Översikt

Plasmodesmata (singular: plasmodesma) är finare, mikroskopiska kanaler som förbinder intilliggande växtceller och möjliggör direkt cytoplasmatiskt utbyte över cellväggarna. De finns i i princip alla kärnförsedda växter och förekommer också i vissa alger där liknande strukturer har uppstått oberoende, vilket illustrerar deras evolutionära betydelse. Genom dessa kanaler kan joner, små metaboliter, signalmolekyler och även vissa makromolekyler förflyttas under reglerade former.

Struktur och komponenter

En plasmodesma består kortfattat av en membranomsluten passage genom det panna av cellvägg som skiljer två celler åt. Centralt i kanalen löper en förtätad tub kallad desmotubule, som är en förlängning av det endoplasmatiska retiklet (ER). Runt desmotubulen finns ett tunt cytoplasmatiskt utrymme, ofta benämnt cytoplasmatisk sleeve, där utbyte kan ske. Kanalens öppning hålls samman av cellväggsmaterial och ett varierande proteinlager som kan reglera dess permeabilitet.

  • Cellmembran: plasmamembran fortsätter in i kanalen och bildar en kontinuerlig barriär mellan cellerna.
  • Desmotubule: en förtätad ER-remsa som länkar de två cellernas ER-system.
  • Cytoplasmatisk sleeve: området för fri passage av molekyler.
  • Proteiner och polysackarider: bestämmer storleksbegränsning och reglering.

Funktioner och biologisk betydelse

Plasmodesmata fungerar som både transportvägar och kommunikationskanaler. De tillåter symplastisk transport, det vill säga förflyttning genom cellers cytoplasma, vilket kompletterar den apoplastiska vägen i cellväggarna. Genom kanalerna kan näringsämnen som socker, hormonella signaler, RNA och proteiner spridas på ett riktat sätt under utveckling och stressrespons. Plasmodesmata är också inblandade i koordination av celltillväxt, vävnadsdifferentiering och försvarsmekanismer; till exempel kan de stängas eller modifieras som svar på patogenangrepp.

Utveckling och historik

Fenomenet plasmodesmata upptäcktes med elektronmikroskopets hjälp under 1900-talet och sedan dess har forskningen visat att dessa strukturer är dynamiska och kan förändra sin genomsläpplighet. Liknande kanaler har uppstått oberoende i vissa alger, vilket antyder att intercellulär cytoplasmisk koppling är en återkommande lösning i växternas evolution. Molekylära studier visar att en rad proteiner och cellväggskomponenter deltar i bildning och reglering av plasmodesmata.

Skillnader, jämförelser och notabla fakta

Till skillnad från djurceller, som saknar cellvägg, har växtceller en stabil polysackaridbaserad struktur runt sig och kräver därför specialiserade öppningar för direkt cytoplasmatiskt utbyte. Djurceller använder andra typer av förbindelser, men konceptuellt jämförbara är gap junctions. I växter kompletteras plasmodesmata av apoplastisk transport genom cellväggar och xylem/phloem. Värt att notera är att vissa virus utnyttjar plasmodesmata för att spridas mellan celler, medan växter kan reducera kanalernas permeabilitet som försvar.

För vidare läsning och visualisering av relaterade begrepp kan följande länkar ge mer information: växtcell, cellvägg, alger, djurceller, små lösliga molekyler, stromules och plastider.