Površinski aparat ćelije je univerzalni podsistem. Oni određuju granicu između vanjskog okruženja i citoplazme. PAC obezbeđuje regulaciju njihove interakcije. Razmotrimo dalje karakteristike strukturne i funkcionalne organizacije površinskog aparata ćelije.
Komponente
Razlikuju se sljedeće komponente površinskog aparata eukariotskih ćelija: plazma membrana, supramembranski i submembranski kompleksi. Prvi je predstavljen u obliku sferno zatvorenog elementa. Plazmalema se smatra osnovom površinskog ćelijskog aparata. Epimembranski kompleks (koji se naziva i glikokaliks) je vanjski element smješten iznad plazma membrane. Sadrži različite komponente. Ovo posebno uključuje:
- Ugljikohidratni dijelovi glikoproteina i glikolipida.
- Membranski periferni proteini.
- Specifični ugljikohidrati.
- Poluintegralni i integralni proteini.
Submembranski kompleks se nalazi ispod plazmaleme. Sadrži mišićno-koštani sistem i perifernu hijaloplazmu.
Elementi submembranekompleks
S obzirom na strukturu površinskog aparata ćelije, treba se posebno zadržati na perifernoj hijaloplazmi. To je specijalizirani citoplazmatski dio i nalazi se iznad plazma membrane. Periferna hijaloplazma je predstavljena kao visoko diferencirana tečna heterogena supstanca. Sadrži različite elemente visoke i niske molekularne težine u otopini. Zapravo, to je mikrookruženje u kojem se odvijaju specifični i opći metabolički procesi. Periferna hijaloplazma obavlja mnoge funkcije površinskog aparata.
Mišićno-koštani sistem
Nalazi se u perifernoj hijaloplazmi. U mišićno-koštanom sistemu postoje:
- Mikrofibrili.
- Skeletna vlakna (srednji filament).
- Microtubules.
Mikrofibrili su filamentne strukture. Skeletna vlakna nastaju polimerizacijom niza proteinskih molekula. Njihov broj i dužina reguliraju se posebnim mehanizmima. Kada se promijene, nastaju anomalije ćelijskih funkcija. Mikrotubule su najudaljenije od plazmaleme. Njihove zidove formiraju proteini tubulina.
Struktura i funkcije površinskog aparata ćelije
Metabolizam se odvija zbog prisustva transportnih mehanizama. Struktura površinskog aparata ćelije pruža mogućnost kretanja spojeva na nekoliko načina. Konkretno, sljedeće vrsteprijevoz:
- Jednostavna difuzija.
- Pasivni transport.
- Aktivno kretanje.
- Citoza (zamjena prepuna membrane).
Pored transporta, funkcije površinskog aparata ćelije kao što su:
- Barijera (razgraničenje).
- Receptor.
- Identifikacija.
- Funkcija kretanja ćelije kroz formiranje filo-, pseudo- i lamelopodije.
Slobodno kretanje
Jednostavna difuzija kroz površinski aparat ćelije vrši se isključivo u prisustvu električnog gradijenta sa obe strane membrane. Njegova veličina određuje brzinu i smjer kretanja. Bilipidni sloj može proći bilo koje molekule hidrofobnog tipa. Međutim, većina biološki aktivnih elemenata je hidrofilna. Shodno tome, njihovo slobodno kretanje je otežano.
Pasivni transport
Ova vrsta složenog kretanja naziva se i olakšana difuzija. Također se provodi kroz površinski aparat ćelije u prisustvu gradijenta i bez potrošnje ATP-a. Pasivni transport je brži od besplatnog transporta. U procesu povećanja razlike koncentracije u gradijentu, dolazi trenutak u kojem brzina kretanja postaje konstantna.
Prevoznici
Transport kroz površinski aparat ćelije obezbeđuju posebni molekuli. Uz pomoć ovih nosača, veliki molekuli hidrofilnog tipa (posebno aminokiseline) prolaze duž gradijenta koncentracije. PovršinaAparat eukariotske ćelije uključuje pasivne nosače za različite jone: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Ove posebne molekule karakterizira visoka selektivnost za transportirane elemente. Osim toga, njihova važna osobina je velika brzina kretanja. Može dostići 104 ili više molekula u sekundi.
Aktivni transport
Karakteriziraju ga pokretni elementi prema gradijentu. Molekule se transportuju iz područja niske koncentracije u područja veće koncentracije. Takvo kretanje uključuje određenu cijenu ATP-a. Za implementaciju aktivnog transporta, specifični nosači su uključeni u strukturu površinskog aparata životinjske ćelije. Zvali su se "pumpe" ili "pumpe". Mnogi od ovih nosača se razlikuju po ATPazi aktivnosti. To znači da su u stanju razgraditi adenozin trifosfat i izvući energiju za svoje aktivnosti. Aktivni transport stvara gradijente jona.
Citoza
Ova metoda se koristi za pomicanje čestica različitih supstanci ili velikih molekula. U procesu citoze, transportirani element je okružen membranskim vezikulom. Ako se kretanje vrši u ćeliju, onda se to naziva endocitoza. U skladu s tim, obrnuti smjer se naziva egzocitoza. U nekim ćelijama elementi prolaze. Ova vrsta transporta naziva se transcitoza ili dijacioza.
Plasmolemma
Struktura površinskog aparata ćelije uključuje plazmumembrana formirana pretežno od lipida i proteina u omjeru približno 1:1. Prvi "sendvič model" ovog elementa predložen je 1935. Prema teoriji, osnovu plazmoleme čine lipidni molekuli naslagani u dva sloja (bilipidni sloj). Oni okreću svoje repove (hidrofobna područja) jedni prema drugima, a prema van i prema unutra - hidrofilne glave. Ove površine bilipidnog sloja prekrivene su proteinskim molekulima. Ovaj model je potvrđen 1950-ih ultrastrukturnim studijama provedenim pomoću elektronskog mikroskopa. Konkretno, utvrđeno je da površinski aparat životinjske ćelije sadrži troslojnu membranu. Njegova debljina je 7,5-11 nm. Ima srednji svijetli i dva tamna periferna sloja. Prvi odgovara hidrofobnom području molekula lipida. Tamne oblasti su zauzvrat neprekidni površinski slojevi proteina i hidrofilnih glava.
Druge teorije
Različite studije elektronske mikroskopije sprovedene u kasnim 50-im - ranim 60-im. ukazao na univerzalnost troslojne organizacije membrana. To se odražava u teoriji J. Robertsona. U međuvremenu, do kraja 1960-ih nagomilalo se dosta činjenica koje nisu objašnjene sa stanovišta postojećeg "sendvič modela". To je dalo poticaj razvoju novih shema, uključujući modele zasnovane na prisutnosti hidrofobno-hidrofilnih veza između proteinskih i lipidnih molekula. Međujedna od njih bila je teorija "lipoproteinskog tepiha". U skladu s tim, membrana sadrži dvije vrste proteina: integralne i periferne. Potonje su povezane elektrostatičkim interakcijama sa polarnim glavama na molekulima lipida. Međutim, oni nikada ne formiraju kontinuirani sloj. Globularni proteini igraju ključnu ulogu u formiranju membrane. Djelomično su uronjeni u njega i nazivaju se poluintegralnim. Kretanje ovih proteina vrši se u lipidnoj tečnoj fazi. Ovo osigurava labilnost i dinamiku cijelog membranskog sistema. Trenutno se ovaj model smatra najčešćim.
Lipidi
Ključne fizičke i hemijske karakteristike membrane su obezbeđene slojem predstavljenim elementima - fosfolipidima, koji se sastoji od nepolarnog (hidrofobnog) repa i polarne (hidrofilne) glave. Najčešći od njih su fosfogliceridi i sfingolipidi. Potonji su koncentrirani uglavnom u vanjskom monosloju. Vezani su za oligosaharidne lance. Zbog činjenice da karike strše izvan vanjskog dijela plazmaleme, ona poprima asimetričan oblik. Glikolipidi igraju važnu ulogu u realizaciji receptorske funkcije površinskog aparata. Većina membrana također sadrži kolesterol (holesterol) - steroidni lipid. Njegova količina je različita, što u velikoj mjeri određuje fluidnost membrane. Što je više holesterola, to je više. Nivo tečnosti takođe zavisi od odnosa nezasićenih i zasićenih ostataka izmasne kiseline. Što ih je više, to je više. Tečnost utiče na aktivnost enzima u membrani.
Proteini
Lipidi određuju uglavnom svojstva barijere. Proteini, nasuprot tome, doprinose izvođenju ključnih funkcija ćelije. Konkretno, govorimo o regulisanom transportu jedinjenja, regulaciji metabolizma, prijema i tako dalje. Proteinski molekuli su raspoređeni u lipidnom dvosloju u obliku mozaika. Mogu se kretati u dubinu. Ovo kretanje očigledno kontroliše sama ćelija. Mikrofilamenti su uključeni u mehanizam kretanja. Oni su vezani za pojedinačne integralne proteine. Elementi membrane razlikuju se ovisno o njihovoj lokaciji u odnosu na bilipidni sloj. Proteini, dakle, mogu biti periferni i integralni. Prvi su lokalizirani izvan sloja. Imaju slabu vezu sa površinom membrane. Integralni proteini su potpuno uronjeni u njega. Imaju jaku vezu sa lipidima i ne oslobađaju se od membrane bez oštećenja bilipidnog sloja. Proteini koji kroz njega prodiru kroz nju nazivaju se transmembranski. Interakcija između proteinskih molekula i lipida različite prirode osigurava stabilnost plazmaleme.
Glycocalyx
Lipoproteini imaju bočne lance. Molekuli oligosaharida mogu se vezati za lipide i formirati glikolipide. Njihovi dijelovi ugljikohidrata, zajedno sa sličnim elementima glikoproteina, daju ćelijskoj površini negativan naboj i čine osnovu glikokaliksa. Onpredstavljeno labavim slojem sa umjerenom gustinom elektrona. Glikokaliks prekriva vanjski dio plazmaleme. Njegova ugljikohidratna mjesta doprinose prepoznavanju susjednih stanica i tvari između njih, a također osiguravaju adhezivne veze s njima. Glikokaliks takođe sadrži hormonske i hetokompatibilne receptore, enzime.
Extra
Membranski receptori su uglavnom predstavljeni glikoproteinima. Imaju sposobnost uspostavljanja visoko specifičnih veza sa ligandima. Receptori prisutni u membrani, osim toga, mogu regulisati kretanje određenih molekula u ćeliju, propusnost plazma membrane. Oni su u stanju da konvertuju signale iz spoljašnje sredine u unutrašnje, da vežu elemente ekstracelularnog matriksa i citoskeleta. Neki istraživači vjeruju da su poluintegralni proteinski molekuli također uključeni u glikokaliks. Njihova funkcionalna mjesta nalaze se u supramembranskom području površinskog ćelijskog aparata.
