De zeefcellen zijn cellen die sap met suikers en voedingsstoffen in het floëem van niet-angiosperm-vaatplanten bevatten. Ze zijn homoloog aan de zeefbuiselementen van angiospermen. Beide soorten cellen blijven in leven ondanks dat ze de kern en verschillende essentiële organellen hebben verloren.
De zeefcellen zijn lang en smal, met overlappende uiteinden. Over hun gehele laterale oppervlak hebben ze kleine poreuze gebieden (zeven) die in contact staan met albumineuze cellen, ook wel Strasburger-cellen genoemd.
Bron: pixabay.com
Zeefbuiselementen zijn kort en breed. Ze vormen doorlopende buizen. Aan hun uiteinden hebben ze poreuze platen die in contact staan met begeleidende cellen.
Structuur
Zoals de meeste floëemcellen hebben zeven een celwand die bestaat uit cellulose, hemicellulose en pectine. Schermen zijn holtes met poriën tot een diameter van 15 μm. Deze kunnen worden waargenomen met een optische microscoop.
De poriën worden doorkruist door bruggen of cytoplasmatische tubuli tussen aangrenzende zeef en eiwitcellen, die continuïteit creëren tussen de protoplasma's van beide.
Elk van deze bruggen is omgeven door een cilinder van callose die is samengesteld uit een dicht opeengepakte, hyaline ogende β-glucaan. Dit voorkomt lekkage van de inhoud van de bruggen.
In tegenstelling tot zeefbuiselementen zijn aangrenzende zeef- en eiwitcellen in het algemeen niet afkomstig van de deling van dezelfde oudercel.
De structuren van de celwanden die door middel van bruggen communicatie tot stand brengen tussen de protoplasma's van albumine en zeefcellen worden plasmodesms genoemd.
Relatie met andere cellen
Vaatplanten bezitten twee soorten complex geleidend weefsel, georganiseerd in parallelle vaatbundels langs de cortex van wortels, stengels, takken en bladaders.
Enerzijds verdeelt het xyleem water en minerale opgeloste stoffen uit de bodem. Anderzijds draagt floëem water, suikers geproduceerd door fotosynthese en voedingsstoffen die eerder in andere cellen waren opgeslagen.
Net als xyleem is floëem afgeleid van een groeigebied van de stengel dat het vasculaire cambium wordt genoemd. Het belangrijkste bestanddeel zijn de zeefcellen of de elementen van de zeefbuis.
Het floëem bevat ook sclerenchymale cellen, met ondersteunende functie, idioblasten, secretoire functie en parenchymcellen, met opslagfunctie.
Albuminiumcellen zijn ook parenchymaal. Net als de begeleidende cellen van angiospermen hebben ze een protoplasma met overvloedige ribosomen en mitochondriën, een uitgebreid ruw endoplasmatisch reticulum, plastiden met zetmeelkorrels en een kern die kan worden gelobd. Ze kunnen ook een grote vacuole hebben.
Omdat ze essentiële kernen en organellen missen, hebben zeefcellen de metabolische machinerie, eiwitten en ribonucleaire eiwitcomplexen, andere voedingsstoffen, ATP, signaalmoleculen en eiwithormonen nodig om in leven te blijven.
De beweging van deze verbindingen in de plant zou niet mogelijk zijn zonder albuminecellen.
Functie
De beweging van water en opgeloste stoffen in het floëem kan op verschillende tijdstippen in verschillende richtingen plaatsvinden. Zelfs bepaalde opgeloste stoffen kunnen tegelijkertijd in tegengestelde richtingen bewegen. Dit vermogen is te wijten aan het feit dat het floëem is samengesteld uit levende cellen die verschillende metabolische processen kunnen uitvoeren.
Van albumineuze cellen worden de suikers die in fotosynthetische weefsels worden geproduceerd, in de zeefcellen geladen. Door de suikersconcentratie in deze cellen te verhogen, wordt het osmotische potentieel van het sap verlaagd, waardoor water uit het aangrenzende xyleem wordt aangetrokken. Dit verhoogt de turgor van de zeefcellen.
De verhoogde druk van het sap zorgt ervoor dat het passief naar de doelweefsels beweegt.
Naarmate de suikers in deze weefsels worden afgevoerd, neemt de turgor van de zeefcellen af, waardoor het water wordt teruggevoerd naar het xyleem. Dit proces wordt cyclisch herhaald en produceert het continue verzenden van suikers door het floëem en de afvoer ervan in de doelweefsels.
Bij sommige planten is het enzym adenosinetrifosfaat nodig om suikers tegen een concentratiegradiënt in de zeefcellen af te voeren.
Het lossen van suikers in bloemen en fruit brengt extra energieverbruik met zich mee omdat het transport tegen een gradiënt van sucrose, fructose en glucose moet plaatsvinden.
Groeiperiodes
Tijdens de perioden van de grootste plantengroei zijn de belangrijkste actieve zeefcellen die welke deel uitmaken van het floëem van de zetmeelopslagorganen en de groeiende apicale, wortel- en okselmeristemen.
Tijdens perioden van intense fotosynthetische activiteit zijn de belangrijkste actieve zeefcellen die van het floëem van de bladeren en de opslagorganen.
Pathologie
Virussen die planten aanvallen, gebruiken vaak zeefcelsystemen of zeefbuiselementen als kanaal om het hele organisme binnen te dringen.
De gescreende cellen vernietigen de laesies die snel lijden door de afzetting van callosal. Bladluizen hebben speciaal aangepaste monddelen om deze afweer te neutraliseren, zodat ze urenlang continu sap kunnen opzuigen. Deze en andere sapetende insecten brengen virussen over die planten aanvallen.
Als zeefcellen afsterven, sterven ook de bijbehorende eiwitcellen. Dit is een aanwijzing voor de nauwe onderlinge afhankelijkheid van beide soorten micro-organismen.
Het is niet bekend waarom grote hoeveelheden tubulair endoplasmatisch reticulum occlusie van de zeefporiën in de zeefcellen van gymnospermen kunnen veroorzaken.
Evolutie
Xyleem en floëem hebben het probleem van water- en nutriëntentransport in terrestrische omgevingen opgelost, waardoor de evolutie van grote planten en dus het verschijnen van bossen en het genereren van de enorme biodiversiteit die ze wereldwijd herbergen mogelijk werd.
Met betrekking tot de zeefbuiselementen en hun begeleidende cellen worden de bijbehorende zeef- en eiwitcellen als primitief beschouwd. Het feit dat zeefcellen worden aangetroffen in alle vaatplanten zonder bloemen, en alleen in sommige fylogenetisch basale angiospermen, wijst hierop.
Angiospermen worden verondersteld te zijn ontstaan uit gymnospermen. Dit zou de evolutionaire reden zijn waarom de saptransportsystemen op basis van zeefbuiselementen vergelijkbaar zijn met die op basis van zeefcellen. Met andere woorden, beide systemen zouden homoloog zijn.
Als bewijs van deze homologie kan worden vermeld dat beide systemen opmerkelijke overeenkomsten vertonen, vooral in de kenmerken van de protoplast (verlies van de celkern en van de organellen zelf) en van het screeningssysteem.
Referenties
- Azcón-Bieto, J., Talón, M. 2006. Grondbeginselen van plantenfysiologie. McGraw-Hill, Madrid.
- Beck, CB 2010. Een inleiding tot plantstructuur en ontwikkeling - plantanatomie voor de eenentwintigste eeuw. Cambridge University Press, Cambridge.
- Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologie van planten. WH Freeman, New York.
- Gifford, EM, Foster, AS 1989. Morfologie en evolutie van vaatplanten. WH Freeman, New York.
- Mauseth, JD 2016. Botany: een inleiding tot plantenbiologie. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
- Rudall, PJ Anatomie van bloeiende planten - een inleiding tot structuur en ontwikkeling. Cambridge University Press, Cambridge.
- Schooley, J. 1997. Inleiding tot de botanie. Delmar Publishers, Albany.
- Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Inleidende plantenbiologie. McGraw-Hill, New York.