4.13
Plant cells have rigid cell walls that help regulate cell shape and osmotic pressure. These walls create a challenge for communication between neighboring cells.
To overcome this challenge, plant cells connect through small channels called plasmodesmata that allow direct communication from one cell to another.
Each plasmodesma pore is a continuation of the plasma membrane of adjacent cells. Running through the center of the channel is the desmotubule, a narrow extension of the endoplasmic reticulum, or ER, that connects the ER of the neighboring cell.
Between the desmotubule and the surrounding plasma membrane is a space called the cytoplasmic sleeve.
This sleeve forms the main pathway for molecules that move between cells.
The cytosol is connected between the two cells, making a continuous network called the symplast.
Under normal conditions, water and small molecules, such as sugars and ions, can freely pass between cells. The desmotubule itself is tightly compressed, leaving very little, if any, open space in its center for molecules to pass through.
The exchange of larger molecules, such as small RNAs, transcription factors, and other cytosolic proteins, is tightly regulated.
Cells regulate this movement by depositing a polysaccharide called callose at the neck region of the plasmodesma.
When callose accumulates at the neck, the opening narrows, and transport is restricted. When callose breaks down, the opening widens, and larger molecules can pass through the plasmodesma.
In some cases, callose accumulates enough to completely block the channel. This is, for example, beneficial to restrict the movement of plant viruses that use these channels to spread to neighboring cells.
Plasmodesmata can originate in two ways. Primary plasmodesmata form during cell division as the new cell wall develops between daughter cells. These channels may appear individually or in groups, sometimes forming clustered regions called pit fields. Secondary plasmodesmata emerge later in existing cell walls between neighboring cells, adding new connections after cell division.
Die Organe im Körper eines mehrzelligen Organismus bestehen aus Geweben, die von Zellen gebildet werden. Um kohäsiv zusammenarbeiten zu können, müssen Zellen kommunizieren. Eine Möglichkeit, wie Zellen kommunizieren, ist der direkte Kontakt mit anderen Zellen. Die Berührungspunkte, die benachbarte Zellen verbinden, werden Zellverbindungen genannt.
Zellverbindungen sind ein Merkmal der Zellen von Pilzen, Pflanzen und Tieren. Verschiedene Arten der Zellverbindungen finden sich jedoch in verschiedenen Zellentypen. Zu den Zellverbindungen der tierischen Zellen gehören Tight Junctions, Gap Junctions und Desmosomen. Die Zellverbindungen, die Pflanzenzellen verbinden, werden Plasmodesmen genannt. Die Gap Junctions der tierischen Zellen, sind den pflanzlichen Zellverbindungen, den Plasmodesmen am ähnlichsten.
Plasmodesmen sind Gänge, die benachbarte Pflanzenzellen verbinden. So wie sich zwei Räume, die durch eine Tür miteinander verbunden sind, eine Wand teilen, teilen sich zwei Pflanzenzellen, die durch ein Plasmodesmos miteinander verbunden sind, eine Zellwand.
Der Plasmodesmos, eine Tür, schafft ein kontinuierliches Netzwerk des Zytoplasmas – wie Luft, die zwischen Räumen strömt. Durch dieses zytoplasmische Netzwerk – dem sogenannten Symplast – werden die meisten Nährstoffe und Moleküle zwischen Pflanzenzellen übertragen.
Eine einzelne Pflanzenzelle hat Tausende von Plasmodesmen, die ihre Zellwand perforieren, obwohl die Anzahl und Struktur von Plasmodesmen von Zelle zu Zelle variiert und sich in einzelnen Zellen ändern kann. Das von Plasmodesmen erzeugte Kontinuum des Zytoplasmas vereinigt den größten Teil der Pflanze.
Das Wasser und die Nährstoffe, die sich durch eine Pflanze bewegen, werden meistens durch Leitgewebe transportiert – Xylem und Phloem. Die Plasmodesmen transportieren diese Materialien jedoch auch zwischen den Zellen und schließlich in der gesamten Pflanze.
Plasmodesmen sind vielseitig und verändern kontinuierlich ihre Durchlässigkeit. Neben Wasser und kleinen Molekülen können sie auch bestimmte Makromoleküle transportieren, wie z. B. rezeptorartige Proteinkinasen, Signalstoffe, Transkriptionsfaktoren und RNA-Protein-Komplexe.
Wenn Zellen wachsen, nimmt ihre Plasmodesmen-Dichte ab, es sei denn, sie produzieren weitere Plasmodesmen. Bestimmte parasitäre Pflanzen produzieren zusätzliche Plasmodesmen, die sie mit Wirten verbinden, so dass sie Nährstoffe extrahieren können.
Plant cells have rigid cell walls that help regulate cell shape and osmotic pressure. These walls create a challenge for communication between neighboring cells.
To overcome this challenge, plant cells connect through small channels called plasmodesmata that allow direct communication from one cell to another.
Each plasmodesma pore is a continuation of the plasma membrane of adjacent cells. Running through the center of the channel is the desmotubule, a narrow extension of the endoplasmic reticulum, or ER, that connects the ER of the neighboring cell.
Between the desmotubule and the surrounding plasma membrane is a space called the cytoplasmic sleeve.
This sleeve forms the main pathway for molecules that move between cells.
The cytosol is connected between the two cells, making a continuous network called the symplast.
Under normal conditions, water and small molecules, such as sugars and ions, can freely pass between cells. The desmotubule itself is tightly compressed, leaving very little, if any, open space in its center for molecules to pass through.
The exchange of larger molecules, such as small RNAs, transcription factors, and other cytosolic proteins, is tightly regulated.
Cells regulate this movement by depositing a polysaccharide called callose at the neck region of the plasmodesma.
When callose accumulates at the neck, the opening narrows, and transport is restricted. When callose breaks down, the opening widens, and larger molecules can pass through the plasmodesma.
In some cases, callose accumulates enough to completely block the channel. This is, for example, beneficial to restrict the movement of plant viruses that use these channels to spread to neighboring cells.
Plasmodesmata can originate in two ways. Primary plasmodesmata form during cell division as the new cell wall develops between daughter cells. These channels may appear individually or in groups, sometimes forming clustered regions called pit fields. Secondary plasmodesmata emerge later in existing cell walls between neighboring cells, adding new connections after cell division.
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