И в царстве животных, и в царстве растений клетки должны иметь возможность общаться друг с другом, чтобы обеспечить выживание. Существует ряд каналов и соединений, которые соединяют клетки и позволяют веществам и сообщениям перемещаться между ними. Два основных примера включают плазмодесматы и щелевые соединения, но они обладают важными различиями.
Узнайте больше о сходствах и различиях между растительными и животными клетками.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
И у растений, и у животных клеткам нужен способ общаться друг с другом, чтобы передавать важные сигналы для иммунного ответа и позволять материалам проходить через мембраны к другим клеткам. Щелевые соединения у животных и растений плазмодесмы представляют собой два схожих типа каналов, но они имеют явные отличия друг от друга.
Что такое щелевой переход?
Щелевые соединения являются формой соединительного канала, обнаруженного в клетках животных. Клетки растений не имеют щелевых контактов.
Щелевой переход состоит из коннексоны, или полуканалы. Гемиканалы создаются эндоплазматическим ретикулумом клеток и перемещаются на клеточную мембрану с помощью аппарата Гольджи. Эти молекулярные структуры состоят из трансмембранных белков, называемых коннексинами. Коннексоны выстраиваются в линию, образуя щелевой переход между соседними ячейками.
Подробнее о функциях и устройстве аппарата Гольджи.
Щелевые соединения служат каналами для проникновения важных веществ, таких как небольшие диффундирующие молекулы, микроРНК (миРНК) и ионы. Более крупные молекулы, такие как сахар и белки, не могут проходить через эти крошечные каналы.
Щелевые соединения должны работать с разной скоростью для связи между ячейками. Они могут быстро открываться и закрываться, когда требуется быстрое реагирование. Фосфорилирование играет роль в регуляции щелевых контактов.
Типы щелевых переходов
К настоящему времени ученые обнаружили три основных типа щелевых контактов в клетках животных. Гомотипические щелевые соединения обладают идентичными коннексонами. Гетеротипические щелевые соединения состоят из разных типов коннексонов. Гетеромерные щелевые контакты могут иметь как одинаковые, так и разные коннексоны.
Важность разрывных стыков
Щелевые соединения позволяют определенным материалам проходить между соседними ячейками. Это первостепенное значение для поддержания здоровья организма. Например, миокардиальные клетки сердца нуждаются в быстрое общение через ионный поток для правильной работы.
Щелевые соединения также важны для реакций иммунной системы. Иммунные клетки используют щелевые соединения для генерации ответов как в здоровых, так и в инфицированных или раковых клетках.
Щелевые соединения в иммунных клетках позволяют проходить ионам кальция, пептидам и другим мессенджерам. Одним из таких мессенджеров является аденозинтрифосфат или АТФ, который служит для активации иммунных клеток. Кальций (Ca2 +) и NAD +, каждый, служат сигнальными молекулами, связанными с клеточной функцией на протяжении всей жизни клетки.
РНК также разрешено пересекать щелевые соединения, но эти соединения оказываются избирательными в отношении того, какие miРНК разрешены.
Щелевые соединения также важны при некоторых формах рака и заболеваниях крови, таких как лейкемия. Исследователи все еще понимают, как работает связь между стромальными и лейкемическими клетками.
Ученые стремятся получить больше информации о различных блокаторах щелевых контактов, чтобы создать новые лекарства, которые могут помочь в лечении иммунных расстройств и других заболеваний.
Что такое плазмодесматы?
Учитывая важную роль щелевых соединений в клетках животных, вы можете задаться вопросом, существуют ли они также в клетках растений. Однако в клетках растений отсутствуют щелевые соединения.
Клетки растений содержат каналы, называемые плазмодесматы. Эдвард Тангл впервые обнаружил их в 1885 году. Клетки животных не содержат никаких плазмодесм как таковых, но ученые обнаружили аналогичный канал, который не является щелевым соединением. Между плазмодесмами и щелевыми контактами существует ряд структурных различий.
Так что же такое плазмодесмы (плазмодесмы в единственном числе)? Плазмодесмы - это крошечные каналы, соединяющие вместе растительные клетки. В этом отношении они очень похожи на щелевые соединения клеток животных.
Однако в растительных клетках плазмодесмы должны пересекать первичные и вторичные клеточные стенки, чтобы пропускать сигналы и материалы. Клетки животных не имеют клеточных стенок. Таким образом, растениям нужен способ проникать через клеточные стенки, поскольку плазматические мембраны растений не контактируют напрямую в клетках растений.
Плазмодесмы обычно имеют цилиндрическую форму и выстланы плазматической мембраной. У них есть десмотрубочки, узкие трубочки, состоящие из гладкой эндоплазматической сети. Новообразованные первичные плазмодесмы имеют тенденцию группироваться вместе. Вторичные плазмодесмы развиваются по мере роста клеток.
Функции плазмодесм
Плазмодесмы позволяют проходить определенным молекулам между растительными клетками. Без плазмодесм необходимые материалы не могли проходить между жесткими клеточными стенками растений. Важные материалы, которые проходят через плазмодесму, включают ионы, питательные вещества и сахара, сигнальные молекулы для иммунного ответа - иногда более крупные молекулы, такие как белки и некоторые РНК.
Они также обычно служат своего рода фильтром для предотвращения гораздо более крупных молекул и патогенов. Однако захватчики могут заставить плазмодесму открыться и преодолеть этот защитный механизм растений. Это изменение проницаемости плазмодесм - лишь один пример их приспособляемости.
Регуляция плазмодесм
Плазмодесматы регулируются. Одним из известных регуляторных полимеров является мозолистая кожа. Каллоза накапливается вокруг плазмодесм и контролирует то, что может в них проникнуть. Повышенное количество каллозы приводит к меньшему перемещению молекул через плазмодесмы. Он делает это, по существу сжимая диаметр поры. Проницаемость может быть увеличена при меньшем количестве каллозы.
Иногда более крупные молекулы могут проходить через плазмодесмы, увеличивая размер пор или расширяя их. К сожалению, иногда этим пользуются вирусы. Исследователи все еще изучают точный молекулярный состав плазмодесм и то, как они работают.
Вариации плазмодесм
Плазмодесмы обладают разными формами, выполняющими разные роли в растительных клетках. В своей основной форме они представляют собой простые каналы. Однако плазмодесмы могут создавать более продвинутые и разветвленные каналы. Эти последние плазмодесмы больше работают как фильтры, контролирующие движение в зависимости от типа ткани растения. Некоторые плазмодесматы работают как сито, а другие - как воронки.
Другие типы соединений между ячейками
В клетках человека можно найти четыре типа внутриклеточных контактов. Щелевые соединения - одно из них. Остальные три - это десмосомы, прилегающие и закрывающие соединения.
Десмосомы - это небольшие соединительные элементы, необходимые между двумя клетками, которые часто подвергаются воздействию, например, эпителиальными клетками. Соединение состоит из кадгеринов или линкерных белков.
Окклюзионные соединения также называются плотными соединениями. Они возникают при слиянии плазматических мембран двух клеток. Не многие вещества могут пройти через закупоривающий или плотный переход. Полученная пломба служит защитным барьером от болезнетворных микроорганизмов; однако иногда их можно преодолеть, открыв клетки для атаки.
Прилегающие соединения можно найти под закрывающими соединениями. Кадгерины соединяют эти два типа соединений. К прикрепленным соединениям присоединяются актиновые филаменты.
Еще один соединитель - гемидесмосома, которая использует интегрин, а не кадгерины.
Недавно ученые обнаружили, что и животные клетки, и бактерии действительно содержат каналы клеточной мембраны, похожие на плазмодесмы, которые не являются щелевыми соединениями. Их называют туннельными нанотрубками или TNT. В клетках животных эти TNT могут позволять везикулярным органеллам перемещаться между клетками.
Хотя есть много различий между щелевыми контактами и плазмодесмами, они оба играют роль в разрешении внутриклеточная коммуникация. Они передают клеточные сигналы, и их можно регулировать, чтобы разрешить или запретить пересечение определенных молекул. Иногда вирусы или другие переносчики болезней могут манипулировать ими и изменять их проницаемость.
По мере того, как ученые узнают больше о биохимическом составе обоих типов каналов, они могут лучше регулировать или создавать новые фармацевтические препараты, которые могут предотвратить болезни. Ясно, что поры, покрытые внутриклеточной мембраной, преобладают у многих видов, и кажется вероятным, что новые каналы еще не открыты у бактерий, растений и животных.