ПЛАЗМОДЕСМАТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В плазмодесмах являются цитозольным соединением , которые существуют между соседними клетками растений, то есть, смежно протопластами (цитозоль и плазматической мембрану) через клеточную стенку, образуя непрерывную симпластную.

Эти структуры функционально аналогичны или эквивалентны щелевым соединениям, наблюдаемым между клетками животной ткани, и их основная функция состоит в том, чтобы связывать клетки друг с другом и служить каналом для транспорта различных типов ионов и молекулы.

Упрощенные и апопластные пути и участие плазмодесм (Источник: Jackacon, векторизация Smartse через Wikimedia Commons)

Плазмодесматы были описаны Танглом более 100 лет назад, и с тех пор были опубликованы сотни исследований, в которых были подробно описаны их механизм действия, их структура и другие связанные аспекты.

В настоящее время известно, что эти цитозольные «каналы» или «связи» между клетками представляют собой структуры, находящиеся под механизмами строгого контроля, и также было определено, что они состоят в основном из интегральных мембранных белков, белков-шаперонов и других белков, специализирующихся на транспорте вещества.

Характеристики плазмодесм

Плазмодесмы соединяют клетки, принадлежащие к одному и тому же «упрощенному домену» в растительной ткани, что означает, что не все клетки растения связаны друг с другом, но существуют различные специфические «области» в ткани, в которых присутствующие там клетки постоянно обмениваются информацией.

Это очень динамичные конструкции; их количество, структура и работа могут быть изменены в соответствии с конкретными функциональными требованиями к ткани.

Кроме того, эти каналы могут быть разрушены или «запечатаны» в некоторых межклеточных границах раздела (пространство между двумя клетками), что подразумевает формирование упрощенного «барьера» между клетками некоторых тканей растений и способствует изоляции определенных областей в ткань.

Некоторые библиографические ссылки предполагают, что плазмодесмы - это структуры, столь же сложные, как так называемые комплексы ядерных пор, которые выполняют аналогичные функции, но в передаче молекулярной информации из цитозольной среды внутрь ядра.

Структура

Беглого взгляда на ткань растения достаточно, чтобы убедиться, что существует несколько типов плазмодесм.

По мнению некоторых авторов, их можно разделить на первичные и вторичные, в зависимости от момента их образования в течение жизни клетки; или как простые и разветвленные, в зависимости от морфологии каналов, которые образуются между клеткой и клеткой.

Независимо от типа рассматриваемого плазмодесма, его «структурная архитектура» более или менее эквивалентна, поскольку почти всегда речь идет о трубопроводах диаметром от 20 до 50 нм, входы или отверстия которых немного больше узкие, составляющие так называемое «узкое место».

Некоторые ученые предположили, что такое сужение отверстий плазмодесм участвует в регулировании потока веществ через них, то есть их расширение (расширение) или сужение (уменьшение диаметра) определяет количество и скорость потока. .

Эти «узкие места» состоят из вещества, известного как каллоза (β-1,3-глюкан), и, как можно предположить, они находятся в областях, ближайших к стенке растительных клеток, соединенных этими каналами.

Графическое изображение плазмодесмат (Источник: Пользователь: Zlir'a через Wikimedia Commons)

Первичные плазмодесматы

Первичные плазмодесмы образуются в «клеточной пластине» во время цитокинеза, то есть во время митоза, когда две дочерние клетки разделяются. Однако они могут претерпевать структурные модификации и изменять свое распределение и работу во время развития завода, которому они принадлежат.

Эти плазмодесмы на самом деле представляют собой мембранную среду, состоящую из пор в плазматической мембране, которые образуют своего рода мост между клеточной стенкой и осевым элементом «захваченного» эндоплазматического ретикулума, известного как десмотрубочка.

Демотубула представляет собой цилиндрическую структуру диаметром около 15 нм, состоящую из эндоплазматического ретикулума одной клетки, который является продолжением цистерн эндоплазматического ретикулума соседней клетки, соединенной через плазмодесму.

Между «цепью», представленной десмотрубочкой, и плазматической мембраной, которая составляет цилиндрическую полость, которая является плазмодесмом, есть пространство, известное как «цитоплазматический рукав» (Cytoplasmic Sleeve), через который, как считается, он проходит. перетекание веществ из одной клетки в другую.

Вторичные плазмодесматы

Это те, которые могут образовываться de novo между двумя клеточными стенками независимо от цитокинеза, то есть без необходимости в событии деления клетки. Считается, что вторичные плазмодесмы обладают особыми функциональными и структурными свойствами.

Вторичные плазмодесмы образуются благодаря слиянию противоположных концов уже существующих «половинок» плазмодесм, которые обычно располагаются в истонченных областях клеточной стенки. Каждая сросшаяся половина образует центральные полости плазмодесма.

Центральные нити в этом типе плазмодесмы впоследствии добавляются путем пассивного «ограждения» канальцев эндоплазматического ретикулума, и результирующая морфология очень похожа на морфологию первичных плазмодесм.

Специалисты в данной области предполагают, что вторичные плазмодесмы образуются в клетках, которые претерпевают обширные процессы роста (удлинения), то есть между продольными клеточными стенками, чтобы компенсировать прогрессирующее «разбавление» количества плазмодесм, которое может возникнуть благодаря к росту.

Характеристики

Плазмодесмы представляют собой один из основных путей межклеточной коммуникации в растительной ткани. Эти структуры также предоставляют канал для передачи электрических сигналов, для диффузии липидов и небольших растворимых молекул и даже для обмена факторами транскрипции и макромолекулами, такими как белки и нуклеиновые кислоты.

Эти коммуникационные пути, обеспечиваемые плазмодесмами, по-видимому, выполняют важную функцию в программировании развития растений, а также в координации физиологического функционирования зрелого растения.

Они участвуют в регуляции высвобождения важных молекул с физиологической точки зрения и с точки зрения развития флоэмы (которая несет сок); они вмешиваются в физическую изоляцию некоторых клеток и тканей во время развития, поэтому говорят, что они координируют рост, развитие и защиту от патогенов.

После инвазии патогенного грибка в процесс вовлекаются также плазмодесматы, поскольку они соответствуют основным внутриклеточным или упрощенным путям инвазии в тканях растений.

Ссылки

1. Элерс, К., и Коллманн, Р. (2001). Первичные и вторичные плазмодесматы: строение, происхождение и функционирование. Протоплазма, 216 (1-2), 1.
2. Лукас, WJ, и Ли, JY (2004). Плазмодесматы как надклеточная управляющая сеть растений. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (9), 712.
3. Мауле, AJ (2008). Плазмодесматы: строение, функции и биогенез. Текущее мнение в биологии растений, 11 (6), 680-686.
4. Робардс, AW, и Лукас, WJ (1990). Плазмодесматы. Ежегодный обзор биологии растений, 41 (1), 369-419.
5. Робертс А. и Опарка К.Дж. (2003). Плазмодесматы и контроль симпластического транспорта. Растения, клетки и окружающая среда, 26 (1), 103-124.
6. Turgeon, R. (1996). Загрузка флоэмы и плазмодесматы. Тенденции в растениеводстве, 1 (12), 418-423.