Повърхностният апарат на клетката е универсална подсистема. Те определят границата между външната среда и цитоплазмата. PAC осигурява регулиране на тяхното взаимодействие. Нека по-нататък разгледаме особеностите на структурната и функционална организация на повърхностния апарат на клетката.
Компоненти
Разграничават се следните компоненти на повърхностния апарат на еукариотните клетки: плазмената мембрана, надмембранните и субмембранните комплекси. Първият е представен под формата на сферично затворен елемент. Плазмалемата се счита за основа на повърхностния клетъчен апарат. Епимембранният комплекс (наричан още гликокаликс) е външен елемент, разположен над плазмената мембрана. Съдържа различни компоненти. По-специално, те включват:
- Въглехидратни части от гликопротеини и гликолипиди.
- Мембранни периферни протеини.
- Специфични въглехидрати.
- Полуинтегрални и интегрални протеини.
Подмембранният комплекс се намира под плазмалемата. Съдържа мускулно-скелетната система и периферната хиалоплазма.
Елементи на подмембранакомплекс
Като се има предвид структурата на повърхностния апарат на клетката, трябва да се спрем отделно на периферната хиалоплазма. Това е специализирана цитоплазмена част и се намира над плазмената мембрана. Периферната хиалоплазма се представя като силно диференцирана течна хетерогенна субстанция. 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 изпълнява много функции на повърхностния апарат.
мускулно-скелетна система
Намира се в периферната хиалоплазма. В мускулно-скелетната система има:
- Микрофибрили.
- Скелетни фибрили (междинна нишка).
- Микротубули.
Микрофибрилите са нишковидни структури. Скелетните фибрили се образуват поради 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 тубулинови протеини.
Структура и функции на повърхностния апарат на клетката
Метаболизмът се осъществява поради наличието на транспортни механизми. Структурата на повърхностния апарат на клетката осигурява способността за извършване на движение на съединенията по няколко начина. По-специално, следните видоветранспорт:
- Проста дифузия.
- Пасивен транспорт.
- Активно движение.
- Цитоза (мембранна обмяна).
В допълнение към транспорта, такива функции на повърхностния апарат на клетката като:
- Бариера (разграничаване).
- Рецептор.
- Идентификация.
- Функцията на движението на клетките чрез образуването на фило-, псевдо- и ламелоподия.
Свободно движение
Проста дифузия през повърхностния апарат на клетката се извършва изключително в присъствието на 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. Въпреки това повечето от биологично активните елементи са хидрофилни. Съответно тяхното свободно движение е затруднено.
Пасивен транспорт
Този тип сложно движение се нарича още улеснена дифузия. Извършва се и през повърхностния апарат на клетката при наличие на градиент и без консумация на АТФ. Пасивният транспорт е по-бърз от безплатния транспорт. В процеса на увеличаване на разликата в концентрацията в градиента идва момент, в който скоростта на движение става постоянна.
Превозвачи
Транспортът през повърхностния апарат на клетката се осигурява от специални молекули. С помощта на тези носители големи молекули от хидрофилен тип (по-специално аминокиселини) преминават по концентрационния градиент. повърхностЕукариотният клетъчен апарат включва пасивни носители за различни йони: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Тези специални молекули се характеризират с висока селективност 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 движещи се елементи срещу градиент. Молекулите се транспортират от зона с ниска концентрация към области с по-висока концентрация. Такова движение включва известна цена на АТФ. За осъществяване на активен транспорт в структурата на повърхностния апарат на животинската клетка са включени специфични носители. Наричаха се "помпи" или "помпи". Много от тези носители се отличават със своята АТФазна активност. Това означава, че те са в състояние да разграждат аденозин трифосфат и да извличат енергия за своите дейности. Активният транспорт създава йонни градиенти.
цитоза
Този метод се използва за преместване на частици от различни 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.
Plasmolemma
Структурата на повърхностния апарат на клетката включва плазматамембрана, образувана предимно от липиди и протеини в съотношение приблизително 1:1. Първият "сандвич модел" на този елемент е предложен през 1935 г. Според теорията основата на плазмолемата е образувана от липидни молекули, подредени в два слоя (билипиден слой). Те обръщат опашките си (хидрофобни зони) една към друга, а навън и навътре - хидрофилни глави. Тези повърхности на билипидния слой са покрити с протеинови молекули. 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. Има среден светъл и два тъмни периферни слоя. Първият съответства на хидрофобната област на липидните молекули. Тъмните зони от своя страна са непрекъснати повърхностни слоеве от протеин и хидрофилни глави.
Други теории
Различни изследвания с електронна микроскопия, проведени в края на 50-те - началото на 60-те години. посочи универсалността на трислойната организация на мембраните. Това е отразено в теорията на Дж. Робъртсън. Междувременно в края на 1960 г 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 между протеинови и липидни молекули. Междуедна от тях беше теорията за "липопротеиновото килимче". В съответствие с него мембраната съдържа два вида протеини: 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-разпространения.
липиди
Основните физични и химични характеристики на мембраната се осигуряват от слой, представен от елементи - 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 плазмалемата, 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, толкова по-висок е той. Нивото на течността зависи и от съотношението на ненаситени и наситени остатъци отмастни киселини. Колкото повече от тях, толкова по-високо е. Течността влияе върху активността на ензимите в мембраната.
Протеини
Липидите определят главно бариерните свойства. Протеините, за разлика от тях, допринасят за изпълнението на ключови функции на клетката. По-специално, говорим за регулиран транспорт на съединения, регулиране на метаболизма, приемане и т.н. Протеиновите молекули се разпределят в липидния двуслой в мозаечен модел. Те могат да се движат в дълбочина. Това движение очевидно се контролира от самата клетка. Микрофиламентите участват в механизма на движение. Те са прикрепени 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 слаба 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. Взаимодействието между протеинови молекули и липиди от различно естество осигурява стабилността на плазмалемата.
Glycocalyx
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 на клетъчната повърхност отрицателен заряд и формират основата на гликокаликса. Тойпредставено от насипен слой с умерена електронна плътност. Гликокаликсът покрива външната част на плазмалемата. Неговите въглехидратни места допринасят за разпознаването на съседни клетки и вещества между тях, а също така осигуряват адхезивни връзки с тях. Гликокаликсът съдържа също хормонални и хетосъвместими рецептори, ензими.
Екстра
Мембранните рецептори са представени главно от гликопротеини. 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 плазмената мембрана. Те са в състояние да преобразуват сигнали от външната среда във вътрешни, да свързват елементи от извънклетъчния матрикс и цитоскелета. Някои изследователи смятат, че в гликокаликса са включени и полуинтегрални протеинови молекули. Техните функционални места са разположени в надмембранната област на повърхностния клетъчен апарат.
