Ląstelės paviršiaus aparatas yra universalus posistemis. Jie apibrėžia ribą tarp išorinės aplinkos ir citoplazmos. PAC reguliuoja jų sąveiką. Toliau panagrinėkime ląstelės paviršiaus aparato struktūrinės ir funkcinės organizavimo ypatybes.
Komponentai
Išskiriami šie eukariotinių ląstelių paviršiaus aparato komponentai: plazminė membrana, supramembraniniai ir submembraniniai kompleksai. Pirmasis pateikiamas sferiškai uždaro elemento pavidalu. Plazlema laikoma paviršiaus ląstelių aparato pagrindu. Epimembraninis kompleksas (taip pat vadinamas glikokaliksu) yra išorinis elementas, esantis virš plazminės membranos. Jame yra įvairių komponentų. Visų pirma, tai apima:
- Glikoproteinų ir glikolipidų angliavandenių dalys.
- Periferiniai membranos b altymai.
- Specialūs angliavandeniai.
- Pusiau integralūs ir integraliniai b altymai.
Submembraninis kompleksas yra po plazmolema. Jame yra raumenų ir kaulų sistema bei periferinė hialoplazma.
Submembranos elementaikompleksas
Atsižvelgiant į ląstelės paviršiaus aparato struktūrą, reikėtų atskirai pasilikti ties periferine hialoplazma. Tai specializuota citoplazminė dalis ir yra virš plazminės membranos. Periferinė hialoplazma pateikiama kaip labai diferencijuota skysta nevienalytė medžiaga. Jame yra įvairių didelės ir mažos molekulinės masės elementų tirpale. Iš tikrųjų tai yra mikroaplinka, kurioje vyksta specifiniai ir bendri medžiagų apykaitos procesai. Periferinė hialoplazma atlieka daug paviršiaus aparato funkcijų.
Raumenų ir kaulų sistema
Jis yra periferinėje hialoplazmoje. Skeleto ir raumenų sistemoje yra:
- Mikrofibrilės.
- Skeleto fibrilės (tarpinis siūlas).
- Mikrovamzdeliai.
Mikrofibrilės yra siūlinės struktūros. Skeleto fibrilės susidaro dėl daugelio b altymų molekulių polimerizacijos. Jų skaičius ir ilgis reguliuojami specialiais mechanizmais. Kai jie keičiasi, atsiranda ląstelių funkcijų anomalijos. Mikrotubulai yra toliausiai nuo plazmalemos. Jų sieneles sudaro tubulino b altymai.
Ląstelės paviršiaus aparato struktūra ir funkcijos
Metabolizmas vyksta dėl transporto mechanizmų buvimo. Ląstelės paviršiaus aparato struktūra suteikia galimybę atlikti junginių judėjimą keliais būdais. Visų pirma, šių tipųtransportas:
- Paprasta difuzija.
- Pasyvus transportas.
- Aktyvus judėjimas.
- Citozė (membrana supakuota mainai).
Be transportavimo, tokios ląstelės paviršiaus aparato funkcijos kaip:
- Barjeras (ribojimas).
- Receptorius.
- Identification.
- Ląstelių judėjimo funkcija formuojant filo-, pseudo- ir lamellopodijas.
Laisvas judėjimas
Paprasta difuzija per ląstelės paviršiaus aparatą vykdoma tik esant elektriniam gradientui abiejose membranos pusėse. Jo dydis lemia judėjimo greitį ir kryptį. Bilipidinis sluoksnis gali praeiti bet kokias hidrofobinio tipo molekules. Tačiau dauguma biologiškai aktyvių elementų yra hidrofiliniai. Todėl jų laisvas judėjimas yra sunkus.
Pasyvus transportas
Šis sudėtinio judėjimo tipas dar vadinamas palengvinta difuzija. Jis taip pat atliekamas per ląstelės paviršiaus aparatą, esant gradientui ir nenaudojant ATP. Pasyvus transportas yra greitesnis nei nemokamas. Didinant koncentracijos skirtumą gradiente, ateina momentas, kai judėjimo greitis tampa pastovus.
Vežėjai
Pernešimą per ląstelės paviršiaus aparatą užtikrina specialios molekulės. Šių nešiklių pagalba didelės hidrofilinio tipo molekulės (ypač aminorūgštys) praeina išilgai koncentracijos gradiento. Paviršiuseukariotinių ląstelių aparate yra pasyvūs nešikliai įvairiems jonams: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Šios specialios molekulės pasižymi dideliu selektyvumu pernešamiems elementams. Be to, svarbi jų savybė – didelis judėjimo greitis. Jis gali pasiekti 104 ar daugiau molekulių per sekundę.
Aktyvus transportas
Jis pasižymi judančiomis nuo gradiento elementais. Molekulės pernešamos iš mažos koncentracijos srities į didesnės koncentracijos sritis. Toks judėjimas susijęs su tam tikra ATP kaina. Aktyviam transportui įgyvendinti į gyvūno ląstelės paviršiaus aparato struktūrą įtraukiami specifiniai nešikliai. Jie buvo vadinami „siurbliais“arba „siurbliais“. Daugelis šių nešiotojų išsiskiria ATPazės aktyvumu. Tai reiškia, kad jie sugeba suskaidyti adenozino trifosfatą ir išgauti energiją savo veiklai. Aktyvus transportavimas sukuria jonų gradientus.
Citozė
Šis metodas naudojamas skirtingų medžiagų dalelėms arba didelėms molekulėms perkelti. Citozės procese transportuojamas elementas yra apsuptas membranos pūslelės. Jei judėjimas atliekamas į ląstelę, tai vadinama endocitoze. Atitinkamai, atvirkštinė kryptis vadinama egzocitoze. Kai kuriose ląstelėse elementai praeina. Šis transportavimo būdas vadinamas transcitoze arba diacioze.
Plasmolemma
Ląstelės paviršiaus aparato struktūra apima plazmąmembrana, sudaryta daugiausia iš lipidų ir b altymų santykiu maždaug 1:1. Pirmasis šio elemento „sumuštinio modelis“buvo pasiūlytas 1935 m. Remiantis teorija, plazmolemos pagrindą sudaro lipidų molekulės, sukrautos dviem sluoksniais (bilipidinis sluoksnis). Jie atsuka uodegas (hidrofobines sritis) viena į kitą, o į išorę ir į vidų – hidrofilines galvas. Šie bilipidinio sluoksnio paviršiai yra padengti b altymų molekulėmis. Šis modelis buvo patvirtintas šeštajame dešimtmetyje ultrastruktūriniais tyrimais, atliktais naudojant elektroninį mikroskopą. Visų pirma buvo nustatyta, kad gyvūno ląstelės paviršiaus aparate yra trijų sluoksnių membrana. Jo storis 7,5-11 nm. Jis turi vidutinį šviesų ir du tamsius periferinius sluoksnius. Pirmasis atitinka hidrofobinę lipidų molekulių sritį. Tamsios sritys, savo ruožtu, yra ištisiniai paviršiniai b altymų ir hidrofilinių galvučių sluoksniai.
Kitos teorijos
Įvairūs elektroninės mikroskopijos tyrimai, atlikti šeštojo dešimtmečio pabaigoje – šeštojo dešimtmečio pradžioje. nurodė trijų sluoksnių membranų organizavimo universalumą. Tai atsispindi J. Robertsono teorijoje. Tuo tarpu iki šeštojo dešimtmečio pabaigos susikaupė gana daug faktų, kurie nebuvo paaiškinti esamo „sumuštinio modelio“požiūriu. Tai paskatino kurti naujas schemas, įskaitant modelius, pagrįstus hidrofobiniais-hidrofiliniais ryšiais tarp b altymų ir lipidų molekulių. Tarpviena iš jų buvo „lipoproteinų kilimėlio“teorija. Pagal jį membranoje yra dviejų tipų b altymai: integraliniai ir periferiniai. Pastarosios yra susijusios su elektrostatinėmis sąveikomis su lipidų molekulių polinėmis galvutėmis. Tačiau jie niekada nesudaro vientiso sluoksnio. Rutuliniai b altymai vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant membraną. Jie yra iš dalies panardinti į jį ir vadinami pusiau integraliniais. Šių b altymų judėjimas vyksta lipidų skystoje fazėje. Tai užtikrina visos membranos sistemos labilumą ir dinamiškumą. Šiuo metu šis modelis laikomas labiausiai paplitusiu.
Lipidai
Pagrindines fizines ir chemines membranos charakteristikas suteikia sluoksnis, kurį sudaro elementai – fosfolipidai, susidedantys iš nepolinės (hidrofobinės) uodegos ir polinės (hidrofilinės) galvutės. Dažniausi iš jų yra fosfogliceridai ir sfingolipidai. Pastarieji daugiausia susitelkę išoriniame vienasluoksniame sluoksnyje. Jie yra susieti su oligosacharidų grandinėmis. Dėl to, kad jungtys išsikiša už išorinės plazmalemos dalies, ji įgauna asimetrinę formą. Glikolipidai atlieka svarbų vaidmenį įgyvendinant paviršiaus aparato receptorių funkciją. Daugumoje membranų taip pat yra cholesterolio (cholesterolio) – steroidinio lipido. Jo kiekis yra skirtingas, o tai daugiausia lemia membranos sklandumą. Kuo daugiau cholesterolio, tuo jis didesnis. Skysčio lygis taip pat priklauso nuo nesočiųjų ir sočiųjų likučių santykioriebalų rūgštys. Kuo jų daugiau, tuo jis aukštesnis. Skystis veikia fermentų aktyvumą membranoje.
B altymai
Lipidai daugiausia lemia barjerines savybes. B altymai, priešingai, prisideda prie pagrindinių ląstelės funkcijų atlikimo. Visų pirma kalbame apie reguliuojamą junginių transportavimą, medžiagų apykaitos reguliavimą, priėmimą ir pan. B altymų molekulės pasiskirsto lipidų dvigubame sluoksnyje mozaikiniu būdu. Jie gali judėti giliai. Šį judėjimą, matyt, valdo pati ląstelė. Mikrofilamentai dalyvauja judėjimo mechanizme. Jie yra prijungti prie atskirų integruotų b altymų. Membraniniai elementai skiriasi priklausomai nuo jų vietos bilipidinio sluoksnio atžvilgiu. Todėl b altymai gali būti periferiniai ir vientisieji. Pirmieji yra lokalizuoti už sluoksnio ribų. Jie turi silpną ryšį su membranos paviršiumi. Integraliniai b altymai yra visiškai panardinti į jį. Jie turi stiprų ryšį su lipidais ir neišsiskiria iš membranos nepažeisdami bilipidinio sluoksnio. Pro ir pro jį prasiskverbiantys b altymai vadinami transmembraniniais. Sąveika tarp b altymų molekulių ir skirtingo pobūdžio lipidų užtikrina plazmos lemos stabilumą.
Glikokaliksas
Lipoproteinai turi šonines grandines. Oligosacharidų molekulės gali jungtis su lipidais ir sudaryti glikolipidus. Jų angliavandenių dalys kartu su panašiais glikoproteinų elementais suteikia ląstelės paviršiui neigiamą krūvį ir sudaro glikokalikso pagrindą. Jispavaizduotas laisvu sluoksniu su vidutiniu elektronų tankiu. Glikokaliksas dengia išorinę plazmalemos dalį. Jo angliavandenių vietos padeda atpažinti gretimas ląsteles ir tarp jų esančias medžiagas, taip pat suteikia su jais lipnius ryšius. Glikokalikse taip pat yra hormonų ir heterosuderinamumo receptorių, fermentų.
Papildoma
Membraninius receptorius daugiausia atstovauja glikoproteinai. Jie turi galimybę sukurti labai specifinius ryšius su ligandais. Membranoje esantys receptoriai, be to, gali reguliuoti tam tikrų molekulių judėjimą į ląstelę, plazminės membranos pralaidumą. Jie geba paversti signalus iš išorinės aplinkos į vidinius, surišti ekstraląstelinės matricos ir citoskeleto elementus. Kai kurie tyrinėtojai mano, kad pusiau vientisos b altymų molekulės taip pat yra įtrauktos į glikokaliksą. Jų funkcinės vietos yra paviršinių ląstelių aparato supramembraninėje srityje.
