ความแตกต่างระหว่างจุดแยกช่องว่างและพลาสโมเดสมาตา

ทั้งในอาณาจักรสัตว์และพืช เซลล์จะต้องสามารถสื่อสารซึ่งกันและกันเพื่อความอยู่รอด มีหลายช่องทางและทางแยกที่เชื่อมเซลล์และอนุญาตให้สารและข้อความข้ามระหว่างเซลล์เหล่านั้น ตัวอย่างสำคัญสองตัวอย่าง ได้แก่ พลาสโมเดสมาตาและการแยกช่องว่าง แต่มีความแตกต่างที่สำคัญ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเหมือนและความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและสัตว์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ทั้งในพืชและสัตว์ เซลล์ต้องการวิธีการสื่อสารซึ่งกันและกัน เพื่อส่งสัญญาณที่สำคัญสำหรับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน และเพื่อให้วัสดุไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังเซลล์อื่น ช่องว่างระหว่างสัตว์และพืชพลาสโมเดสมาตาเป็นช่องทางที่คล้ายกันสองประเภท แต่มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน

ทางแยกช่องว่าง เป็นช่องทางเชื่อมต่อที่พบในเซลล์สัตว์ เซลล์พืชไม่มีรอยต่อของช่องว่าง

ทางแยกช่องว่างประกอบด้วย connexonsหรือเฮมิแชนเนล เฮมิแชนเนลถูกสร้างขึ้นโดยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมของเซลล์ และย้ายไปอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์โดยเครื่องมือกอลจิ โครงสร้างโมเลกุลเหล่านี้ทำจากโปรตีนเมมเบรนที่เรียกว่าคอนเนกซิน Connexons เข้าแถวเพื่อสร้างช่องว่างระหว่างเซลล์ข้างเคียง
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานและโครงสร้างของเครื่องมือ Golgi

รอยต่อช่องว่างทำหน้าที่เป็นช่องทางเพื่อให้สารสำคัญ เช่น โมเลกุลขนาดเล็กที่กระจายตัวได้ ไมโครอาร์เอ็นเอ (miRNAs) และไอออน โมเลกุลที่ใหญ่กว่า เช่น น้ำตาลและโปรตีนไม่สามารถผ่านช่องเล็กๆ เหล่านี้ได้

Gap junctions ต้องทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกันสำหรับการสื่อสารระหว่างเซลล์ สามารถเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็วเมื่อต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว ฟอสฟอรีเลชั่นมีบทบาทในการควบคุมการแยกช่องว่าง

จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบช่องว่างสามประเภทหลักในเซลล์สัตว์ Homotypic gap junctions มี connexons เหมือนกัน รอยต่อของช่องว่างแบบเฮเทอโรไทป์ทำจากคอนเน็กซอนประเภทต่างๆ รอยต่อของช่องว่างแบบเฮเทอโรเมอร์อาจมีคอนเน็กซอนเหมือนกันหรือต่างกันก็ได้

ทางแยกช่องว่างทำงานเพื่อให้วัสดุบางอย่างสามารถผ่านระหว่างเซลล์ข้างเคียงได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการรักษาสุขภาพของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจของหัวใจต้องการ การสื่อสารที่รวดเร็ว ผ่านการไหลของไอออนเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

รอยต่อของช่องว่างมีความสำคัญต่อการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน เซลล์ภูมิคุ้มกันใช้ช่องว่างทางแยกเพื่อสร้างการตอบสนองในเซลล์ที่มีสุขภาพดี รวมทั้งเซลล์ที่ติดเชื้อหรือเซลล์มะเร็ง

ช่องว่างระหว่างเซลล์ภูมิคุ้มกันทำให้แคลเซียมไอออน เปปไทด์ และสารอื่นๆ ผ่านไปได้ หนึ่งในผู้ส่งสารดังกล่าวคือ adenosine triphosphate หรือ ATP ซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกัน แคลเซียม (Ca2+) และ NAD+ แต่ละตัวทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ตลอดช่วงชีวิตของเซลล์

RNA ยังได้รับอนุญาตให้ข้ามผ่านช่องว่างทางแยก แต่ทางแยกพิสูจน์แล้วว่าสามารถเลือกได้ว่าจะให้ miRNA ใด

รอยต่อของช่องว่างมีความสำคัญในมะเร็งบางชนิดและความผิดปกติของเลือด เช่น มะเร็งเม็ดเลือดขาว นักวิจัยยังคงเข้าใจว่าการสื่อสารระหว่างเซลล์สโตรมอลและเซลล์ลิวคีมิกทำงานอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวบล็อกต่างๆ ของ gap junctions เพื่อให้สามารถผลิตยาชนิดใหม่ที่สามารถช่วยรักษาความผิดปกติของภูมิคุ้มกันและโรคอื่นๆ

เมื่อพิจารณาถึงบทบาทที่สำคัญของช่องว่างระหว่างเซลล์สัตว์ คุณอาจสงสัยว่าพวกมันมีอยู่ในเซลล์พืชด้วยหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ไม่มีรอยต่อของช่องว่างในเซลล์พืช

เซลล์พืชประกอบด้วยช่องที่เรียกว่า พลาสโมเดสมาตา. Edward Tangl ค้นพบสิ่งเหล่านี้ครั้งแรกในปี 1885 เซลล์สัตว์ไม่ได้กักเก็บพลาสโมเดสมาตาด้วยตัวเอง แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบช่องทางที่คล้ายกันซึ่งไม่ใช่ทางแยกช่องว่าง มีความแตกต่างทางโครงสร้างหลายประการระหว่างพลาสโมเดสมาตาและทางแยกช่องว่าง

พลาสโมเดสมาตา (พลาสโมเดสมาถ้าเป็นเอกพจน์) คืออะไร? Plasmodesmata เป็นช่องทางเล็ก ๆ ที่เชื่อมเซลล์พืชเข้าด้วยกัน ในเรื่องนี้ พวกมันค่อนข้างคล้ายกับช่องว่างระหว่างเซลล์ของสัตว์

อย่างไรก็ตาม ในเซลล์พืช พลาสโมเดสมาตาต้องข้ามผนังเซลล์ปฐมภูมิและทุติยภูมิเพื่อให้สัญญาณและวัสดุข้ามผ่าน เซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์ ดังนั้นพืชจึงต้องการวิธีที่จะทะลุผ่านผนังเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มพลาสมาของพืชไม่สัมผัสกันโดยตรงในเซลล์พืช

พลาสโมเดสมาตาโดยทั่วไปจะมีรูปทรงกระบอกและบุด้วยพลาสมาเมมเบรน พวกมันมี desmotubules ซึ่งเป็นท่อแคบที่ทำจากเรติเคิลเอนโดพลาสมิกเรียบ พลาสโมเดสมาตาปฐมภูมิที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่มีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่มกัน พลาสโมเดสมาตาทุติยภูมิพัฒนาเมื่อเซลล์ขยายตัว

Plasmodesmata ช่วยให้สามารถผ่านโมเลกุลเฉพาะระหว่างเซลล์พืชได้ หากไม่มีพลาสโมเดสมาตา วัสดุที่จำเป็นจะไม่สามารถผ่านระหว่างผนังเซลล์แข็งของพืชได้ วัสดุสำคัญที่ผ่านพลาสโมเดสมาตา ได้แก่ ไอออน สารอาหาร และน้ำตาล โมเลกุลสัญญาณ สำหรับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน บางครั้งโมเลกุลที่ใหญ่กว่า เช่น โปรตีนและอาร์เอ็นเอบางชนิด

โดยทั่วไปแล้วพวกมันยังทำหน้าที่เป็นตัวกรองชนิดหนึ่งเพื่อป้องกันโมเลกุลและเชื้อโรคที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก อย่างไรก็ตาม ผู้บุกรุกสามารถบังคับให้พลาสโมเดสมาตาเปิดขึ้นและแทนที่กลไกการป้องกันของพืช การเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของพลาสโมเดสมาตาเป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของความสามารถในการปรับตัว

สามารถควบคุม Plasmodesmata ได้ พอลิเมอร์ควบคุมที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือ แคลโลส. Callose สร้างขึ้นรอบๆ plasmodesmata และทำงานเพื่อควบคุมสิ่งที่สามารถเข้าไปได้ ปริมาณแคลโลสที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้โมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านพลาสโมเดสมาตาน้อยลง ทำได้โดยการบีบเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนเป็นหลัก การซึมผ่านจะเพิ่มขึ้นได้เมื่อมีแคลโลสน้อย

บางครั้งโมเลกุลที่ใหญ่กว่าสามารถผ่านพลาสโมเดสมาตาได้โดยการขยายขนาดรูพรุนหรือขยายออก น่าเสียดายที่บางครั้งสิ่งนี้ถูกเอาเปรียบโดยไวรัส นักวิจัยยังคงเรียนรู้เกี่ยวกับการสร้างโมเลกุลที่แน่นอนของพลาสโมเดสมาตาและวิธีการทำงาน

Plasmodesmata มีรูปแบบที่แตกต่างกันในบทบาทที่แตกต่างกันในเซลล์พืช ในรูปแบบพื้นฐานที่สุด เป็นช่องทางง่ายๆ อย่างไรก็ตาม พลาสโมเดสมาตาสามารถสร้างช่องทางขั้นสูงและแตกแขนงได้ พลาสโมเดสมาตาหลังนี้ทำงานมากกว่าในฐานะตัวกรองที่ควบคุมการเคลื่อนไหวโดยขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อเยื่อพืช พลาสโมเดสมาตาบางชนิดทำงานเป็นตะแกรงขณะที่บางชนิดทำงานเป็นกรวย

ในเซลล์ของมนุษย์สามารถพบรอยต่อภายในเซลล์ได้สี่ประเภท Gap junctions เป็นหนึ่งในนั้น อีกสามชนิดคือ desmosomes ที่ยึดทางแยกและทางแยกที่บดบัง

เดสโมโซมเป็นตัวเชื่อมเล็กๆ น้อยๆ ระหว่างเซลล์สองเซลล์ที่มักจะทนต่อการสัมผัส เช่น เซลล์เยื่อบุผิว การเชื่อมต่อประกอบด้วยแคดเธอรินหรือโปรตีนเชื่อมโยง

ทางแยกที่บดบังเรียกอีกอย่างว่าทางแยกที่แน่นหนา เกิดขึ้นเมื่อเยื่อหุ้มพลาสมาสองเซลล์หลอมรวม สารจำนวนมากไม่สามารถผ่านจุดต่อที่อุดตันหรือแน่นได้ ตราประทับที่เกิดขึ้นทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันเชื้อโรค อย่างไรก็ตาม บางครั้งสิ่งเหล่านี้สามารถเอาชนะได้ โดยเปิดเซลล์เพื่อโจมตี

ทางแยกที่ยึดติดสามารถพบได้ภายใต้ทางแยกที่บดบัง Cadherins เชื่อมต่อทางแยกสองประเภทนี้ ทางแยกที่ยึดติดกันจะติดกันโดยใช้เส้นใยแอคติน

ตัวเชื่อมต่ออีกตัวหนึ่งคือ hemidesmosome ซึ่งใช้อินทีกรินมากกว่าคาเดริน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าทั้งเซลล์สัตว์และแบคทีเรียมีช่องเยื่อหุ้มเซลล์ที่คล้ายคลึงกันกับพลาสโมเดสมาตา ซึ่งไม่ใช่รอยต่อของช่องว่าง สิ่งเหล่านี้เรียกว่าอุโมงค์นาโนทิวบ์หรือทีเอ็นที ในเซลล์สัตว์ ทีเอ็นทีเหล่านี้สามารถยอมให้ออร์แกเนลล์ตุ่มเคลื่อนที่ไปมาระหว่างเซลล์ได้

แม้ว่าจะมีความแตกต่างมากมายระหว่าง gap junctions และ plasmodesmata แต่ทั้งคู่ก็มีบทบาทในการอนุญาต การสื่อสารภายในเซลล์. พวกมันส่งผ่านสัญญาณของเซลล์และสามารถควบคุมให้อนุญาตหรือปฏิเสธโมเลกุลบางตัวที่จะข้ามได้ บางครั้งไวรัสหรือพาหะนำโรคอื่นๆ สามารถจัดการกับพวกมันและเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของพวกมันได้

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบทางชีวเคมีของช่องทางทั้งสองประเภท พวกเขาสามารถปรับหรือผลิตยาชนิดใหม่ที่สามารถป้องกันโรคได้ดีขึ้น เป็นที่แน่ชัดว่ารูพรุนที่มีเยื่อหุ้มเซลล์อยู่ในเซลล์นั้นพบได้ทั่วไปในหลายสายพันธุ์ และดูเหมือนว่าช่องใหม่ๆ จะยังไม่ถูกค้นพบในแบคทีเรีย พืช และสัตว์