Какво представляват плазмодесматите?

Плазмодесмата е тънък канал чрез растителни клетки, който им позволява да комуникират.

Растителните клетки се различават по много начини от животинските клетки, както по отношение на някои от техните вътрешни органели и факта, че растителните клетки имат клетъчни стени, където животинските клетки нямат. Двата типа клетки също се различават по начина, по който общуват помежду си и по начина, по който преместват молекулите.

Плазмодесматите (единствена форма: плазмодезма) са междуклетъчни органели, които се намират само в растителните и водораслите. (Животната клетка "еквивалент" се нарича разклонителен възел.)

Плазмодесматите се състоят от пори или канали, разположени между отделни растителни клетки, и свързват симпластичното пространство в растението. Те също могат да бъдат наречени "мостове" между две растителни клетки.

Плазмодесмата разделя външната клетъчни мембрани на растителните клетки. Действителното въздушно пространство, отделящо клетките, се нарича десмотубула.

Десмотубулът притежава твърда мембрана, която изпълнява дължината на плазмодезмата. Цитоплазма лежи между клетъчната мембрана и десмотубула. Цялата плазмодезма е покрита с гладък ендоплазмен ретикулум от свързаните клетки.

Плазмодесмата образува по време на клетъчното делене на развитието на растенията. Те се образуват, когато части от гладкия ендоплазмен ретикулум от родителските клетки се вложат в новообразуваните растителна клетка стена.

Първичните плазмодесмати се формират, докато клетъчната стена и ендоплазменият ретикулум също се формират; вторичните плазмодесмати се образуват след това. Вторичните плазмодесмати са по-сложни и могат да имат различни функционални свойства по отношение на размера и естеството на молекулите, които могат да преминат.

Плазмодесматите играят роля както в клетъчната комуникация, така и в транслокацията на молекулите. Растителните клетки трябва да работят заедно като част от многоклетъчния организъм (растението); с други думи, отделните клетки трябва да работят в полза на общото благо.

Следователно комуникацията между клетките е от решаващо значение за оцеляването на растенията. Проблемът с растителните клетки е здравата, твърда клетъчна стена. За по-големите молекули е трудно да проникнат в клетъчната стена, поради което са необходими плазмодесмати.

Плазмодесматите свързват тъканните клетки помежду си, така че имат функционално значение за растежа и развитието на тъканите. Изследователи изяснен през 2009 г. че развитието и дизайна на основните органи зависят от транспортирането на транскрипционни фактори (протеини, които помагат за превръщането на РНК в ДНК) през плазмодесматите.

Преди плазмодесматите се смятаха за пасивни пори, през които се движеха хранителни вещества и вода, но сега е известно, че има активна динамика.

Установено е, че актиновите структури помагат за преместване на транскрипционните фактори и дори растителни вируси чрез плазмодезма. Точният механизъм за това как плазмодесматите регулират транспорта на хранителни вещества, не е добре разбран, но е известно, че някои молекули могат да причинят плазмодезмените канали да се отварят по-широко.

Флуоресцентни сонди помогнаха да се установи, че средната ширина на плазмодесмалното пространство е приблизително 3-4 нанометра. Това обаче може да варира между видовете растения и дори клетъчните типове. Плазмодесматите дори могат да променят размерите си навън, така че да могат да се транспортират по-големи молекули.

Растителните вируси може да са в състояние да се движат през плазмодесмати, което може да бъде проблематично за растението, тъй като вирусите могат да обикалят и заразяват цялото растение. Вирусите могат дори да могат да манипулират размера на плазмодезма, така че по-големите вирусни частици да могат да се движат през.

Изследователите смятат, че захарната молекула, контролираща механизма за затваряне на плазмодезматичните пори, е калозна. В отговор на спусък, като нахлуващ патоген, калозата се отлага в клетъчната стена около плазмодермалната пора и порите се затварят.

Извиква се генът, който дава команда да се синтезира и депозира калоза CalS3. Следователно е вероятно плътността на плазмодесмата да повлияе на индуцирана реакция на съпротива до патогенна атака в растенията.

Тази идея беше изяснена, когато беше открито, че протеин, наречен PDLP5 (плазмодесмата-локализиран протеин 5), предизвиква производството на салицилова киселина, което засилва защитния отговор срещу растителна патогенна бактериална атака.

През 1897 г. Едуард Тангл забелязва присъствието на плазмодесматите в рамките на симплазмата, но чак през 1901 г. Едуард Страсбург ги нарече плазмодесмати.

Естествено, въвеждането на електронния микроскоп позволи плазмодесматите да бъдат изследвани по-внимателно. През 80-те години учените могат да изучават движението на молекулите през плазмодесматите, използвайки флуоресцентни сонди. Нашите знания за структурата и функцията на плазмодесматите обаче остават рудиментарни и трябва да се направят повече изследвания, преди всички да бъдат разбрани напълно.

По-нататъшните изследвания бяха затруднени дълго, тъй като плазмодесматите са свързани толкова тясно с клетъчната стена. Учените са се опитали да премахнат клетъчната стена, за да характеризират химическата структура на плазмодесматите. През 2011, това беше осъщественои бяха открити и охарактеризирани много рецепторни протеини.