როგორც ცხოველთა, ასევე მცენარეთა სამეფოებში, უჯრედებს უნდა შეეძლოთ ერთმანეთთან კომუნიკაცია, რათა უზრუნველყონ გადარჩენა. არსებობს მთელი რიგი არხები და კვანძები, რომლებიც უჯრედების გადაფარვას ახდენს და მათ შორის ნივთიერებებისა და შეტყობინებების გადაკვეთის საშუალებას იძლევა. ორი ძირითადი მაგალითია პლაზმოდესმატა და უფსკრული კვანძები, მაგრამ მათ მნიშვნელოვანი განსხვავებები აქვთ.
წაიკითხეთ მეტი მცენარისა და ცხოველის უჯრედებს შორის მსგავსებასა და განსხვავებებზე.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
როგორც მცენარეებში, ასევე ცხოველებში, უჯრედებს სჭირდებათ ერთმანეთთან კომუნიკაციის საშუალება, იმუნური რეაქციის მნიშვნელოვანი სიგნალების გასავლელად და მასალების გარსის სხვა უჯრედებში გადატანის საშუალება. ნაპრალების შეერთება ცხოველებსა და პლაზმომასტა მცენარეებში ორი მსგავსი ტიპის არხია, მაგრამ მათ ერთმანეთისგან მკაფიო განსხვავებები აქვთ.
რა არის უფსკრული კვანძი?
უფსკრული კვანძები ცხოველის უჯრედებში დამაკავშირებელი არხის ფორმაა. მცენარეული უჯრედები არ ფლობენ უფსკრული კვანძებს.
უფსკრული კვანძი შედგება შეერთებები
წაიკითხეთ მეტი გოლჯის აპარატის ფუნქციისა და სტრუქტურის შესახებ.
უფსკრული კვანძები არხების ფუნქციას ასრულებს ისეთი მნიშვნელოვანი ნივთიერებების დასაშვებად, როგორიცაა მცირე დიფუზიური მოლეკულები, მიკრო RNA (miRNA) და იონები. უფრო დიდი მოლეკულები, როგორიცაა შაქარი და ცილები, ვერ გადიან ამ პატარა არხებში.
უფსკრული კვანძები სხვადასხვა სიჩქარით უნდა მუშაობდეს უჯრედებს შორის კომუნიკაციისთვის. მათ შეუძლიათ სწრაფად გახსნან და დაიხურონ, როდესაც საჭიროა სწრაფი რეაგირება. ფოსფორილაცია თამაშობს როლს უფსკრული კვანძების რეგულირებაში.
უფსკრული კვანძების ტიპები
ჯერჯერობით, მეცნიერებმა ცხოველთა უჯრედებში აღმოაჩინეს უფსკრული კვანძების სამი ძირითადი ტიპი. ჰომოტიპური უფსკრული კვანძები იდენტურ კავშირებს ფლობს. ჰეტეროტიპული უფსკრული კვანძები დამზადებულია სხვადასხვა ტიპის შეერთებისგან. ჰეტერომერული უფსკრული კვანძებს შეიძლება ჰქონდეს იდენტური შეერთება ან განსხვავებული.
უფსკრული კვანძების მნიშვნელობა
უფსკრული კვანძები მუშაობს იმისთვის, რომ გარკვეული მასალები გადავიდეს მეზობელ უჯრედებს შორის. ეს უმთავრესია ორგანიზმის ჯანმრთელობის შენარჩუნებისთვის. მაგალითად, გულის მიოკარდიუმის უჯრედები სჭირდებათ სწრაფი კომუნიკაცია იონის ნაკადის საშუალებით, სწორად მუშაობის მიზნით.
უფსკრული კვანძები ასევე აუცილებელია იმუნური სისტემის რეაგირებისთვის. იმუნური უჯრედები იყენებენ უფსკრული კვანძებს ჯანსაღ უჯრედებში, ასევე ინფიცირებულ ან კიბოს უჯრედებში რეაგირების შესაქმნელად.
იმუნურ უჯრედებში ნაპრალების შეერთება საშუალებას აძლევს კალციუმის იონებს, პეპტიდებს და სხვა მესინჯერებს. ასეთი მესინჯერია ადენოზინტრიფოსფატი ან ATP, რომელიც ემსახურება იმუნური უჯრედების გააქტიურებას. კალციუმი (Ca2 +) და NAD + თითოეული უჯრედის სიცოცხლის განმავლობაში ემსახურება უჯრედის ფუნქციასთან დაკავშირებულ სასიგნალო მოლეკულას.
რნმ-ს ასევე დაშვებულია უფსკრული კვანძების გადაკვეთა, მაგრამ შეერთებები აღმოჩნდება შერჩევითი, რომლის მიხედვითაც დასაშვებია miRNA.
ნაპრალების შეერთება ასევე მნიშვნელოვანია გარკვეული სიმსივნეებისა და სისხლის დაავადებების დროს, როგორიცაა ლეიკემია. მკვლევარები ჯერ კიდევ ხვდებიან, თუ როგორ მუშაობს კომუნიკაცია სტრომალურ უჯრედებსა და ლეიკემიურ უჯრედებს შორის.
მეცნიერები ცდილობენ მოიძიონ მეტი ინფორმაცია უფსკრული კვანძების სხვადასხვა ბლოკატორების შესახებ, რომ შესაძლებელი გახდეს ახალი მედიკამენტების წარმოება, რაც ხელს შეუწყობს იმუნური დარღვევებისა და სხვა დაავადებების მკურნალობას.
რა არის Plasmodesmata?
ცხოველების უჯრედებში არსებული უფსკრული კვანძების მნიშვნელოვანი როლის გათვალისწინებით, ალბათ გაინტერესებთ, ისინი მცენარეულ უჯრედებშიც არსებობენ? ამასთან, უფსკრული კვანძები მცენარეულ უჯრედებში არ არსებობს.
მცენარეული უჯრედები შეიცავს არხებს, ე.წ. პლაზმოდემა. ედვარდ ტანგლმა ეს პირველად 1885 წელს აღმოაჩინა. ცხოველური უჯრედები თავისთავად არ შეიცავს პლაზმოდსმასას, მაგრამ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს მსგავსი არხი, რომელიც არ არის უფსკრული. არსებობს მრავალი სტრუქტურული განსხვავება პლაზმოდესმასასა და უფსკრული კვანძებს შორის.
რა არის პლაზმოდესმატა (პლაზმოდესმა თუ სინგულარული)? Plasmodesmata არის პატარა არხები, რომლებიც მცენარეთა უჯრედებს ერთმანეთთან გადასცილდება. ამ მხრივ, ისინი საკმაოდ ჰგვანან ცხოველთა უჯრედების უფსკრული კვანძებს.
ამასთან, მცენარეთა უჯრედებში პლაზმოდესმა უნდა გადალახოს პირველადი და მეორადი უჯრედების კედლები, რათა სიგნალები და მასალები გადაკვეთოს. ცხოველური უჯრედები არ ფლობენ უჯრედის კედლებს. ასე რომ, მცენარეებს უჯრედის კედლების გასავლელად სჭირდებათ გზა, ვინაიდან მცენარეთა პლაზმური მემბრანები მცენარის უჯრედებში პირდაპირ არ ეკონტაქტება ერთმანეთს.
პლაზმოდეზმა ზოგადად ცილინდრულია და პლაზმური მემბრანით არის მოპირკეთებული. მათ აქვთ დესმოტუბულები, ვიწრო მილები, რომლებიც დამზადებულია გლუვი ენდოპლაზმური ბადისგან. ახლადშექმნილი პირველადი პლაზმომომდინარეობა გროვდება ერთმანეთთან. მეორადი პლაზმომოდომები ვითარდება უჯრედების გაფართოებისთანავე.
ფუნქციები Plasmodesmata
Plasmodesmata საშუალებას იძლევა გაიაროს კონკრეტული მოლეკულები მცენარეთა უჯრედებს შორის. პლაზმომედებისა გარეშე, საჭირო მასალები ვერ გაივლიდა მცენარეთა ხისტი უჯრედის კედლებს შორის. მნიშვნელოვანი მასალები, რომლებიც გადიან პლაზმომოლოგიაში, მოიცავს იონებს, საკვებ ნივთიერებებს და შაქრებს, სასიგნალო მოლეკულები იმუნური რეაგირებისთვის, ზოგჯერ უფრო დიდი მოლეკულები, როგორიცაა ცილები და ზოგიერთი RNA.
ისინი ასევე ზოგადად ერთგვარი ფილტრის როლს ასრულებენ ბევრად უფრო დიდი მოლეკულების და პათოგენების თავიდან ასაცილებლად. ამასთან, დამპყრობლებს შეუძლიათ აიძულონ პლაზმოდესმატები გახსნან და უარი თქვან მცენარეთა ამ დამცავი მექანიზმით. პლაზმომედულობის გამტარიანობის ეს ცვლილება მხოლოდ მათი ადაპტაციის ერთი მაგალითია.
Plasmodesmata რეგულირება
Plasmodesmata შეიძლება დარეგულირდეს. ერთი გამორჩეული მარეგულირებელი პოლიმერია კალოსი. Callose გროვდება პლაზმომოდებისა და მუშაობს იმის კონტროლზე, თუ რა შედის მათში. ქალოზის გაზრდილი რაოდენობა იწვევს მოლეკულების ნაკლებ გადაადგილებას პლაზმოდეზმატების საშუალებით. ეს ხდება ფორეს დიამეტრის არსებითად შესუსტებით. გამტარიანობა შეიძლება გაიზარდოს, როდესაც ნაკლებია ქალოზი.
ზოგჯერ უფრო დიდ მოლეკულებს შეუძლიათ გაიარონ პლაზმოდესმატაში, ფორების ზომის გაფართოებით ან გაფართოებით. სამწუხაროდ, ზოგჯერ მას ვირუსები იყენებენ. მკვლევარები ჯერ კიდევ სწავლობენ პლაზმომოდებისა და მათი მუშაობის ზუსტ მოლეკულურ შემადგენლობას.
პლაზმოდესმატის ვარიაციები
პლაზმოდესმატა მცენარეთა უჯრედებში სხვადასხვა როლის სხვადასხვა ფორმას ფლობს. მათი ყველაზე ძირითადი ფორმით, ისინი მარტივი არხები არიან. ამასთან, პლაზმოდეზმას შეუძლია შექმნას უფრო მოწინავე და განშტოების არხები. ეს უკანასკნელი პლაზმოდამცავი უფრო მეტად მუშაობს როგორც ფილტრები, რომლებიც აკონტროლებენ მოძრაობას, რაც დამოკიდებულია მცენარის ქსოვილის ტიპზე. ზოგი პლაზმოდამცავი მუშაობს sieve- ს, ზოგი კი funnel- ს.
უჯრედებს შორის შეერთების სხვა ტიპები
ადამიანის უჯრედებში გვხვდება უჯრედშიდა უჯრედების ოთხი ტიპის შეერთება. უფსკრული შეერთებები ერთ-ერთი ასეთია. დანარჩენი სამი არის დესმოსომები, დამაკავშირებელი კვანძები და დამაბრკოლებელი კვანძები.
დესმოსომები პატარა დამაკავშირებელია, რომელიც საჭიროა ორ უჯრედს შორის, რომლებიც ხშირად იტანენ ექსპოზიციას, მაგალითად, ეპითელური უჯრედები. კავშირი შედგება კადერინებისგან, ან დამაკავშირებელი ცილებისგან.
ოკლუზიურ კვანძებს მჭიდრო კვანძებსაც უწოდებენ. ისინი წარმოიქმნება, როდესაც ორი უჯრედის პლაზმური მემბრანა შერწყმულია. ბევრ ნივთიერებას არ შეუძლია გადაჭიმული ან მჭიდრო კვანძიდან. შედეგად მიღებული ბეჭედი ემსახურება დამცავ ბარიერს პათოგენების წინააღმდეგ; ამასთან, ზოგჯერ ამის დაძლევა შეიძლება, უჯრედების გახსნით შეტევაზე.
დამაკავშირებელი კვანძების ნახვა შესაძლებელია ოკლუზიური კვანძების ქვეშ. კადერინები აკავშირებს ამ ორი სახის შეერთებას. დამაგრებული კვანძები ერთმანეთთან მიერთებულია აქტინის ძაფებით.
კიდევ ერთი შემაერთებელი არის ჰემიდესმოსომა, რომელიც იყენებს ინტეგრინს ვიდრე კადერინებს.
ცოტა ხნის წინ, მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ცხოველური უჯრედებიც და ბაქტერიებიც შეიცავენ უჯრედული მემბრანის არხებს პლაზმესდემის მსგავსი, რომლებიც არ არიან უფსკრული კვანძები. ეს ეწოდება გვირაბის ნანო მილებს, ან ტროტილებს. ცხოველურ უჯრედებში ამ ტროტილებს შეუძლიათ ვეზიკულური ორგანელების უჯრედებს შორის გადაადგილების საშუალება.
მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი განსხვავებაა უფსკრული კვანძებსა და პლაზმოდსამატებს შორის, ისინი ორივე თამაშობენ როლს ამის დაშვებაში უჯრედშიდა კომუნიკაცია. ისინი გადიან უჯრედულ სიგნალებს და მათი რეგულირება შესაძლებელია გარკვეული მოლეკულების გადაკვეთაზე ან უარი თქვან. ზოგჯერ ვირუსებს ან დაავადების სხვა ვექტორებს შეუძლიათ მათი მანიპულირება და შეცვალონ მათი გამტარობა.
როგორც მეცნიერები გაეცნობიან ორივე სახის არხების ბიოქიმიურ შემადგენლობას, მათ უკეთესად შეუძლიათ შეცვალონ ან შექმნან ახალი ფარმაცევტული საშუალებები, რომლებიც ხელს უშლის დაავადებებს. აშკარაა, რომ უჯრედშიდა გარსით დაფარული ფორები გავრცელებულია მრავალ სახეობაში და, როგორც ჩანს, ახალი არხები ჯერ კიდევ არ არის აღმოჩენილი ბაქტერიებში, მცენარეებსა და ცხოველებში.