I u životinjskom i u biljnom carstvu stanice moraju međusobno komunicirati kako bi osigurale preživljavanje. Postoje brojni kanali i spojevi koji premošćuju stanice i omogućuju prolaz tvari i poruka između njih. Dva glavna primjera uključuju plazmodesmate i spojeve, ali oni imaju važne razlike.
Pročitajte više o sličnostima i razlikama između biljnih i životinjskih stanica.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
I u biljkama i u životinjama stanice trebaju način međusobne komunikacije, prenošenja važnih signala za imunološki odgovor i omogućavanja protoka materijala kroz membrane do drugih stanica. Spojevi praznina u životinja i biljaka plazmodesmata dvije su slične vrste kanala, ali oni međusobno imaju različite razlike.
Što je praznina?
Spojevi praznina su oblik spojnog kanala koji se nalazi u životinjskim stanicama. Biljne stanice nemaju raskrsnice.
Čvorni razmak sastoji se od koneksoni, ili hemikaneli. Hemikaneli nastaju endoplazmatskim retikulumom stanica, a Golgijev aparat premješta u staničnu membranu. Te molekularne strukture izrađene su od transmembranskih bjelančevina nazvanih koneksini. Priključci se poredaju kako bi stvorili spoj između susjednih stanica.
Pročitajte više o funkciji i strukturi Golgijevog aparata.
Spojevi u praznini služe kao kanali koji propuštaju ključne tvari poput malih difuzibilnih molekula, mikro RNA (miRNA) i iona. Veće molekule poput šećera i proteina ne mogu proći tim sićušnim kanalima.
Spojevi između praznina moraju raditi različitim brzinama za komunikaciju između stanica. Mogu se brzo otvoriti i zatvoriti kada je potreban brz odgovor. Fosforilacija igra ulogu u regulaciji spojeva.
Vrste praznih spojeva
Do sada su znanstvenici pronašli tri glavne vrste spojeva u životinjskim stanicama. Homotipski spojevi posjeduju identične veze. Heterotipski spojevi napravljeni su od različitih vrsta koneksona. Heteromerni spojevi mogu imati identične ili različite veze.
Važnost praznina
Spojevi s prazninama omogućuju prolaz određenih materijala između susjednih stanica. To je najvažnije za održavanje zdravlja organizma. Na primjer, srčane stanice miokarda trebaju brza komunikacija putem protoka iona kako bi mogao ispravno raditi.
Spojevi praznina također su bitni za reakcije imunološkog sustava. Imune stanice koriste se spojevima za stvaranje razgovora u zdravim stanicama, kao i u zaraženim ili kanceroznim stanicama.
Spojevi praznina u imunološkim stanicama omogućuju prolazak iona kalcija, peptida i drugih glasnika. Jedan od takvih glasnika je adenozin trifosfat ili ATP, koji služi za aktiviranje imunoloških stanica. Svaki od kalcija (Ca2 +) i NAD + služi kao signalne molekule povezane sa staničnom funkcijom tijekom cijelog života stanice.
RNA također može prolaziti kroz spojeve, ali se pokaže da su spojevi selektivni u pogledu kojih su miRNA dopuštene.
Spojevi u praznini također su važni kod određenih karcinoma i krvnih poremećaja poput leukemije. Istraživači još uvijek razaznaju kako funkcionira komunikacija između stromalnih stanica i leukemijskih stanica.
Znanstvenici nastoje otkriti više informacija o različitim blokatorima spojeva, kako bi omogućili proizvodnju novih lijekova koji mogu pomoći u liječenju imunoloških poremećaja i drugih bolesti.
Što su plazmodezmati?
S obzirom na važnu ulogu spojeva u životinjskim stanicama, mogli biste se zapitati postoje li i oni u biljnim stanicama. Međutim, u biljnim stanicama nema spojeva.
Biljne stanice sadrže kanale tzv plazmodesmata. Edward Tangl ih je prvi put otkrio 1885. godine. Životinjske stanice same po sebi ne sadrže nikakve plazmodesmate, ali znanstvenici su otkrili sličan kanal koji nije spoj između praznina. Postoje brojne strukturne razlike između plazmodesmata i spojeva između praznina.
Pa što su plazmodesmata (plazmodesma ako su pojedinačni)? Plazmodezmati su sićušni kanali koji zajedno premošćuju biljne stanice. S tim u vezi, prilično su slični jaznim spojevima stanica životinja.
Međutim, u biljnim stanicama plazmodesmata mora prijeći primarnu i sekundarnu staničnu stijenku kako bi omogućila signal i materijale. Životinjske stanice ne posjeduju stanične stijenke. Dakle, biljke trebaju način prolaska kroz stanične stijenke, jer biljne plazmatske membrane ne kontaktiraju izravno jedna s drugom u biljnim stanicama.
Plazmodezmati su uglavnom cilindrični i obloženi plazmatskom membranom. Posjeduju desmotubule, uske cijevi izrađene od glatkog endoplazmatskog retikuluma. Novonastali primarni plazmodezmati imaju tendenciju klastera. Sekundarni plazmodesmati razvijaju se širenjem stanica.
Funkcije plazmodesmata
Plazmodezmati omogućuju prolazak određenih molekula između biljnih stanica. Bez plazmodesmata potrebni materijali ne bi mogli prolaziti između krutih staničnih stijenki biljaka. Važni materijali koji prolaze kroz plazmodesmate uključuju ione, hranjive sastojke i šećere, signalne molekule za imunološki odgovor, povremeno veće molekule poput proteina i nekih RNA.
Oni također općenito služe kao vrsta filtra za sprečavanje mnogo većih molekula i patogena. Međutim, uljezi mogu prisiliti plazmodesmate da se otvore i nadjačaju ovaj obrambeni mehanizam biljaka. Ova promjena u propusnosti plazmodesmata samo je jedan primjer njihove prilagodljivosti.
Regulacija plazmodesmata
Plazmodezmati se mogu regulirati. Jedan od istaknutih regulatornih polimera je kaloza. Kaloza se nakuplja oko plazmodesmata i radi na kontroli onoga što u njih može ući. Povećane količine kaloze rezultiraju manjim kretanjem molekula kroz plazmodesmate. To čini u osnovi istiskujući promjer pora. Propusnost se može povećati kad je manje kaloze.
Ponekad veće molekule mogu proći kroz plazmodesmate, proširujući im veličinu pora ili šireći ih. To nažalost ponekad koriste virusi. Istraživači još uvijek uče o točnoj molekularnoj strukturi plazmodesmata i načinu njihovog rada.
Varijacije plazmodesmata
Plazmodezmati imaju različite oblike u različitim ulogama u biljnim stanicama. U svom najosnovnijem obliku to su jednostavni kanali. Međutim, plazmodesmata može stvoriti naprednije i razgranate kanale. Ovi potonji plazmodesmati djeluju više kao filtri koji kontroliraju kretanje ovisno o vrsti biljnog tkiva. Neki plazmodezmati djeluju kao sito, dok drugi rade kao lijevak.
Ostale vrste spojeva između ćelija
U ljudskim stanicama mogu se naći četiri vrste unutarstaničnih spojeva. Šupljine su jedno od takvih. Ostala tri su desmozomi, prianjajući spojevi i začepljujući spojevi.
Desmosomi su mali konektori potrebni između dvije stanice koje često podnose izloženost, poput epitelnih stanica. Veza se sastoji od kadherina ili veznih proteina.
Zakrčeći spojevi nazivaju se i uskim spojevima. Javljaju se kad se plazmatske membrane dviju stanica stape. Kroz začepljujući ili tijesni spoj ne može proći mnogo tvari. Rezultirajući pečat služi zaštitnoj barijeri protiv patogena; međutim, to se ponekad može prevladati, otvarajući stanice za napad.
Pridržani spojevi mogu se naći ispod začepljujućih spojeva. Kadherini povezuju ove dvije vrste spojeva. Pridržani spojevi povezani su aktinskim nitima.
Još jedan konektor je hemisdesmosom, koji koristi integrin, a ne kadherine.
Nedavno su znanstvenici otkrili da i životinjske stanice i bakterije sadrže slične kanale staničnih membrana plazmodesmatima, koji nisu spojevi u praznini. Oni se nazivaju tunelskim nanocijevima ili TNT-ima. U životinjskim stanicama ti TNT mogu omogućiti kretanje vezikularnih organela između stanica.
Iako postoje mnoge razlike između spojeva između jazina i plazmodesmata, obojica igraju ulogu u dopuštanju unutarćelijska komunikacija. Oni propuštaju stanične signale i mogu se regulirati tako da omoguće ili odbiju određene molekule da prijeđu. Ponekad ih virusi ili drugi vektori bolesti mogu manipulirati i promijeniti njihovu propusnost.
Dok znanstvenici saznaju više o biokemijskom sastavu obje vrste kanala, mogu se bolje prilagoditi ili napraviti nove lijekove koji mogu spriječiti bolest. Jasno je da u mnogim vrstama prevladavaju unutarćelijske pore prekrivene membranom i čini se vjerojatnim da novi kanali tek trebaju biti otkriveni kod bakterija, biljaka i životinja.