Dispozitiv de suprafață celulară: structură și funcții

Aparatul de suprafață al celulei este un subsistem universal. El definește granița dintre mediul extern și citoplasmă. PAC asigură reglarea interacțiunii lor. Să luăm în considerare caracteristicile organizării structurale și funcționale a aparatului de suprafață al celulei.

componente

Se disting următoarele componente ale aparatului de suprafață al celulelor eucariote: o membrană plasmatică, supramembrane și submembranare. Primul este prezentat sub forma unui element sferic închis. Plasmolemma este considerată baza aparatului celular de suprafață. Complexul supramembranar (denumit și glicocaliză) este elementul exterior situat deasupra membranei plasmatice. Se compune din diferite componente. Acestea includ în special:

1. Carbohidrați ai glicoproteinelor și glicolipidelor.
2. Proteine ​​periferice membrane.
3. Carbohidrați specifici.
4. Proteine ​​semi-integrale și integrale.

Complexul submembranar este situat sub plasmolem. În compoziția sa, sistemul izolat contra-contractil și hialoplasmul periferic sunt izolate.

Elemente ale complexului submembranar

Având în vedere structura aparatului de suprafață al celulei, trebuie să se oprească separat pe hialoplasma periferică. Este o parte citoplasmatică specializată și este situată deasupra plasmolemului. Hialoplasmul periferic este reprezentat ca substanță eterogenă foarte diferențiată. Acesta conține o varietate de elemente înaltă și joasă în moleculă. De fapt, este un micromediu în care apar procese metabolice specifice și comune. Hialoplasmul periferic asigură performanța multor funcții ale aparatului de suprafață.

Sistem de susținere și contracție

Este situat în hialoplasmul periferic. În sistemul de sprijin-contractil există:

1. Microfibrilelor.
2. Fibrele scheletice (filamente intermediare).
3. Microtubuli.

Microfibrele sunt structuri asemănătoare firului. Fibrele scheletale se formează datorită polimerizării unui număr de molecule de proteine. Numărul și lungimea lor sunt reglementate de mecanisme speciale. Când se schimbă, apar anomalii funcțiile celulare. Microtubulele sunt cele mai îndepărtate de plasmalem. Pereții lor sunt formați din tubuline de proteine.

Structura și funcțiile aparatului de suprafață

Schimbul de substanțe se realizează datorită prezenței mecanismelor de transport. Structura aparatului de suprafață al celulei asigură capacitatea de a mișca articulațiile în mai multe moduri. În special, se efectuează următoarele tipuri de transport:

1. Difuzarea simplă.
2. Transportul pasiv.
3. Mișcare activă.
4. Citoză (schimbă într-un pachet cu membrană).

În plus față de transport, astfel de funcții ale aparatului de suprafață cum ar fi:

1. Barieră (demarcarea).
2. Receptor.
3. Identificare.
4. Funcția mișcării celulei prin formarea filo, pseudo și lamelopodia.

Libera circulație

Simpla difuzie prin aparatul de suprafață al celulei se efectuează exclusiv atunci când există un gradient electric pe ambele părți ale membranei. Dimensiunea acestuia determină viteza și direcția de deplasare. Stratul bilipid poate trece orice moleculă de tip hidrofob. Cu toate acestea, majoritatea elementelor biologic active sunt hidrofile. În consecință, libera lor circulație este dificilă.

Transportul pasiv

Acest tip de mișcare a compusului este denumit și difuzie de lumină. Se efectuează, de asemenea, prin aparatul de suprafață al celulei în prezența unui gradient și fără cheltuieli de ATP. Transportul pasiv merge mai repede decât liber. În procesul de creștere a diferenței de concentrație în gradient, vine un moment în care viteza de mișcare devine constantă.

purtătorii

Transportul prin suprafața celulei oferă molecule speciale. Cu ajutorul acestor vectori gradientul de concentrație molecule mari de tip hidrofil (în special aminoacizi) trec. Aparatul de suprafață al celulei eucariote include purtători pasivi pentru o varietate de ioni: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Aceste molecule speciale sunt foarte selective pentru elementele transportate. În plus, proprietatea lor importantă este viteza mare de mișcare. Poate ajunge la 104 sau mai multe molecule pe secundă.

Transportul activ

Se caracterizează prin deplasarea elementelor în raport cu gradientul. Moleculele sunt transportate dintr-o regiune cu concentrație scăzută în zone cu o concentrație mai mare. Această mișcare implică anumite costuri ale ATP. Pentru a realiza transportul activ, vectorii specifici sunt incluși în structura aparatului de suprafață al celulei animale. Ele sunt numite "pompe" sau "pompe". Mulți dintre acești purtători sunt caracterizați prin activitatea de ATPază. Aceasta înseamnă că sunt capabili să desprindă adenozin trifosfatul și să extragă energia pentru activitățile lor. Transportul activ asigură crearea de gradienți de ioni.

cytosis

Această metodă este folosită pentru a muta particule de substanțe diferite sau molecule mari. În timpul procesului de citoză, elementul transportat este înconjurat de o veziculă de membrană. Dacă mișcarea se desfășoară într-o cușcă, se numește endocitoză. În consecință, direcția inversă se numește exocitoză. În unele celule, elementele trec. Acest tip de transport se numește transcytosis sau diace.

cytolemma

Structura aparatului de suprafață al celulei include o membrană plasmatică formată predominant de lipide și proteine ​​într-un raport de aproximativ 1: 1. Primul model "sandwich" al acestui element a fost propus în 1935. Conform teoriei, baza plasmolemului este formată din moleculele lipidice așezate în două straturi (strat bilipid). Acestea sunt întoarse cu cozile (zone hidrofobe) între ele, și spre exterior și spre interior - prin capete hidrofile. Aceste suprafețe ale stratului bilipid acoperă moleculele de proteine. Acest model a fost confirmat în anii cincizeci ai secolului trecut prin studii ultrastructurale efectuate cu ajutorul unui microscop electronic. Sa constatat, în special, că aparatul de suprafață al unei celule animale conține o membrană cu trei straturi. Grosimea sa este de 7,5-11 nm. Acesta conține un strat mediu de lumină și două straturi periferice întunecate. Prima corespunde regiunii hidrofobe a moleculelor lipidice. Zonele întunecate, la rândul lor, sunt straturi continue de suprafață ale capetelor proteice și hidrofilice.

Alte teorii

O varietate de studii microscopice electronice efectuate la sfârșitul anilor 50 - începutul anilor `60. a subliniat universalitatea organizării membranelor cu trei straturi. Acest lucru este reflectat în teoria lui J. Robertson. Între timp, până la sfârșitul anilor `60. o mulțime de fapte acumulate, care nu au fost explicate din punctul de vedere al modelului sandwich existent. Acest lucru a dat impuls dezvoltării de noi scheme, printre care și modele bazate pe prezența legăturilor hidrofobice-hidrofilice ale moleculelor de proteine ​​și lipide. Una dintre ele a fost teoria unui "covor de lipoproteine". Potrivit acesteia, în membrană sunt prezente două tipuri de proteine: integrale și periferice. Acestea din urmă sunt legate de interacțiunile electrostatice cu capetele polare pe moleculele lipidice. Cu toate acestea, ele nu formează niciodată un strat continuu. Un rol cheie în formarea membranei aparține proteinelor globulare. Ele sunt scufundate în ea în parte și se numesc semi-integral. Mișcarea acestor proteine ​​are loc în faza lichidă lipidică. Aceasta asigură labilitatea și dinamismul întregului sistem membranar. În prezent, acest model este considerat cel mai comun.

lipide

Caracteristicile fizico-chimice esențiale ale membranei sunt furnizate de un strat reprezentat de elemente - fosfolipide, constând dintr-o coadă nepolară (hidrofobă) și un cap polar (hidrofil). Cele mai frecvente dintre acestea sunt fosfogliceridele și sfingolipidele. Acestea din urmă se concentrează în principal pe monostratul exterior. Ei au o legătură cu lanțurile de oligozaharide. Datorită faptului că legăturile se extind dincolo de partea exterioară a plasmolemului, aceasta dobândește o formă asimetrică. Glicolipidele joacă un rol important în receptor aparate de suprafață. Majoritatea membranelor conțin, de asemenea, colesterol (colesterol) - o lipidă steroidică. Cantitatea sa este diferită, ceea ce, într-o mare măsură, determină fluiditatea membranei. Cu cât mai mult colesterol există, cu atât va fi mai mare. Nivelul de lichiditate depinde, de asemenea, de raportul dintre resturile de acid gras nesaturat și saturate. Cu cât sunt mai mulți, cu atât este mai mare. Fluidul afectează activitatea enzimelor din membrană.

proteine

Lipidele determină în principal proprietățile de barieră. Proteinele, spre deosebire de ele, contribuie la îndeplinirea funcțiilor cheie ale celulei. În special vorbim despre transportul reglementat al compușilor, reglementarea metabolismului, recepția și așa mai departe. Moleculele de proteine ​​sunt distribuite în mozaicul cu două straturi lipidice. Se pot deplasa în zona groasă. Această mișcare este controlată, cel mai probabil, de celula în sine. În mecanismul de mișcare sunt implicate microfilamente. Ele se atașează proteinelor integrale individuale. Elementele membrane diferă în funcție de locația lor în raport cu stratul bilipid. Prin urmare, proteinele pot fi periferice și integrale. Primele sunt localizate în afara stratului. Ele au o legătură slabă cu suprafața membranei. Proteine ​​integrate complet scufundat în el. Ei au o legătură puternică cu lipidele și nu sunt eliberați din membrană fără a afecta stratul bilipid. Proteinele care pătrund prin ea se numesc transmembranare. Interacțiunea dintre moleculele de proteine ​​și lipidele de natură diferită asigură stabilitatea plasmalemiei.

glycocalyx

Lipoproteinele au lanțuri laterale. Moleculele oligozaharide se pot lega de lipide și formează glicolipide. Părțile lor carbohidrați, împreună cu elemente similare de glicoproteine, conferă o încărcare negativă suprafeței celulare și formează baza unui glicocaliu. Este reprezentat de un strat liber cu o densitate moderată electronic. Glycocalix acoperă partea exterioară a plasmolemului. Site-urile sale cu carbohidrați promovează recunoașterea celulelor și substanțelor învecinate între ele și oferă, de asemenea, legături adezive cu ele. În glicocalicul există, de asemenea, receptori de hormoni și gitocompatibilitate, enzime.

în plus

Receptorii cu membrană sunt reprezentați în principal de glicoproteine. Ei au capacitatea de a stabili legături foarte specifice cu liganzi. Receptorii prezenți în membrană pot, în plus, să regleze mișcarea unor molecule din interiorul celulei, permeabilitatea plasmalemului. Ele sunt capabile să transforme semnalele de mediu externe în cele interne, să lege elementele matricei intercelulare și citoscheletului. Unii cercetători cred că compoziția glicocalicului include și molecule de proteine ​​semiintegrate. Zonele lor funcționale sunt situate în regiunea superioară a aparatului celular de suprafață.