دستگاه سطحی سلول یک زیرسیستم جهانی است. آنها مرز بین محیط خارجی و سیتوپلاسم را مشخص می کنند. PAC تنظیم تعامل آنها را فراهم می کند. اجازه دهید ویژگی های سازماندهی ساختاری و عملکردی دستگاه سطح سلول را بیشتر در نظر بگیریم.
کامپوننت
اجزای زیر از دستگاه سطحی سلول های یوکاریوتی متمایز می شوند: غشای پلاسمایی، مجتمع های فوق غشایی و زیر غشایی. اولی در قالب یک عنصر کروی بسته ارائه شده است. پلاسمالما اساس دستگاه سلولی سطحی در نظر گرفته می شود. کمپلکس اپی غشایی (که گلیکوکالیکس نیز نامیده می شود) یک عنصر خارجی است که در بالای غشای پلاسمایی قرار دارد. این شامل اجزای مختلف است. به طور خاص، این موارد عبارتند از:
- قسمت های کربوهیدرات گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدها.
- پروتئین های محیطی غشایی.
- کربوهیدرات های خاص.
- پروتئین های نیمه انتگرال و انتگرال.
کمپلکس زیر غشایی در زیر پلاسمالما قرار دارد. این شامل سیستم اسکلتی عضلانی و هیالوپلاسم محیطی است.
عناصر زیر غشامجتمع
با توجه به ساختار دستگاه سطحی سلول، باید به طور جداگانه در هیالوپلاسم محیطی ساکن شد. این یک بخش سیتوپلاسمی تخصصی است و در بالای غشای پلاسمایی قرار دارد. هیالوپلاسم محیطی به عنوان یک ماده ناهمگن مایع بسیار متمایز ارائه می شود. این شامل انواع عناصر با وزن مولکولی بالا و پایین در محلول است. در واقع یک ریزمحیط است که فرآیندهای متابولیکی خاص و کلی در آن انجام می شود. هیالوپلاسم محیطی بسیاری از عملکردهای دستگاه سطح را انجام می دهد.
سیستم اسکلتی عضلانی
در هیالوپلاسم محیطی قرار دارد. در سیستم اسکلتی عضلانی موارد زیر وجود دارد:
- Microfibrils.
- فیبریل های اسکلتی (رشته میانی).
- Microtubules.
میکروفیبریل ها ساختارهای رشته ای هستند. فیبریل های اسکلتی به دلیل پلیمریزاسیون تعدادی از مولکول های پروتئینی تشکیل می شوند. تعداد و طول آنها با مکانیسم های خاصی تنظیم می شود. هنگامی که آنها تغییر می کنند، ناهنجاری های عملکرد سلولی رخ می دهد. میکروتوبول ها دورترین فاصله را از پلاسمالما دارند. دیواره آنها توسط پروتئین های توبولین تشکیل شده است.
ساختار و عملکرد دستگاه سطح سلول
متابولیسم به دلیل وجود مکانیسم های انتقال انجام می شود. ساختار دستگاه سطحی سلول توانایی انجام حرکت ترکیبات را به روش های مختلف فراهم می کند. به ویژه انواع زیرحمل و نقل:
- انتشار ساده.
- حمل و نقل غیرفعال.
- حرکت فعال.
- سیتوز (تبادل پر از غشاء).
علاوه بر انتقال، عملکردهای دستگاه سطح سلول مانند:
- موانع (تحدید حدود).
- گیرنده.
- شناسایی.
- عملکرد حرکت سلول از طریق تشکیل فیلو-، شبه- و لاملوپودیا.
جنبش آزاد
انتشار ساده از طریق دستگاه سطح سلول منحصراً در حضور یک گرادیان الکتریکی در دو طرف غشاء انجام می شود. اندازه آن سرعت و جهت حرکت را تعیین می کند. لایه bilipid می تواند هر مولکولی از نوع آبگریز را عبور دهد. با این حال، بیشتر عناصر فعال بیولوژیکی آبدوست هستند. بر این اساس، حرکت آزادانه آنها دشوار است.
حمل و نقل غیرفعال
به این نوع حرکت مرکب، انتشار تسهیل شده نیز گفته می شود. همچنین از طریق دستگاه سطحی سلول در حضور گرادیان و بدون مصرف ATP انجام می شود. حمل و نقل غیرفعال سریعتر از حمل و نقل رایگان است. در روند افزایش اختلاف غلظت در گرادیان، لحظه ای فرا می رسد که در آن سرعت حرکت ثابت می شود.
شرکت‌های حامل
حمل و نقل از طریق دستگاه سطحی سلول توسط مولکول های خاصی انجام می شود. با کمک این حامل ها، مولکول های بزرگ از نوع آبدوست (به ویژه اسیدهای آمینه) در امتداد گرادیان غلظت عبور می کنند. سطحدستگاه سلول یوکاریوتی شامل حامل های غیرفعال برای یون های مختلف است: K+، Na+، Ca+، Cl-، HCO3-. مشخصه این مولکول های ویژه انتخاب پذیری بالا برای عناصر منتقل شده است. علاوه بر این، خاصیت مهم آنها سرعت بالای حرکت است. می تواند به 104 مولکول یا بیشتر در ثانیه برسد.
حمل و نقل فعال
با حرکت عناصر در برابر یک گرادیان مشخص می شود. مولکول ها از ناحیه ای با غلظت کم به مناطق با غلظت بالاتر منتقل می شوند. چنین حرکتی مستلزم هزینه معینی از ATP است. برای اجرای حمل و نقل فعال، حامل های خاصی در ساختار دستگاه سطحی سلول حیوانی گنجانده شده است. به آنها «پمپ» یا «پمپ» می گفتند. بسیاری از این حامل ها با فعالیت ATPase خود متمایز می شوند. این بدان معنی است که آنها قادر به تجزیه آدنوزین تری فسفات و استخراج انرژی برای فعالیت های خود هستند. انتقال فعال شیب یونی ایجاد می کند.
سیتوز
این روش برای جابجایی ذرات مواد مختلف یا مولکول های بزرگ استفاده می شود. در فرآیند سیتوز، عنصر منتقل شده توسط یک وزیکول غشایی احاطه شده است. اگر حرکت به داخل سلول انجام شود، به آن اندوسیتوز می گویند. بر این اساس، جهت معکوس اگزوسیتوز نامیده می شود. در برخی از سلول ها، عناصر عبور می کنند. این نوع انتقال ترانس سیتوز یا دیاسیوز نامیده می شود.
پلاسمولما
ساختار دستگاه سطحی سلول شامل پلاسما استغشایی که عمدتاً از لیپیدها و پروتئین ها به نسبت تقریباً 1:1 تشکیل شده است. اولین "مدل ساندویچی" این عنصر در سال 1935 ارائه شد. طبق نظریه، اساس پلاسمولما توسط مولکول های لیپیدی که در دو لایه روی هم قرار گرفته اند (لایه bilipid) تشکیل می شود. آنها دم خود را (مناطق آبگریز) به یکدیگر می چرخانند و سرهای آبدوست را به سمت بیرون و داخل می چرخانند. این سطوح لایه بیلیپیدی با مولکول های پروتئینی پوشیده شده است. این مدل در دهه 1950 توسط مطالعات فراساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تایید شد. به طور خاص، مشخص شد که دستگاه سطحی یک سلول حیوانی حاوی یک غشای سه لایه است. ضخامت آن 7.5-11 نانومتر است. دارای یک لایه میانی روشن و دو لایه محیطی تیره است. اولی مربوط به ناحیه آبگریز مولکول های چربی است. نواحی تاریک به نوبه خود لایه های سطحی پیوسته ای از پروتئین و سرهای آبدوست هستند.
نظریه های دیگر
مطالعات مختلف میکروسکوپ الکترونی در اواخر دهه 50 - اوایل دهه 60 انجام شد. به جهانی بودن سازماندهی سه لایه غشاها اشاره کرد. این در نظریه جی رابرتسون منعکس شده است. در همین حال، در اواخر دهه 1960 حقایق بسیار زیادی جمع آوری شده است که از نقطه نظر "مدل ساندویچ" موجود توضیح داده نشده است. این امر انگیزه ای برای توسعه طرح های جدید، از جمله مدل های مبتنی بر حضور پیوندهای آبگریز-آب دوست بین مولکول های پروتئین و چربی داد. در میانیکی از آنها نظریه "قالیچه لیپوپروتئین" بود. مطابق با آن، غشاء حاوی دو نوع پروتئین است: انتگرال و محیطی. دومی با برهمکنش های الکترواستاتیکی با سرهای قطبی روی مولکول های چربی همراه است. با این حال، آنها هرگز یک لایه پیوسته تشکیل نمی دهند. پروتئین های کروی نقش کلیدی در تشکیل غشاء دارند. آنها تا حدی در آن غوطه ور هستند و به آنها نیمه انتگرال می گویند. حرکت این پروتئین ها در فاز مایع لیپیدی انجام می شود. این امر پایداری و پویایی کل سیستم غشایی را تضمین می کند. در حال حاضر، این مدل رایج ترین است.
لیپید
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کلیدی غشاء توسط یک لایه نشان داده شده توسط عناصر - فسفولیپیدها، متشکل از یک دم غیر قطبی (آب گریز) و یک سر قطبی (آب دوست) ارائه می شود. رایج ترین آنها فسفوگلیسریدها و اسفنگولیپیدها هستند. دومی عمدتاً در تک لایه بیرونی متمرکز می شوند. آنها به زنجیره های الیگوساکاریدی مرتبط هستند. با توجه به اینکه پیوندها از قسمت بیرونی پلاسمالما بیرون زده اند، شکل نامتقارن پیدا می کند. گلیکولیپیدها نقش مهمی در اجرای عملکرد گیرنده دستگاه سطح دارند. بیشتر غشاها همچنین حاوی کلسترول (کلسترول) هستند - یک لیپید استروئیدی. مقدار آن متفاوت است، که تا حد زیادی سیال بودن غشا را تعیین می کند. هرچه کلسترول بیشتر باشد، بالاتر است. سطح مایع همچنین به نسبت باقیمانده های غیر اشباع و اشباع ازاسیدهای چرب هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، بالاتر است. مایع بر فعالیت آنزیم های غشا تأثیر می گذارد.
پروتئین
لیپیدها عمدتاً ویژگی های مانع را تعیین می کنند. در مقابل، پروتئین ها به انجام عملکردهای کلیدی سلول کمک می کنند. به طور خاص، ما در مورد حمل و نقل منظم ترکیبات، تنظیم متابولیسم، دریافت و غیره صحبت می کنیم. مولکول های پروتئین در دولایه لیپیدی به صورت موزاییکی توزیع می شوند. آنها می توانند در عمق حرکت کنند. این حرکت ظاهراً توسط خود سلول کنترل می شود. ریز رشته ها در مکانیسم حرکت نقش دارند. آنها به پروتئین های انتگرال منفرد متصل می شوند. عناصر غشایی بسته به محل آنها در رابطه با لایه بیلیپیدی متفاوت است. بنابراین پروتئین ها می توانند محیطی و انتگرال باشند. اولین ها در خارج از لایه قرار دارند. آنها پیوند ضعیفی با سطح غشاء دارند. پروتئین های انتگرال به طور کامل در آن غوطه ور هستند. آنها با لیپیدها پیوند قوی دارند و بدون آسیب رساندن به لایه بیلیپیدی از غشاء آزاد نمی شوند. پروتئین هایی که از طریق و از طریق آن نفوذ می کنند، گذرنده نامیده می شوند. برهمکنش بین مولکول های پروتئین و لیپیدهای با طبیعت متفاوت، پایداری پلاسمالما را تضمین می کند.
گلیکوکالیکس
لیپوپروتئین ها دارای زنجیره های جانبی هستند. مولکول های الیگوساکارید می توانند به لیپیدها متصل شده و گلیکولیپیدها را تشکیل دهند. قسمت های کربوهیدرات آنها همراه با عناصر مشابه گلیکوپروتئین ها به سطح سلول بار منفی می دهند و اساس گلیکوکالیکس را تشکیل می دهند. اوبا یک لایه شل با چگالی الکترونی متوسط نشان داده شده است. گلیکوکالیکس قسمت بیرونی پلاسمالما را می پوشاند. محل های کربوهیدرات آن به شناسایی سلول ها و مواد مجاور بین آنها کمک می کند و همچنین پیوندهای چسبنده ای را با آنها ایجاد می کند. گلیکوکالیکس همچنین حاوی هورمون ها و گیرنده های سازگاری ناهنجار، آنزیم ها است.
اضافی
گیرنده های غشایی عمدتاً توسط گلیکوپروتئین ها نشان داده می شوند. آنها توانایی ایجاد پیوندهای بسیار خاص با لیگاندها را دارند. گیرنده های موجود در غشاء، علاوه بر این، می توانند حرکت مولکول های خاص را به داخل سلول، نفوذپذیری غشای پلاسمایی تنظیم کنند. آنها می توانند سیگنال های محیط خارجی را به سیگنال های داخلی تبدیل کنند تا عناصر ماتریکس خارج سلولی و اسکلت سلولی را به هم متصل کنند. برخی از محققان معتقدند که مولکول های پروتئین نیمه انتگرال نیز در گلیکوکالیکس گنجانده شده است. مکان های عملکردی آنها در ناحیه فوق غشایی دستگاه سلولی سطحی قرار دارد.
