Rakupinna seadme struktuur ja funktsioonid

Lahtri pinnaruok on universaalne alamsüsteem. Ta määratleb piiri väliskeskkonna ja tsütoplasma vahel. PAC tagab nende vastastikuse mõju reguleerimise. Järgmisena uurime raami pinnaosade struktuurilise ja funktsionaalse korralduse iseärasusi.

Komponendid

Erinevad eukarüootsete rakkude pinnaosade järgmised komponendid: plasma membraan, supramembrane ja submembraanilised kompleksid. Esimene on kujutatud sfääriliselt suletud elemendina. Plasmolemma peetakse pinnarakulise aparatuuri aluseks. Supramembraanide kompleks (mida nimetatakse ka glükokalüüsiks) on plasmamembraanist kõrgemal paiknev välimine element. See koosneb mitmetest komponentidest. Eelkõige hõlmavad need:

1. Glükoproteiinide ja glükolipiidide süsivesikute osad.
2. Membraani perifeersed valgud.
3. Spetsiifilised süsivesikud.
4. Pool-terviklik ja integreeritud valk.

Submembraaniline kompleks asub plasmolemma all. Selle kompositsioonis eristatakse tugikonstruktiivsüsteemi ja perifeerset hüaloplasmi.

Submembraani kompleksi elemendid

Arvestades raku pinnaosade struktuuri, tuleks eraldi perifeerne hüaloplaasma peatada. See on spetsiaalne tsütoplasma osa ja asub plasmolemma kohal. Perifeerne hüaloplasma on kujutatud vedelaks kõrgelt diferentseeritud heterogeenseks aineks. See sisaldab mitmesuguseid lahuse kõrge- ja madalmolekulaarseid elemente. Tegelikult on see mikrokeskkond, kus esinevad spetsiifilised ja ühised ainevahetusprotsessid. Perifeerne hüaloplasma tagab pinnaaparaadi mitmete funktsioonide toimimise.

Tugikontaktne süsteem

See paikneb perifeerses hüaloplasmas. Tugikonstruktsioonisüsteemis on:

1. Mikrofibrillid.
2. Skeleti fibrillid (vahepealsed filamendid).
3. Mikrotuubulid.

Mikrofibrillid on niitkonstruktsioonid. Skeleti fibrillid moodustuvad mitmete valgumolekulide polümerisatsiooni tõttu. Nende arvu ja pikkust reguleerivad spetsiaalsed mehhanismid. Kui need muutuvad, on olemas rakkude funktsioonide anomaaliumid. Mikrotuubulid on plasmamemast kõige kaugemal. Nende seinad on moodustatud valkude tubuliinide poolt.

Pinnarakkude seadme struktuur ja funktsioonid

Ainevahetus toimub transpordimehhanismide olemasolu tõttu. Lahtri pinnaosa struktuur võimaldab liigeste liikumist mitmel viisil läbi viia. Eelkõige viiakse läbi järgmised transpordiliigid:

1. Lihtne difusioon.
2. Passiivne transport.
3. Aktiivne liikumine.
4. Tsütoos (vahetus membraanipakendis).

Lisaks transpordile on pinnarakenduse aparatuuri funktsioonid järgmised:

1. Tõke (piiritlemine).
2. Retseptor.
3. Identifitseeriv.
4. Rakkude liikumise funktsioon filo, pseudo ja lamellopodia kujunemisega.

Vaba liikumine

Rakkude pinnarakenduse kaudu toimub lihtne difusioon eranditult, kui membraani mõlemal küljel on elektriline gradient. Selle suurus määrab sõidu kiiruse ja suuna. Bilpiidi kiht võib läbida mis tahes hüdrofoobset tüüpi molekule. Kuid enamik bioloogiliselt aktiivsetest elementidest on hüdrofiilsed. Seega on nende vaba liikumine keeruline.

Passiivne transport

Sellist ühendi nihkumist nimetatakse ka valgus difusiooniks. See viiakse läbi ka raku pinnaosaga gradiendi juuresolekul ja ilma ATP-de kuluta. Passiivne transport on kiirem kui vaba. Gradiendi kontsentratsioonide erinevuse suurendamise protsessis tekib aeg, mille jooksul liikumiskiirus muutub konstantseks.

Vedajad

Transport läbi rakkude pinna pakub spetsiaalseid molekule. Nende kandjate abil läbivad kontsentratsiooni gradiendiga suured hüdrofiilset tüüpi molekulid (eriti aminohapped). Eukarüootse raku pinnaosa sisaldab passiivseid kandjaid mitmesugustele ioonidele: K +, Na +, Ca +, Cl-, HCO3-. Need spetsiaalsed molekulid on väga transporditavadelementide jaoks selektiivsed. Lisaks on oluline vara liikumiskiirus. See võib ulatuda 104 või enamale molekulile sekundis.

Aktiivne transport

Seda iseloomustab elementide nihkumine gradiendi vastu. Molekulid transporditakse madala kontsentratsiooniga piirkondadest suurema kontsentratsiooniga piirkondadesse. See liikumine hõlmab teatud kulusid ATP. Aktiivse transpordi läbiviimiseks on looma raku pinnaosade struktuuris spetsiifilised vektorid. Neid nimetatakse pumbaks või pumbaks. Paljusid neist kandjatest iseloomustab ATPaasi aktiivsus. See tähendab, et nad on võimelised adenosiintrifosfaati lõhustama ja oma tegevuse jaoks energia hankima. Aktiivne transport võimaldab luua ioonkõikumisi.

Tsütoos

Seda meetodit kasutatakse erinevate ainete või suurte molekulide osakeste liigutamiseks. Tsütosi protsessi käigus veetav element on ümbritsetud membraani vesiikuliga. Kui liikumine toimub puuris, siis nimetatakse seda endotsütoosiks. Sellest tulenevalt nimetatakse vastupidist suunda eksotsütoosiks. Mõnedes rakkudes läbivad need elemendid. Seda transpordiliiki nimetatakse transtsütoosiks või dünaamilisemaks.

Plasmolemma

Raku pinnaosade struktuur hõlmab plasmamembraani, mis koosneb valdavalt lipiididest ja valkudest suhtega ligikaudu 1: 1. Selle elemendi esimene "kihiline mudel" oli välja pakutud 1935. aastal. Teooria kohaselt moodustub plasmolemma aluseks lipiidide molekulid, mis on paigutatud kahte kihti (bilipiidkiht). Neid pööratakse sabad (hüdrofoobsed piirkonnad) üksteisega ja sissepoole ja sissepoole - hüdrofiilsed pead. Need sääreluu pinnad katavad valgumolekulid. Seda mudelit kinnitati eelmise sajandi viiekümnendatel ultrastruktuuri uuringutega, mis viidi läbi elektronmikroskoobi abil. Eriti leiti, et loomarakkude pinnaosa sisaldab kolmekihilist membraani. Selle paksus on 7,5-11 nm. See sisaldab keskmist kerget ja kaks tumedat perifeerset kihti. Esimene vastab lipiidmolekulide hüdrofoobsele piirkonnale. Pimedad piirkonnad omakorda on valgu ja hüdrofiilsed pead pidevalt pinnakihid.

Muud teooriad

Mitmesugused elektronmikroskoopilised uuringud viidi lõpule 50-ndate alguses - 60-ndate alguses. Viidatud kolmekihilise membraani organisatsiooni universaalsusele. See kajastus J. Robertsoni teoorias. Vahepeal 60ndate lõpuks. Kogunenud on palju fakte, mida olemasoleva "võltsimudeli" seisukohast ei selgitatud. See andis tõuke uute skeemide väljatöötamiseks, mille hulgas olid mudelid, mis põhinesid valgu- ja lipiidmolekulide hüdrofoobsete hüdrofiilsete sidemete olemasolul. Üks neist oli "lipoproteiinide vaip" teooria. Vastavalt sellele sisaldab membraan kahte tüüpi valke: terviklik ja perifeersed. Viimased on seotud liposoomsete molekulidega elektrostaatiliste vastasmõjudega polaarsete peadtega. Siiski ei moodusta nad kunagi pidevat kihti. Membraani moodustamisel on oluline roll kerajastel proteiinidel. Nad on osaliselt sisse kukkunud ja neid nimetatakse lahutamatuks osaks. Nende valkude liikumine viiakse läbi lipiidide vedelas faasis. See tagab kogu membraanse süsteemi labilityi ja dünaamilisuse. Praegu peetakse seda mudelit kõige tavalisemaks.

Lipiidid

Membraani peamised füüsikalis-keemilised omadused on esitatud elementide - fosfolipiidide, mis koosnevad mittepolaarsest (hüdrofoobsest) sabast ja polaarsest (hüdrofiilsest) peast, kihist. Kõige tavalisemad neist on fosfoglütseriidid ja sfingolipiidid. Viimased kontsentreeruvad peamiselt välimise monokihist. Nad on seotud oligosahhariidide ahelatega. Tulenevalt asjaolust, et lingid ulatuvad väljapoole plasmolemma välisosa, omandatakse see asümmeetriline kuju. Glükolipiidid mängivad olulist rolli pinnaseadme retseptori funktsiooni realiseerimisel. Enamik membraanidest sisaldab ka kolesterooli (kolesterooli) - steroidset lipiidi. Selle kogus on erinev, mis määrab suures osas membraani voolavuse. Mida rohkem kolesterooli on, seda kõrgem on. Likviidsuse tase sõltub ka küllastumata ja küllastunud rasvhappejäägi suhest. Mida rohkem neist, seda kõrgem on. Vedelik mõjutab ensüümide aktiivsust membraanis.

Valgud

Lipiidid määravad peamiselt barjääriomadused. Valgud, erinevalt neist, aitavad kaasa raku võtmefunktsioonide täitmisele. Eelkõige räägime ühenduste reguleeritud transportimisest, ainevahetuse reguleerimisest, vastuvõtmisest jms. Valgu molekulid jagatakse lipiidide kahekihilisse mosaiiki. Nad võivad liikuda paksusega. Seda liikumist kontrollib kõige tõenäolisemalt raku ise. Mikromassi kaasatakse liikumismehhanismi. Nad kinnituvad üksikutele integreeritud valkudele. Membraanielemendid erinevad sõltuvalt nende asukohast bilipidi kihi suhtes. Seega võivad valgud olla perifeersed ja terviklikud. Esimesed on lokaliseeritud väljaspool kihti. Neil on nõrk ühendus membraani pinnaga. Integreeritud valgud on selles täielikult sisse sattunud. Need on tugevad sidemed lipiididega ja ei vabane membraanist, kahjustamata bilbiidi kihti. Valgud, mis seda läbivad, nimetatakse transmembraaniks. Erineva iseloomuga valgumolekulide ja lipiidide vaheline interaktsioon tagab plasmamma stabiilsuse.

Glükokaliks

Lipoproteiinidel on kõrvalahelad. Oligosahhariidi molekulid võivad seonduda lipiididega ja moodustada glükolipiide. Nende süsivesikute osad koos glükoproteiinide sarnaste elementidega annavad raku pinnale negatiivse laengu ja moodustavad glükokalüüsi aluse. Seda kujutab endast elektrooniliselt mõõduka tihedusega lahtine kiht. Glycocalix katab plasmolemma välimise osa. Selle süsivesikute saidid propageerivad naaberrakkude ja ainevahetuse tunnustamist nende vahel ning pakuvad ka nendega adhesiivseid sidemeid. Glükookalksees on ka hormoonide retseptorid ja geoloogilised koostisosad, ensüümid.

Täpsemalt

Membraaniretseptorid esinevad peamiselt glükoproteiinide kujul. Neil on võimalus luua ligandidega väga spetsiifilisi sidemeid. Membraanis olevad retseptorid võivad lisaks reguleerida mõne molekuli liikumist rakus, plasmamma läbilaskvust. Nad on võimelised teisendama väliskeskkonna signaale sisemisteks, et siduda rakuvälise maatriksi ja tsütoskeleti elemente. Mõned teadlased usuvad, et glükokalüüsi koostis sisaldab ka osaliselt integreeritud valgumolekule. Nende funktsionaalsed alad paiknevad pinnakarjääriseadme superembraalses piirkonnas.