Buněčné povrchové zařízení: struktura a funkce

Povrchová aparatura buňky je univerzální subsystém. Definuje hranici mezi vnějším prostředím a cytoplazmem. PAC zajišťuje regulaci jejich interakce. Uvažujme dále o strukturální a funkční organizaci povrchové aparatury buňky.

Komponenty

Následující komponenty povrchového aparátu eukaryotických buněk jsou rozlišeny: plazmatickou membránu, supramembránové a submembránové komplexy. První je prezentována ve formě sféricky uzavřeného prvku. Plazmolemma je považována za základ povrchového celulárního přístroje. Nadmembránový komplex (nazývaný také glykokalýza) je vnější prvek umístěný nad plazmovou membránou. Skládá se z různých komponent. Patří mezi ně zejména:

1. Sacharidové části glykoproteinů a glykolipidů.
2. Membránové periferní proteiny.
3. Specifické sacharidy.
4. Semi-integrální a integrální proteiny.

Submembránový komplex je umístěn pod plasmolemem. Ve svém složení jsou izolovány podpůrný kontraktilní systém a periferní hyaloplazma.

Prvky komplexu submembrán

Vzhledem k struktuře povrchové aparatury buňky je třeba samostatně zastavit periferní hyaloplasmus. Jedná se o specializovanou cytoplazmatickou část a nachází se nad plasmolemem. Periferní hyaloplasma je reprezentována jako kapalina vysoce diferencovaná heterogenní látka. Obsahuje v roztoku vysokou a nízkou molekulární složku. Ve skutečnosti jde o mikroprostředí, ve kterém dochází ke specifickým a běžným metabolickým procesům. Periferní hyaloplazma poskytuje výkon mnoha funkcí povrchu zařízení.

Systém podpory a kontrakce

Je umístěn v periferní hyaloplazmě. V podpůrném kontraktilním systému existují:

1. Mikrofibrily.
2. Kostrové vlákna (střední vlákna).
3. Mikrotubuly.

Mikrofibrily jsou vláknité struktury. Kosterní fibrily jsou tvořeny díky polymeraci řady proteinových molekul. Jejich počet a délka je regulována speciálními mechanismy. Když se změní, vznikají anomálie buněčné funkce. Mikrotubuly jsou nejvíce vzdáleny od plazmalemmu. Jejich stěny jsou tvořeny proteinovými tubuliny.

Struktura a funkce zařízení povrchových buněk

Výměna látek se provádí v důsledku přítomnosti dopravních mechanismů. Struktura povrchového aparátu buňky poskytuje schopnost pohybovat spoje několika způsoby. Konkrétně jsou prováděny následující druhy dopravy:

1. Jednoduchá difúze.
2. Pasivní přeprava.
3. Aktivní pohyb.
4. Cytóza (výměna v membránovém obalu).

Kromě přepravy takové funkce zařízení povrchových buněk jako:

1. Bariéra (vymezení).
2. Receptor.
3. Identifikace.
4. Funkce pohybu buňky tvorbou filo, pseudo a lamelopodie.

Volný pohyb

Jednoduchá difúze přes povrchové zařízení buňky se provádí výlučně tehdy, když je na obou stranách membrány elektrický gradient. Jeho velikost určuje rychlost a směr jízdy. Bilipidová vrstva může procházet molekuly hydrofobního typu. Většina biologicky aktivních prvků je však hydrofilní. Proto je jejich volný pohyb obtížný.

Pasivní přeprava

Tento typ pohybu sloučeniny se také nazývá difúze světla. Rovněž se provádí přes povrchové zařízení buňky v přítomnosti gradientu a bez nákladů na ATP. Pasivní přeprava jde rychleji než zdarma. V procesu zvyšování rozdílu koncentrace v gradientu přichází čas, ve kterém se rychlost pohybu stává konstantní.

Nosiče

Transport přes povrch buňky poskytuje speciální molekuly. Pomocí těchto vektorů koncentrační gradient velké molekuly hydrofilního typu (zejména aminokyseliny). Povrchový aparát eukaryotické buňky obsahuje pasivní nosiče pro různé ionty: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Tyto speciální molekuly jsou pro přepravované prvky vysoce selektivní. Navíc jejich důležitou vlastností je vysoká rychlost pohybu. To může dosáhnout 104 nebo více molekul za sekundu.

Aktivní přeprava

Je charakterizován posunem prvků proti gradientu. Molekuly jsou transportovány z oblasti s nízkou koncentrací do oblastí s vyšší koncentrací. Tento pohyb zahrnuje určité náklady na ATP. Pro provádění aktivní dopravy jsou specifické vektory zahrnuty do struktury povrchového aparátu živočišné buňky. Jsou nazývány "čerpadlem" nebo "čerpadly". Mnoho z těchto nosičů je charakterizováno aktivitou ATPázy. To znamená, že jsou schopni štěpit adenosintrifosfát a získávat energii pro svou činnost. Aktivní přeprava poskytuje vytváření iontových gradientů.

Cytóza

Tato metoda se používá k pohybu částic různých látek nebo velkých molekul. Během procesu cytózy je transportovaný prvek obklopen membránovou vesikulí. Pokud je pohyb prováděn v kleci, pak se nazývá endocytóza. V důsledku toho se zpětný směr nazývá exocytóza. V některých buňkách elementy procházejí. Tento druh dopravy se nazývá transcytosis nebo diacious.

Plasmolemma

Struktura povrchového aparátu buňky obsahuje plazmovou membránu vytvořenou převážně lipidy a bílkovinami v poměru přibližně 1: 1. První "sendvičový model" tohoto prvku byl navržen v roce 1935. Podle teorie je základ plasmolemmy tvořen molekuly lipidů položených ve dvou vrstvách (bilipidová vrstva). Jsou otočeny ocasemi (hydrofobními oblastmi) navzájem, a směrem ven a dovnitř - hydrofilními hlavami. Tyto povrchy bilipidové vrstvy pokrývají proteinové molekuly. Tento model byl potvrzen v padesátých letech minulého století ultrastrukturálními studiemi prováděnými pomocí elektronového mikroskopu. Zjistilo se zejména, že povrchový aparát zvířecí buňky obsahuje třívrstvou membránu. Jeho tloušťka je 7,5 až 11 nm. Obsahuje středně světlé a dvě tmavé obvodové vrstvy. První odpovídá hydrofobní oblasti lipidových molekul. Tmavé oblasti jsou naopak spojité povrchové vrstvy bílkovin a hydrofilních hlav.

Další teorie

Různé elektronové mikroskopické studie prováděné koncem 50. let - počátkem 60. let. poukázal na univerzálnost třívrstvé membránové organizace. To se odráží v teorii J. Robertsona. Mezitím do konce 60. let. množství nahromaděných skutečností, které nebyly vysvětleny z hlediska stávajícího "sendvičového modelu". To dalo impuls vývoji nových schémat, mezi kterými byly modely založené na přítomnosti hydrofobních a hydrofilních vazeb proteinových a lipidových molekul. Jednou z nich byla teorie "lipoproteinového koberce". Podle něj jsou v membráně přítomny dva typy proteinů: integrální a periferní. Ty jsou vázány elektrostatickými interakcemi s polárními hlavami na molekulách lipidů. Nikdy však netvoří spojitou vrstvu. Klíčovou roli při tvorbě membrány patří globulární proteiny. Jsou částečně ponořeny a nazývají se poloviční. Pohyb těchto proteinů se vyskytuje v lipidové kapalné fázi. To zajišťuje labilitu a dynamiku celého membránového systému. V současné době je tento model považován za nejběžnější.

Lipidy

Klíčové fyzikálně-chemické vlastnosti membrány jsou poskytovány vrstvou představovanou prvky - fosfolipidy, sestávající z nepolárního (hydrofobního) ocasu a polární (hydrofilní) hlavy. Nejběžnějšími z nich jsou fosfoglyceridy a sfingolipidy. Ta se zaměřuje hlavně na vnější monovrstvu. Mají spojení s oligosacharidovými řetězci. Vzhledem k tomu, že vazby přesahují vnější část plasmolemma, získává asymetrický tvar. Glykolipidy hrají v receptoru povrchové přístroje. Většina membrán také obsahuje cholesterol (cholesterol) - steroidní lipid. Jeho množství je odlišné, což do značné míry určuje tekutost membrány. Čím více cholesterolu je, tím vyšší bude. Úroveň likvidity závisí také na poměru zbytků nenasycených a nasycených mastných kyselin. Čím více je, tím vyšší je. Tekutina ovlivňuje aktivitu enzymů v membráně.

Proteiny

Lipidy určují převážně bariérové ​​vlastnosti. Proteiny, na rozdíl od nich, přispívají k naplnění klíčových funkcí buňky. Zejména se jedná o regulovaný transport sloučenin, regulaci metabolismu, příjem a tak dále. Proteinové molekuly jsou distribuovány v lipidové dvouvrstvé mozaice. Mohou se pohybovat v tlusté. Tento pohyb je s největší pravděpodobností řízen samotnou buňkou. V pohybovém mechanismu jsou zapojeny mikrofily. Připojí se k jednotlivým integrálním proteinům. Membránové prvky se liší v závislosti na jejich poloze vzhledem k bilaterální vrstvě. Bielkoviny proto mohou být periferní a integrální. První jsou umístěny mimo vrstvu. Mají slabé spojení s povrchem membrány. Integrální proteiny zcela ponořený do něj. Mají silnou vazbu s lipidy a nejsou uvolňovány z membrány bez poškození bilipidové vrstvy. Bielkoviny, které jí pronikají, se nazývají transmembránové. Interakce mezi proteinovými molekulami a lipidy různé povahy zajišťuje stabilitu plazma-lemmy.

Glycocalix

Lipoproteiny mají boční řetězce. Oligosacharidové molekuly se mohou vázat na lipidy a vytvářet glykolipidy. Jejich sacharidové části společně s podobnými prvky glykoproteinů dodávají na buněčný povrch záporný náboj a tvoří základ glycokalyxu. Je představována volnou vrstvou s elektronicky středně hustou hustotou. Glycocalix pokrývá vnější část plasmolemmy. Jeho sacharidová místa podporují rozpoznávání sousedních buněk a látek mezi nimi a také s nimi vytvářejí adhezivní vazby. V glykokalyxu existují také receptory hormonů a gytokompatibilita, enzymy.

Pokročilé

Membránové receptory jsou převážně reprezentovány glykoproteiny. Mají schopnost vytvářet vysoce specifické vazby s ligandy. Receptory přítomné v membráně mohou kromě toho regulovat pohyb některých molekul uvnitř buňky, propustnost plazma-lemmy. Jsou schopni přeměnit signály vnějšího prostředí na vnitřní signály, spojit prvky mezibuněčné matrice a cytoskeletu. Někteří vědci se domnívají, že složení glykokalyxu zahrnuje také částečně integrované molekuly bílkovin. Jejich funkční oblasti jsou umístěny v oblasti přední části povrchového celulárního přístroje.