Строение и функции плазмодесмы
Обновлено: 06.05.2024
• Первичная плазмодесма представляет собой пору в клеточной стенке, которая образуется при цитокинезе
• Плазмодесмы связывают клетки в многоклеточные структуры, называемые симпластами, в пределах которых передаются сигналы
• Плазмодесмы способны открываться и закрываться, а вирусы могут увеличивать размер их пор
Окончание формирования клеточной пластинки не означает полную изоляцию друг от друга клеток, образовавшихся в результате деления. В новообразованной стенке остаются поры, которые называются плазмодесмы (ед. число плазмодесма). Эти поры позволяют цитоплазмам обеих дочерних клеток обмениваться различными материалами.
Плазмодесмы образуются при цитокинезе, когда при образовании клеточной пластинки в нее попадают трубочки ЭПР. Мембраны клеточной пластинки и захваченного ЭПР не сливаются друг с другом, оставляя сегмент последнего окруженным трубочкой плазматической мембраны, соединенной с плазматическими мембранами обеих клеток.
Между трубочкой плазматической мембраны и ЭПР находится тонкое кольцо цитоплазмы, которое соединяет цитоплазмы клеток. Канал, образованный вместе этими тремя элементами, называется плазмодесма. Плазмодесмы, образующиеся при цитокинезе, называются первичными. Существует еще один механизм образования плазмодесм, поскольку они также обнаруживаются в клетках, не являющихся продуктами одного деления.
Образование этих «вторичных» плазмодесм начинается с локального утоньшения стенки между двумя клетками, и при этом каким-то образом должна обеспечиваться вставка ЭПР в образующееся отверстие.
Плазмодесмы образуются, когда трубочки ЭПР,
попавшие к клеточную пластинку при ее формировании, располагаются поперек (слева).
Зрелая плазмодесма (справа) содержит трубочку ЭПР (десмотрубочку), проходящую посередине канала, соединяющего две клетки.
Выстилающая канал плазматическая мембрана общая для обеих клеток.
Из одной клетки в другую молекулы проходят в пространстве между десмотрубочкой и стенкой канала.
Плазмодесмы соединяют цитоплазму множества клеток в одну большую структуру, которая называется симпласт. В пределах этой структуры, плазмодесмы обеспечивают передачу электрических сигналов и свободное передвижение небольших водорастворимых молекул. Между клетками также могут мигрировать некоторые иРНК и белки.
Однако не все большие молекулы могут проходить через плазмодесмы, и регулируемая миграция специфических иРНК и белков между клетками может происходить в процессе развития организма, определяя судьбу клеток. По-видимому, движение больших молекул контролируется изменением размеров плазмодесм.
Молекулы могут доставляться к плазмодесмам при участии актиновых филаментов. Плазмодесмы расположены в тех же местах клеточной стенки, где сосредоточен актиновый цитоскелет. Актиновые филаменты образуют сеть, которая участвует во внутриклеточном транспорте, актиновые филаменты образуют очень активную систему транспорта метаболитов на большие расстояния по цитоплазме вакуолизированных растительных клеток. К числу актиновых структур, наиболее распространенных в клетках растений, принадлежат нити, идущие от одного конца клетки к другому и скрепленные с клеточной стенкой, вероятно, с помощью миозина.
Эта форма миозина является уникальной и встречается только в клетках растений. Актиновые нити и плазмодесмы обеспечивают движение молекул между растительными клетками. Актиновые нити обеспечивают общий ток цитоплазмы в клетках и, соответственно, транспортируют попавшие в клетку вещества к другому ее концу, а плазмодесмы — движение молекул между клетками. Хотя не существует данных в пользу того, что сами большие пучки актиновых филаментов могут тянуться из клетки в клетку через плазмодесмы, предполагают, что в порах содержатся более тонкие актиновые филаменты, а также молекулы миозина. Не исключено, что размер пор меняется в результате их сокращения и расширения, и тем самым регулируется поток через них различных веществ.
Многие вирусы растений используют плазмодесмосомные каналы между клетками. Как показано на рисунке ниже, несмотря на большие размеры, вирусы могут быстро проникать из клетки в клетку, используя плазмодесмы. Это возможно постольку, поскольку вирусы растений экспрессируют белки, которые называются двигательными белками и которые позволяют проходить через плазмодесмы значительно более крупным частицам, чем они могут пропускать на самом деле. Как функционируют эти белки, пока неясно.
Один из них, экспрессируемый вирусом табачной мозаики, связан с ЭПР (который изменяется при вирусной инфекции, становясь продуцентом вирусных частиц), а также с микротрубочками и актиновыми филаментами. Поэтому вирус берет на себя функции синтетической и транспортной систем клетки хозяина, увеличивая размер поры плазмодесмы, что позволяет ему распространяться в соседние клетки.
Плазмодесмы соединяют клетки, находящиеся на переднем плане, в группу с общей цитоплазмой (симпласт).
В симпласте вещества могут мигрировать от одной клетки к другой,
но не поступают в расположенные ниже клетки.
Такие связи позволяют клеточным доменам одного растения поддерживать общие свойства. На электронной микрофотографии представлены частицы вируса мозаики коровьего гороха,
проходящие через плазмодесму, соединяющую две клетки листа.
В обеих клетках содержатся крупные вакуоли, которые видны в виде сплошных белых масс в нижнем левом и верхнем правом углах фотографии.
В каждой клетке присутствует тонкий слой цитоплазмы, примыкающий к внутренней стороне клеточной стенки.
Вирусные частицы выглядят в виде плотных темных структур,
располагающихся в цитоплазме нижней клетки и поднимающихся по плазмодесме.
Это позволяет предполагать, что распространение инфекции происходит от нижней клетки к верхней.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Плазмодесма
Плазмодесмы — микроскопические цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений. Плазмодесмы проходят через канальцы поровых полей первичной клеточной стенки, полость таких канальцев выстлана плазмолеммой — наружной мембраной плазмодесмы.
В отличие от десмосом животных плазмодесмы растений образуют прямые цитоплазматические межклеточные контакты, обеспечивающие межклеточный транспорт ионов и метаболитов. Совокупность клеток, объединённых плазмодесмами, образует симпласт.
Содержание
Образование и строение
Плазмодесмы образуются при делении клетки, во время образования первичной клеточной стенки, количество плазмодесм у только что разделившихся клеток максимально и достигает тысяч, при старении клеток количество плазмодесм падает вследствие разрывов при увеличении толщины клеточной стенки; в клетках со сформировавшейся вторичной клеточной стенкой они локализуются в замыкающих плёнках пор.
Плазмодесмы представляют собой тонкие трубчатые цитоплазматические каналы диаметром 20-40 нм (иногда до 68 нм), соединяющие соседние клетки, плазмалемма, выстилающая полость канальцев непосредственно переходит в плазматические мембраны соседствующих клеток. Обычно в просвете сформировавшихся плазмодесм находится тонкая цилиндрическая структура - десмотубула, являющаяся продолжением эндоплазматического ретикулума обеих клеток и соединяющая полости эндоплазматических ретикулумов соседних клеток. Пространство между внешней поверхностью десмотубулы и плазмолеммой заполнено цитозолем.
На ранних стадиях развития растений плазмодесмы объединяют клетки зародыша в единый симпласт, однако затем в процессе органогенеза при дифференцировке клеток и образовании тканей часть плазмодесм разрушается и образуются изолированные симпласты различных тканей растения.
Функции и симпластный транспорт
Транспортный белок вируса табачной мозаики, маркированный зелёным флуоресцентным белком, в плазмодесмах клеток листа Nicotiana benthamiana (конфокальная микроскопия).
Считается, что через плазмодесмы может осуществляться межклеточный транспорт метаболитов, причём, поскольку плазмодесмы объединяют как цитоплазматическое пространство клеток растения, так и, через десмотубулы, их эндоплазматические сети.
Поскольку диаметр плазмодесм существенно ниже длины волны видимого света, их наблюдение с помощью классической световой микроскопии в нативном состоянии (in vivo) невозможно, а при электронной микроскопии используются фиксированные препараты, т.е. прямое наблюдение транспорта невозможно.
Вместе с тем косвенными методами - введением в участок симпласта водорастворимых флуоресцирующих красителей - было показано, что в пределах симпласта транспорт низкомолекулярных соединения через плазмодесмы не только присутствует, но и его скорость (1-6 см/ч) превышает скорость, характерную для диффузии, механизм такого симпластного транспорта в настоящее время (2008 г.) не выяснен.
Предполагается, что вирусы растений в той или иной форме способны распространяются по плазмодесмам, минуя тем самым стадию проникновения через клеточную мембрану, в этом случае в симпластном транспорте задействованы вирусные транспортные белки (viral movement proteins), связывающиеся с элементами плазмодесм.
Литература
- Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж. Уотсон. Молекулярная биология клетки, в 3-х томах, М., Мир, 1994, т.3.
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Плазмодесма" в других словарях:
плазмодесма — плазмодесма … Орфографический словарь-справочник
плазмодесма — сущ., кол во синонимов: 1 • нить (44) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
плазмодесма — Цитоплазматический тяж, соединяющий соседние растительные клетки и обеспечивающий поток веществ от клетки к клетке; П. располагаются в канальцах, образующихся в процессе клеточного деления. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый… … Справочник технического переводчика
Плазмодесма(ы) — * плазмадэсма(ы) * plasmodesma(ta) цитоплазматические нити (тяжи) у растений, которые образуют тонкие протоплазматические () связи (мостики) между соседними клетками, расположенные в канальцах, образующихся в процессе клеточного деления. П.… … Генетика. Энциклопедический словарь
плазмодесма — plasmodesma плазмодесма. Цитоплазматический тяж, соединяющий соседние растительные клетки и обеспечивающий поток веществ от клетки к клетке; П. располагаются в канальцах, образующихся в процессе клеточного деления. (Источник: «Англо русский… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
плазмодесма — (plasmodesma; плазмо + греч. desmos связь) тяж протоплазмы, соединяющий соседние растительные клетки … Большой медицинский словарь
Плазмодесма — ж. см. плазмодесмы Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
плазмодесма — канальцы эндоплазматической сети, переходящие из одной клетки в другую через отверстия в замыкающей пленке поры и тем самым связывающие протопласты двух соседних клеток между собой … Анатомия и морфология растений
ПЛАЗМОДЕСМА — тончайший сквозной каналец в клеточной оболочке, в котором находится и переходит из одной клетки в плутую окруженный плазмалеммой тяж цитоплазмы, связывающий соседние иротопласты друг с другом … Словарь ботанических терминов
нить — Волокно, волоконце, ворса, шерстинка, жила, жилка, фибра. .. ариаднина нить, проходить красной нитью. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. нить (связующая нить); волокно,… … Словарь синонимов
Строение и функции плазмодесмы
Ниже перечислены основные функции клеточных стенок растений.
1. Клеточные стенки обеспечивают отдельным клеткам и растению в целом механическую прочность и опору. В некоторых тканях прочность усиливается благодаря интенсивной лигнификации (небольшое количество лигнина присутствует во всех клеточных стенках). Особо важную роль играет лигнификация клеточных стенок у древесных и кустарниковых пород.
2. Относительная жесткость клеточных стенок и сопротивление растяжению обусловливают тургесцентность клеток, когда в них осмотическим путем поступает вода. Это усиливает опорную функцию во всех растениях и служит единственным источником опоры для травянистых растений и для таких органов, как листья, т. е. там, где отсутствует вторичный рост. Клеточные стенки также предохраняют клетки от разрыва в гипотонической среде.
3. Ориентация целлюлозных микрофибрилл ограничивает и в известной мере регулирует как рост, так и форму клеток, поскольку от расположения этих микрофибрилл зависит способность клеток к растяжению. Если, например, микрофибриллы располагаются поперек клетки, опоясывая ее как бы обручами, то клетка, в которую путем осмоса поступает вода, будет растягиваться в продольном направлении.
4. Система связанных друг с другом клеточных стенок (апопласт) служит главным путем, по которому передвигаются вода и растворенные в ней питательные вещества. Клеточные стенки скреплены между собой с помощью срединных пластинок. В стенках имеются небольшие поры, сквозь которые проходят цитоплазматические тяжи, называемые плазмодесмами. Плазмодесмы связывают живое содержимое отдельных клеток, т. е. объединяют все протопласты в единую систему, в так называемый симпласт.
5. Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрываются особой пленкой — кутикулой, состоящей из воскообразного вещества кугина, что снижает потери воды и уменьшает риск проникновения в растение болезнетворных организмов. В пробковой ткани клеточные стенки по завершении вторичного роста пропитываются суберином, выполняющим сходную функцию.
6. Клеточные стенки сосудов ксилемы и ситовидных трубок флоэмы приспособлены для дальнего транспорта веществ по растению. Этот вопрос рассматривается в нашей статье.
7. Стенки клеток эндодермы корня пропитаны суберином и поэтому служат барьером на пути движения воды.
8. У некоторых клеток их видоизмененные стенки хранят запасы питательных веществ; таким способом, например, запасаются гемицеллюлозы в некоторых семенах.
9. У передаточных клеток площадь поверхности клеточных стенок увеличена и соответственно увеличена площадь поверхности плазматической мембраны, что повышает эффективность переноса веществ путем активного транспорта.
Плазмодесмы
Плазмодесмы — это живые связи, соединяющие соседние клетки растения через очень мелкие поры в смежных клеточных стенках. Плазматические мембраны соседних клеток переходят непосредственно одна в другую, выстилая поры. Через просвет каждой поры переходит из клетки в клетку и агранулярный эндоплазма-тический ретикулум. Такая система упрощает связи и координацию между отдельными растительными клетками, поскольку ионам и молекулам не приходится преодолевать на своем пути плазматическую мембрану. Их передвижение, однако, регулируется. Вирусы способны использовать поры в клеточных стенках и могут переходить из клетки в клетку по плазмодесмам.
Плазмодесмы играют также роль при формировании пор в ситовидных пластинках флоэмы.
Вакуоли
Вакуоль представляет собой наполненный жидкостью мембранный мешок, стенка которого состоит из одинарной мембраны. В животных клетках содержатся относительно небольшие вакуоли: фагоцитозные, пищеварительные, авто-фагические и сократительные. Иная картина наблюдается в растительных клетках, особенно в зрелой паренхиме. Здесь клетки содержат одну большую центральную вакуоль, окруженную мембраной, которая носит название тонопласта. Жидкость, заполняющая центральную вакуоль, называется клеточным соком. Это концентрированный раствор, содержащий минеральные соли, сахара, органические кислоты, кислород, диоксид углерода, пигменты и некоторые отходы жизнедеятельности или «вторичные» продукты метаболизма. Ниже перечислены функции, выполняемые вакуолями.
1. Вода обычно поступает в концентрированный клеточный сок путем осмоса, через избирательно проницаемый тонопласт. В результате в клетке развивается тургорное давление и цитоплазма прижимается к клеточной стенке. Осмотическое поглощение воды играет важную роль при растяжении клеток во время роста, а также в общем водном режиме растения.
2. Иногда в вакуолях содержатся растворимые пигменты. В эту группу входят анто-цианины, имеющие красную, синюю или пурпурную окраску, и некоторые родственные соединения, окрашенные в желтый или кремовый цвет. Именно эти пигменты главным образом и определяют окраску цветков (например, у роз, фиалок и георгин), а также окраску плодов, почек и листьев. У листьев они обусловливают различные оттенки осенней окраски, которая зависит также от фотосинтетических пигментов, содержащихся в хлоропластах. Окраска играет роль в привлечении насекомых, птиц и некоторых других животных, участвующих в опылении растений и в распространении семян.
3. У растений в вакуолях иногда содержатся гидролитические ферменты и тогда вакуоли функционируют как лизосомы. После гибели клетки тонопласт, как и все другие мембраны, теряет свою избирательную проницаемость, и ферменты высвобождаются из вакуолей, вызывая автолиз.
4. В вакуолях растения могут накапливаться конечные и некоторые вторичные продукты метаболизма. Из конечных продуктов иногда обнаруживаются, например, кристаллы оксалата кальция. Вторичные продукты, в частности алкалоиды и тан-нины, выполняют, возможно, защитную функцию, предотвращая поедание таких растений травоядными животными. Может накапливаться в вакуолях и латекс — млечный сок растений, такой, например, как у одуванчика. В млечном соке бразильской гевеи содержатся соединения, из которых синтезируют каучук, а в млечном соке мака снотворного — такие алкалоиды, как морфин, из которого получают героин.
5. Некоторые растворимые компоненты клеточного сока, например сахароза и минеральные соли, играют роль запасных питательных веществ, при необходимости используемых цитоплазмой.
Хлоропласты
Хлоропласта — это пластиды, содержащие хлорофилл и каротиноиды и осуществляющие фотосинтез. Они находятся главным образом в листьях. Описание их дано в нашей статье.
Плазмодесмы
Плазмодесмы (от греч. πλάσμα «вылепленное», «оформленное» и δεσμοξ «вязать»)— микроскопические цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений. Плазмодесмы проходят через канальцы поровых полей первичной клеточной стенки, полость таких канальцев выстлана плазмалеммой — наружной клеточной мембраной.
Плазмодесмы представляют собой тонкие трубчатые цитоплазматические каналы диаметром 20—40 нм (иногда до 68 нм), соединяющие соседние клетки, плазмалемма, выстилающая полость канальцев непосредственно переходит в плазматические мембраны соседствующих клеток. Обычно в просвете сформировавшихся плазмодесм находится тонкая цилиндрическая структура — десмотубула, являющаяся продолжением эндоплазматического ретикулума обеих клеток и соединяющая полости эндоплазматических ретикулумов соседних клеток. Пространство между внешней поверхностью десмотубулы и плазмалеммой заполнено цитозолем.
Поскольку диаметр плазмодесм существенно ниже длины волны видимого света, их наблюдение с помощью классической световой микроскопии в нативном состоянии (in vivo) невозможно, а при электронной микроскопии используются фиксированные препараты, то есть прямое наблюдение транспорта невозможно.
Вместе с тем косвенными методами — введением в участок симпласта водорастворимых флуоресцирующих красителей — было показано, что в пределах симпласта транспорт низкомолекулярных соединения через плазмодесмы не только присутствует, но и его скорость (1—6 см/ч) превышает скорость, характерную для диффузии, механизм такого симпластного транспорта в настоящее время (2008 г.) не выяснен.
Смотреть что такое "Плазмодесмы" в других словарях:
ПЛАЗМОДЕСМЫ — (от греч. plasma вылепленное оформленное и desmos связь), цитоплазматические нити, соединяющие протопласты соседних растительных клеток … Большой Энциклопедический словарь
ПЛАЗМОДЕСМЫ — (от плазма и греч. desmos связь), цитоплазматич. нити, соединяющие протопласты соседних растит, клеток. Располагаются П. в канальцах, образующихся при делении клеток (в первичной перегородке остаются субмикроскопич. отверстия) и проходящих через… … Биологический энциклопедический словарь
плазмодесмы — цитоплазматические тонкие нити, диаметром З0 40 нм, соединяющие протопласты соседних клеток у трихомных бактерий, а также в растительных тканях. Число П. у разных клеток различно. Посредством П. осуществляются передача раздражений и передвижение… … Словарь микробиологии
плазмодесмы — (плазма гр. desmos связка) тончайшие нити протоплазмы, соединяющие протопласты соседних клеток у многих растений, а также в нек рых тканях у животных; служит для передвижения питательных веществ и передача раздражения (см. также десмосомы). Новый … Словарь иностранных слов русского языка
плазмодесмы — (от греч. plásma вылепленное, оформленное и desmos связь), цитоплазматические нити, соединяющие протопласты соседних растительных клеток. * * * ПЛАЗМОДЕСМЫ ПЛАЗМОДЕСМЫ (от греч. plasma вылепленное, оформленное и desmos связь),… … Энциклопедический словарь
Плазмодесмы — (от греч. plásma вылепленное, оформленное и desmós связь) цитоплазматической нити, соединяющие соседние растительные клетки. Посредством П. осуществляется связь между Протопластами. Поперечник П. от 180 до 680 Å (чаще 300 400 Å); число П … Большая советская энциклопедия
Плазмодесмы — мн. Тонкие нити, соединяющие соседние клетки растительных и животных организмов. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
ПЛАЗМОДЕСМЫ — (от греч. plasma вылепленное, оформленное и desmos связь), цитоплаз матич. нити, соединяющие протопласты соседних растит. клеток … Естествознание. Энциклопедический словарь
плазмодесмы — плазмод есмы, есм, ед. ч. д есма, ы … Русский орфографический словарь
Десмотубулы — Схематическая структура плазмодесмы. 1 клеточная стенка 2 плазмолемма 3 десмотубула 4 эндоплазматический ретикулум 5 белки плазмодесмы Плазмодесмы микроскопические цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений. Плазмодесмы… … Википедия
цитоплазматической нити, соединяющие соседние растительные клетки. Посредством П. осуществляется связь между Протопластами. Поперечник П. от 180 до 680 Å (чаще 300—400 Å); число П. в разных клетках варьирует. Располагаются П. в канальцах, проходящих через первичную клеточную оболочку по первичным поровым полям; в клетках с вторичной оболочкой они находятся лишь в замыкающих плёнках пор. Полость канальцев выстлана наружной мембраной П.— плазмалеммой. П. обеспечивают передачу раздражений и передвижение веществ от клетки к клетке. См. Десмосомы.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Плазмодесмы — Схематическая структура плазмодесмы. 1 клеточная стенка 2 плазмолемма 3 десмотубула 4 эндоплазматический ретикулум 5 белки плазмодесмы Плазмодесмы (от греч … Википедия
Читайте также: