Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Mis on tühimik?
- Lünkade liigid
- Lünkade olulisus
- Mis on Plasmodesmata?
- Plasmodesmata funktsioonid
- Plasmodesmata regulatsioon
- Plasmodesmata variatsioonid
- Muud tüüpi lahtrite vahelised ristmikud
Nii looma- kui ka taimeriigis peavad rakud suutma ellujäämise tagamiseks omavahel suhelda. On olemas mitmeid kanaleid ja ristmikke, mis sillavad rakke ja võimaldavad ainetel ja s-del nende vahel ristuda. Kaks peamist näidet hõlmavad plasmodesmatti ja pilude ristmikke, kuid neil on olulisi erinevusi.
Lisateavet taime- ja loomsete rakkude sarnasuste ja erinevuste kohta.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Nii taimedes kui ka loomades vajavad rakud viisi omavaheliseks suhtlemiseks, oluliste immuunvastuse signaalide edastamiseks ja materjalide voolamiseks läbi membraanide teistesse rakkudesse. Lünkade ristmikud loomadel ja plasmodesmata taimedel on kaks sama tüüpi kanalit, kuid neil on üksteisest selged erinevused.
Mis on tühimik?
Lünkade ristmikud on loomarakkudes leiduva ühendava kanali vorm. Taimerakkudel puuduvad tühimikud.
Vahetransistor koosneb ühendusedvõi hemichannels. Hemikanalid valmistatakse rakkude endoplasmaatilise retikulumi abil ja need viiakse Golgi aparaadi abil rakumembraanile. Need molekulaarstruktuurid on valmistatud transmembraansetest valkudest, mida nimetatakse ühendiinideks. Konsoonid rivistuvad, moodustades naaberrakkude vahel tühimiku.
Lisateavet Golgi aparaadi funktsiooni ja ülesehituse kohta.
Lünkade ühendused toimivad kanalitena, mis võimaldavad olulistes ainetes nagu väikesed difusioonimolekulid, mikro-RNA-d (miRNA-d) ja ioonid. Suuremad molekulid nagu suhkrud ja valgud ei pääse neist pisikestest kanalitest läbi.
Lünkade ristmikud peavad rakkude vaheliseks suhtlemiseks töötama erineva kiirusega. Nad saavad kiiresti avada ja sulgeda, kui on vaja kiiret reageerimist. Fosforüülimine mängib rolli pilude ristmike reguleerimisel.
Lünkade liigid
Siiani on teadlased leidnud loomarakkudes kolme peamist lõheühenduse tüüpi. Homotüüpsetel lõheühendustel on identsed ühendid. Heterotüüpsed lõheühendused on valmistatud erinevat tüüpi ühendustest. Heteromeersetel piluühendustel võivad olla kas ühesugused või erinevad ühendused.
Lünkade olulisus
Lünkade ristmikud võimaldavad teatud materjalidel naabersaare vahel liikuda. See on organismi tervise säilitamiseks ülitähtis. Näiteks vajavad südame müokardi rakud kiire suhtlus ioonivoolu kaudu, et korralikult töötada.
Lünkade ristmikud on olulised ka immuunsussüsteemi reaktsioonides. Immuunsed rakud kasutavad lõheühendusi vastuste genereerimiseks nii tervetes kui ka nakatunud või vähirakkudes.
Immuunrakkudes olevad lüngad võimaldavad kaltsiumiioonidel, peptiididel ja muudel kandjatel läbi pääseda. Üks selline messenger on adenosiintrifosfaat ehk ATP, mis aktiveerib immuunrakke. Kaltsium (Ca2 +) ja NAD + on mõlemad signaalmolekulidena, mis on seotud raku funktsioonidega kogu raku elu jooksul.
RNA-l lastakse ka läbida pilude ristmikke, kuid ristmikud on selektiivsed selle suhtes, milliste miRNA-dega on lubatud.
Lünkade ristmikud on olulised ka teatud vähivormide ja verehaiguste, näiteks leukeemia korral. Teadlased uurivad endiselt, kuidas toimib side stroomarakkude ja leukeemiliste rakkude vahel.
Teadlased soovivad leida rohkem teavet lõhede ristmike erinevate blokaatorite kohta, et võimaldada uudsete ravimite tootmist, mis aitavad ravida immuunhäireid ja muid haigusi.
Mis on Plasmodesmata?
Arvestades lõheühenduste olulist rolli loomarakkudes, võiksite küsida, kas need esinevad ka taimerakkudes. Kuid taimerakkudes puuduvad tühimikud.
Taimerakud sisaldavad kanaleid, mida nimetatakse plasmodesmata. Edward Tangl avastas need esmakordselt 1885. aastal.Loomarakud iseenesest ei sisalda plasmodesmaati, kuid teadlased on avastanud sarnase kanali, mis pole tühimik. Plasmodesmaatide ja pilude ristmike vahel on mitmeid struktuurilisi erinevusi.
Mis on plasmodesmata (kui ainsuses on plasmodesma)? Plasmodesmata on pisikesed kanalid, mis sillavad taimerakud omavahel. Selles suhtes on nad üsna sarnased loomade rakkude lõheühendustega.
Taimerakkudes peab plasmodesmata siiski ületama primaarsed ja sekundaarsed rakuseinad, et signaalid ja materjalid saaksid läbi minna. Loomarakkudel ei ole rakuseinu. Niisiis vajavad taimed viisi rakuseinte läbimiseks, kuna taimede plasmamembraanid ei puutu taimerakkudes üksteisega otseselt kokku.
Plasmodesmata on üldiselt silindriline ja vooderdatud plasmamembraaniga. Neil on desmotubulid, kitsad, siledast endoplasmaatilisest retikulumist valmistatud torud. Äsja moodustunud primaarsed plasmodesmaatikad kipuvad omavahel kokku kogunema. Sekundaarsed plasmodesmaadid arenevad rakkude laienedes.
Plasmodesmata funktsioonid
Plasmodesmata võimaldab spetsiifiliste molekulide läbimist taimerakkude vahel. Ilma plasmodesmata ei saaks vajalikud materjalid taimede jäikade rakuseinte vahel edasi liikuda. Plasmodesmaati läbivad olulised materjalid hõlmavad ioone, toitaineid ja suhkruid, signaalmolekulid immuunvastuse jaoks mõnikord suuremad molekulid nagu valgud ja mõned RNA-d.
Üldiselt toimivad need ka omamoodi filtrina, et vältida palju suuremaid molekule ja patogeene. Siiski võivad sissetungijad sundida plasmodesmaati seda taimede kaitsemehhanismi avama ja alistama. Plasmodesmaatide läbilaskvuse muutus on vaid üks näide nende kohanemisvõimest.
Plasmodesmata regulatsioon
Plasmodesmat saab reguleerida. Üks silmapaistev regulatiivne polümeer on kalloos. Callose koguneb plasmodesmaatide ümber ja kontrollib, mis nendesse siseneda võib. Suurenenud kallose kogused põhjustavad molekulide vähem liikumist läbi plasmodesmata. See teeb seda, pigistades sisuliselt pooride läbimõõdu. Läbilaskvust saab suurendada, kui kalloosi on vähem.
Mõnikord võivad suuremad molekulid läbida plasmodesmatti, laiendades nende pooride suurust või laiendades neid. Kahjuks kasutavad seda viirused mõnikord ära. Teadlased õpivad veel plasmodesmattide täpset molekulaarset meiki ja nende toimimist.
Plasmodesmata variatsioonid
Plasmodesmatitel on taimerakkudes erinevates rollides erinevad vormid. Kõige elementaarsemal kujul on need lihtsad kanalid. Plasmodesmata võib aga teha keerukamaid ja hargnevaid kanaleid. Viimati nimetatud plasmodesmata toimivad rohkem filtritena, mis kontrollivad liikumist sõltuvalt taimekoetüübist. Mõned plasmodesmatad töötavad sõelana, teised aga lehtrina.
Muud tüüpi lahtrite vahelised ristmikud
Inimese rakkudes võib leida nelja tüüpi rakusiseseid ristmikke. Lünkade ristmikud on üks neist. Ülejäänud kolm on desmosoomid, kinnituvad ristmikud ja ummistused.
Desmosoomid on väikesed ühendused, mida vajatakse kahe raku vahel, mis sageli taluvad kokkupuudet, näiteks epiteelirakud. Ühendus koosneb kadheriinidest ehk linkervalkudest.
Sulgevaid ristmikke nimetatakse ka tihedateks ristmikeks. Need tekivad siis, kui kahe raku plasmamembraanid sulanduvad. Ummistunud või tiheda ristmiku kaudu ei pääse paljud ained. Saadud pitsat kaitseb patogeene; Siiski võib neist mõnikord üle saada, avades rakud ründamiseks.
Kleepuvaid ristmikke võib leida sulgevate ristmike alt. Kadheriinid ühendavad neid kahte tüüpi ristmikke. Kleepuvad ristmikud ühendatakse aktiinniitide kaudu.
Veel üks ühenduslüli on hemidesmosoom, mis kasutab kadheriinide asemel integriini.
Hiljuti avastasid teadlased, et nii loomarakud kui ka bakterid sisaldavad plasmodesmaatidega sarnaseid rakumembraani kanaleid, mis ei ole lõheühendused. Neid nimetatakse tunnel nanotorudeks või TNT-deks. Loomarakkudes võivad need TNT-d võimaldada vesikulaarsetel organellidel rakkude vahel liikuda.
Ehkki pilude ristmike ja plasmodesmaatide vahel on palju erinevusi, mängivad nad mõlemad võimaldamist rakusisene kommunikatsioon. Nad läbivad rakusignaale ja neid saab reguleerida, et lubada või keelata teatud molekulide ristumine. Mõnikord võivad viirused või muud haiguste vektorid nendega manipuleerida ja muuta nende läbilaskvust.
Kuna teadlased saavad teada mõlemat tüüpi kanalite biokeemilisest meigist, saavad nad haigusi ära hoida paremini kohandada või uusi ravimeid teha. On selge, et rakusisese membraaniga vooderdatud poorid on levinud paljudes liikides ja näib tõenäoline, et uued kanalid tuleb veel avastada bakterites, taimedes ja loomades.