Povrchový aparát buňky je univerzálním subsystémem. Vymezují hranici mezi vnějším prostředím a cytoplazmou. PAC zajišťuje regulaci jejich interakce. Podívejme se dále na rysy strukturální a funkční organizace povrchového aparátu buňky.
Components
Rozlišují se následující složky povrchového aparátu eukaryotických buněk: plazmatická membrána, supramembránové a submembránové komplexy. První je prezentován ve formě sféricky uzavřeného prvku. Plazmalema je považována za základ povrchového buněčného aparátu. Epimembránový komplex (také nazývaný glykokalyx) je vnější prvek umístěný nad plazmatickou membránou. Obsahuje různé komponenty. Konkrétně mezi ně patří:
- Sacharidové části glykoproteinů a glykolipidů.
- Membránové periferní proteiny.
- Specifické sacharidy.
- Polointegrální a integrální proteiny.
Submembránový komplex se nachází pod plazmalemou. Obsahuje muskuloskeletální systém a periferní hyaloplazmu.
Prvky submembránykomplex
Vzhledem ke struktuře povrchového aparátu buňky bychom se měli věnovat periferní hyaloplazmě odděleně. Jde o specializovanou cytoplazmatickou část a nachází se nad plazmatickou membránou. Periferní hyaloplazma je prezentována jako vysoce diferencovaná kapalná heterogenní látka. Obsahuje různé prvky s vysokou a nízkou molekulovou hmotností v roztoku. Ve skutečnosti jde o mikroprostředí, ve kterém probíhají specifické a obecné metabolické procesy. Periferní hyaloplazma plní mnoho funkcí povrchového aparátu.
Muskuloskeletální systém
Nachází se v periferní hyaloplazmě. V muskuloskeletálním systému jsou:
- Mikrofibrily.
- Kosterní fibrily (střední vlákno).
- Mikrotubuly.
Mikrofibrily jsou vláknité struktury. Kosterní fibrily vznikají polymerací řady proteinových molekul. Jejich počet a délka je regulována speciálními mechanismy. Při jejich změně dochází k anomáliím buněčných funkcí. Mikrotubuly jsou od plazmalemy nejdále. Jejich stěny jsou tvořeny tubulinovými proteiny.
Struktura a funkce povrchového aparátu buňky
Metabolismus probíhá díky přítomnosti transportních mechanismů. Struktura povrchového aparátu buňky poskytuje schopnost provádět pohyb sloučenin několika způsoby. Zejména následující typydoprava:
- Jednoduché šíření.
- Pasivní doprava.
- Aktivní pohyb.
- Cytóza (membránová výměna).
Kromě transportu takové funkce povrchového aparátu buňky jako:
- Bariéra (vymezení).
- Receptor.
- Identifikace.
- Funkce pohybu buněk prostřednictvím tvorby filo-, pseudo- a lamellopodií.
Volný pohyb
Jednoduchá difúze skrz povrchový aparát buňky se provádí výhradně za přítomnosti elektrického gradientu na obou stranách membrány. Jeho velikost určuje rychlost a směr pohybu. Bilipidová vrstva může procházet jakýmikoli molekulami hydrofobního typu. Většina biologicky aktivních prvků je však hydrofilních. Proto je jejich volný pohyb obtížný.
Pasivní doprava
Tento typ složeného pohybu se také nazývá facilitovaná difúze. Provádí se také povrchovým aparátem buňky za přítomnosti gradientu a bez spotřeby ATP. Pasivní doprava je rychlejší než doprava zdarma. V procesu zvyšování rozdílu koncentrací v gradientu nastává okamžik, kdy se rychlost pohybu stává konstantní.
Dopravci
Dopravu povrchovým aparátem buňky zajišťují speciální molekuly. Pomocí těchto nosičů procházejí koncentračním gradientem velké molekuly hydrofilního typu (zejména aminokyseliny). PovrchAparát eukaryotických buněk zahrnuje pasivní nosiče pro různé ionty: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Tyto speciální molekuly se vyznačují vysokou selektivitou pro transportované prvky. Jejich důležitou vlastností je navíc vysoká rychlost pohybu. Může dosáhnout 104 nebo více molekul za sekundu.
Aktivní doprava
Je charakterizován pohybem prvků proti gradientu. Molekuly jsou transportovány z oblasti s nízkou koncentrací do oblastí s vyšší koncentrací. Takový pohyb zahrnuje určité náklady na ATP. Pro realizaci aktivního transportu jsou do struktury povrchového aparátu živočišné buňky zahrnuty specifické nosiče. Říkalo se jim „pumpy“nebo „pumpy“. Mnoho z těchto nosičů se vyznačuje aktivitou ATPázy. To znamená, že jsou schopny štěpit adenosintrifosfát a získávat energii pro svou činnost. Aktivní transport vytváří iontové gradienty.
Cytóza
Tato metoda se používá k pohybu částic různých látek nebo velkých molekul. V procesu cytózy je transportovaný prvek obklopen membránovým vezikulem. Pokud se pohyb provádí do buňky, pak se nazývá endocytóza. V souladu s tím se opačný směr nazývá exocytóza. V některých buňkách prvky procházejí. Tento typ transportu se nazývá transcytóza nebo diacyóza.
Plasmolemma
Struktura povrchového aparátu buňky zahrnuje plazmumembrána tvořená převážně lipidy a proteiny v poměru přibližně 1:1. První "sendvičový model" tohoto prvku byl navržen v roce 1935. Podle teorie tvoří základ plazmolemy molekuly lipidů naskládané ve dvou vrstvách (bilipidová vrstva). Otáčejí své ocasy (hydrofobní oblasti) k sobě navzájem a směrem ven a dovnitř - hydrofilní hlavy. Tyto povrchy bilipidové vrstvy jsou pokryty proteinovými molekulami. Tento model byl potvrzen v 50. letech 20. století ultrastrukturálními studiemi prováděnými pomocí elektronového mikroskopu. Zejména bylo zjištěno, že povrchový aparát živočišné buňky obsahuje třívrstvou membránu. Jeho tloušťka je 7,5-11 nm. Má střední světlou a dvě tmavé obvodové vrstvy. První odpovídá hydrofobní oblasti molekul lipidů. Tmavé oblasti jsou zase souvislé povrchové vrstvy bílkovin a hydrofilních hlav.
Další teorie
Různé studie elektronové mikroskopie provedené na konci 50. až počátkem 60. let. poukázal na univerzálnost třívrstvé organizace membrán. To se odráží v teorii J. Robertsona. Mezitím do konce 60. let 20. století nashromáždilo se poměrně dost skutečností, které nebyly vysvětleny z pohledu stávajícího „sendvičového modelu“. To dalo impuls k vývoji nových schémat, včetně modelů založených na přítomnosti hydrofobně-hydrofilních vazeb mezi molekulami proteinu a lipidu. Mezijednou z nich byla teorie „lipoproteinového koberce“. V souladu s tím membrána obsahuje dva typy proteinů: integrální a periferní. Ty jsou spojeny elektrostatickými interakcemi s polárními hlavami na molekulách lipidů. Nikdy však netvoří souvislou vrstvu. Globulární proteiny hrají klíčovou roli při tvorbě membrán. Jsou v něm částečně ponořeny a nazývají se polointegrální. Pohyb těchto proteinů se provádí v lipidové kapalné fázi. Tím je zajištěna labilita a dynamika celého membránového systému. V současné době je tento model považován za nejběžnější.
Lipidy
Klíčové fyzikální a chemické vlastnosti membrány zajišťuje vrstva reprezentovaná prvky - fosfolipidy, skládající se z nepolárního (hydrofobního) ocasu a polární (hydrofilní) hlavy. Nejběžnější z nich jsou fosfoglyceridy a sfingolipidy. Ty jsou koncentrovány hlavně ve vnější monovrstvě. Jsou spojeny s oligosacharidovými řetězci. Vzhledem k tomu, že články vyčnívají za vnější část plazmalemy, získává asymetrický tvar. Glykolipidy hrají důležitou roli v realizaci receptorové funkce povrchového aparátu. Většina membrán také obsahuje cholesterol (cholesterol) – steroidní lipid. Jeho množství je různé, což do značné míry určuje tekutost membrány. Čím více cholesterolu, tím vyšší je. Hladina kapaliny také závisí na poměru nenasycených a nasycených zbytků zmastné kyseliny. Čím více jich je, tím je vyšší. Tekutina ovlivňuje aktivitu enzymů v membráně.
Proteiny
Lipidy určují především bariérové vlastnosti. Proteiny naproti tomu přispívají k výkonu klíčových funkcí buňky. Zejména mluvíme o regulovaném transportu sloučenin, regulaci metabolismu, příjmu a tak dále. Molekuly proteinu jsou distribuovány v lipidové dvojvrstvě v mozaikovém vzoru. Mohou se pohybovat do hloubky. Tento pohyb je zřejmě řízen samotnou buňkou. Na mechanismu pohybu se podílejí mikrofilamenta. Jsou navázány na jednotlivé integrální proteiny. Membránové prvky se liší v závislosti na jejich umístění ve vztahu k bilipidové vrstvě. Proteiny proto mohou být periferní a integrální. První jsou lokalizovány mimo vrstvu. Mají slabou vazbu s povrchem membrány. Integrální proteiny jsou v něm zcela ponořeny. Mají silnou vazbu s lipidy a neuvolňují se z membrány bez poškození bilipidové vrstvy. Proteiny, které do něj pronikají skrz naskrz, se nazývají transmembránové. Interakce mezi molekulami proteinů a lipidy různé povahy zajišťuje stabilitu plazmalemy.
Glykokalyx
Lipoproteiny mají postranní řetězce. Molekuly oligosacharidů se mohou vázat na lipidy a vytvářet glykolipidy. Jejich sacharidové části spolu s podobnými prvky glykoproteinů dodávají buněčnému povrchu negativní náboj a tvoří základ glykokalyx. Onreprezentovaná volnou vrstvou s mírnou elektronovou hustotou. Glykokalyx pokrývá vnější část plazmalemy. Jeho uhlohydrátová místa přispívají k rozpoznání sousedních buněk a látek mezi nimi a také s nimi zajišťují adhezivní vazby. Glykokalyx také obsahuje hormonální a hetokompatibilní receptory, enzymy.
Extra
Membránové receptory jsou reprezentovány především glykoproteiny. Mají schopnost vytvářet vysoce specifické vazby s ligandy. Receptory přítomné v membráně navíc mohou regulovat pohyb určitých molekul do buňky, propustnost plazmatické membrány. Jsou schopny převádět signály z vnějšího prostředí na vnitřní, vázat prvky extracelulární matrix a cytoskeletu. Někteří vědci se domnívají, že semiintegrální proteinové molekuly jsou také zahrnuty v glykokalyxu. Jejich funkční místa se nacházejí v supramembránové oblasti povrchového buněčného aparátu.
