Površinski aparat celice je univerzalni podsistem. Določajo mejo med zunanjim okoljem in citoplazmo. PAC zagotavlja regulacijo njihove interakcije. Razmislimo še o značilnostih strukturne in funkcionalne organizacije površinskega aparata celice.
komponente
Ločimo naslednje komponente površinskega aparata evkariontskih celic: plazemska membrana, supramembranski in submembranski kompleksi. Prvi je predstavljen v obliki sferično zaprtega elementa. Plazmalema velja za osnovo površinskega celičnega aparata. Epimembranski kompleks (imenovan tudi glikokaliks) je zunanji element, ki se nahaja nad plazemsko membrano. Vsebuje različne komponente. Ti vključujejo zlasti:
- Ogljikovi hidrati glikoproteinov in glikolipidov.
- Membranski periferni proteini.
- Specifični ogljikovi hidrati.
- Poluintegralne in integralne beljakovine.
Submembranski kompleks se nahaja pod plazmalemo. Vsebuje mišično-skeletni sistem in periferno hialoplazmo.
Elementi submembranekompleks
Glede na strukturo površinskega aparata celice se je treba ločeno osredotočiti na periferno hialoplazmo. Je specializiran citoplazemski del in se nahaja nad plazemsko membrano. Periferna hialoplazma je predstavljena kot visoko diferencirana tekoča heterogena snov. Vsebuje različne elemente z visoko in nizko molekulsko maso v raztopini. Pravzaprav gre za mikrookolje, v katerem potekajo specifični in splošni presnovni procesi. Periferna hialoplazma opravlja številne funkcije površinskega aparata.
mišično-skeletni sistem
Nahaja se v periferni hialoplazmi. V mišično-skeletnem sistemu obstajajo:
- mikrofibrili.
- Skeletna vlakna (vmesni filament).
- Mikrotubule.
Mikrofibrile so nitaste strukture. Skeletna vlakna nastanejo zaradi polimerizacije številnih beljakovinskih molekul. Njihovo število in dolžino uravnavajo posebni mehanizmi. Ko se spremenijo, se pojavijo anomalije celičnih funkcij. Mikrotubule so najbolj oddaljene od plazmaleme. Njihove stene tvorijo tubulinski proteini.
Struktura in funkcije površinskega aparata celice
Presnova poteka zaradi prisotnosti transportnih mehanizmov. Struktura površinskega aparata celice zagotavlja zmožnost izvajanja gibanja spojin na več načinov. Zlasti naslednje vrsteprevoz:
- Enostavna difuzija.
- Pasivni transport.
- Aktivno gibanje.
- Citoza (membransko pakirana izmenjava).
Poleg transporta, funkcije površinskega aparata celice, kot so:
- Pregrada (ločitev).
- prejemnik.
- Identifikacija.
- Funkcija gibanja celic s tvorbo filo-, psevdo- in lamelopodij.
Prosto gibanje
Enostavna difuzija skozi površinski aparat celice se izvaja izključno ob prisotnosti električnega gradienta na obeh straneh membrane. Njegova velikost določa hitrost in smer gibanja. Bilipidna plast lahko prehaja vse molekule hidrofobnega tipa. Vendar pa je večina biološko aktivnih elementov hidrofilnih. Zato je njihovo prosto gibanje težko.
Pasivni transport
Ta vrsta sestavljenega gibanja se imenuje tudi olajšana difuzija. Izvaja se tudi skozi površinski aparat celice v prisotnosti gradienta in brez porabe ATP. Pasivni prevoz je hitrejši od brezplačnega prevoza. V procesu povečevanja razlike koncentracije v gradientu pride trenutek, ko hitrost gibanja postane konstantna.
prevozniki
Prevoz skozi površinski aparat celice zagotavljajo posebne molekule. S pomočjo teh nosilcev prehajajo velike molekule hidrofilnega tipa (zlasti aminokisline) vzdolž koncentracijskega gradienta. PovršinaAparat evkariontskih celic vključuje pasivne nosilce za različne ione: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Za te posebne molekule je značilna visoka selektivnost za transportirane elemente. Poleg tega je njihova pomembna lastnost visoka hitrost gibanja. Lahko doseže 104 ali več molekul na sekundo.
Aktivni prevoz
Zanj je značilno premikanje elementov proti prelivu. Molekule se prenašajo iz območja z nizko koncentracijo v območja z višjo koncentracijo. Takšno gibanje vključuje določene stroške ATP. Za izvajanje aktivnega transporta so v strukturo površinskega aparata živalske celice vključeni specifični nosilci. Imenovali so se "črpalke" ali "črpalke". Številni od teh nosilcev se razlikujejo po aktivnosti ATPaze. To pomeni, da so sposobni razgraditi adenozin trifosfat in pridobiti energijo za svoje dejavnosti. Aktivni transport ustvarja ionske gradiente.
citoza
Ta metoda se uporablja za premikanje delcev različnih snovi ali velikih molekul. V procesu citoze je transportirani element obdan z membranskim mehurčkom. Če se gibanje izvaja v celico, se imenuje endocitoza. V skladu s tem se obratna smer imenuje eksocitoza. V nekaterih celicah prehajajo elementi. Ta vrsta transporta se imenuje transcitoza ali diacioza.
Plasmolemma
Struktura površinskega aparata celice vključuje plazmomembrana, sestavljena pretežno iz lipidov in beljakovin v razmerju približno 1:1. Prvi "sendvič model" tega elementa je bil predlagan leta 1935. Po teoriji osnovo plazmoleme tvorijo lipidne molekule, zložene v dve plasti (bilipidna plast). Drug proti drugemu obračajo rep (hidrofobna področja), navzven in navznoter pa hidrofilne glave. Te površine bilipidne plasti so prekrite z beljakovinskimi molekulami. Ta model so v petdesetih letih prejšnjega stoletja potrdile ultrastrukturne študije, opravljene z uporabo elektronskega mikroskopa. Zlasti je bilo ugotovljeno, da površinski aparat živalske celice vsebuje trislojno membrano. Njegova debelina je 7,5-11 nm. Ima srednjo svetlo in dve temni obrobni plasti. Prvi ustreza hidrofobnemu območju lipidnih molekul. Temna področja pa so neprekinjene površinske plasti beljakovin in hidrofilnih glav.
Druge teorije
Različne študije elektronske mikroskopije, izvedene v poznih 50-ih - zgodnjih 60-ih. opozoril na univerzalnost troslojne organizacije membran. To se odraža v teoriji J. Robertsona. Medtem pa do konca 60. let 19 se je nabralo kar nekaj dejstev, ki niso pojasnjena z vidika obstoječega »sendvič modela«. To je dalo zagon razvoju novih shem, vključno z modeli, ki temeljijo na prisotnosti hidrofobno-hidrofilnih vezi med beljakovinskimi in lipidnimi molekulami. Medena izmed njih je bila teorija "lipoproteinske preproge". V skladu z njim membrana vsebuje dve vrsti beljakovin: integralne in periferne. Slednje so povezane z elektrostatičnimi interakcijami s polarnimi glavami na lipidnih molekulah. Vendar nikoli ne tvorijo neprekinjene plasti. Globularni proteini igrajo ključno vlogo pri tvorbi membrane. Vanjo so delno potopljeni in se imenujejo polintegralni. Gibanje teh beljakovin poteka v lipidni tekoči fazi. To zagotavlja labilnost in dinamičnost celotnega membranskega sistema. Trenutno ta model velja za najpogostejši.
Lipidi
Ključne fizikalne in kemijske lastnosti membrane zagotavlja plast, ki jo predstavljajo elementi - fosfolipidi, ki jo sestavljata nepolarni (hidrofobni) rep in polarna (hidrofilna) glava. Najpogostejši med njimi so fosfogliceridi in sfingolipidi. Slednji so koncentrirani predvsem v zunanjem monosloju. Povezani so z oligosaharidnimi verigami. Zaradi dejstva, da povezave štrlijo izven zunanjega dela plazmaleme, pridobi asimetrično obliko. Glikolipidi imajo pomembno vlogo pri izvajanju receptorske funkcije površinskega aparata. Večina membran vsebuje tudi holesterol (holesterol) – steroidni lipid. Njegova količina je različna, kar v veliki meri določa pretočnost membrane. Več kot je holesterol, višji je. Nivo tekočine je odvisen tudi od razmerja nenasičenih in nasičenih ostankov izmaščobne kisline. Več kot jih je, višje je. Tekočina vpliva na aktivnost encimov v membrani.
Beljakovine
Lipidi določajo predvsem pregradne lastnosti. Nasprotno pa beljakovine prispevajo k opravljanju ključnih funkcij celice. Zlasti govorimo o urejenem transportu spojin, uravnavanju presnove, sprejema itd. Proteinske molekule so razporejene v lipidnem dvosloju v mozaičnem vzorcu. Lahko se premikajo v globino. To gibanje očitno nadzoruje celica sama. Mikrofilamenti so vključeni v mehanizem gibanja. Vezani so na posamezne integralne beljakovine. Membranski elementi se razlikujejo glede na njihovo lokacijo glede na bilipidno plast. Beljakovine so torej lahko periferne in integralne. Prvi so lokalizirani zunaj plasti. Imajo šibko vez s površino membrane. Vanj so popolnoma potopljeni integralni proteini. Imajo močno vez z lipidi in se ne sprostijo iz membrane, ne da bi poškodovali bilipidni sloj. Beljakovine, ki prodirajo skozi in skozi njo, se imenujejo transmembranske. Interakcija med beljakovinskimi molekulami in lipidi različne narave zagotavlja stabilnost plazmaleme.
Glycocalyx
Lipoproteini imajo stranske verige. Molekule oligosaharidov se lahko vežejo na lipide in tvorijo glikolipide. Njihovi ogljikovi hidrati skupaj s podobnimi elementi glikoproteinov dajejo celični površini negativni naboj in tvorijo osnovo glikokaliksa. onki ga predstavlja ohlapna plast z zmerno elektronsko gostoto. Glikokaliks pokriva zunanji del plazmaleme. Njegova ogljikova hidratna mesta prispevajo k prepoznavanju sosednjih celic in snovi med njimi ter zagotavljajo tudi lepilne vezi z njimi. Glikokaliks vsebuje tudi hormonske in hetokompatibilne receptorje, encime.
dodatno
Membranske receptorje predstavljajo predvsem glikoproteini. Imajo sposobnost vzpostavitve zelo specifičnih vezi z ligandi. Receptorji, ki so prisotni v membrani, poleg tega lahko uravnavajo gibanje določenih molekul v celico, prepustnost plazemske membrane. Sposobni so pretvoriti signale iz zunanjega okolja v notranje, da vežejo elemente zunajceličnega matriksa in citoskeleta. Nekateri raziskovalci menijo, da so v glikokaliks vključene tudi polintegralne beljakovinske molekule. Njihova funkcionalna mesta se nahajajo v supramembranskem predelu površinskega celičnega aparata.
