L'apparato di superficie della cellula è un sottosistema universale. Definiscono il confine tra l'ambiente esterno e il citoplasma. PAC fornisce la regolazione della loro interazione. Consideriamo ulteriormente le caratteristiche dell'organizzazione strutturale e funzionale dell'apparato di superficie della cellula.
Componenti
Si distinguono i seguenti componenti dell'apparato di superficie delle cellule eucariotiche: la membrana plasmatica, i complessi sopramembrana e sottomembrana. Il primo si presenta sotto forma di un elemento sferico chiuso. Il plasmalemma è considerato la base dell'apparato cellulare di superficie. Il complesso epimembrana (chiamato anche glicocalice) è un elemento esterno situato sopra la membrana plasmatica. Contiene vari componenti. In particolare, questi includono:
- Parti di carboidrati di glicoproteine e glicolipidi.
- Proteine periferiche di membrana.
- Carboidrati specifici.
- Proteine semiintegrali e integrali.
Il complesso della sottomembrana si trova sotto il plasmalemma. Contiene il sistema muscolo-scheletrico e lo ialoplasma periferico.
Elementi della sottomembranacomplesso
Considerando la struttura dell'apparato superficiale della cellula, si dovrebbe soffermarsi separatamente sull'ialoplasma periferico. È una parte citoplasmatica specializzata e si trova sopra la membrana plasmatica. L'ialoplasma periferico si presenta come una sostanza eterogenea liquida altamente differenziata. Contiene una varietà di elementi ad alto e basso peso molecolare in soluzione. Si tratta infatti di un microambiente in cui si svolgono processi metabolici specifici e generali. L'ialoplasma periferico svolge molte funzioni dell'apparato di superficie.
Sistema muscolo-scheletrico
Si trova nell'ialoplasma periferico. Nel sistema muscolo-scheletrico ci sono:
- Microfibrille.
- Fibrille scheletriche (filamento intermedio).
- Microtubuli.
Le microfibrille sono strutture filamentose. Le fibrille scheletriche si formano a causa della polimerizzazione di un certo numero di molecole proteiche. Il loro numero e lunghezza è regolato da appositi meccanismi. Quando cambiano, si verificano anomalie delle funzioni cellulari. I microtubuli sono i più lontani dal plasmalemma. Le loro pareti sono formate da proteine della tubulina.
Struttura e funzioni dell'apparato di superficie della cellula
Il metabolismo viene svolto per la presenza di meccanismi di trasporto. La struttura dell'apparato di superficie della cellula offre la capacità di eseguire il movimento dei composti in diversi modi. In particolare le seguenti tipologietrasporto:
- Diffusione semplice.
- Trasporto passivo.
- Movimento attivo.
- Citosi (scambio di membrane).
Oltre al trasporto, funzioni dell'apparato di superficie della cellula come:
- Barriera (delimitazione).
- Recettore.
- Identificazione.
- La funzione del movimento cellulare attraverso la formazione di filo-, pseudo- e lamellopodia.
Libero movimento
La semplice diffusione attraverso l'apparato superficiale della cellula avviene esclusivamente in presenza di un gradiente elettrico su entrambi i lati della membrana. La sua dimensione determina la velocità e la direzione del movimento. Lo strato bilipidico può passare qualsiasi molecola di tipo idrofobico. Tuttavia, la maggior parte degli elementi biologicamente attivi sono idrofili. Di conseguenza, la loro libera circolazione è difficile.
Trasporto passivo
Questo tipo di movimento composto è anche chiamato diffusione facilitata. Si effettua anche attraverso l'apparato di superficie della cellula in presenza di un gradiente e senza consumo di ATP. Il trasporto passivo è più veloce del trasporto gratuito. Nel processo di aumento della differenza di concentrazione nel gradiente, arriva un momento in cui la velocità del movimento diventa costante.
Trasportatori
Il trasporto attraverso l'apparato di superficie della cellula è fornito da molecole speciali. Con l'aiuto di questi vettori, grandi molecole di tipo idrofilo (aminoacidi, in particolare) passano lungo il gradiente di concentrazione. Superficiel'apparato cellulare eucariotico comprende vettori passivi per vari ioni: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Queste speciali molecole sono caratterizzate da un'elevata selettività per gli elementi trasportati. Inoltre, la loro proprietà importante è un'elevata velocità di movimento. Può raggiungere 104 o più molecole al secondo.
Trasporto attivo
È caratterizzato dallo spostamento di elementi contro un gradiente. Le molecole vengono trasportate da un'area a bassa concentrazione ad aree a maggiore concentrazione. Tale movimento comporta un certo costo di ATP. Per l'implementazione del trasporto attivo, nella struttura dell'apparato di superficie della cellula animale sono inclusi vettori specifici. Erano chiamate "pompe" o "pompe". Molti di questi vettori si distinguono per la loro attività ATPasi. Ciò significa che sono in grado di scomporre l'adenosina trifosfato ed estrarre energia per le loro attività. Il trasporto attivo crea gradienti ionici.
Citosi
Questo metodo viene utilizzato per spostare particelle di diverse sostanze o grandi molecole. Nel processo di citosi, l'elemento trasportato è circondato da una vescicola di membrana. Se il movimento viene eseguito nella cellula, si parla di endocitosi. Di conseguenza, la direzione inversa è chiamata esocitosi. In alcune celle, gli elementi passano. Questo tipo di trasporto è chiamato transcitosi o diacyosis.
Plasmolemma
La struttura dell'apparato di superficie della cellula include il plasmauna membrana formata prevalentemente da lipidi e proteine in un rapporto di circa 1:1. Il primo "modello sandwich" di questo elemento fu proposto nel 1935. Secondo la teoria, la base del plasmolemma è formata da molecole lipidiche impilate in due strati (strato bilipidico). Girano la coda (aree idrofobiche) l'una verso l' altra e verso l'esterno e verso l'interno - teste idrofile. Queste superfici dello strato bilipidico sono ricoperte da molecole proteiche. Questo modello è stato confermato negli anni '50 da studi ultrastrutturali effettuati al microscopio elettronico. In particolare, è stato riscontrato che l'apparato superficiale di una cellula animale contiene una membrana a tre strati. Il suo spessore è di 7,5-11 nm. Ha una luce media e due strati periferici scuri. Il primo corrisponde alla regione idrofobica delle molecole lipidiche. Le aree scure, a loro volta, sono strati superficiali continui di proteine e teste idrofile.
Altre teorie
Vari studi di microscopia elettronica condotti tra la fine degli anni '50 e l'inizio degli anni '60. ha sottolineato l'universalità dell'organizzazione a tre strati delle membrane. Ciò si riflette nella teoria di J. Robertson. Nel frattempo, alla fine degli anni '60 si sono accumulati molti fatti che non sono stati spiegati dal punto di vista del "modello sandwich" esistente. Ciò ha dato impulso allo sviluppo di nuovi schemi, inclusi modelli basati sulla presenza di legami idrofobici-idrofili tra proteine e molecole lipidiche. Trauna di queste era la teoria del "tappeto lipoproteico". In accordo con esso, la membrana contiene due tipi di proteine: integrali e periferiche. Questi ultimi sono associati da interazioni elettrostatiche con teste polari su molecole lipidiche. Tuttavia, non formano mai uno strato continuo. Le proteine globulari svolgono un ruolo chiave nella formazione della membrana. Vi sono parzialmente immersi e sono detti semiintegrali. Il movimento di queste proteine avviene nella fase liquida lipidica. Ciò garantisce labilità e dinamismo dell'intero sistema a membrana. Attualmente, questo modello è considerato il più comune.
Lipidi
Le caratteristiche fisiche e chimiche chiave della membrana sono fornite da uno strato rappresentato da elementi - fosfolipidi, costituito da una coda non polare (idrofobica) e una testa polare (idrofila). I più comuni sono i fosfogliceridi e gli sfingolipidi. Questi ultimi sono concentrati principalmente nel monostrato esterno. Sono legati a catene di oligosaccaridi. A causa del fatto che i collegamenti sporgono oltre la parte esterna del plasmalemma, acquisisce una forma asimmetrica. I glicolipidi svolgono un ruolo importante nell'implementazione della funzione recettoriale dell'apparato di superficie. La maggior parte delle membrane contiene anche colesterolo (colesterolo), un lipide steroideo. La sua quantità è diversa, il che determina in gran parte la fluidità della membrana. Più colesterolo, più è alto. Il livello del liquido dipende anche dal rapporto tra residui insaturi e saturi daacidi grassi. Più sono, più è alto. Il fluido influenza l'attività degli enzimi nella membrana.
Proteine
I lipidi determinano principalmente le proprietà barriera. Le proteine, al contrario, contribuiscono allo svolgimento delle funzioni chiave della cellula. In particolare si tratta di trasporto regolato dei composti, regolazione del metabolismo, ricezione, ecc. Le molecole proteiche sono distribuite nel doppio strato lipidico secondo uno schema a mosaico. Possono muoversi in profondità. Questo movimento è apparentemente controllato dalla cellula stessa. I microfilamenti sono coinvolti nel meccanismo di movimento. Sono attaccati alle singole proteine integrali. Gli elementi di membrana differiscono a seconda della loro posizione rispetto allo strato bilipidico. Le proteine, quindi, possono essere periferiche e integrali. I primi sono localizzati all'esterno del livello. Hanno un debole legame con la superficie della membrana. Le proteine integrali sono completamente immerse in esso. Hanno un forte legame con i lipidi e non vengono rilasciati dalla membrana senza danneggiare lo strato bilipidico. Le proteine che lo penetrano in tutto e per tutto sono chiamate transmembrana. L'interazione tra molecole proteiche e lipidi di diversa natura assicura la stabilità del plasmalemma.
Glicocalice
Le lipoproteine hanno catene laterali. Le molecole di oligosaccaridi possono legarsi ai lipidi e formare glicolipidi. Le loro parti di carboidrati, insieme a elementi simili di glicoproteine, conferiscono alla superficie cellulare una carica negativa e costituiscono la base del glicocalice. Luirappresentato da uno strato lasso con una densità elettronica moderata. Il glicocalice copre la parte esterna del plasmalemma. I suoi siti di carboidrati contribuiscono al riconoscimento delle cellule e delle sostanze vicine tra di loro e forniscono anche legami adesivi con esse. Il glicocalice contiene anche recettori ormonali ed etocompatibili, enzimi.
Extra
I recettori di membrana sono rappresentati principalmente da glicoproteine. Hanno la capacità di stabilire legami altamente specifici con i ligandi. I recettori presenti nella membrana, inoltre, possono regolare il movimento di alcune molecole nella cellula, la permeabilità della membrana plasmatica. Sono in grado di convertire i segnali dall'ambiente esterno in quelli interni, di legare elementi della matrice extracellulare e del citoscheletro. Alcuni ricercatori ritengono che anche le molecole proteiche semiintegrali siano incluse nel glicocalice. I loro siti funzionali si trovano nella regione sopramembrana dell'apparato cellulare di superficie.
