4.6 Tengsl milli frumna og frumustarfsemi
4.6 Tengsl milli frumna og frumustarfsemi
Námsmarkmið
Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:
Þú veist nú þegar að vefur er hópur svipaðra frumna sem starfa saman. Eins og við má búast þurfa frumur sem starfa saman að eiga samskipti sín á milli, rétt eins og þú þarft að eiga samskipti við aðra í hópverkefni. Skoðum nú hvernig frumur eiga samskipti sín á milli.
Utanfrumuefni dýrafrumna
Frumur í flestum fjölfruma lífverum losa efni út í utanfrumurýmið; hér verður fjallað um dýrafrumur sem dæmi. Helstu hlutar þessara efna eru prótein og algengasta próteinið er kollagen. Kollagenþræðir fléttast saman við próteóglýkön, sem eru próteinsameindir með kolvetnum. Saman köllum við þessi efni utanfrumuefni (mynd 4.27). Utanfrumuefnið heldur ekki aðeins frumunum saman og myndar vef, heldur gerir það frumunum í vefnum einnig kleift að eiga samskipti sín á milli. Hvernig getur það gerst?
Frumur hafa próteinviðtaka á ytra yfirborði frumuhimnunnar. Þegar sameind í utanfrumuefninu binst viðtakanum breytir hún sameindabyggingu hans. Viðtakinn breytir aftur á móti lögun örþráða sem liggja rétt innan við frumuhimnuna. Þessar lögunarbreytingar koma af stað efnaboðum inni í frumunni sem berast til kjarnans og kveikja eða slökkva á umritun tiltekinna hluta DNA. Það hefur áhrif á próteinframleiðslu og breytir þannig starfseminni innan frumunnar.
Blóðstorknun er dæmi um hlutverk utanfrumuefnisins í samskiptum frumna. Þegar frumur sem klæða blóðæð skemmast sýna þær próteinviðtaka sem kallast vefjaþáttur. Þegar vefjaþáttur binst öðrum þætti í utanfrumuefninu veldur það því að blóðflögur festast við vegg skemmdu blóðæðarinnar, örvar nálægar sléttar vöðvafrumur í blóðæðinni til að dragast saman og þrengja þannig æðina, og hrindir af stað röð skrefa sem örva blóðflögurnar til að framleiða storkuþætti.
Millifrumutengi
Frumur geta einnig átt samskipti sín á milli með beinni snertingu, eða millifrumutengjum. Plöntu-, dýra- og sveppafrumur eiga samskipti með mismunandi hætti. Frymisbrýr eru tengi milli plöntufrumna; tengi dýrafrumna eru meðal annars þéttitengi, gatatengi og hnoðtengi.
Frymisbrýr
Almennt geta langir hlutar frumuhimna nálægra plöntufrumna ekki snert hver annan vegna þess að frumuveggurinn sem umlykur hverja frumu aðskilur þær. Hvernig getur planta þá flutt vatn og önnur næringarefni úr jarðvegi frá rótum, í gegnum stöngla og til blaða? Slíkur flutningur fer fyrst og fremst fram um æðavefi, það er viðarvef og sáldvef. Einnig eru til byggingarlegar aðlaganir sem kallast frymisbrýr (eintala: frymisbrú). Fjölmörg göng sem liggja milli frumuveggja nálægra plöntufrumna tengja umfrymi þeirra og gera flutning efna frá frumu til frumu, og þar með um alla plöntuna, mögulegan (mynd 4.28).
Þéttitengi
Þéttitengi er vatnsþétt lokun milli tveggja nálægra dýrafrumna (mynd 4.29). Prótein, einkum tvö prótein sem kallast klaudín og okklúdín, halda frumunum þétt saman.
Þessi þétta festing kemur í veg fyrir að efni leki milli frumnanna. Þéttitengi finnast venjulega í þekjuvefjum sem klæða innri líffæri og holrými og mynda megnið af húðinni. Til dæmis koma þéttitengi þekjufrumna sem klæða þvagblöðruna í veg fyrir að þvag leki út í utanfrumurýmið.
Hnoðtengi
Hnoðtengi finnast einnig aðeins í dýrafrumum og virka eins og punktsoðningar milli nálægra þekjufrumna (mynd 4.30). Cadherin-prótein eru stutt prótein í frumuhimnunni sem tengjast milliþráðum og mynda hnoðtengi. Þau tengja tvær nálægar frumur og halda frumunum saman í blaðlíkri skipan í líffærum og vefjum sem teygjast, eins og húð, hjarta og vöðvum.
Gatatengi
Gatatengi í dýrafrumum líkjast frymisbrúm í plöntufrumum að því leyti að þau eru göng milli nálægra frumna sem leyfa flutning jóna, næringarefna og annarra efna sem gera frumum kleift að eiga samskipti (mynd 4.31). Að byggingu eru gatatengi og frymisbrýr hins vegar ólík.
Gatatengi myndast þegar sex connexin-prótein í frumuhimnunni raðast í aflanga kleinuhringslaga einingu sem kallast connexon. Þegar op connexona í nálægum dýrafrumum raðast saman myndast gangur milli frumanna tveggja. Gatatengi eru sérstaklega mikilvæg í hjartavöðva. Rafboðin sem valda vöðvasamdrætti fara skilvirkt í gegnum gatatengi og gera hjartavöðvafrumum kleift að dragast saman í takt.
Tengill í námsefni
Til að framkvæma sýndarsmásjáræfingu og rifja upp hluta frumu skaltu fara í gegnum skrefin í þessu gagnvirka verkefni.