Cell Surface Device: Aufbau und Funktionen

Die Oberflächenvorrichtung der Zelle ist ein universelles Subsystem. Er definiert die Grenze zwischen der äußeren Umgebung und dem Zytoplasma. Der PAC sorgt für die Regulierung ihrer Interaktion. Betrachten wir noch die Merkmale der strukturellen und funktionalen Organisation des Oberflächenapparates der Zelle.

Komponenten

Es werden folgende Komponenten der Oberflächenvorrichtung von eukaryotischen Zellen unterschieden: Plasmamembran-, Supramembran- und Submembran-Komplexe. Die erste ist als sphärisch geschlossenes Element dargestellt. Das Plasmolemma gilt als Grundlage des oberflächenzelligen Apparates. Der supramembranische Komplex (auch Glykokalyse genannt) ist das obere Element oberhalb der Plasmamembran. Es besteht aus verschiedenen Komponenten. Dazu gehören insbesondere:

1. Kohlenhydratteile von Glykoproteinen und Glykolipiden.
2. Membranperipherieproteine.
3. Spezielle Kohlenhydrate.
4. Halbintegrale und integrale Proteine.

Der Submembrankomplex befindet sich unterhalb des Plasmolemmas. In ihrer Komposition werden das Träger-kontraktile System und das periphere Hyaloplasma unterschieden.

Elemente des Submembrane-Komplexes

In Anbetracht der Struktur der Oberflächenvorrichtung der Zelle sollte man separat auf dem peripheren Hyaloplasma aufhören. Es ist ein spezialisierter zytoplasmatischer Teil und liegt oberhalb der Plasmolemma. Das periphere Hyaloplasma wird als flüssige, hoch differenzierte heterogene Substanz dargestellt. Es enthält eine Vielzahl von hoch- und niedermolekularen Elementen in Lösung. In der Tat ist es eine Mikroumgebung, in der spezifische und gemeinsame Stoffwechselprozesse auftreten. Das periphere Hyaloplasma bietet die Leistungsfähigkeit vieler Funktionen des Oberflächenapparates.

Stützkontraktiles System

Es befindet sich im peripheren Hyaloplasma. Im Träger-Vertragssystem gibt es:

1. Mikrofibrillen
2. Skelettfibrillen (Zwischenfilamente).
3. Mikrotubuli

Mikrofibrillen sind fadenförmige Strukturen. Skelettfibrillen werden aufgrund der Polymerisation einer Anzahl von Proteinmolekülen gebildet. Ihre Anzahl und Länge wird durch spezielle Mechanismen geregelt. Wenn sie sich ändern, gibt es Anomalien der zellulären Funktionen. Die Mikrotubuli sind am weitesten vom Plasmalemma entfernt. Ihre Wände werden durch Proteine Tubuline gebildet.

Aufbau und Funktionen des Oberflächenzellengeräts

Der Stoffaustausch erfolgt durch das Vorhandensein von Transportmechanismen. Die Struktur der Oberflächenvorrichtung der Zelle ermöglicht es, die Bewegung der Gelenke in mehrfacher Weise durchzuführen. Insbesondere werden folgende Transportarten durchgeführt:

1. Einfache Diffusion.
2. Passiver Transport
3. Aktive Bewegung
4. Zytose (Austausch in einem Membranpaket).

Zusätzlich zum Transport sind solche Funktionen der Oberflächenzellenvorrichtung wie folgt:

1. Barriere (Abgrenzung).
2. Rezeptor
3. Identifizieren
4. Die Funktion der Bewegung der Zelle mit der Bildung von Filo, Pseudo und Lamellopodien.

Freizügigkeit

Eine einfache Diffusion durch die Oberflächenvorrichtung der Zelle erfolgt ausschließlich, wenn ein elektrischer Gradient auf beiden Seiten der Membran vorhanden ist. Seine Größe bestimmt die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung. Die bilipidschicht kann alle hydrophoben Moleküle passieren. Allerdings sind die meisten der biologisch aktiven Elemente hydrophil. Dementsprechend ist ihre freie Bewegung schwierig.

Passiver Transport

Diese Art der Verschiebung einer Verbindung wird auch als Lichtdiffusion bezeichnet. Es wird auch durch die Oberflächenvorrichtung der Zelle in Gegenwart eines Gradienten und ohne den Aufwand von ATP durchgeführt. Passiver Transport ist schneller als frei. In dem Prozess der Erhöhung der Konzentrationsdifferenz im Gradienten kommt eine Zeit, in der die Geschwindigkeit der Bewegung konstant wird.

Träger

Der Transport durch die Oberfläche der Zelle liefert spezielle Moleküle. Mit Hilfe dieser Träger treten große Moleküle des hydrophilen Typs (insbesondere Aminosäuren) durch den Konzentrationsgradienten . Die Oberflächenvorrichtung der eukaryotischen Zelle enthält passive Träger für eine Vielzahl von Ionen: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Diese speziellen Moleküle sind für die transportierten Elemente hochselektiv. Darüber hinaus ist eine wichtige Eigenschaft die hohe Geschwindigkeit der Bewegung. Es kann 104 oder mehr Moleküle pro Sekunde erreichen.

Aktiver Transport

Es zeichnet sich durch die Verschiebung von Elementen gegen den Gradienten aus. Moleküle werden aus einer Region mit geringer Konzentration in Bereiche mit einer höheren Konzentration transportiert. Diese Bewegung beinhaltet bestimmte Kosten von ATP. Um den aktiven Transport durchzuführen, sind spezifische Vektoren in die Struktur des Oberflächenapparates der Tierzelle eingeschlossen. Sie heißen "Pumpe" oder "Pumpen". Viele dieser Träger zeichnen sich durch ATPase-Aktivität aus. Dies bedeutet, dass sie in der Lage sind, Adenosintriphosphat zu spalten und Energie für ihre Aktivitäten zu extrahieren. Der aktive Transport ermöglicht die Erzeugung von Ionengradienten.

Zytose

Diese Methode wird verwendet, um Partikel von verschiedenen Substanzen oder großen Molekülen zu bewegen. Während des Zytoseprozesses ist das transportierte Element von einer Membranvesikel umgeben. Wenn die Bewegung in einem Käfig durchgeführt wird, dann heißt sie Endozytose. Dementsprechend heißt die entgegengesetzte Richtung Exozytose. In einigen Zellen gehen die Elemente durch. Diese Art von Transport heißt Transcytose oder Diacious.

Plasmolemma

Die Struktur der Oberflächenvorrichtung der Zelle umfasst eine Plasmamembran, die überwiegend durch Lipide und Proteine im Verhältnis von etwa 1: 1 gebildet wird. Das erste "Sandwichmodell" dieses Elements wurde im Jahre 1935 vorgeschlagen. Nach der Theorie wird die Basis des Plasmolsmmas durch in zwei Schichten gelegte Lipidmoleküle (bilipide Schicht) gebildet. Sie werden durch Schwänze (hydrophobe Gebiete) zueinander und nach außen und nach innen durch hydrophile Köpfe gedreht. Diese Flächen der bilipiden Schicht bedecken die Proteinmoleküle. Dieses Modell wurde in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts durch ultrastrukturelle Untersuchungen mit einem Elektronenmikroskop bestätigt. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Oberflächenvorrichtung einer Tierzelle eine dreischichtige Membran enthält. Seine Dicke beträgt 7,5-11 nm. Es enthält ein mittleres Licht und zwei dunkle Peripherieschichten. Die erste entspricht der hydrophoben Region der Lipidmoleküle. Dunkle Bereiche sind wiederum kontinuierliche Oberflächenschichten des Proteins und der hydrophilen Köpfe.

Andere Theorien

Eine Vielzahl von elektronenmikroskopischen Studien, die in den späten 50er Jahren – Anfang der 60er Jahre durchgeführt wurden. Auf die Universalität der dreischichtigen Membranorganisation hingewiesen. Das spiegelte sich in der Theorie von J. Robertson wider. Mittlerweile bis Ende der 60er Jahre. Es wurden viele Fakten akkumuliert, die aus der Sicht des bestehenden "Sandwich-Modells" nicht erklärt wurden. Dies gab Impulse für die Entwicklung neuer Systeme, unter denen Modelle auf der Anwesenheit von hydrophob-hydrophilen Bindungen von Protein- und Lipidmolekülen basierten. Einer von ihnen war die Theorie eines "Lipoprotein-Teppichs". In Übereinstimmung damit enthält die Membran zwei Arten von Proteinen: integral und peripher. Letztere sind durch elektrostatische Wechselwirkungen mit Polarköpfen an Lipidmolekülen gebunden. Allerdings bilden sie nie eine kontinuierliche Schicht. Eine Schlüsselrolle bei der Bildung der Membran gehört zu globulären Proteinen. Sie sind in sie eingetaucht und werden halbintegral genannt. Die Bewegung dieser Proteine erfolgt in der Lipidflüssigkeitsphase. Damit ist die Labilität und Dynamik des gesamten Membransystems gewährleistet. Derzeit wird dieses Modell als das gebräuchlichste angesehen.

Lipide

Die wichtigsten physikochemischen Eigenschaften der Membran werden durch eine Schicht gebildet, die durch Elemente – Phospholipide, bestehend aus dem unpolaren (hydrophoben) Schwanz und dem polaren (hydrophilen) Kopf dargestellt wird. Die häufigsten sind Phosphoglyceride und Sphingolipide. Letztere konzentrieren sich hauptsächlich auf die äußere Monoschicht. Sie haben eine Verbindung mit Oligosaccharidketten. Aufgrund der Tatsache, dass die Verbindungen über den äußeren Teil des Plasmolemmas hinausgehen, erhält sie eine asymmetrische Form. Glykolipide spielen eine wichtige Rolle bei der Realisierung der Rezeptorfunktion der Oberflächenvorrichtung. Die meisten Membranen enthalten auch Cholesterin (Cholesterin) – ein Steroidlipid. Seine Menge ist anders, was weitgehend die Fließfähigkeit der Membran bestimmt. Je mehr Cholesterin ist, desto höher ist es. Der Liquiditätsgrad hängt auch vom Verhältnis von ungesättigten und gesättigten Fettsäureresten ab. Je mehr von ihnen, desto höher ist es. Die Flüssigkeit beeinflusst die Aktivität von Enzymen in der Membran.

Proteine

Lipide bestimmen hauptsächlich die Barriereeigenschaften. Proteine, im Gegensatz zu ihnen, tragen zur Erfüllung der Schlüsselfunktionen der Zelle bei. Insbesondere sprechen wir über den regulierten Transport von Verbindungen, die Regulierung des Stoffwechsels, den Empfang und so weiter. Proteinmoleküle werden im Lipiddoppelschichtmosaik verteilt. Sie können sich in der Dicke bewegen. Diese Bewegung wird am wahrscheinlichsten durch die Zelle selbst gesteuert. Mikrofilamente sind am Bewegungsmechanismus beteiligt. Sie hängen an einzelnen integralen Proteinen. Membranelemente unterscheiden sich je nach ihrer Lage in Bezug auf die Bilidschicht. Proteine können daher peripher und integral sein. Die ersten sind außerhalb der Ebene lokalisiert. Sie haben eine schwache Verbindung mit der Membranoberfläche. Integrale Proteine sind vollständig in sie eingetaucht. Sie haben eine starke Bindung mit Lipiden und werden nicht von der Membran freigesetzt, ohne die Bilidschicht zu beschädigen. Proteine, die es durchdringen, heißen Transmembran. Die Wechselwirkung zwischen Proteinmolekülen und Lipiden unterschiedlicher Natur gewährleistet die Stabilität des Plasmalemmas.

Glycocalix

Lipoproteine haben Seitenketten. Oligosaccharidmoleküle können an Lipide binden und Glykolipide bilden. Ihre Kohlenhydrat-Teile zusammen mit ähnlichen Elementen von Glykoproteinen verleihen der Zelloberfläche eine negative Ladung und bilden die Basis des Glycocalyx. Es wird durch eine lose Schicht mit einer elektronisch mäßigen Dichte dargestellt. Glycocalix bedeckt den äußeren Teil der Plasmolemma. Seine Kohlenhydrat-Stellen fördern die Erkennung von benachbarten Zellen und die Substanz zwischen ihnen und bieten auch Klebstoffe mit ihnen. Im Glycocalyx gibt es auch Rezeptoren von Hormonen und Gytokompatibilität, Enzyme.

Fortgeschrittene

Membranrezeptoren sind hauptsächlich durch Glykoproteine vertreten. Sie haben die Fähigkeit, hochspezifische Bindungen mit Liganden zu etablieren. In der Membran vorhandene Rezeptoren können darüber hinaus die Bewegung einiger Moleküle innerhalb der Zelle regulieren, die Permeabilität des Plasmalemmas. Sie sind in der Lage, die Signale der äußeren Umgebung in interne umzuwandeln, um die Elemente der interzellulären Matrix und des Zytoskeletts zu binden. Einige Forscher glauben, dass die Zusammensetzung des Glycocalyx auch halbintegrierte Proteinmoleküle enthält. Ihre Funktionsbereiche befinden sich im oberembralen Bereich des oberflächenzelligen Apparates.