectores de enfermedades pueden manipularlos y alterar su permeabilidad.
A medida que los científicos aprenden más sobre la composición bioquímica de ambos tipos de canales, pueden ajustar mejor o fabricar nuevos productos farmacéuticos que pueden prevenir enfermedades. Está claro que los poros revestidos por membranas intracelulares prevalecen en muchas especies, y parece probable que aún no se hayan descubierto nuevos canales en bacterias, plantas y animales.