Het oppervlakteapparaat van de cel is een universeel subsysteem. Ze definiëren de grens tussen de externe omgeving en het cytoplasma. PAC zorgt voor regulering van hun interactie. Laten we verder kijken naar de kenmerken van de structurele en functionele organisatie van het oppervlakteapparaat van de cel.
Componenten
De volgende componenten van het oppervlakteapparaat van eukaryote cellen worden onderscheiden: de plasmamembraan-, supramembraan- en submembraancomplexen. De eerste wordt gepresenteerd in de vorm van een bolvormig gesloten element. Het plasmalemma wordt beschouwd als de basis van het cellulaire apparaat aan het oppervlak. Het epimembraancomplex (ook wel de glycocalyx genoemd) is een extern element dat zich boven het plasmamembraan bevindt. Het bevat verschillende componenten. Deze omvatten in het bijzonder:
- Koolhydraatdelen van glycoproteïnen en glycolipiden.
- Membraan perifere eiwitten.
- Specifieke koolhydraten.
- Semi-integrale en integrale eiwitten.
Het submembraancomplex bevindt zich onder het plasmalemma. Het bevat het bewegingsapparaat en het perifere hyaloplasma.
Elementen van het submembraancomplex
Gezien de structuur van het oppervlakteapparaat van de cel, zou men apart moeten stilstaan bij het perifere hyaloplasma. Het is een gespecialiseerd cytoplasmatisch deel en bevindt zich boven het plasmamembraan. Perifeer hyaloplasma wordt gepresenteerd als een sterk gedifferentieerde vloeibare heterogene stof. Het bevat een verscheidenheid aan elementen met een hoog en laag molecuulgewicht in oplossing. In feite is het een micro-omgeving waarin specifieke en algemene stofwisselingsprocessen plaatsvinden. Het perifere hyaloplasma vervult vele functies van het oppervlakteapparaat.
Musculoskeletaal systeem
Het bevindt zich in het perifere hyaloplasma. In het bewegingsapparaat zijn er:
- Microfibrillen.
- Skeletale fibrillen (tussenfilament).
- Microtubuli.
Microfibrillen zijn filamenteuze structuren. Skeletfibrillen worden gevormd door de polymerisatie van een aantal eiwitmoleculen. Hun aantal en lengte wordt geregeld door speciale mechanismen. Wanneer ze veranderen, treden anomalieën van cellulaire functies op. Microtubuli zijn het verst verwijderd van het plasmalemma. Hun wanden worden gevormd door tubuline-eiwitten.
Structuur en functies van het oppervlakteapparaat van de cel
Het metabolisme wordt uitgevoerd door de aanwezigheid van transportmechanismen. De structuur van het oppervlakteapparaat van de cel biedt de mogelijkheid om de beweging van verbindingen op verschillende manieren uit te voeren. In het bijzonder de volgende typen:vervoer:
- Eenvoudige verspreiding.
- Passief transport.
- Actieve beweging.
- Cytosis (uitwisseling vol membraan).
Naast transport, functies van het oppervlakteapparaat van de cel als:
- Barrière (afbakening).
- Receptor.
- Identificatie.
- De functie van celbeweging door de vorming van filo-, pseudo- en lamellopodia.
Vrij verkeer
Eenvoudige diffusie door het oppervlakteapparaat van de cel wordt uitsluitend uitgevoerd in aanwezigheid van een elektrische gradiënt aan beide zijden van het membraan. Zijn grootte bepa alt de snelheid en richting van de beweging. De bilipidelaag kan alle moleculen van het hydrofobe type passeren. De meeste biologisch actieve elementen zijn echter hydrofiel. Dienovereenkomstig is hun vrij verkeer moeilijk.
Passief transport
Dit type samengestelde beweging wordt ook wel gefaciliteerde diffusie genoemd. Het wordt ook uitgevoerd door het oppervlakteapparaat van de cel in aanwezigheid van een gradiënt en zonder het verbruik van ATP. Passief vervoer is sneller dan gratis vervoer. In het proces van het vergroten van het concentratieverschil in de gradiënt, komt er een moment waarop de bewegingssnelheid constant wordt.
Dragers
Transport door het oppervlakteapparaat van de cel wordt verzorgd door speciale moleculen. Met behulp van deze dragers passeren grote moleculen van het hydrofiele type (met name aminozuren) de concentratiegradiënt. Oppervlakteeukaryote celapparatuur omvat passieve dragers voor verschillende ionen: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Deze speciale moleculen worden gekenmerkt door een hoge selectiviteit voor de getransporteerde elementen. Bovendien is hun belangrijke eigenschap een hoge bewegingssnelheid. Het kan 104 of meer moleculen per seconde bereiken.
Actief transport
Het wordt gekenmerkt door bewegende elementen tegen een verloop. Moleculen worden getransporteerd van een gebied met een lage concentratie naar gebieden met een hogere concentratie. Een dergelijke beweging brengt bepaalde kosten van ATP met zich mee. Voor de implementatie van actief transport zijn specifieke dragers opgenomen in de structuur van het oppervlakteapparaat van de dierlijke cel. Ze werden "pompen" of "pompen" genoemd. Veel van deze dragers onderscheiden zich door hun ATPase-activiteit. Dit betekent dat ze in staat zijn adenosinetrifosfaat af te breken en energie te extraheren voor hun activiteiten. Actief transport creëert ionengradiënten.
Cytose
Deze methode wordt gebruikt om deeltjes van verschillende stoffen of grote moleculen te verplaatsen. Tijdens het proces van cytose wordt het getransporteerde element omgeven door een membraanblaasje. Als de beweging in de cel wordt uitgevoerd, wordt dit endocytose genoemd. Dienovereenkomstig wordt de omgekeerde richting exocytose genoemd. In sommige cellen passeren elementen. Dit type transport wordt transcytose of diacyose genoemd.
Plasmolemma
De structuur van het oppervlakteapparaat van de cel omvat het plasmaeen membraan dat voornamelijk bestaat uit lipiden en eiwitten in een verhouding van ongeveer 1:1. Het eerste "sandwichmodel" van dit element werd in 1935 voorgesteld. Volgens de theorie wordt de basis van het plasmolemma gevormd door lipidemoleculen die in twee lagen zijn gestapeld (bilipidelaag). Ze draaien hun staarten (hydrofobe gebieden) naar elkaar toe, en naar buiten en naar binnen - hydrofiele koppen. Deze oppervlakken van de bilipidelaag zijn bedekt met eiwitmoleculen. Dit model werd in de jaren vijftig bevestigd door ultrastructurele studies met een elektronenmicroscoop. In het bijzonder werd gevonden dat het oppervlakteapparaat van een dierlijke cel een drielaags membraan bevat. De dikte is 7,5-11 nm. Het heeft een middelste lichte en twee donkere perifere lagen. De eerste komt overeen met het hydrofobe gebied van lipidemoleculen. Donkere gebieden zijn op hun beurt continue oppervlaktelagen van eiwitten en hydrofiele koppen.
Andere theorieën
Verschillende elektronenmicroscopie-onderzoeken uitgevoerd in de late jaren '50 - begin jaren '60. wees op de universaliteit van de drielaagse organisatie van membranen. Dit wordt weerspiegeld in de theorie van J. Robertson. Ondertussen, tegen het einde van de jaren 60 er zijn nogal wat feiten verzameld die niet verklaard zijn vanuit het oogpunt van het bestaande "sandwichmodel". Dit gaf een impuls aan de ontwikkeling van nieuwe schema's, waaronder modellen gebaseerd op de aanwezigheid van hydrofobe-hydrofiele bindingen tussen eiwit- en lipidemoleculen. Tusseneen daarvan was de "lipoproteïne-tapijt"-theorie. In overeenstemming hiermee bevat het membraan twee soorten eiwitten: integraal en perifeer. Deze laatste worden geassocieerd door elektrostatische interacties met polaire koppen op lipidemoleculen. Ze vormen echter nooit een doorlopende laag. Bolvormige eiwitten spelen een sleutelrol bij de vorming van membranen. Ze zijn er gedeeltelijk in ondergedompeld en worden semi-integraal genoemd. De beweging van deze eiwitten wordt uitgevoerd in de lipide vloeibare fase. Dit zorgt voor de labiliteit en dynamiek van het gehele membraansysteem. Momenteel wordt dit model als het meest gebruikt.
Lipiden
De belangrijkste fysieke en chemische kenmerken van het membraan worden geleverd door een laag die wordt weergegeven door elementen - fosfolipiden, bestaande uit een niet-polaire (hydrofobe) staart en een polaire (hydrofiele) kop. De meest voorkomende hiervan zijn fosfoglyceriden en sfingolipiden. Deze laatste zijn voornamelijk geconcentreerd in de buitenste monolaag. Ze zijn gekoppeld aan oligosacharideketens. Doordat de schakels buiten het buitenste deel van het plasmalemma uitsteken, krijgt het een asymmetrische vorm. Glycolipiden spelen een belangrijke rol bij de implementatie van de receptorfunctie van het oppervlakteapparaat. De meeste membranen bevatten ook cholesterol (cholesterol) - een steroïde lipide. De hoeveelheid is anders, wat grotendeels de vloeibaarheid van het membraan bepa alt. Hoe meer cholesterol, hoe hoger het is. Het vloeistofniveau is ook afhankelijk van de verhouding onverzadigde en verzadigde resten vanvetzuren. Hoe meer van hen, hoe hoger het is. Vloeistof beïnvloedt de activiteit van enzymen in het membraan.
Eiwitten
Lipiden bepalen voornamelijk de barrière-eigenschappen. Eiwitten daarentegen dragen bij aan de uitvoering van sleutelfuncties van de cel. In het bijzonder hebben we het over gereguleerd transport van verbindingen, regulatie van metabolisme, ontvangst, enzovoort. Eiwitmoleculen zijn in een mozaïekpatroon in de lipidedubbellaag verdeeld. Ze kunnen in de diepte bewegen. Deze beweging wordt blijkbaar gecontroleerd door de cel zelf. Microfilamenten zijn betrokken bij het bewegingsmechanisme. Ze zijn gehecht aan individuele integrale eiwitten. Membraanelementen verschillen afhankelijk van hun locatie ten opzichte van de bilipidelaag. Eiwitten kunnen daarom perifeer en integraal zijn. De eerste zijn buiten de laag gelokaliseerd. Ze hebben een zwakke binding met het membraanoppervlak. Integrale eiwitten zijn er volledig in ondergedompeld. Ze hebben een sterke binding met lipiden en komen niet uit het membraan zonder de bilipidelaag te beschadigen. Eiwitten die het door en door binnendringen, worden transmembraan genoemd. De interactie tussen eiwitmoleculen en lipiden van verschillende aard zorgt voor de stabiliteit van het plasmalemma.
Glycocalyx
Lipoproteïnen hebben zijketens. Oligosaccharidemoleculen kunnen binden aan lipiden en glycolipiden vormen. Hun koolhydraatdelen, samen met gelijkaardige elementen van glycoproteïnen, geven het celoppervlak een negatieve lading en vormen de basis van de glycocalyx. Hijweergegeven door een losse laag met een matige elektronendichtheid. De glycocalyx bedekt het buitenste deel van het plasmalemma. De koolhydraatplaatsen dragen bij aan de herkenning van aangrenzende cellen en stoffen daartussen, en zorgen ook voor adhesieve bindingen met hen. De glycocalyx bevat ook hormoon- en heterocompatibiliteitsreceptoren, enzymen.
Extra
Membraanreceptoren worden voornamelijk vertegenwoordigd door glycoproteïnen. Ze hebben het vermogen om zeer specifieke bindingen met liganden tot stand te brengen. De receptoren die in het membraan aanwezig zijn, kunnen bovendien de beweging van bepaalde moleculen in de cel regelen, de doorlaatbaarheid van het plasmamembraan. Ze zijn in staat signalen van de externe omgeving om te zetten in interne, om elementen van de extracellulaire matrix en het cytoskelet te binden. Sommige onderzoekers geloven dat semi-integrale eiwitmoleculen ook in de glycocalyx zijn opgenomen. Hun functionele plaatsen bevinden zich in het supramembraangebied van het oppervlaktecelapparaat.
