O aparelho de superfície da célula é um subsistema universal. Eles definem a fronteira entre o ambiente externo e o citoplasma. O PAC fornece regulação de sua interação. Vamos considerar ainda as características da organização estrutural e funcional do aparelho de superfície da célula.
Componentes
Os seguintes componentes do aparelho de superfície das células eucarióticas são distinguidos: a membrana plasmática, os complexos supramembrana e submembrana. O primeiro é apresentado na forma de um elemento esfericamente fechado. O plasmalema é considerado a base do aparelho celular de superfície. O complexo epimembranar (também chamado de glicocálice) é um elemento externo localizado acima da membrana plasmática. Ele contém vários componentes. Em particular, estes incluem:
- Partes de carboidratos de glicoproteínas e glicolipídios.
- Proteínas periféricas de membrana.
- Carboidratos específicos.
- Proteínas semi-integrais e integrais.
O complexo da submembrana está localizado sob o plasmalema. Ele contém o sistema musculoesquelético e o hialoplasma periférico.
Elementos da submembranacomplexo
Considerando a estrutura do aparelho de superfície da célula, deve-se deter separadamente no hialoplasma periférico. É uma parte citoplasmática especializada e está localizada acima da membrana plasmática. O hialoplasma periférico apresenta-se como uma substância líquida heterogênea altamente diferenciada. Ele contém uma variedade de elementos de alto e baixo peso molecular em solução. Na verdade, é um microambiente no qual ocorrem processos metabólicos específicos e gerais. O hialoplasma periférico desempenha muitas funções do aparelho de superfície.
Sistema Musculoesquelético
Localiza-se no hialoplasma periférico. No sistema musculoesquelético, existem:
- Microfibrilas.
- Fibrilas esqueléticas (filamento intermediário).
- Microtúbulos.
Microfibrilas são estruturas filamentosas. As fibrilas esqueléticas são formadas devido à polimerização de várias moléculas de proteína. Seu número e comprimento são regulados por mecanismos especiais. Quando eles mudam, ocorrem anomalias das funções celulares. Os microtúbulos são os mais distantes do plasmalema. Suas paredes são formadas por proteínas tubulina.
Estrutura e funções do aparelho de superfície da célula
O metabolismo é realizado devido à presença de mecanismos de transporte. A estrutura do aparelho de superfície da célula fornece a capacidade de realizar o movimento de compostos de várias maneiras. Em particular, os seguintes tipostransporte:
- Difusão simples.
- Transporte passivo.
- Movimento ativo.
- Citose (troca de membrana).
Além do transporte, funções do aparelho de superfície da célula como:
- Barreira (delimitação).
- Receptor.
- Identificação.
- A função do movimento celular através da formação de filo-, pseudo- e lamelopódios.
Livre movimento
Difusão simples através do aparelho de superfície da célula é realizada exclusivamente na presença de um gradiente elétrico em ambos os lados da membrana. Seu tamanho determina a velocidade e a direção do movimento. A camada bilipídica pode passar quaisquer moléculas do tipo hidrofóbico. No entanto, a maioria dos elementos biologicamente ativos são hidrofílicos. Assim, sua livre circulação é difícil.
Transporte passivo
Esse tipo de movimento composto também é chamado de difusão facilitada. Também é realizado através do aparelho de superfície da célula na presença de um gradiente e sem o consumo de ATP. O transporte passivo é mais rápido que o transporte gratuito. No processo de aumentar a diferença de concentração no gradiente, chega um momento em que a velocidade do movimento se torna constante.
Transportadoras
O transporte através do aparelho de superfície da célula é fornecido por moléculas especiais. Com a ajuda desses transportadores, grandes moléculas do tipo hidrofílico (aminoácidos, em particular) passam ao longo do gradiente de concentração. Superfícieo aparelho de células eucarióticas inclui transportadores passivos para vários íons: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Essas moléculas especiais são caracterizadas por alta seletividade para os elementos transportados. Além disso, sua propriedade importante é uma alta velocidade de movimento. Pode atingir 104 ou mais moléculas por segundo.
Transporte ativo
É caracterizado por mover elementos contra um gradiente. As moléculas são transportadas de uma área de baixa concentração para áreas de maior concentração. Tal movimento envolve um certo custo de ATP. Para a implementação do transporte ativo, transportadores específicos são incluídos na estrutura do aparelho de superfície da célula animal. Eles foram chamados de "bombas" ou "bombas". Muitos desses carreadores se distinguem por sua atividade ATPásica. Isso significa que eles são capazes de quebrar o trifosfato de adenosina e extrair energia para suas atividades. O transporte ativo cria gradientes de íons.
Citose
Este método é usado para mover partículas de diferentes substâncias ou moléculas grandes. No processo de citose, o elemento transportado é circundado por uma vesícula de membrana. Se o movimento é realizado na célula, então é chamado de endocitose. Assim, a direção inversa é chamada de exocitose. Em algumas células, os elementos passam. Esse tipo de transporte é chamado de transcitose ou diacitose.
Plasmolema
A estrutura do aparelho de superfície da célula inclui o plasmauma membrana formada predominantemente por lipídios e proteínas na proporção de aproximadamente 1:1. O primeiro "modelo sanduíche" desse elemento foi proposto em 1935. De acordo com a teoria, a base do plasmolema é formada por moléculas lipídicas empilhadas em duas camadas (camada bilipídica). Eles viram suas caudas (áreas hidrofóbicas) umas para as outras e para fora e para dentro - cabeças hidrofílicas. Essas superfícies da camada bilipídica são cobertas com moléculas de proteína. Este modelo foi confirmado na década de 1950 por estudos ultraestruturais realizados com um microscópio eletrônico. Em particular, descobriu-se que o aparelho de superfície de uma célula animal contém uma membrana de três camadas. Sua espessura é de 7,5-11 nm. Tem uma luz média e duas camadas periféricas escuras. A primeira corresponde à região hidrofóbica das moléculas lipídicas. As áreas escuras, por sua vez, são camadas superficiais contínuas de proteínas e cabeças hidrofílicas.
Outras teorias
Vários estudos de microscopia eletrônica realizados no final dos anos 50 - início dos anos 60. apontou para a universalidade da organização de três camadas de membranas. Isso se reflete na teoria de J. Robertson. Enquanto isso, no final da década de 1960 acumularam-se muitos fatos que não foram explicados do ponto de vista do "modelo sanduíche" existente. Isso deu impulso ao desenvolvimento de novos esquemas, incluindo modelos baseados na presença de ligações hidrofóbicas-hidrofílicas entre proteínas e moléculas lipídicas. Entreuma delas era a teoria do "tapete de lipoproteínas". De acordo com ele, a membrana contém dois tipos de proteínas: integrais e periféricas. Estes últimos estão associados por interações eletrostáticas com cabeças polares em moléculas lipídicas. No entanto, eles nunca formam uma camada contínua. As proteínas globulares desempenham um papel fundamental na formação da membrana. Eles estão parcialmente imersos nele e são chamados de semi-integrais. O movimento dessas proteínas é realizado na fase líquida lipídica. Isso garante a labilidade e o dinamismo de todo o sistema de membranas. Atualmente, este modelo é considerado o mais comum.
Lipídios
As principais características físicas e químicas da membrana são fornecidas por uma camada representada por elementos - fosfolipídios, consistindo de uma cauda não polar (hidrofóbica) e uma cabeça polar (hidrofílica). Os mais comuns são os fosfoglicerídeos e os esfingolipídios. Estes últimos estão concentrados principalmente na monocamada externa. Eles estão ligados a cadeias de oligossacarídeos. Devido ao fato de que os elos se projetam além da parte externa do plasmalema, ele adquire uma forma assimétrica. Os glicolipídios desempenham um papel importante na implementação da função receptora do aparelho de superfície. A maioria das membranas também contém colesterol (colesterol) - um lipídio esteróide. Sua quantidade é diferente, o que determina em grande parte a fluidez da membrana. Quanto mais colesterol, mais alto ele é. O nível de líquido também depende da proporção de resíduos insaturados e saturados deácidos graxos. Quanto mais deles, mais alto é. O fluido afeta a atividade das enzimas na membrana.
Proteínas
Os lipídios determinam principalmente as propriedades de barreira. As proteínas, ao contrário, contribuem para o desempenho de funções-chave da célula. Em particular, estamos falando de transporte regulado de compostos, regulação do metabolismo, recepção e assim por diante. As moléculas de proteína são distribuídas na bicamada lipídica em um padrão de mosaico. Eles podem se mover em profundidade. Este movimento é aparentemente controlado pela própria célula. Os microfilamentos estão envolvidos no mecanismo de movimento. Eles estão ligados a proteínas integrais individuais. Os elementos da membrana diferem dependendo de sua localização em relação à camada bilípides. As proteínas, portanto, podem ser periféricas e integrais. Os primeiros estão localizados fora da camada. Eles têm uma ligação fraca com a superfície da membrana. As proteínas integrais estão completamente imersas nele. Eles têm uma forte ligação com os lipídios e não são liberados da membrana sem danificar a camada bilipídica. As proteínas que o penetram completamente são chamadas de transmembrana. A interação entre moléculas de proteínas e lipídios de diferentes naturezas garante a estabilidade do plasmalema.
Glicocálice
Lipoproteínas possuem cadeias laterais. Moléculas de oligossacarídeos podem se ligar a lipídios e formar glicolipídios. Suas partes de carboidratos, juntamente com elementos semelhantes de glicoproteínas, conferem à superfície celular uma carga negativa e formam a base do glicocálice. Elerepresentado por uma camada solta com uma densidade eletrônica moderada. O glicocálice cobre a parte externa do plasmalema. Seus sítios de carboidratos contribuem para o reconhecimento de células vizinhas e substâncias entre elas, além de fornecer ligações adesivas com elas. O glicocálice também contém hormônios e receptores de hetocompatibilidade, enzimas.
Extra
Os receptores de membrana são representados principalmente por glicoproteínas. Eles têm a capacidade de estabelecer ligações altamente específicas com ligantes. Os receptores presentes na membrana, além disso, podem regular o movimento de certas moléculas para dentro da célula, a permeabilidade da membrana plasmática. Eles são capazes de converter sinais do ambiente externo em internos, para ligar elementos da matriz extracelular e do citoesqueleto. Alguns pesquisadores acreditam que moléculas de proteínas semi-integrais também estão incluídas no glicocálice. Seus locais funcionais estão localizados na região supramembranar do aparelho celular de superfície.
