Aparatul de suprafață al celulei este un subsistem universal. Ele definesc granița dintre mediul extern și citoplasmă. PAC oferă reglementarea interacțiunii lor. Să luăm în considerare în continuare caracteristicile organizării structurale și funcționale a aparatului de suprafață al celulei.
Componente
Se disting următoarele componente ale aparatului de suprafață al celulelor eucariote: membrana plasmatică, complexe supramembranare și submembranare. Primul este prezentat sub forma unui element sferic închis. Plasmalema este considerată baza aparatului celular de suprafață. Complexul epimembranar (numit și glicocalix) este un element extern situat deasupra membranei plasmatice. Conține diverse componente. În special, acestea includ:
- Părți de carbohidrați din glicoproteine și glicolipide.
- Proteine periferice ale membranei.
- Carbohidrați specifici.
- Proteine semi-integrale și integrale.
Complexul submembranar este situat sub plasmalema. Conține sistemul musculo-scheletic și hialoplasmă periferică.
Elementele submembraneicomplex
Având în vedere structura aparatului de suprafață al celulei, ar trebui să ne oprim separat asupra hialoplasmei periferice. Este o parte citoplasmatică specializată și este situată deasupra membranei plasmatice. Hialoplasma periferică este prezentată ca o substanță lichidă eterogenă foarte diferențiată. Conține o varietate de elemente cu greutate moleculară mare și mică în soluție. De fapt, este un micromediu în care au loc procese metabolice specifice și generale. Hialoplasma periferică îndeplinește multe funcții ale aparatului de suprafață.
Sistemul musculo-scheletic
Este localizat în hialoplasma periferică. În sistemul musculo-scheletic, există:
- Microfibrile.
- Fibrile scheletice (filament intermediar).
- Microtubuli.
Microfibrilele sunt structuri filamentoase. Fibrilele scheletice se formează datorită polimerizării unui număr de molecule de proteine. Numărul și lungimea lor este reglementată prin mecanisme speciale. Când se modifică, apar anomalii ale funcțiilor celulare. Microtubulii sunt cei mai îndepărtați de plasmalemă. Pereții lor sunt formați din proteine tubulinice.
Structura și funcțiile aparatului de suprafață al celulei
Metabolismul se realizează datorită prezenței mecanismelor de transport. Structura aparatului de suprafață al celulei oferă capacitatea de a efectua mișcarea compușilor în mai multe moduri. În special, următoarele tipuritransport:
- difuzare simplă.
- Transport pasiv.
- Mișcare activă.
- Citoză (schimb de membrană).
Pe lângă transport, funcții ale aparatului de suprafață al celulei ca:
- Barieră (delimitare).
- Receptor.
- Identificare.
- Funcția mișcării celulelor prin formarea filo-, pseudo- și lamellopodia.
Mișcare liberă
Difuzia simplă prin aparatul de suprafață al celulei se realizează exclusiv în prezența unui gradient electric pe ambele părți ale membranei. Dimensiunea sa determină viteza și direcția de mișcare. Stratul bilipid poate trece orice molecule de tip hidrofob. Cu toate acestea, majoritatea elementelor biologic active sunt hidrofile. Prin urmare, libera lor circulație este dificilă.
Transport pasiv
Acest tip de mișcare compusă se mai numește și difuzie facilitată. De asemenea, se realizează prin aparatul de suprafață al celulei în prezența unui gradient și fără consumul de ATP. Transportul pasiv este mai rapid decât transportul gratuit. În procesul de creștere a diferenței de concentrație în gradient, vine un moment în care viteza de mișcare devine constantă.
Transportatori
Transportul prin aparatul de suprafață al celulei este asigurat de molecule speciale. Cu ajutorul acestor purtători, de-a lungul gradientului de concentrație trec molecule mari de tip hidrofil (aminoacizi, în special). SuprafaţăAparatul cu celule eucariote include purtători pasivi pentru diferiți ioni: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Aceste molecule speciale se caracterizează printr-o selectivitate ridicată pentru elementele transportate. În plus, proprietatea lor importantă este viteza mare de mișcare. Poate ajunge la 104 sau mai multe molecule pe secundă.
Transport activ
Se caracterizează prin mișcare de elemente pe un gradient. Moleculele sunt transportate dintr-o zonă de concentrație scăzută în zone de concentrație mai mare. O astfel de mișcare implică un anumit cost al ATP. Pentru implementarea transportului activ, în structura aparatului de suprafață al celulei animale sunt incluși purtători specifici. Se numeau „pompe” sau „pompe”. Mulți dintre acești purtători se disting prin activitatea lor ATPazei. Aceasta înseamnă că sunt capabili să descompună adenozin trifosfatul și să extragă energie pentru activitățile lor. Transportul activ creează gradienți de ioni.
Citoză
Această metodă este folosită pentru a muta particule de diferite substanțe sau molecule mari. În procesul de citoză, elementul transportat este înconjurat de o veziculă membranară. Dacă mișcarea este efectuată în celulă, atunci se numește endocitoză. În consecință, direcția inversă se numește exocitoză. În unele celule trec elemente. Acest tip de transport se numește transcitoză sau diacioză.
Plasmolemma
Structura aparatului de suprafață al celulei include plasmao membrană formată predominant din lipide și proteine într-un raport de aproximativ 1:1. Primul „model sandwich” al acestui element a fost propus în 1935. Conform teoriei, baza plasmolemei este formată din molecule de lipide stivuite în două straturi (stratul bilipid). Își întorc cozile (zonele hidrofobe) unul către celăl alt, iar spre exterior și spre interior - capete hidrofile. Aceste suprafețe ale stratului bilipid sunt acoperite cu molecule de proteine. Acest model a fost confirmat în anii 1950 prin studii ultrastructurale efectuate cu ajutorul unui microscop electronic. În special, s-a descoperit că aparatul de suprafață al unei celule animale conține o membrană cu trei straturi. Grosimea sa este de 7,5-11 nm. Are o lumină mijlocie și două straturi periferice întunecate. Prima corespunde regiunii hidrofobe a moleculelor de lipide. Zonele întunecate, la rândul lor, sunt straturi de suprafață continue de proteine și capete hidrofile.
Alte teorii
Diverse studii de microscopie electronică efectuate la sfârșitul anilor '50 - începutul anilor '60. a subliniat universalitatea organizării în trei straturi a membranelor. Acest lucru se reflectă în teoria lui J. Robertson. Între timp, până la sfârșitul anilor 1960 s-au acumulat destul de multe fapte care nu au fost explicate din punctul de vedere al „modelului sandwich” existent. Acest lucru a dat impuls dezvoltării de noi scheme, inclusiv modele bazate pe prezența legăturilor hidrofobe-hidrofile între moleculele de proteine și lipide. Printreuna dintre ele a fost teoria „covorului lipoproteinelor”. În conformitate cu aceasta, membrana conține două tipuri de proteine: integrale și periferice. Acestea din urmă sunt asociate prin interacțiuni electrostatice cu capetele polare pe moleculele de lipide. Cu toate acestea, nu formează niciodată un strat continuu. Proteinele globulare joacă un rol cheie în formarea membranei. Sunt parțial scufundați în el și se numesc semi-integral. Mișcarea acestor proteine se realizează în faza lichidă lipidică. Aceasta asigură labilitatea și dinamismul întregului sistem membranar. În prezent, acest model este considerat cel mai comun.
Lipide
Caracteristicile fizice și chimice cheie ale membranei sunt asigurate de un strat reprezentat de elemente - fosfolipide, format dintr-o coadă nepolară (hidrofobă) și un cap polar (hidrofil). Cele mai comune dintre acestea sunt fosfogliceridele și sfingolipidele. Acestea din urmă sunt concentrate în principal în monostratul exterior. Ele sunt legate de lanțuri de oligozaharide. Datorită faptului că legăturile ies dincolo de partea exterioară a plasmalemei, aceasta capătă o formă asimetrică. Glicolipidele joacă un rol important în implementarea funcției de receptor a aparatului de suprafață. Majoritatea membranelor conțin și colesterol (colesterol) - o lipidă steroidică. Cantitatea sa este diferită, ceea ce determină în mare măsură fluiditatea membranei. Cu cât colesterolul este mai mare, cu atât este mai mare. Nivelul lichidului depinde și de raportul dintre reziduurile nesaturate și saturate dinacizi grași. Cu cât sunt mai multe, cu atât este mai sus. Lichidul afectează activitatea enzimelor din membrană.
Proteine
Lipidele determină în principal proprietățile de barieră. Proteinele, în schimb, contribuie la îndeplinirea funcțiilor cheie ale celulei. În special, vorbim despre transportul reglementat al compușilor, reglarea metabolismului, recepția și așa mai departe. Moleculele de proteine sunt distribuite în stratul dublu lipidic într-un model mozaic. Se pot mișca în profunzime. Această mișcare este aparent controlată de celula însăși. Microfilamentele sunt implicate în mecanismul de mișcare. Ele sunt atașate la proteine integrale individuale. Elementele membranare diferă în funcție de localizarea lor în raport cu stratul bilipid. Prin urmare, proteinele pot fi periferice și integrale. Primele sunt localizate în afara stratului. Au o legătură slabă cu suprafața membranei. Proteinele integrale sunt complet scufundate în el. Au o legătură puternică cu lipidele și nu sunt eliberate din membrană fără a deteriora stratul bilipidic. Proteinele care pătrund prin el și prin el se numesc transmembranare. Interacțiunea dintre moleculele proteice și lipidele de natură diferită asigură stabilitatea plasmalemei.
Glycocalyx
Lipoproteinele au lanțuri laterale. Moleculele de oligozaharide se pot lega de lipide și pot forma glicolipide. Părțile lor de carbohidrați, împreună cu elemente similare de glicoproteine, conferă suprafeței celulare o sarcină negativă și formează baza glicocalicelor. Elreprezentată de un strat liber cu o densitate electronică moderată. Glicocalixul acoperă partea exterioară a plasmalemei. Locurile sale de carbohidrați contribuie la recunoașterea celulelor învecinate și a substanțelor dintre ele și oferă, de asemenea, legături adezive cu acestea. Glicocalixul conține, de asemenea, hormoni și receptori de hetocompatibilitate, enzime.
Extra
Receptorii de membrană sunt reprezentați în principal de glicoproteine. Au capacitatea de a stabili legături foarte specifice cu liganzii. Receptorii prezenți în membrană, în plus, pot regla mișcarea anumitor molecule în celulă, permeabilitatea membranei plasmatice. Ele sunt capabile să convertească semnalele din mediul extern în cele interne, să lege elemente ale matricei extracelulare și ale citoscheletului. Unii cercetători cred că moleculele proteice semi-integrale sunt și ele incluse în glicocalix. Locurile lor funcționale sunt situate în regiunea supramembrană a aparatului celular de suprafață.
