ההבדל בין צומת פערים לבין פלסמודסמטה

בממלכות החי והצומח, התאים חייבים להיות מסוגלים לתקשר זה עם זה כדי להבטיח הישרדות. מספר ערוצים וצמתים קיימים המגשרים על תאים ומאפשרים לעבור בין חומרים ומסרים. שתי דוגמאות עיקריות כוללות פלסמודסמטה וצמתים פערים, אך יש להן הבדלים חשובים.
קרא עוד על הדמיון וההבדלים בין תאים צמחיים ובעלי חיים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

בשני הצמחים ובעלי החיים התאים זקוקים לדרך לתקשר זה עם זה, להעביר אותות חשובים לתגובה חיסונית ולאפשר לחומרים לזרום על פני הממברנות לתאים אחרים. צומת פערים בבעלי חיים ובצמחי פלסמודסמטה הם שני סוגים דומים של ערוצים, אך יש להם הבדלים ברורים זה מזה.

צומת פערים הם סוג של ערוץ חיבור שנמצא בתאי בעלי חיים. לתאי הצמח אין צמתים מרווחים.

צומת פער מורכב מ קשרים, או ערוצי חצץ. המיני-ערוצים מיוצרים על ידי הרטיקולום האנדופלזמי של התאים, ומועברים לקרום התא על ידי מנגנון גולגי. מבנים מולקולריים אלה עשויים מחלבונים טרנס-ממברניים בשם קונקסינים. קשרים מתייצבים כדי ליצור צומת פער בין התאים הסמוכים.
קרא עוד על הפונקציה והמבנה של מנגנון גולגי.

צומת פערים משמשים כערוצים המאפשרים להכיל חומרים מכריעים כגון מולקולות קטנות להתפזרות, מיקרו רנ"א (מירנה) ויונים. מולקולות גדולות יותר כמו סוכרים וחלבונים אינן יכולות לעבור דרך הערוצים הזעירים הללו.

צומת פערים חייב לעבוד במהירויות שונות לצורך תקשורת בין תאים. הם יכולים להיפתח ולהיסגר במהירות כאשר יש צורך בתגובה מהירה. זרחון ממלא תפקיד בוויסות צומת פערים.

עד כה מדענים מצאו שלושה סוגים עיקריים של צומת פערים בתאי בעלי חיים. לצמתים של פערים הומוטיפיים יש קשרים זהים. צומת פערים הטרוטיפיים עשויים מסוגים שונים של קשרים. בצמתים של פערים הטרומריים יכולים להיות קשרים זהים או שונים.

צומת פערים פועל בכדי לאפשר לחומרים מסוימים לעבור בין תאים שכנים. זה חשוב ביותר לשמירה על בריאותו של אורגניזם. לדוגמא, תאי לב של הלב זקוקים תקשורת מהירה באמצעות זרימת יונים על מנת לעבוד כראוי.

צומת פערים חיוניים גם לתגובות מערכת החיסון. תאים חיסוניים משתמשים בצמתים מרווחים כדי ליצור תגובות בתאים בריאים כמו גם בתאים נגועים או סרטניים.

צומת פערים בתאי החיסון מאפשרים לעבור ליוני סידן, פפטידים ושליחים אחרים. שליח כזה הוא אדנוזין טריפוספט או ATP, המשמש להפעלת תאים חיסוניים. סידן (Ca2 +) ו- NAD + משמשים כל אחד כמולקולות איתות הקשורות לתפקוד הסלולרי לאורך חיי התא.

ל- RNA מותר לעבור גם בצמתים של פערים, אך הצמתים מוכיחים שהם סלקטיביים לגבי מותרים ל- miRNAs.

צמתים של פערים חשובים גם בסוגי סרטן מסוימים ובהפרעות דם כגון לוקמיה. החוקרים עדיין מבחינים כיצד פועלת התקשורת בין תאי סטרומה לתאים לוקמיים.

מדענים מבקשים לגלות מידע נוסף על חוסמים שונים של צומת פערים, כדי לאפשר ייצור של תרופות חדשות שיכולות לסייע בטיפול בהפרעות חיסוניות ומחלות אחרות.

בהתחשב בתפקיד החשוב של צומת פערים בתאי בעלי חיים, אתה עשוי לתהות אם הם קיימים גם בתאי הצמח. עם זאת, צומת פערים נעדרים בתאי הצמח.

תאי צמח מכילים תעלות הנקראות plasmodesmata. אדוארד טאנגל גילה אותם לראשונה בשנת 1885. בתאי בעלי חיים אין כל פלסמודמטה כשלעצמה, אך מדענים גילו ערוץ דומה שאינו צומת פער. ישנם מספר הבדלים מבניים בין פלסמודסמטה לצומת פערים.

אז מה הם פלסמודסמטה (פלסמודסמה אם יחיד)? Plasmodesmata הם תעלות זעירות המגשרות יחד תאי צמח. בהקשר זה, הם דומים למדי לצומת הפערים של תאי בעלי החיים.

עם זאת, בתאים צמחיים, על plasmodesmata לחצות קירות תאים ראשוניים ומשניים כדי לאפשר אותות וחומרים מעבר. לתאים של בעלי חיים אין קירות תאים. לכן צמחים זקוקים לדרך לעבור דרך קירות התא, מכיוון שקרומי פלזמה של צמחים אינם נוגעים זה בזה ישירות בתאי הצמח.

Plasmodesmata הם בדרך כלל גליליים ומרופדים בקרום פלזמה. הם מחזיקים צינוריות צינוריות, צינורות צרים עשויים מרשתית אנדופלזמית חלקה. פלסמודסמטה ראשונית שנוצרה לאחרונה נוטים להתאגר. פלסמודסמטה משנית מתפתחת ככל שהתאים מתרחבים.

Plasmodesmata מאפשרים מעבר של מולקולות ספציפיות בין תאי הצמח. ללא plasmodesmata, החומרים הדרושים לא יכלו לעבור בין קירות התא הנוקשים של הצמחים. חומרים חשובים העוברים דרך plasmodesmata כוללים יונים, חומרים מזינים וסוכרים, מולקולות איתות לתגובה חיסונית, לעיתים מולקולות גדולות יותר כמו חלבונים וכמה RNAs.

הם משמשים בדרך כלל כסוג של פילטר למניעת מולקולות ופתוגנים גדולים בהרבה. עם זאת, פולשים יכולים לאלץ את פלסמודסמטה להיפתח ולדרוס את מנגנון ההגנה הזה של הצמחים. שינוי זה בחדירותם של פלסמודסמטה הוא רק דוגמה אחת ליכולת ההסתגלות שלהם.

ניתן להסדיר Plasmodesmata. פולימר רגולטורי אחד בולט הוא קשקוש. Callose מצטבר סביב plasmodesmata ופועל לשלוט במה שיכול להיכנס אליהם. כמויות גדולות יותר של קאלוז גורמות לתנועה פחות של מולקולות דרך פלסמודסמטה. הוא עושה זאת בעצם סחיטת קוטר הנקבוביות. ניתן להגביר את החדירות כשיש פחות דלקת.

לפעמים מולקולות גדולות יותר יכולות לעבור דרך פלסמודסמטה, על ידי הרחבת גודל הנקבוביות שלהן או הרחבתן. לרוב למרבה הצער זה מנצלים וירוסים. החוקרים עדיין לומדים על ההרכב המולקולרי המדויק של פלסמודסמטה וכיצד הם עובדים.

Plasmodesmata הם בעלי צורות שונות בתפקידים שונים בתאי הצמח. בצורה הבסיסית ביותר שלהם, הם ערוצים פשוטים. עם זאת, plasmodesmata יכול ליצור ערוצים מתקדמים ומסועפים יותר. אלה plasmodesmata לעבוד יותר כמסננים השולטים בתנועה בהתאם לסוג רקמת הצמח. חלק מהפלסמודסמטה פועלת כמסננת ואילו אחרות עובדות כמשפך.

בתאים אנושיים ניתן למצוא ארבעה סוגים של צמתים תאיים. צומת פערים הם אחד מאלה. שלושת האחרים הם desmosomes, צמתים דבקים וצמתים סותמים.

Desmosomes הם מחברים קטנים הנחוצים בין שני תאים הסובלים לעתים קרובות מחשיפה, כמו תאי אפיתל. הקשר מורכב מקאדהרינים, או מחלבוני קישור.

צומת סגור נקראים גם צמתים הדוקים. הם מתרחשים כאשר קרומי הפלזמה של שני תאים מתמזגים. לא הרבה חומרים יכולים לעבור דרך הצומת הסוגר או ההדוק. החותם שנוצר משמש מחסום מגן מפני פתוגנים; עם זאת, לפעמים ניתן להתגבר על אלה, וכך לפתוח את התאים לתקיפה.

ניתן למצוא צמתים דבקים מתחת לצמתים סגורים. קדהרינים מחברים בין שני סוגי הצמתים הללו. צמתים דבקים צמודים באמצעות חוטי אקטין.

מחבר נוסף הוא ההמידסמוזום, המשתמש באינטגרין ולא בקאדרינים.

לאחרונה גילו מדענים כי גם תאי בעלי חיים וגם חיידקים אכן מכילים תעלות קרום תאים דומות לפלסמודסמטה, שאינן צומת פערים. אלה נקראים צינורות מנהור, או TNTs. בתאי בעלי חיים, TNT אלה יכולים לאפשר לאברונים שלפוחיים לנוע בין תאים.

אמנם ישנם הבדלים רבים בין צומת פערים לבין פלסמודסמטה, אך שניהם ממלאים תפקיד בהתרתם תקשורת תוך תאית. הם מעבירים אותות תאים, וניתן לווסת אותם כדי לאפשר או לסרב למולקולות מסוימות לעבור. לפעמים וירוסים או וקטורי מחלות אחרים יכולים לתפעל אותם ולשנות את חדירותם.

כאשר מדענים לומדים יותר על ההרכב הביוכימי של שני סוגי הערוצים, הם יכולים להסתגל טוב יותר או ליצור תרופות חדשות שיכולות למנוע מחלות. ברור כי נקבוביות מרופדות בקרום תאיים נפוצות אצל מינים רבים, ונראה כי טרם התגלו ערוצים חדשים בחיידקים, צמחים ובעלי חיים.