Plasmodesmen Die Brücke zwischen Pflanzenzellen

Plasmodesmen sind ein dünner Kanal durch Pflanzenzellen, über den sie kommunizieren können.

Pflanzenzellen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von tierischen Zellen, sowohl in Bezug auf einige ihrer inneren Organellen als auch in Bezug auf die Tatsache, dass pflanzliche Zellen Zellwände aufweisen, wo dies bei tierischen Zellen nicht der Fall ist. Die beiden Zelltypen unterscheiden sich auch darin, wie sie miteinander kommunizieren und wie sie Moleküle translozieren.

Was sind Plasmodesmen??

Plasmodesmen (singuläre Form: Plasmodesmen) sind interzelluläre Organellen, die nur in Pflanzen- und Algenzellen vorkommen. (Das "Äquivalent" der tierischen Zelle wird "Gap Junction" genannt.)

Die Plasmodesmen bestehen aus Poren oder Kanälen, die zwischen einzelnen Pflanzenzellen liegen und den symplastischen Raum in der Pflanze verbinden. Sie können auch als "Brücken" zwischen zwei Pflanzenzellen bezeichnet werden.

Die Plasmodesmen trennen die äußeren Zellmembranen der Pflanzenzellen. Der tatsächliche Luftraum, der die Zellen trennt, wird als Desmotubulus bezeichnet.

Die Desmotubuli besitzen eine starre Membran, die sich über die Länge des Plasmodesmas erstreckt. Das Zytoplasma liegt zwischen der Zellmembran und dem Desmotubulus. Das gesamte Plasmodesma ist mit dem glatten endoplasmatischen Retikulum der verbundenen Zellen bedeckt.

Plasmodesmen bilden sich während der Zellteilung der Pflanzenentwicklung. Sie bilden sich, wenn Teile des glatten endoplasmatischen Retikulums der Elternzellen in der neu gebildeten Pflanzenzellwand gefangen sind.

Primäre Plasmodesmen werden gebildet, während die Zellwand und das endoplasmatische Retikulum ebenfalls gebildet werden. Anschließend werden sekundäre Plasmodesmen gebildet. Sekundäre Plasmodesmen sind komplexer und können unterschiedliche funktionelle Eigenschaften in Bezug auf die Größe und die Art der durchlässigen Moleküle aufweisen.

Aktivität und Funktion

Plasmodesmen spielen sowohl bei der zellulären Kommunikation als auch bei der Molekültranslokation eine Rolle. Pflanzenzellen müssen als Teil eines vielzelligen Organismus (der Pflanze) zusammenarbeiten; Mit anderen Worten, die einzelnen Zellen müssen zum Wohle des Gemeinwohls arbeiten.

Daher ist die Kommunikation zwischen den Zellen entscheidend für das Überleben der Pflanzen. Das Problem bei den Pflanzenzellen ist die zähe, starre Zellwand. Größere Moleküle können nur schwer in die Zellwand eindringen, weshalb Plasmodesmen erforderlich sind.

Die Plasmodesmen verbinden Gewebezellen miteinander, so dass sie für das Wachstum und die Entwicklung des Gewebes von funktioneller Bedeutung sind. Die Forscher stellten 2009 klar, dass die Entwicklung und das Design der wichtigsten Organe vom Transport von Transkriptionsfaktoren (Proteinen, die die Umwandlung von RNA in DNA unterstützen) durch die Plasmodesmen abhängen.

Früher galten Plasmodesmen als passive Poren, durch die sich Nährstoffe und Wasser bewegten. Heute ist jedoch bekannt, dass eine aktive Dynamik vorliegt.

Es wurde festgestellt, dass Actin-Strukturen helfen, Transkriptionsfaktoren und sogar Pflanzenviren durch das Plasmodesma zu bewegen. Der genaue Mechanismus, wie die Plasmodesmen den Nährstofftransport regulieren, ist nicht genau bekannt, aber es ist bekannt, dass einige Moleküle dazu führen können, dass sich die Plasmodesmenkanäle weiter öffnen.

Fluoreszenzsonden haben dazu beigetragen, dass die durchschnittliche Breite des Plasmodesmalraums etwa 3-4 Nanometer beträgt. Dies kann jedoch zwischen Pflanzenarten und sogar Zelltypen variieren. Möglicherweise können die Plasmodesmen sogar ihre Abmessungen nach außen ändern, so dass größere Moleküle transportiert werden können.

Pflanzenviren können sich möglicherweise durch Plasmodesmen bewegen, was für die Pflanze problematisch sein kann, da sich die Viren in der gesamten Pflanze fortbewegen und diese infizieren können. Die Viren können möglicherweise sogar die Plasmodesmengröße so manipulieren, dass größere Viruspartikel hindurch gelangen können.

Die Forscher glauben, dass das Zuckermolekül, das den Mechanismus zum Schließen der plasmodesmalen Pore steuert, eine Kallose ist. In Reaktion auf einen Auslöser wie einen Erreger-Eindringling wird Kallose in der Zellwand um die plasmodesmale Pore herum abgelagert und die Pore schließt sich.

Das Gen, das den Befehl zur Synthese und Hinterlegung von Kallose gibt, heißt CalS3. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Plasmodesmata-Dichte die induzierte Resistenzreaktion auf Pathogenbefall in Pflanzen beeinflusst.

Diese Idee wurde geklärt, als entdeckt wurde, dass ein Protein namens PDLP5 (Plasmodesmen-lokalisiertes Protein 5) die Produktion von Salicylsäure verursacht, was die Abwehrreaktion gegen pflanzenpathogene Bakterienbefall verstärkt.

Forschungsgeschichte

1897 bemerkte Eduard Tangl das Vorhandensein der Plasmodesmen im Symplasma, aber erst 1901 nannte Eduard Strasburger sie Plasmodesmen.

Natürlich ermöglichte die Einführung des Elektronenmikroskops eine genauere Untersuchung der Plasmodesmen. In den 1980er Jahren konnten Wissenschaftler die Bewegung von Molekülen durch die Plasmodesmen mit fluoreszierenden Sonden untersuchen. Unser Wissen über die Struktur und Funktion von Plasmodesmen bleibt jedoch rudimentär, und es muss noch mehr geforscht werden, bevor alles vollständig verstanden ist.

Weitere Forschungen wurden lange Zeit behindert, da Plasmodesmen so eng mit der Zellwand verbunden sind. Wissenschaftler haben versucht, die Zellwand zu entfernen, um die chemische Struktur der Plasmodesmen zu charakterisieren. Im Jahr 2011 wurde dies erreicht und viele Rezeptorproteine ​​wurden gefunden und charakterisiert.