תוֹכֶן
- TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
- מהו צומת פער?
- סוגי צומת פערים
- חשיבותן של צומת פערים
- מהן פלסמוסמטה?
- תפקידי פלסמוסמטה
- ויסות פלסמוסמטה
- וריאציות של Plasmodesmata
- סוגים אחרים של צמתים בין תאים
בשתי ממלכות החיות והצומח, התאים חייבים להיות מסוגלים לתקשר זה עם זה כדי להבטיח הישרדות. קיימים מספר תעלות וצמתים המגשרים על תאים ומאפשרים לחומרים וסטים לעבור ביניהם. שתי דוגמאות עיקריות כוללות plasmodesmata וצמתים פערים, אך יש להן הבדלים חשובים.
קרא עוד על הדמיון וההבדלים בין תאי צמחים ובעלי חיים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
בצמחים ובעלי חיים הן התאים זקוקים לדרך לתקשר זה עם זה, להעביר אותות חשובים לתגובה חיסונית ולאפשר לחומרים לזרום על קרומים לתאים אחרים. צומת פערים בבעלי חיים וצמחי plasmodesmata הם שני סוגים דומים של תעלות, אך הם בעלי הבדלים מובהקים זה מזה.
מהו צומת פער?
צומת פערים הם סוג של תעלת חיבור שנמצאת בתאי בעלי חיים. תאי צמחים אינם מחזיקים צומת פערים.
צומת פער מורכב הקשריםאו המיקנלים. המישאנלים מיוצרים על ידי תכנית הרשת האנדופלסמית של התאים, ומועברים לקרום התא על ידי מנגנון גולגי. מבנים מולקולריים אלה עשויים מחלבוני טרנסממברנה הנקראים קוננקסנים. קונקסונים מתיישרים כדי ליצור צומת פער בין התאים השכנים.
קרא עוד אודות הפונקציה והמבנה של מנגנון גולגי.
צומת פערים משמשים כערוצים המאפשרים להכניס חומרים מכריעים כמו מולקולות קטנות ומפוזרות, מיקרו RNA (miRNA) ויונים. מולקולות גדולות יותר כמו סוכרים וחלבונים אינן יכולות לעבור בתעלות הזעירות הללו.
צומת פערים חייבת לעבוד במהירויות שונות לתקשורת בין תאים. הם יכולים להיפתח ולהיסגר במהירות כשנדרש תגובה מהירה. לזרחן יש תפקיד בוויסות צמתי הפער.
סוגי צומת פערים
עד כה מדענים מצאו שלושה סוגים עיקריים של צומת פערים בתאי בעלי חיים. לצמתים של פער הומוטיפי יש קשרים זהים. צומת פערים הטרוטיפיים עשויים סוגים שונים של קונפונונים. צומת פערים הטרומריים יכולים להיות בעלי קשרים זהים או זהים.
חשיבותן של צומת פערים
צומת פערים פועלת כדי לאפשר לחומרים מסוימים לעבור בין תאים שכנים. הדבר חשוב ביותר לשמירה על בריאותו של אורגניזם. לדוגמא, תאי שריר הלב צריכים תקשורת מהירה באמצעות זרימת יונים על מנת לעבוד כראוי.
צומת פערים חיוניים גם לתגובות של מערכת החיסון. תאים חיסוניים משתמשים בצמתים פער כדי לייצר תגובות בתאים בריאים כמו גם בתאים נגועים או סרטניים.
צומת פערים בתאי חיסון מאפשרים ליוני סידן, פפטידים ושליחים אחרים לעבור. מסר אחד כזה הוא אדנוזין טריפוספט או ATP המשמשים להפעלת תאי חיסון. סידן (Ca2 +) ו- NAD + משמשים כל אחד כמולקולות איתות הקשורות לתפקוד התא לאורך חיי התא.
RNA מותר גם לעבור דרך צמתים פערים, אך הצמתים מוכיחים כסלקטיביים לגבי המותרות ב- MRINA.
צומת פערים חשובים גם לסוגי סרטן והפרעות דם כמו לוקמיה. החוקרים עדיין מבחינים כיצד התקשורת בין תאי סטרומה לתאים לויקמיים עובדת.
מדענים מבקשים לגלות מידע נוסף על חוסמים שונים של צומת פערים, כדי לאפשר ייצור של תרופות חדשות שיכולות לעזור בטיפול בהפרעות חיסוניות ומחלות אחרות.
מהן פלסמוסמטה?
בהתחשב בתפקיד החשוב של צומת פערים בתאי בעלי חיים, אולי תוהה אם הם קיימים גם בתאי צמח. עם זאת, צומת פערים נעדרים בתאי צמחים.
תאי צמחים מכילים תעלות הנקראות plasmodesmata. אדוארד טנגל גילה את אלה לראשונה בשנת 1885.תאי בעלי חיים אינם מכילים שום פלסמוזדמה כשלעצמה, אך מדענים גילו תעלה דומה שאינה צומת פער. ישנם מספר הבדלים מבניים בין plasmodesmata לצמתים פערים.
אז מה הם פלסמוסמטה (פלסמודסמה אם יחידה)? Plasmodesmata הם תעלות זעירות המגשרים יחד תאים צמחיים. בהקשר זה הם דומים למדי לצמתים הפערים של תאי בעלי החיים.
עם זאת, בתאי צמחים, plasmodesmata חייבים לחצות את קירות התא הראשיים והמשניים כדי לאפשר אותות וחומרים לרוחב. תאי בעלי חיים אינם בעלי קירות תאים. אז צמחים זקוקים לדרך לעבור דרך קירות התא, מכיוון שממברנות פלזמה צמחיות אינן מתקשרות זו בזו ישירות בתאי צמחים.
Plasmodesmata הם בדרך כלל גליליים ומרופדים בקרום פלזמה. יש להם desmotubules, צינורות צרים העשויים מתכנית אנדופלסמה חלקה. הפלזמודסמטות הראשוניות שהוקמו לאחרונה נוטות להתקבץ יחד. Plasmodesmata משני מתפתחים ככל שהתאים מתרחבים.
תפקידי פלסמוסמטה
Plasmodesmata מאפשרים מעבר של מולקולות ספציפיות בין תאי צמחים. ללא plasmodesmata, חומרים נחוצים לא יכלו לעבור בין דפנות התא הנוקשות של צמחים. חומרים חשובים העוברים דרך פלסמוסמטה כוללים יונים, חומרים מזינים וסוכרים, מולקולות איתות לתגובה חיסונית, מדי פעם מולקולות גדולות יותר כמו חלבונים וכמה RNA.
בדרך כלל הם משמשים גם כמעין פילטר למניעת מולקולות ופתוגנים גדולים בהרבה. עם זאת, הפולשים יכולים לאלץ את הפלזמודסמטה להיפתח ולעקוף את מנגנון ההגנה הזה של צמחים. שינוי זה בחדירות פלסמודסמה הוא רק דוגמא אחת ליכולת ההסתגלות שלהם.
ויסות פלסמוסמטה
ניתן להסדיר את Plasmodesmata. פולימר רגולטורי אחד בולט הוא קורוזיה. קליוזה מצטברת סביב פלסמוסמטה ועובדת לשלוט במה שיכול להיכנס אליהם. כמויות מוגברות של קליוזה גורמות פחות תנועה של מולקולות דרך plasmodesmata. זה עושה זאת בעצם סחיטת קוטר הנקבוביות. ניתן להגדיל את החדירות כאשר יש פחות קורוזיה.
לפעמים מולקולות גדולות יותר יכולות לעבור דרך plasmodesmata, על ידי הרחבת גודל הנקבוביות או הרחבתן. לרוע המזל מנצלים לפעמים זה על ידי וירוסים. החוקרים עדיין לומדים על האיפור המולקולרי המדויק של פלסמוסמטה וכיצד הם עובדים.
וריאציות של Plasmodesmata
Plasmodesmata יש צורות שונות בתפקידים שונים בתאי צמחים. בצורתם הבסיסית ביותר, הם ערוצים פשוטים. עם זאת, plasmodesmata יכול ליצור ערוצים מתקדמים ומסועפים יותר. אלה plasmodesmata האחרונים לעבוד יותר כמו פילטרים השולטים על התנועה בהתאם לסוג רקמות הצמח. חלק מהפלסמוסמטות עובדות כמסננת ואילו אחרות עובדות כמשפך.
סוגים אחרים של צמתים בין תאים
בתאים אנושיים ניתן למצוא ארבעה סוגים של צמתים תוך תאיים. צומת פערים הם אחד מאלה. השלושה האחרים הם תאים, צמתים דבקים וצמתים מסוגרים.
Desmosomes הם מחברים קטנים הנחוצים בין שני תאים אשר לעתים קרובות לסבול חשיפה, כגון תאי אפיתל. החיבור מורכב מקדרינים, או חלבוני קישור.
צמתים נקראים גם צמתים הדוקים. הם מופיעים כאשר ממברנות הפלזמה של שני תאים מתמזגים. לא הרבה חומרים יכולים לעבור את הצומת ההולך או הדוק. החותם המתקבל משרת מחסום מגן מפני פתוגנים; עם זאת, לפעמים אפשר להתגבר על אלה, ולפתוח את התאים לתקוף.
ניתן למצוא צמתים דבקים תחת צמתים נסתרים. קדרינים מחברים בין שני סוגים אלו של צמתים. צמתים דבקים מצטרפים באמצעות חוטי אקטין.
מחבר נוסף הוא המיסמוסום שמשתמש באינטגרין ולא בקדרינים.
לאחרונה, מדענים גילו כי גם תאים מן החי וגם החיידקים אכן מכילים תעלות קרום תא דומות לפלסמוסמטה, שאינן צומת פערים. אלה נקראים צינורות מנהרה, או TNTs. בתאים של בעלי חיים, TNTs אלה יכולים לאפשר לאברונים שלפוחיים לנוע בין תאים.
אמנם ישנם הבדלים רבים בין צומת פערים לבין פלסמוסמטה, אך שניהם ממלאים תפקיד בכך תקשורת תוך תאי. הם מעבירים אותות תאים, וניתן לווסת אותם כדי לאפשר או לסרב למולקולות מסוימות לחצות. לפעמים נגיפים או וקטורי מחלות אחרים יכולים לתפעל אותם ולשנות את חדירותם.
ככל שמדענים לומדים יותר על האיפור הביוכימי של שני סוגי הערוצים, הם יכולים להתאים או להכין טוב יותר תרופות חדשות שיכולות למנוע מחלות. ברור כי נקבוביות מרופדות קרום תאיות נפוצות במינים רבים, ונראה כי טרם התגלו תעלות חדשות בחיידקים, צמחים ובעלי חיים.