Τι είναι το Plasmodesmata;

Τα πλασμοδέσματα είναι μικρά κανάλια που συνδέουν τα φυτικά κύτταρα. Διευκολύνουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του κυτταροπλάσματος των γειτονικών κυττάρων μέσω της μεταφοράς μικρών και μεγάλων μορίων. Αποτελούν μια σημαντική οδό για την επικοινωνία κυψέλης-κυττάρου.

Τα φυτά είναι πολυκύτταροι οργανισμοί. αποτελούνται από εκατοντάδες χιλιάδες κύτταρα που λειτουργούν μαζί, συνθέτοντας έναν οργανισμό ως σύνολο.

Για να λειτουργήσει ο οργανισμός, τα κύτταρά του πρέπει να συντονιστούν μεταξύ τους και για να γίνει αυτό πρέπει να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ωστόσο, ένα κελί δεν μπορεί απλώς να καλέσει ή να στείλει μήνυμα σε ένα άλλο κελί και να του μιλήσει.

Προκειμένου να επικοινωνήσουν μεταξύ τους, τα φυτικά κύτταρα κατέληξαν σε μια στρατηγική χρήσης πλασμοδεσμάτων.

Τρία φυτικά κύτταρα με διακριτούς πυρήνες που περικλείουν το γενετικό υλικό και το κενοτόπιο (που αποθηκεύει την τροφή) παρουσιάζονται παραπάνω. Τα πλασμοδέσματα αντιπροσωπεύονται από τις κίτρινες δομές που μοιάζουν με γέφυρα μεταξύ των κυττάρων. (Προστασία φωτογραφίας:Chinthaka_Suraj/Shutterstock)

Τι είναι τα plasmodesmata;

Τα Plasmodesmata είναι σαν σήραγγες που συνδέουν δύο γειτονικά κελιά, ακριβώς όπως ένας διάδρομος που συνδέει δύο δωμάτια.

Δείχνεται η κίνηση των μορίων μεταξύ γειτονικών φυτικών κυττάρων. Ακολουθούνται δύο κύριες οδοί:η αποπλαστική οδός και η συμπλαστική οδός. Η αποπλαστική οδός είναι η διέλευση μορίων κατά μήκος του κυτταρικού τοιχώματος, ενώ η συμπλαστική οδός είναι η διέλευση μορίων κατά μήκος των πλασμοδεσμών. (Φωτογραφία:VectorMine/Shutterstock)

Ένα πλασμόδεσμα (ο ενικός αριθμός των πλασμοδεσμάτων) αποτελείται από δύο συστατικά:τη μεμβράνη και τους χώρους μεμβράνης.

Το τμήμα της μεμβράνης είναι μια επέκταση του εξωτερικού καλύμματος του φυτικού κυττάρου, της πλασματικής μεμβράνης ή της κυτταρικής μεμβράνης. Οι χώροι της μεμβράνης σχηματίζονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο (ένα συστατικό του κυττάρου), το οποίο διατρέχει και τα δύο κύτταρα, που ονομάζονται απομολυσματικά.

Ο χώρος μεταξύ της μεμβράνης και του αποσωληνίσκου θα είναι ο χώρος για την κίνηση των μορίων.

Δομικά, μπορεί να είναι ένας μεμονωμένος σωλήνας, δίδυμος ή διακλαδισμένος.

Τα πλασμοδέσματα είναι σαν σήραγγες, καθώς συνδέουν τα φυτικά κύτταρα και βοηθούν το φυτό να μεταφέρει σημαντικά μόρια για τη σωστή λειτουργία των φυτικών δραστηριοτήτων.

Τα πλασμοδέσματα βοηθούν επίσης στη ρύθμιση της ροής των μορίων μέσω αυτών. Ακριβώς όπως η παρουσία πυλών διοδίων διασφαλίζει τη σωστή διαχείριση της κυκλοφορίας στους δρόμους, οι πρωτεΐνες ακτίνη και μυοσίνη (οι ίδιες πρωτεΐνες που σας βοηθούν να κινήσετε τους μύες σας) βοηθούν τα μόρια του πλασμοδεσμάτων να μεταφέρουν.

Η κίνηση των μορίων μεταξύ γειτονικών φυτικών κυττάρων μέσω πλασμοδεσμών ονομάζεται συμπλαστική οδός .

Ποια μόρια μπορούν να περάσουν από τα πλασμοδέσματα;

Η μεταφορά μορίων μέσω των πλασμοδεσμών εξαρτάται από το μέγεθος της σήραγγας.

Υπό κανονικές συνθήκες, μικρά μόρια, όπως σάκχαρα και αμινοξέα, με μεγέθη μικρότερα από 1 kDa (kilodalton), μπορούν εύκολα να περάσουν μέσα από τα πλασμοδάσματα.

Μεγαλύτερα μόρια όπως το RNA και οι πρωτεΐνες μπορούν να περάσουν μόνο όταν το μέγεθος του καναλιού αυξηθεί. Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω εξωτερικών επιρροών, όπως το στάδιο ανάπτυξης του φυτού. Η διέλευση μέσω των πλασμοδεσμών είναι ευέλικτης φύσης και μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί ανάλογα με τις ανάγκες του.

Τι ρυθμίζει όμως το μέγεθος του περάσματος;

Η απάντηση είναι η εναπόθεση καλλόζης. Η καλλόζη είναι ένας υδατάνθρακας που υπάρχει στο κυτταρικό τοίχωμα των φυτών και βοηθά τα φυτά να επιβιώσουν από διάφορους τύπους στρες.

Τα φυτικά κύτταρα έχουν συγκεκριμένα ένζυμα για την παραγωγή και την αποικοδόμηση της κάλοζης. Η παραγόμενη κάλοση εναποτίθεται στο λαιμό των πλασμοδεσμωμάτων (όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα), περιορίζοντας το μέγεθος των πόρων των πλασμοδεσμών. Έτσι, μόνο μικρά μόρια μπορούν να περάσουν. Αντίθετα, η ενζυματική καταστροφή της κάλοζης θα ανακουφίσει τη στένωση και θα αυξήσει το μέγεθος της διόδου για την κίνηση μεγαλύτερων μορίων.

Έτσι, οι διακυμάνσεις στην εναπόθεση καλλόζης ρυθμίζουν με ακρίβεια τη μεταφορά μορίων μέσω των πλασμοδεσμών.

Λίζα: Το διάγραμμα απεικονίζει την παρουσία πλασμοδεσμών μεταξύ των δύο φυτικών κυττάρων. Η εναπόθεση κάλλος στην περιοχή του λαιμού περιορίζει το μέγεθος των πόρων, καθιστώντας τον στενό, ενώ η δίοδος είναι ευρεία στην κεντρική περιοχή όπου δεν υπάρχει εναπόθεση κάλων.

Γιατί είναι σημαντικά τα plasmodesmata;

Τα πλασμοδέσματα βοηθούν τα φυτικά κύτταρα να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Διευκολύνουν τη μεταφορά μικρών μορίων όπως τα θρεπτικά συστατικά και άλλα μόρια που ρυθμίζουν την ανάπτυξη των φυτών, καθώς και μακρομορίων όπως το mRNA και οι πρωτεΐνες. Η μεταφορά είναι αμφίδρομη, που σημαίνει ότι τα μόρια μπορούν να μετακινηθούν εμπρός και πίσω όπως απαιτείται.

Ρυθμίζουν τη διακυτταρική μεταφορά αλλάζοντας το μέγεθος της διόδου, που ονομάζεται «πλαστικότητα» των πλασμοδεσμών. Παράγοντες όπως η περιοχή επαφής μεταξύ των κυττάρων με τη μεσολάβηση πλασμοδεσμάτων, ο αριθμός των πλασμοδεσμάτων, το μήκος, καθώς και η περιοχή διατομής τους, μπορούν επίσης να καθορίσουν τον ρυθμό μεταφοράς.

Τα πλασμοδέσματα παίζουν σημαντικό ρόλο στην αγγειακή μεταφορά, καθώς μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά που παράγονται από τα φύλλα κατά τη φωτοσύνθεση στους ιστούς που τα απαιτούν.

Εκτός από τη μεταφορά, παίζουν επίσης βασικό ρόλο στην ανοσία των φυτών. Βοηθούν τα φυτά να αντιμετωπίσουν παθογόνα βακτήρια, ιούς και μύκητες. Όταν ένα φυτό συναντά ένα παθογόνο, μία από τις πρώτες αμυντικές αντιδράσεις θα ήταν το κλείσιμο των πλασμοδεσμών. Εάν η δίοδος είναι κλειστή ή αποκλεισμένη, το παθογόνο δεν μπορεί πλέον να εισέλθει στα κύτταρα και να εξαπλώσει τη μόλυνση.