Повърхностният апарат на клетката еуниверсална подсистема. Той определя границата между външната среда и цитоплазмата. PAA осигурява регулиране на тяхното взаимодействие. Нека разгледаме по-нататък характеристиките на структурната и функционална организация на повърхностния апарат на клетката.
елементи
Има следните компоненти на повърхносттаеукариотен клетъчен апарат: плазмена мембрана, супрамембранни и субмембранни комплекси. Първият е представен под формата на сферично затворен елемент. Плазмолемата се счита за основа на повърхностния клетъчен апарат. Супрамембранният комплекс (наричан още гликокаликс) е външният елемент, разположен над плазмената мембрана. Той включва различни компоненти. По-специално, те включват:
- Въглехидратни части на гликопротеини и гликолипиди.
- Мембранни периферни протеини.
- Специфични въглехидрати.
- Полуинтегрални и интегрални протеини.
Подмембранният комплекс се намира под плазмолемата. В състава му се разграничават мускулно-скелетната система и периферната хиалоплазма.
Елементи на подмембранния комплекс
Като се има предвид структурата на повърхностния апаратклетки, трябва отделно да се спрем на периферната хиалоплазма. Тя е специализирана цитоплазмена част и се намира над плазмолемата. Периферната хиалоплазма е представена под формата на течно силно диференцирано хетерогенно вещество. Той съдържа различни елементи с високо и ниско молекулно тегло в разтвор. Всъщност това е микросреда, в която протичат специфични и общи метаболитни процеси. Периферната хиалоплазма осигурява много функции на повърхностния апарат.
Мускулно-скелетна система
Намира се в периферната хиалоплазма. В мускулно-скелетната система има:
- Микрофибрили.
- Скелетни фибрили (междинни филаменти).
- Микротубули.
Микрофибрилите са нишковидниструктури. Скелетните фибрили се образуват в резултат на полимеризацията на редица протеинови молекули. Техният брой и дължина се регулират от специални механизми. Когато се променят, възникват аномалии на клетъчните функции. Микротубулите са най-отдалечени от плазмалемата. Стените им са образувани от протеини, наречени тубулини.
Структурата и функциите на повърхностния апарат на клетката
Метаболизмът се осъществява поради наличиетотранспортни механизми. Структурата на повърхностния апарат на клетката дава възможност за извършване на движението на ставите по няколко начина. По-специално се извършват следните видове транспорт:
- Проста дифузия.
- Пасивен транспорт.
- Активно движение.
- Цитоза (размяна в мембранна опаковка).
В допълнение към транспорта са идентифицирани такива функции на повърхностния апарат на клетката, като:
- Бариера (демаркация).
- Рецептор.
- Идентификация.
- Функцията на движението на клетките чрез образуването на фило-, псевдо- и ламелиподии.
Свободно движение
Проста дифузия през повърхностния апаратклетката се извършва изключително, когато има електрически градиент от двете страни на мембраната. Неговият размер определя скоростта и посоката на движение. Билипидният слой може да пропусне всякакви молекули от хидрофобен тип. Повечето от биологично активните елементи обаче са хидрофилни. Съответно тяхното свободно движение е затруднено.
Пасивен транспорт
Този вид движение на ставите се нарича ощеулеснена дифузия. Извършва се и през повърхностния апарат на клетката при наличие на градиент и без консумация на АТФ. Пасивният транспорт върви по-бързо от безплатния транспорт. В процеса на увеличаване на разликата в концентрацията в градиента идва момент, в който скоростта на движение става постоянна.
Носители
Транспортиране през повърхностния апарат на клеткатаосигуряват специални молекули. С помощта на тези носители големи молекули от хидрофилен тип (по-специално аминокиселини) преминават по концентрационния градиент. Повърхностният апарат на еукариотната клетка включва пасивни носители за различни йони: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Тези специални молекули са силно селективни за транспортираните елементи. Освен това важното им свойство е високата скорост на движение. Може да достигне 104 или повече молекули в секунда.
Активен транспорт
Характеризира се с движението на елементите срещуградиент. Молекулите се транспортират от зони с ниска концентрация към зони с по-висока концентрация. Това движение включва определени разходи за АТФ. За осъществяване на активен транспорт в структурата на повърхностния апарат на животинската клетка са включени специфични носители. Те се наричат "помпи" или "помпи". Много от тези вектори се характеризират с АТФазна активност. Това означава, че те са в състояние да разграждат аденозин трифосфат и да извличат енергия за своите дейности. Активният транспорт осигурява създаването на йонни градиенти.
Цитоза
Този метод се използва за преместване на частициразлични вещества или големи молекули. В процеса на цитоза транспортираният елемент е заобиколен от мембранен везикул. Ако движението се извършва в клетката, тогава това се нарича ендоцитоза. Съответно, обратната посока се нарича екзоцитоза. В някои клетки елементите преминават. Този вид транспорт се нарича трансцитоза или диациоза.
плазмолема
Структурата на апарата на клетъчната повърхност включвав плазмена мембрана, образувана главно от липиди и протеини в съотношение приблизително 1:1. Първият "сандвич модел" на този елемент е предложен през 1935 г. В съответствие с теорията основата на плазмолемата се формира от липидни молекули, подредени в два слоя (билипиден слой). Те са изправени един срещу друг с опашките си (хидрофобни зони) и хидрофилни глави навън и навътре. Протеиновите молекули покриват тези повърхности на билипидния слой. Този модел е потвърден през 50-те години на миналия век чрез ултраструктурни изследвания, извършени с помощта на електронен микроскоп. По-специално беше установено, че повърхностният апарат на животинска клетка съдържа трислойна мембрана. Дебелината му е 7,5-11 nm. Съдържа среден светъл и два тъмни периферни слоя. Първият съответства на хидрофобната област на липидните молекули. Тъмните зони от своя страна представляват твърдите повърхностни слоеве на протеина и хидрофилните глави.
Други теории
Различни електронни микроскопичнипроучвания, проведени в края на 50-те - началото на 60-те години. посочи гъвкавостта на трислойната организация на мембраните. Това е отразено в теорията на Дж. Робъртсън. Междувременно в края на 60-те години. са се натрупали доста факти, които не са обяснени от гледна точка на съществуващия „модел сандвич”. Това даде тласък за разработването на нови схеми, включително модели, базирани на наличието на хидрофобно-хидрофилни връзки на протеинови и липидни молекули. Сред тях беше теорията за "липопротеиновата подложка". В съответствие с него в мембраната присъстват протеини от два вида: интегрални и периферни. Последните са свързани чрез електростатични взаимодействия с полярни глави върху липидни молекули. Те обаче никога не образуват непрекъснат слой. Глобуларните протеини играят ключова роля в образуването на мембраната. Те са частично потопени в него и се наричат полуинтегрални. Движението на тези протеини се осъществява в липидната течна фаза. Това гарантира лабилността и динамиката на цялата мембранна система. В момента този модел се счита за най-често срещаният.
липиди
Основни физични и химични характеристикимембраните са снабдени със слой, представен от фосфолипиди, състоящ се от неполярна (хидрофобна) опашка и полярна (хидрофилна) глава. Най-често срещаните от тях са фосфоглицеридите и сфинголипидите. Последните са концентрирани главно във външния монослой. Те са свързани с олигозахаридни вериги. Поради факта, че връзките излизат извън външната част на плазмолемата, тя придобива асиметрична форма. Гликолипидите играят важна роля в осъществяването на рецепторната функция на повърхностния апарат. Повечето мембрани също съдържат холестерол (холестерол), стероиден липид. Количеството му е различно, което до голяма степен определя течливостта на мембраната. Колкото повече холестерол има, толкова по-висок е той. Нивото на течността зависи и от съотношението на ненаситени към наситени остатъци от мастни киселини. Колкото повече има, толкова по-високо е. Течността влияе върху активността на ензимите в мембраната.
протеини
Липидите определят главно бариератаИмоти. Протеините, за разлика от тях, допринасят за изпълнението на ключови клетъчни функции. По-специално, ние говорим за регулиран транспорт на съединения, регулиране на метаболизма, приемане и т.н. Протеиновите молекули са мозаично разпределени в липидния двуслой. Те могат да се движат по дебелина. Това движение очевидно се контролира от самата клетка. Микрофиламентите участват в механизма на движение. Те се прикрепят към отделни интегрални протеини. Мембранните елементи се различават в зависимост от местоположението им спрямо билипидния слой. Следователно протеините могат да бъдат периферни и интегрални. Първите са локализирани извън слоя. Те имат крехка връзка с повърхността на мембраната. Интегралните протеини са напълно потопени в него. Те имат силна връзка с липидите и не се освобождават от мембраната, без да увредят билипидния слой. Протеините, които проникват през него, се наричат трансмембранни протеини. Взаимодействието между протеинови молекули и липиди от различно естество осигурява стабилността на плазмалемата.
гликокаликс
Липопротеините имат странични вериги.Олигозахаридните молекули могат да се свързват с липидите и да образуват гликолипиди. Техните въглехидратни части, заедно с подобни елементи на гликопротеините, придават отрицателен заряд на клетъчната повърхност и формират основата на гликокаликса. Представен е от насипен слой с умерена електронна плътност. Гликокаликсът покрива външната част на плазмолемата. Неговите въглехидратни места насърчават разпознаването на съседни клетки и вещества между тях, както и осигуряват адхезивни връзки с тях. Гликокаликсът съдържа също хормонални и гитосъвместими рецептори, ензими.
допълнително
Мембранните рецептори са представени предимногликопротеини. Те имат способността да установяват високо специфични връзки с лиганди. Рецепторите, присъстващи в мембраната, в допълнение, могат да регулират движението на определени молекули в клетката, пропускливостта на плазмалемата. Те са в състояние да преобразуват сигнали от външната среда във вътрешна, да свързват елементите на извънклетъчния матрикс и цитоскелета. Някои изследователи смятат, че в гликокаликса са включени и полуинтегрални протеинови молекули. Техните функционални зони са разположени в надмембранната област на повърхностния клетъчен апарат.
