V živalskem in rastlinskem kraljestvu morajo biti celice sposobne komunicirati med seboj, da se zagotovi preživetje. Obstajajo številni kanali in križišča, ki premoščajo celice in omogočajo prehajanje snovi in sporočil med njimi. Dva glavna primera sta plazmodesmata in križišča, vendar imata pomembne razlike.
Preberite več o podobnostih in razlikah med rastlinskimi in živalskimi celicami.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Tako pri rastlinah kot pri živalih celice potrebujejo način medsebojne komunikacije, prenosa pomembnih signalov za imunski odziv in omogočanja materialom, da teče skozi membrane do drugih celic. Ločnice pri živalih in rastlinah plazmodesmata sta dve podobni vrsti kanalov, vendar se med seboj razlikujejo.
Kaj je praznina?
Vrzeli so oblika povezovalnega kanala, ki ga najdemo v živalskih celicah. Rastlinske celice nimajo vrzeli.
Režni spoj je sestavljen iz Connexonsali hemikaneli. Hemikanele tvori endoplazemski retikulum celic, Golgijev aparat pa jih preseli v celično membrano. Te molekularne strukture so narejene iz transmembranskih proteinov, imenovanih koneksini. Priključki se poravnajo tako, da tvorijo prehod med sosednjimi celicami.
Preberite več o delovanju in zgradbi Golgijevega aparata.
Vrzeli služijo kot kanali, ki omogočajo vstop ključnih snovi, kot so majhne difuzibilne molekule, mikro RNA (miRNA) in ioni. Večje molekule, kot so sladkorji in beljakovine, ne morejo skozi te drobne kanale.
Za komunikacijo med celicami morajo presledki delati z različno hitrostjo. Kadar je potreben hiter odziv, se lahko hitro odprejo in zaprejo. Fosforilacija igra pomembno vlogo pri uravnavanju režnih spojev.
Vrste presledkov
Doslej so znanstveniki odkrili tri glavne vrste prehodov v živalskih celicah. Homotipski režni spoji imajo enake konekse. Heterotipski spoji so narejeni iz različnih vrst koneksonov. Heteromerni režni križišči imajo lahko enake ali različne povezave.
Pomen vrzeli
Režni križišči delujejo tako, da določenim materialom omogočajo prehod med sosednjimi celicami. To je najpomembnejše za ohranjanje zdravja organizma. Na primer, srčne miokardne celice potrebujejo hitra komunikacija preko ionskega toka, da lahko pravilno deluje.
Tudi presledki vrzeli so bistveni za odzive imunskega sistema. Imunske celice uporabljajo reže, da ustvarijo odzive v zdravih celicah ter okuženih ali rakavih celicah.
Vrzeli v imunskih celicah omogočajo prehod kalcijevih ionov, peptidov in drugih sporočil. Takšen sel je adenozin trifosfat ali ATP, ki služi za aktiviranje imunskih celic. Kalcij (Ca2 +) in NAD + služita kot signalni molekuli, povezani s celično funkcijo skozi celotno življenje celice.
RNA lahko tudi prehaja skozi reže, vendar se izkaže, da so stiki selektivni glede tega, katere miRNA so dovoljene.
Vrzeli so pomembni tudi pri nekaterih vrstah raka in bolezni krvi, kot je levkemija. Raziskovalci še vedno ugotavljajo, kako deluje komunikacija med stromalnimi celicami in levkemičnimi celicami.
Znanstveniki želijo odkriti več informacij o različnih blokatorjih reže, da omogočijo proizvodnjo novih zdravil, ki lahko pomagajo pri zdravljenju imunskih motenj in drugih bolezni.
Kaj so plazemski plazmi?
Glede na pomembno vlogo spojev v živalskih celicah se lahko vprašate, ali obstajajo tudi v rastlinskih celicah. V rastlinskih celicah pa odprtin ni.
Rastlinske celice vsebujejo imenovane kanale plazmodesmati. Edward Tangl jih je prvič odkril leta 1885. Živalske celice same po sebi nimajo nobenih plazmodesmat, vendar so znanstveniki odkrili podoben kanal, ki ni prehod. Obstajajo številne strukturne razlike med stiki plazmodesme in reže.
Kaj so torej plazmodesmati (plazmodesme, če so edninske)? Plazmodesmati so drobni kanali, ki povezujejo rastlinske celice. V zvezi s tem so precej podobni režnim spojem celic živali.
Vendar pa morajo v rastlinskih celicah plazmodesmate prečkati primarne in sekundarne celične stene, da omogočajo signale in materiale. Živalske celice nimajo celičnih sten. Torej rastline potrebujejo pot skozi celične stene, saj se rastlinske plazemske membrane v rastlinskih celicah ne stikajo neposredno.
Plazmodesmati so običajno valjasti in obloženi s plazemsko membrano. Imajo desmotubule, ozke cevi iz gladkega endoplazemskega retikuluma. Novonastali primarni plazmodesmati se ponavadi združujejo. Sekundarni plazmodesmati se razvijejo, ko se celice širijo.
Funkcije plazmodesmat
Plazmodesmati omogočajo prehod določenih molekul med rastlinske celice. Brez plazmodesmat potrebni materiali ne bi mogli prehajati med togimi celičnimi stenami rastlin. Pomembni materiali, ki prehajajo skozi plazmodesmate, vključujejo ione, hranila in sladkorje, signalne molekule za imunski odziv občasno večje molekule, kot so beljakovine in nekatere RNA.
Običajno služijo tudi kot nekakšen filter za preprečevanje veliko večjih molekul in patogenov. Vendar pa lahko napadalci prisilijo plazmodesmate, da se odprejo in preglasijo ta obrambni mehanizem rastlin. Ta sprememba v prepustnosti plazmodesmatov je le en primer njihove prilagodljivosti.
Regulacija plazemskih mas
Plazmozmeste je mogoče regulirati. Eden pomembnih regulativnih polimerov je kaloza. Kaloza se kopiči okoli plazmodesmat in deluje tako, da nadzoruje, kaj lahko v njih vstopi. Povečane količine kaloze povzročijo manjše gibanje molekul skozi plazmodesmate. To stori tako, da v bistvu stisne premer pore. Prepustnost se lahko poveča, če je manj kaloze.
Včasih lahko večje molekule prehajajo skozi plazmodesmate, tako da povečajo njihovo velikost por ali jih razširijo. To žal včasih izkoristijo virusi. Raziskovalci še vedno spoznavajo natančno molekularno sestavo plazmodesmat in kako delujejo.
Različice plazemskih mas
Plazmodesmati imajo različne oblike v različnih vlogah v rastlinskih celicah. V svoji najosnovnejši obliki so preprosti kanali. Vendar pa lahko plazmodesmati ustvarijo bolj napredne in razvejane kanale. Ti zadnji plazmodesmati delujejo bolj kot filtri, ki nadzorujejo gibanje, odvisno od vrste rastlinskega tkiva. Nekateri plazmodesmati delujejo kot sito, drugi pa kot lijak.
Druge vrste stikov med celicami
V človeških celicah lahko najdemo štiri vrste znotrajceličnih stikov. Eno od teh so križišča. Preostali trije so desmozomi, ki se držijo stikov in okluzijskih stikov.
Desmosomi so majhni konektorji, potrebni med dvema celicama, ki sta pogosto izpostavljeni, na primer epitelijskim celicam. Povezavo sestavljajo kadherini ali povezovalni proteini.
Zaporni križišči se imenujejo tudi tesni križišči. Pojavijo se, ko se plazemske membrane dveh celic zlijejo. Skozi zaporni ali tesni spoj ne more priti veliko snovi. Nastali pečat služi zaščitni pregradi pred patogeni; vendar jih je včasih mogoče premagati in odpreti celice za napad.
Spojeni križišča lahko najdemo pod zapornimi križišči. Kaderini povezujejo ti dve vrsti križišč. Lepi prehodi so povezani z aktinskimi filamenti.
Še en spojnik je hemisdesmozom, ki namesto kadherinov uporablja integrin.
Nedavno so znanstveniki odkrili, da tako živalske celice kot bakterije vsebujejo podobne celične membranske kanale kot plazmodesmati, ki niso reže. Te se imenujejo tunelirne nanocevke ali TNT. V živalskih celicah lahko ti TNT omogočajo gibanje vezikularnih organelov med celicami.
Medtem ko obstaja veliko razlik med režnimi križišči in plazmodesmati, oba igrata pomembno vlogo pri dopuščanju znotrajcelična komunikacija. Prenašajo celične signale in jih je mogoče regulirati, da dovolijo ali zavrnejo prehod nekaterih molekul. Včasih lahko virusi ali drugi prenašalci bolezni z njimi manipulirajo in spremenijo njihovo prepustnost.
Ko se znanstveniki naučijo več o biokemični sestavi obeh vrst kanalov, se lahko bolje prilagodijo ali izdelajo nova zdravila, ki lahko preprečijo bolezni. Jasno je, da pri mnogih vrstah prevladujejo znotrajcelične pore, obložene z membrano, in zdi se verjetno, da novih kanalov še ni treba odkriti pri bakterijah, rastlinah in živalih.
