Celična površinska naprava: struktura in funkcije

Površinski aparat celice je univerzalni podsistem. Določa mejo med zunanjim okoljem in citoplazmo. PAC zagotavlja urejanje njihove interakcije. Nadalje preučimo značilnosti strukturne in funkcionalne organizacije površinskega aparata celice.

Komponente

Razlikujemo naslednje komponente površinskega aparata evkariontskih celic: plazemska membrana, supramembranskih in submembranskih kompleksov. Prvi je predstavljen v obliki sferično zaprtega elementa. Plazmolemma velja za podlago celične celične naprave. Supramembranski kompleks (imenovan tudi glikokaliza) je zunanji element nad plazemsko membrano. Sestavljen je iz različnih komponent. Zlasti vključujejo:

1. Ogljikovi hidrati, deli glikoproteinov in glikolipidov.
2. Membranske periferne beljakovine.
3. Specifični ogljikovi hidrati.
4. Poligentne in integralne beljakovine.

Submembranski kompleks se nahaja pod plazmolemijo. V svoji sestavi so izolirani podporno-sklepni sistem in periferna hialoplazma.

Elementi submembranskega kompleksa

Glede na strukturo površinskega aparata celice je treba ločeno ustaviti na periferni hialoplazmi. Je specializiran citoplazemski del in se nahaja nad plazmolemijo. Periferna hialoplazma je predstavljena kot tekočo zelo diferencirana heterogena snov. Vsebuje vrsto visoko in nizko-molekularnih elementov v raztopini. Pravzaprav je mikrookolje, v katerem se pojavljajo specifični in skupni metabolni procesi. Periferna hialoplazma zagotavlja delovanje številnih funkcij površinskega aparata.

Sistem podpore in krčenja

Nahaja se v periferni hialoplazmi. V sistemu podpore-pogodbeni so:

1. Mikrofibrili.
2. Skeletni fibrils (vmesni filamenti).
3. Mikrotubule.

Mikrofibrile so nitne strukture. Skeletne fibrile nastanejo zaradi polimerizacije številnih proteinskih molekul. Njihovo število in dolžino urejajo posebni mehanizmi. Ko se spremenijo, nastanejo anomalije celične funkcije. Mikrotubule so najbolj oddaljene od plazememe. Njihove stene tvorijo proteini tubulini.

Struktura in funkcije aparata površinske celice

Izmenjava snovi poteka zaradi prisotnosti prometnih mehanizmov. Struktura površinskega aparata celice zagotavlja možnost premikanja sklepov na več načinov. Predvsem se izvajajo naslednje vrste prevoza:

1. Enostavna difuzija.
2. Pasivni prevoz.
3. Aktivno gibanje.
4. Citoza (izmenjava v membranskem paketu).

Poleg transporta so takšne funkcije aparata površinske celice kot:

1. Pregrada (razmejitev).
2. Receptor.
3. Prepoznavanje.
4. Funkcija gibanja celice s tvorbo filo, pseudo in lamelopodija.

Prosti pretok

Enostavna difuzija skozi površinski aparat celice se izvede izključno, če je na obeh straneh membrane električni gradient. Njena velikost določa hitrost in smer vožnje. Bilipidna plast lahko prehaja kakršne koli molekule hidrofobne vrste. Vendar je večina biološko aktivnih elementov hidrofilna. Zato je njihovo prosto gibanje težko.

Pasivni prevoz

Ta vrsta premikanja spojine imenujemo tudi lahka difuzija. Izvaja se tudi preko površinskega aparata celice v prisotnosti gradienta in brez stroškov ATP. Pasivni prevoz gre hitreje kot brezplačno. V procesu povečanja koncentracije v gradientu pride čas, ko se hitrost gibanja postane konstantna.

Prevozniki

Prevoz skozi površino celice zagotavlja posebne molekule. S pomočjo teh vektorjev gradient koncentracije velike molekule hidrofilne vrste (zlasti aminokisline). Površinski aparat eukariotske celice vključuje pasivne nosilce za različne ionov: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Te posebne molekule so zelo selektivne za transportne elemente. Poleg tega je njihova pomembna lastnost velika hitrost gibanja. Lahko doseže 104 ali več molekul na sekundo.

Aktivni prevoz

Zanj je značilno premikanje elementov proti gradientu. Molekule se prevažajo iz regije z nizko koncentracijo na območja z višjo koncentracijo. To gibanje vključuje nekatere stroške ATP. Za izvedbo aktivnega prevoza so v strukturo površinskega aparata živalske celice vključeni specifični vektorji. Imenujejo se črpalke ali črpalke. Za mnoge od teh prevoznikov je značilna aktivnost ATPase. To pomeni, da lahko za svoje aktivnosti cepijo adenozin trifosfat in pridobivajo energijo. Aktivni prevoz zagotavlja nastanek ionskih gradientov.

Citoza

Ta metoda se uporablja za premikanje delcev različnih snovi ali velikih molekul. Med procesom citoze je transportirani element obdan z membransko vezikulo. Če se gibanje izvaja v kletki, potem se imenuje endocitoza. Zato se obratna smer imenuje eksocitoza. V nekaterih celicah se elementi mimo. Ta vrsta prevoza se imenuje transcytosis ali diacious.

Plasmolemma

Struktura površinskega aparata celice vključuje plazemsko membrano, ki jo tvori pretežno lipidi in proteini v razmerju približno 1: 1. Prvi "sendvič model" tega elementa je bil predlagan leta 1935. Po teoriji je osnova plazmoleme oblikovana z lipidnimi molekulami, položenimi v dveh slojih (bilipidna plast). Obogateni so z repi (hidrofobna območja) med seboj, navzven in navznoter - s hidrofilnimi glavami. Te površine bilipidne plasti pokrivajo proteinske molekule. Ta model je bil v petdesetih letih prejšnjega stoletja potrjen z ultrastrukturnimi študijami, ki so bile opravljene z elektronskim mikroskopom. Ugotovljeno je bilo zlasti, da površinski aparat živalske celice vsebuje troslojno membrano. Njegova debelina je 7,5-11 nm. Vsebuje srednje svetlo in dve temni periferni plasti. Prvi ustreza hidrofobni regiji lipidnih molekul. Temne površine so po drugi strani neprekinjene površinske plasti proteinov in hidrofilnih glav.

Druge teorije

Različne elektronske mikroskopske študije, izvedene v poznih 50-ih - zgodnjih 60-ih. opozoril na univerzalnost troslojne membranske organizacije. To se odraža v teoriji J. Robertsona. Medtem, do konca 60-ih. veliko zbranih dejstev, kar z vidika obstoječega modela "sendvič" ni bilo razloženo. To je dalo zagon razvoju novih shem, med katerimi so bili modeli, ki temeljijo na prisotnosti hidrofobnih hidrofilnih vezi proteinov in lipidnih molekul. Eden od njih je bila teorija "lipoproteinskega preproga". Glede na to sta v membrani prisotni dve vrsti proteinov: integralni in periferni. Slednje so povezane z elektrostatičnimi interakcijami s polarnimi glavi na molekulih lipidov. Vendar pa nikoli ne tvorijo neprekinjenega sloja. Ključna vloga pri nastanku membrane je globularni protein. V njem so delno potopljeni in se imenujejo pol-integralni. Premikanje teh proteinov se pojavi v lipidni tekoči fazi. To zagotavlja labilnost in dinamiko celotnega membranskega sistema. Trenutno je ta model najpogostejši.

Lipidi

Ključne fizikalne in kemijske lastnosti membrane plasti so na voljo, elementov prikazanih - fosfolipidi so sestavljeni iz nepolarne (hidrofobne) rep in polarnega (hidrofilno) glave. Najpogostejši so fosfogliceridi in sfingolipidi. Slednji se osredotočajo predvsem na zunanje enoslojne. Imajo povezavo z verigami oligosaharidov. Ker povezave segajo preko zunanjega dela plazmoleme, pridobi asimetrično obliko. Glikolipidi igrajo pomembno vlogo v receptorska funkcija površinski aparati. Večina membran vsebuje tudi holesterol (holesterol) - steroidni lipid. Njegova količina je drugačna, kar v veliki meri določa tekočino membrane. Več holesterola je, tem višje bo. Raven likvidnosti je odvisna tudi od razmerja med nenasičenimi in nasičenimi maščobnimi kislinami. Več od njih, večje je. Tekočina vpliva na delovanje encimov v membrani.

Beljakovine

Lipidi predvsem določajo pregradne lastnosti. Proteine ​​v nasprotju z njimi prispevajo k izpolnjevanju ključnih funkcij celice. Predvsem govorimo o reguliranem prevozu spojin, regulaciji metabolizma, sprejemu in tako naprej. Molekule beljakovin so razdeljene v mozaik lipidnega dvosloja. Lahko se premaknejo v debelo. To gibanje najverjetneje nadzira celica. V mehanizmu gibanja so vključeni mikrofilamenti. Pripisujejo se posameznim integralnim proteinom. Membranski elementi se razlikujejo glede na njihovo lokacijo glede na bilipidno plast. Beljakovine so zato lahko periferne in integralne. Prvi so lokalizirani zunaj sloja. Šibka povezava z membransko površino. Integrirani proteini popolnoma potopljena v to. Imajo močno vez z lipidi in se ne sproščajo iz membrane, ne da bi poškodovali bilipidno plast. Beljakovine, ki jih permeirajo, se imenujejo transmembrane. Medsebojno delovanje proteinskih molekul in lipidov druge narave zagotavlja stabilnost plazememe.

Glycocalix

Lipoproteini imajo stranske verige. Oligosaharidne molekule se lahko vežejo na lipide in tvorijo glikolipide. Njihovi ogljikovi hidrati, skupaj s podobnimi elementi glikoproteinov, dajejo negativni naboj celični površini in tvorijo osnovo glikokalaksije. Predstavljen je z ohlapno plastjo z elektronsko zmerno gostoto. Glycocalix pokriva zunanji del plazmoleme. Njegove ogljikove hidrate mesta spodbujajo prepoznavanje sosednjih celic in snovi med njimi, ter z njimi tudi lepilne vezi. V glikokaliki obstajajo tudi receptorji hormonov in giokompatibilnosti, encimi.

Napredno

Membranske receptorje predstavljajo predvsem glikoproteini. Imajo sposobnost vzpostavitve zelo specifičnih vezi z ligandi. Receptorji, prisotni v membrani, poleg tega lahko uravnavajo gibanje nekaterih molekul znotraj celice, prepustnost plazememe. Sposobni so pretvoriti zunanje okoljske signale v notranje, povezati elemente medcelične matrike in citoskeleta. Nekateri raziskovalci verjamejo, da sestava glikokaleksa vključuje tudi pol-integrirane proteinske molekule. Njihova funkcionalna območja se nahajajo v nadmorski višini površinskega celičnega aparata.