Element rury sitowej
Elementy sitowe to wyspecjalizowane komórki, które są ważne dla funkcji łyka , który jest wysoce zorganizowaną tkanką transportującą związki organiczne powstające podczas fotosyntezy. Głównymi komórkami przewodzącymi w łyku są elementy sitowe. Komórki przewodzące pomagają w transporcie cząsteczek, zwłaszcza w sygnalizacji na duże odległości. W anatomii roślin istnieją dwa główne typy elementów sitowych. Komórki towarzyszące i komórki sitowe pochodzą z merystemów , które są tkankami aktywnie dzielącymi się przez całe życie rośliny. Są podobne do rozwoju ksylemu , tkanka przewodząca wodę u roślin, której główną funkcją jest również transport w roślinnym układzie naczyniowym. Główną funkcją elementów sitowych jest transport cukrów na duże odległości przez rośliny, działając jako kanał. Elementy sitowe wydłużają komórki zawierające powierzchnie sitowe na ich ściankach. Pory na obszarach sitowych umożliwiają cytoplazmę połączenia z sąsiednimi komórkami, co umożliwia ruch materiału fotosyntetycznego i innych cząsteczek organicznych niezbędnych do funkcjonowania tkanki. Strukturalnie są wydłużone i równoległe do narządu lub tkanki, w której się znajdują. Elementy sitowe zazwyczaj nie mają jądra i nie zawierają żadnej lub bardzo małej liczby rybosomów. Dwa rodzaje elementów sitowych, elementy rur sitowych i komórki sitowe, mają różne struktury. Rurki sitowe są krótsze i szersze z większą powierzchnią do transportu składników odżywczych, podczas gdy komórki sitowe są dłuższe i węższe z mniejszą powierzchnią do transportu składników odżywczych. Chociaż funkcja obu tych rodzajów elementów sitowych jest taka sama, komórki sitowe znajdują się u nagonasiennych, nie kwitnących roślin naczyniowych, podczas gdy elementy rur sitowych występują u okrytonasiennych, kwitnących roślin naczyniowych.
Odkrycie
Elementy sitowe zostały po raz pierwszy odkryte przez botanika leśnego Theodora Hartiga w 1837 r. Od tego odkrycia struktura i fizjologia tkanki łyka była bardziej podkreślana, ponieważ większy nacisk położono na jej wyspecjalizowane składniki, takie jak komórki sitowe. Łyko zostało wprowadzone przez Carla Nägeli w 1858 roku po odkryciu pierwiastków sitowych. Od tego czasu przeprowadzono wiele badań nad funkcjonowaniem elementów sitowych w łyku pod kątem działania jako mechanizmu transportowego. Przykład analizy łyka przez elementy sitowe przeprowadzono w badaniu Arabidopsis liście. Badając łyko liści in vivo za pomocą mikroskopii laserowej i stosując znaczniki fluorescencyjne (umieszczone zarówno w komórkach towarzyszących, jak i elementach sitowych), wyróżniono sieć komórek towarzyszących ze zwartymi rurkami sitowymi. Markery elementów sitowych i komórek towarzyszących wykorzystano do badania sieci i organizacji komórek łyka.
Elementy rur sitowych
Istnieją dwie kategorie elementów sitowych: komórki sitowe i elementy rur sitowych. Główne funkcje rur sitowych obejmują utrzymywanie komórek i transport niezbędnych cząsteczek za pomocą komórek towarzyszących. Rurki sitowe to żywe komórki (które nie zawierają jądra), które są odpowiedzialne za transport węglowodanów w całej roślinie. Elementy rurki sitowej są powiązane z komórkami towarzyszącymi, które są komórkami, które łączą się z rurkami sitowymi, tworząc kompleks element sitowy-komórka towarzysząca. Pozwala to na zaopatrzenie i utrzymanie komórek roślinnych oraz na sygnalizację między odległymi organami w roślinie. Elementy rurki sitowej nie mają rybosomów ani jądra i dlatego potrzebują komórek towarzyszących, aby pomóc im funkcjonować jako cząsteczki transportowe. Komórki towarzyszące dostarczają członom rurek sitowych białka niezbędne do sygnalizacji i ATP aby pomóc im przenosić cząsteczki między różnymi częściami rośliny. To komórki towarzyszące pomagają transportować węglowodany z zewnątrz komórek do elementów rurki sitowej. Komórki towarzyszące umożliwiają również przepływ dwukierunkowy.
Podczas gdy elementy rurek sitowych są odpowiedzialne za wiele sygnałów niezbędnych dla organów rośliny, tylko niektóre białka są aktywne w rurkach sitowych. Wynika to z faktu, że elementy rurek sitowych nie mają rybosomów do syntezy białek, co utrudnia określenie, które aktywne białka są specyficznie spokrewnione z elementami rurek sitowych.
Elementy rurki sitowej i komórki towarzyszące są połączone przez plazmodesmy . Plasmodesmy składają się z kanałów między ścianami komórkowymi sąsiednich komórek roślinnych do transportu i rozpoznawania między komórkami. Strukturalnie ściany rurek sitowych są zwykle rozproszone przez zgrupowane razem plazmodesmy i to właśnie te obszary ścianek rurek i plazmodesmy rozwijają się z czasem w płytki sitowe. Elementy rurki sitowej można znaleźć głównie w roślinach okrytonasiennych . Są bardzo długie i mają poziome ściany końcowe zawierające płyty sitowe. Płyty sitowe zawierają pory sitowe, które mogą regulować wielkość otworów w płytach wraz ze zmianami w otoczeniu roślin. Te płyty sitowe są bardzo duże, co oznacza, że istnieje większa powierzchnia do transportu materiału.
Elementy rur sitowych są rozmieszczone wzdłużnie od końca do końca w celu utworzenia rur sitowych. Utworzone przez te pionowe połączenia między wieloma członami rur sitowych, rury sitowe są bezpośrednio odpowiedzialne za transport przez minimalny opór otaczający ich ściany. Za pomocą tych porów, które stanowią większość struktury płyt sitowych, można regulować średnicę rurek sitowych. Ta regulacja jest konieczna, aby rurki sitowe reagowały na zmiany w środowisku i warunkach w organizmie.
Komórki sitowe
Komórki sitowe są długie, przewodzące komórki w łyku, które nie tworzą rurek sitowych. Główną różnicą między komórkami sitowymi a elementami rur sitowych jest brak płyt sitowych w komórkach sitowych. Mają bardzo wąską średnicę i są zwykle dłuższe niż elementy rurki sitowej, ponieważ są na ogół związane z komórkami białkowymi. Podobnie jak elementy rurki sitowej są powiązane z komórkami towarzyszącymi, komórki sitowe są otoczone komórkami białkowymi, aby pomóc w transporcie materiału organicznego. Komórki białkowe mają długie, niewyspecjalizowane obszary z końcami, które zachodzą na inne komórki sitowe i zawierają składniki odżywcze oraz przechowują żywność w celu odżywienia tkanek. Umożliwiają połączenie komórek sitowych z miąższem, funkcjonalną tkanką w narządach, co pomaga stabilizować tkankę i transportować składniki odżywcze. Komórki sitowe są również związane z nagonasiennych, ponieważ brakuje im kompleksów komórek towarzyszących i członów sitowych, które mają rośliny okrytozalążkowe. Komórki sitowe są bardzo jednorodne i mają równomierny rozkład na powierzchniach sitowych. Ich wąskie pory są niezbędne do ich funkcjonowania w większości beznasiennych roślin naczyniowych i nagonasiennych, które nie mają elementów sitowych i mają tylko komórki sitowe do transportu cząsteczek. Chociaż komórki sitowe mają mniejsze powierzchnie sitowe, nadal są rozmieszczone w kilku komórkach, aby nadal skutecznie transportować materiał do różnych tkanek w roślinie.
Komórki białkowe związane z komórkami sitowymi działają między łykiem a miąższem . Łączą miąższ z dojrzałymi komórkami sitowymi, pomagając uczestniczyć w transporcie komórek. Może być wiele tych komórek białkowych, które należą do jednej komórki sitowej, w zależności od funkcji tkanki lub narządu.
Pory sitowe są bardzo powszechne w obszarach, które mają nachodzące na siebie komórki sitowe. Poziomy kalozy są mierzone w celu obserwacji aktywności komórek sitowych. Kaloza działa jak blok dla porów sita, które są obecne w obu tych elementach sitowych. Brak kalozy sugeruje, że elementy sitowe są bardziej aktywne i dlatego mogą aktywniej regulować swoje pory w odpowiedzi na zmiany środowiskowe.
Dalsze zastosowania w rolnictwie
Ponieważ układ naczyniowy rośliny jest niezbędny do wzrostu i rozwoju komórek roślinnych oraz organów w roślinie, rola elementów sitowych w transporcie niezbędnych węglowodanów i makrocząsteczek jest znacznie rozszerzona. Można to zastosować w rolnictwie, aby obserwować sposób dystrybucji zasobów do różnych części rośliny. Plasmodesmy łączą komórki towarzyszące z elementami sitowymi, a komórki miąższu mogą łączyć rurki sitowe z różnymi tkankami w roślinie. Ten system między plazmodesmatami, komórkami towarzyszącymi i rurkami sitowymi umożliwia dostarczanie niezbędnych metabolitów. Wydajność produktu rolnego mogłaby potencjalnie zostać zwiększona, aby zmaksymalizować system dostarczania tych wyspecjalizowanych komórek w łyku w taki sposób, aby zmaksymalizować dyfuzję. Odkryto, że łyko okrytozalążkowe może wykorzystywać rurki sitowe jako sposób na transport różnych form RNA do tkanek tonących, co może pomóc zmienić aktywność transkrypcyjną. Tkanki zlewu to tkanki, które są w trakcie wzrostu i potrzebują składników odżywczych. Posiadanie elementów przesiewających transportujących dodatkowe składniki odżywcze do tkanek tonących może przyspieszyć proces wzrostu, co może wpływać na wzrost i rozwój roślin. Z biegiem czasu szybki wzrost może prowadzić do większej produkcji rolnej.
Zobacz też
| Zwierząt | |
|---|---|
| Rośliny | |
