Kémia | Biokémia » Dr. Bognár János - Csatornák a sejtfalban, a plazmodezmák

dr Bognár János - Csatornák a sejtfalban: a plazmodezmák A növénytestben a szomszédos sejtek között gyakran húzódnak összeköttetést adó citoplazmával töltött csatornák A sejtek közötti folyamatos kapcsolatokat: anyagmozgást és információcserét biztosító sejtfalban futó „alagutakat” plazmodezmáknak nevezzük. Ezek a pályák összekötik az egymástól sejtfallal elkülönült sejtek élő anyagát, lényegében tehát sajátos citoplazma hidak. Méretük nem engedi meg, hogy rajtuk sejtorganellumok közlekedjenek sejtről sejtre, ugyanakkor jelentősen megkönnyítik az anyagok mozgását a szomszéd sejtek között. A plazmodezmákkal összekötött egységes citoplazma rendszert szimplasztnak, az intercelluláris anyagmozgás ezen formáját pedig szimplaszt transzportnak nevezzük. A sejtfalak alagúthálózatában a különféle anyagok úgy jutnak el sejtről sejtre, hogy közben nem kell a határfelületeken be-és kilépniük, nem kell a szabad

mozgást akadályozó erőket újra meg újra leküzdeniük. A kisebb ellenállást jelentő plazmodezma-rendszeren át a mozgás kevesebb energiát igényel és jóval gyorsabb. Hasonlít ez a mozgólépcső segítségével történő haladáshoz A plazmodezmák általában a sejtosztódás alatt az új sejt születésekor keletkeznek, de később másodlagosan is létre jöhetnek/ ilyenek pl a jellegzetes tört plazmodezmák, vagy a gazdanövény parazita kölcsönhatásban kialakuló új sejtközötti kapcsolatok/, míg a szaporító sejteknél/ ivarsejtek, spórák/ az egyedfejlődés korai szakaszában az összes plazmodezma bezárul, majd eltűnik. A régi és új nemzedék sejtjei között nincs citoplazmás kapcsolat! Nem meglepő tehát, hogy számuk változó: két szomszédos sejt között általában több ezer plazmodezma csatorna létezik. Számuk ugyanannak a sejtnek különböző falaiban is eltérő, s a kapcsolatban álló sejtek működésétől is függ és

módosul. A hidak kialakulásának, elzáródásának szabályozása ma is rejtély, pontosan nem tudjuk miképpen zajlik a növényben. Az átlagosnál nagyobb méretű plazmodezmákat pl a körte kősejtjeinek falában egyszerű fénymikroszkópban is könnyedén megfigyelhetjük A sejtfal alagút pontos finom szerkezetéről azonban csak elektronmikroszkóp segítségével alkothatunk fogalmat. A csatorna belsejét a sejteket határoló membrán a plazmalemma burkolja. Az alagút közepén egy hengeres cső – a dezmotubulus –húzódik mely kapcsolatban van a sejt egész élő anyagát gazdagon behálózó membránrendszerrel az endoplazmatikus retikulummal. A csatorna membránjai a csőben levő nagyobb nyomás hatására módosultak: több bennük a fehérje és kevesebb a membránalkotó foszfolipid. A hosszmetszeti képen a plazmodezma két végén szűkületet láthatunk, a közepe pedig gyakran kiöblösödik. A csatorna lehet egyenes, de ismerünk tört, vagy több

ágú plazmodezmákat is. Elágazó plazmodezmákat különösen gyakran találunk például a háncselemekben. A formai gazdagság ellenére a plazmodezmák egységesen működnek. Alapvető jelentőségük van pl egy szöveten belül a rövidebb távú anyagtranszportban. Víz, tápanyagok és hormonok mozognak ezen az úton a szomszédos sejtek között. A plazmodezmák élő anyagán keresztül történő anyagmozgást szimplaszt transzportnak nevezzük. Ebben a rendszerben a molekulák általában a felhasználás irányában vándorolnak. Azt már említettük, hogy a plazmodezmákban tulajdonképpen két csatorna van: középen a dezmotubulus , másrészt a körülötte levő citoplazma gyűrű. Lehetséges, hogy a két pályán különböző anyagok haladnak, akár ellentétes irányban is. Az sem kizárt, hogy a dezmotubulus szelepként működik a nyaki szűkületben és így szabályozza az áramlást a külső csatornában. A gyökerekben jól ismert ez a kétirányú

anyagmozgás: a víz és a szervetlen ionok a sejtfal alagutak plazmahídjain a gyökér közepe felé haladnak. Velük szemben vándorol a gyökérsejtek fontos energiaforrás tápláléka a nádcukor. A kertészeti gyakorlatban sok gondot okoz, hogy a plazmodezma a virusok számára is járható pálya. Gyakran kisebb vírus egységek közlekednek rajtuk módosítva a csatornák szerkezetét is. Ráadásul ezek a vírusok néha nemzedékeken át alattomosan lappanganak és csak jóval később a vegetatív szaporításkor aktiválódnak. Ilyenkor tehát nemcsak a növényt, hanem vele együtt a vírust is szaporítjuk. Ennek elkerülésére dolgozták ki a vírusmentes növények vegetatív úton történő előállítására alkalmas eljárást. Ennek lényege, hogy a kevés és szűk plazmodezmát tartalmazó szárcsúcsok osztódó szöveteiből készített szövettenyészetekből nevelnek steril körülmények között vírusmentes növényeket( vegetatív mikroszaporítás,

meriklonozás). Növekvő érdeklődés tárgya a plazmodezmák szerepe a biofizikai hírközlésben, hiszen ingerületvezetésre alkalmas membránokat is tartalmaznak. Tudjuk, hogy a mimóza levélkéinek, vagy a rovaremésztő növények rovarcsapda tentákulumainak gyors ingerválasz mozgását a plazmodezma membrán rendszerén végigfutó bioelektromos potenciálváltozások/akciós potenciálok/ vezérlik A sejtekbe szúrt mikroelektródákkal végzett mérések eredményei azt mutatják, hogy az ingerületvezetés főbb törvényeinek alapjai / ingerküszöb, refrakter stádium, ingersummáció stb/azonosak a növényekben és az állatvilágban. A folyamat sebessége azonban a növényekben nagyságrendekkel kisebb. A plazmodezmák sejteket behálózó rendszere izgalmas, számos részletében még ismeretlen világ. Egy kapcsolatokban gazdag, dinamikusan változó alagúthálózat és hírközlési rendszer egyszerre: anyagok és információ áramlik rajta szerteszét, mégis

szabályozott módon. A zömében helyhez kötött, az állatvilágtól eltérő táplálkozású növényvilág így alkalmazkodhat változó környezetéhez, így gondoskodhat sejtjei működésének állandóan változó összhangjáról, így tartja fenn saját magát! Mindebben a plazmodezmák sejtek közötti hálózata ugyanolyan szerepet tölt be, mint valamely területen az úthálózat, a közlekedési rendszer. Ennek fontos voltáról Széchenyi István még a reformkorban írta – talán a plazmodezmákra is érvényes – sorait: „ A közlekedések nem egyebek, mint ütőerek, melyek ha szabadok a test is virágzik, midőn tespednek, lankad az egész organizmus is.”