Atât în regatul animal, cât și în cel vegetal, celulele trebuie să poată comunica între ele pentru a asigura supraviețuirea. Există o serie de canale și joncțiuni care leagă celulele și permit ca substanțele și mesajele să treacă între ele. Două exemple majore includ plasmodesmele și joncțiunile gap, dar au diferențe importante.
Citiți mai multe despre asemănările și diferențele dintre celulele vegetale și animale.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Atât la plante cât și la animale, celulele au nevoie de o modalitate de a comunica între ele, de a transmite semnale importante pentru răspunsul imun și de a permite materialelor să curgă prin membrane către alte celule. Joncțiunile lacune la animale și plantele plasmodesmate sunt două tipuri similare de canale, dar posedă diferențe distincte între ele.
Ce este o intersecție Gap?
Joncțiuni de gol sunt o formă de canal de conectare care se găsește în celulele animale. Celulele vegetale nu posedă joncțiuni gap.
O joncțiune gap este compusă din conexoni
, sau hemicanale. Hemicanalele sunt realizate de reticulul endoplasmatic al celulelor și mutate în membrana celulară de către aparatul Golgi. Aceste structuri moleculare sunt realizate din proteine transmembranare numite conexine. Conectiile se aliniază pentru a forma o joncțiune între celulele vecine.Citiți mai multe despre funcția și structura aparatului Golgi.
Joncțiunile gap servesc ca canale pentru a permite substanțelor cruciale, cum ar fi molecule mici difuzibile, micro ARN (miARN) și ioni. Moleculele mai mari, cum ar fi zaharurile și proteinele, nu pot trece prin aceste canale minuscule.
Joncțiunile gap trebuie să funcționeze la viteze diferite pentru comunicarea între celule. Se pot deschide și închide rapid atunci când este nevoie de un răspuns rapid. Fosforilarea joacă un rol în reglarea joncțiunilor gap.
Tipuri de joncțiuni Gap
Până în prezent, oamenii de știință au găsit trei tipuri principale de joncțiuni între celulele animale. Joncțiunile homotipice ale decalajului posedă conexoni identici. Joncțiunile heterotipice sunt formate din diferite tipuri de conexoni. Joncțiunile de spațiu heteromerice pot avea conexiuni identice sau diferite.
Importanța joncțiunilor gap
Joncțiunile lacune funcționează pentru a permite trecerea anumitor materiale între celulele vecine. Acest lucru este esențial pentru menținerea sănătății unui organism. De exemplu, celulele miocardice ale inimii au nevoie comunicare rapidă prin fluxul de ioni pentru a funcționa corect.
Joncțiunile lacune sunt, de asemenea, esențiale pentru răspunsurile sistemului imunitar. Celulele imune folosesc joncțiuni gap pentru a genera răspunsuri în celulele sănătoase, precum și în celulele infectate sau canceroase.
Joncțiunile gap în celulele imune permit trecerea ionilor de calciu, peptidelor și a altor mesageri. Un astfel de mesager este adenozin trifosfatul sau ATP, care servește la activarea celulelor imune. Calciul (Ca2 +) și NAD + servesc fiecare ca molecule de semnalizare legate de funcția celulară de-a lungul vieții unei celule.
ARN-ului i se permite, de asemenea, să traverseze joncțiunile gap, dar joncțiunile se dovedesc a fi selective cu privire la care miARN sunt permise.
Joncțiunile gap sunt, de asemenea, importante în anumite tipuri de cancer și tulburări de sânge, cum ar fi leucemia. Cercetătorii discern încă cum funcționează comunicarea dintre celulele stromale și celulele leucemice.
Oamenii de știință încearcă să descopere mai multe informații despre diferitele blocante ale joncțiunilor gap, pentru a permite producerea de medicamente noi care pot ajuta la tratarea tulburărilor imune și a altor boli.
Ce sunt Plasmodesmata?
Având în vedere rolul important al joncțiunilor de decalaj din celulele animale, s-ar putea să vă întrebați dacă există și în celulele vegetale. Cu toate acestea, joncțiunile gap sunt absente în celulele plantei.
Celulele vegetale conțin canale numite plasmodesmate. Edward Tangl le-a descoperit pentru prima dată în 1885. Celulele animale nu adăpostesc niciun plasmodesmat în sine, dar oamenii de știință au descoperit un canal similar care nu este o joncțiune gap. Există o serie de diferențe structurale între plasmodesme și joncțiuni.
Deci, ce sunt plasmodesmele (plasmodesma dacă sunt singulare)? Plasmodesmele sunt canale minuscule care leagă celulele plantelor împreună. În acest sens, acestea sunt destul de asemănătoare cu joncțiunile dintre celulele animalelor.
Cu toate acestea, în celulele vegetale, plasmodesmele trebuie să traverseze pereții celulari primari și secundari pentru a permite semnalele și materialele să traverseze. Celulele animale nu posedă pereți celulari. Deci plantele au nevoie de o modalitate de a trece prin pereții celulari, deoarece membranele plasmatice ale plantelor nu intră în contact direct între celulele vegetale.
Plasmodesmele sunt în general cilindrice și căptușite cu membrană plasmatică. Ei posedă desmotubuli, tuburi înguste din reticul endoplasmatic neted. Plasmodesmele primare nou formate tind să se grupeze împreună. Plasmodesmele secundare se dezvoltă pe măsură ce celulele se extind.
Funcțiile Plasmodesmata
Plasmodesmata permite trecerea unor molecule specifice între celulele plantei. Fără plasmodesme, materialele necesare nu ar putea trece între pereții celulari rigizi ai plantelor. Materialele importante care trec prin plasmodesme includ ionii, nutrienții și zaharurile, molecule de semnalizare pentru răspunsul imun, ocazional molecule mai mari, cum ar fi proteinele și unele ARN-uri.
De asemenea, ele servesc în general ca un fel de filtru pentru a preveni molecule și agenți patogeni mult mai mari. Cu toate acestea, invadatorii pot forța plasmodesmele să deschidă și să anuleze acest mecanism de apărare al plantelor. Această modificare a permeabilității plasmodesmelor este doar un exemplu de adaptabilitate a acestora.
Reglarea Plasmodesmata
Plasmodesmata poate fi reglată. Un polimer de reglementare proeminent este calos. Caloza se acumulează în jurul plasmodesmelor și lucrează pentru a controla ce poate intra în ele. Creșterea cantităților de caloză are ca rezultat o mișcare mai redusă a moleculelor prin plasmodesme. Face acest lucru prin stoarcerea esențială a diametrului porilor. Permeabilitatea poate fi crescută atunci când este mai puțin calos.
Uneori, molecule mai mari pot trece prin plasmodesme, prin lărgirea mărimii porilor sau dilatarea lor. Din păcate, acest lucru este profitat uneori de viruși. Cercetătorii încă învață despre structura moleculară exactă a plasmodesmelor și modul lor de funcționare.
Variații ale Plasmodesmata
Plasmodesmele posedă diferite forme în diferite roluri în celulele vegetale. În forma lor de bază, acestea sunt canale simple. Cu toate acestea, plasmodesmele pot crea canale mai avansate și mai ramificate. Aceste din urmă plasmodesme funcționează mai mult ca filtre care controlează mișcarea în funcție de tipul de țesut vegetal. Unele plasmodesmate funcționează ca sită, în timp ce altele funcționează ca o pâlnie.
Alte tipuri de joncțiuni între celule
În celulele umane pot fi găsite patru tipuri de joncțiuni intracelulare. Joncțiunile gap sunt una dintre acestea. Celelalte trei sunt desmosomi, joncțiuni aderente și joncțiuni ocluzive.
Desmosomii sunt mici conectori necesari între două celule care deseori suportă expunerea, cum ar fi celulele epiteliale. Conexiunea este alcătuită din caderine sau proteine linker.
Joncțiunile ocluzive sunt numite și joncțiuni strânse. Ele apar atunci când membranele plasmatice ale două celule se fuzionează. Nu există multe substanțe care pot trece prin joncțiunea ocluzivă sau strânsă. Sigiliul rezultat servește o barieră de protecție împotriva agenților patogeni; cu toate acestea, acestea pot fi uneori depășite, deschizând celulele pentru a ataca.
Joncțiunile aderente pot fi găsite sub joncțiunile ocluzive. Cadherinele conectează aceste două tipuri de joncțiuni. Joncțiunile aderente sunt adiacente prin filamente de actină.
Un alt conector este hemidesmosomul, care folosește mai degrabă integrină decât caderine.
Recent, oamenii de știință au descoperit că atât celulele animale, cât și bacteriile conțin canale de membrană celulară similare cu plasmodesmele, care nu sunt joncțiuni. Acestea se numesc nanotuburi de tunelare sau TNT. În celulele animale, aceste TNT pot permite organelor veziculare să se deplaseze între celule.
Deși există multe diferențe între joncțiunile gap și plasmodesmate, ambele joacă un rol în permiterea comunicare intracelulară. Acestea transmit semnale celulare și pot fi reglate pentru a permite sau refuza anumite molecule să treacă. Uneori virușii sau alți vectori de boală îi pot manipula și le pot modifica permeabilitatea.
Pe măsură ce oamenii de știință află mai multe despre structura biochimică a ambelor tipuri de canale, aceștia se pot adapta mai bine sau pot produce noi produse farmaceutice care pot preveni bolile. Este clar că porii căptușiți cu membrană intracelulară sunt răspândiți la multe specii și se pare că încă nu au fost descoperite noi canale la bacterii, plante și animale.