Raku pinnaaparaat on universaalne alamsüsteem. Need määravad piiri väliskeskkonna ja tsütoplasma vahel. PAC reguleerib nende koostoimet. Vaatleme lähem alt raku pinnaaparaadi struktuurse ja funktsionaalse korralduse iseärasusi.
Komponendid
Eukarüootsete rakkude pinnaaparaadis eristatakse järgmisi komponente: plasmamembraan, supramembraansed ja submembraansed kompleksid. Esimene on sfääriliselt suletud elemendi kujul. Plasmalemma peetakse pinna rakuaparaadi aluseks. Epimembraanikompleks (nimetatakse ka glükokalüksiks) on väline element, mis asub plasmamembraani kohal. See sisaldab erinevaid komponente. Eelkõige hõlmavad need järgmist:
- Glükoproteiinide ja glükolipiidide süsivesikute osad.
- Membraanide perifeersed valgud.
- Spetsiifilised süsivesikud.
- Poolintegraalsed ja integraalsed valgud.
Alusmembraani kompleks asub plasmalemma all. See sisaldab lihas-skeleti süsteemi ja perifeerset hüaloplasma.
Alammembraani elemendidkompleks
Arvestades raku pinnaaparaadi struktuuri, tuleks eraldi peatuda perifeersel hüaloplasmal. See on spetsiaalne tsütoplasmaatiline osa ja asub plasmamembraani kohal. Perifeerne hüaloplasma on väga diferentseeritud vedel heterogeenne aine. See sisaldab lahuses mitmesuguseid kõrge ja madala molekulmassiga elemente. Tegelikult on see mikrokeskkond, milles toimuvad spetsiifilised ja üldised ainevahetusprotsessid. Perifeerne hüaloplasma täidab paljusid pinnaaparaadi funktsioone.
Lihas-skeleti süsteem
See asub perifeerses hüaloplasmas. Lihas-skeleti süsteemis on:
- Mikrofibrillid.
- Skeletifibrillid (vahefilament).
- Mikrotuubulid.
Mikrofibrillid on filamentsed struktuurid. Skeleti fibrillid moodustuvad mitmete valgumolekulide polümerisatsiooni tõttu. Nende arvu ja pikkust reguleerivad spetsiaalsed mehhanismid. Nende muutumisel tekivad raku funktsioonide anomaaliad. Mikrotuubulid on plasmalemmast kõige kaugemal. Nende seinad moodustavad tubuliini valgud.
Kambri pinnaaparaadi struktuur ja funktsioonid
Ainevahetus toimub tänu transpordimehhanismide olemasolule. Raku pinnaaparaadi struktuur annab võimaluse teostada ühendite liikumist mitmel viisil. Eelkõige järgmised tüübidtransport:
- Lihtne difusioon.
- Passiivne transport.
- Aktiivne liikumine.
- Tsütoos (membraaniga täidetud vahetus).
Lisaks transpordile, raku pinnaaparaadi funktsioonid nagu:
- Barjäär (piirang).
- Retseptor.
- Identifitseerimine.
- Rakkude liikumise funktsioon filo-, pseudo- ja lamellopoodide moodustamise kaudu.
Vaba liikumine
Lihtne difusioon läbi raku pinnaseadme toimub eranditult elektrilise gradiendi olemasolul membraani mõlemal küljel. Selle suurus määrab liikumise kiiruse ja suuna. Biliidkiht võib läbida mis tahes hüdrofoobset tüüpi molekule. Enamik bioloogiliselt aktiivseid elemente on aga hüdrofiilsed. Seetõttu on nende vaba liikumine keeruline.
Passiivne transport
Seda tüüpi liitliikumist nimetatakse ka hõlbustatud difusiooniks. See viiakse läbi ka raku pinnaaparaadi kaudu gradiendi juuresolekul ja ilma ATP-d tarbimata. Passiivne transport on kiirem kui tasuta transport. Gradiendi kontsentratsiooni erinevuse suurendamise protsessis saabub hetk, mil liikumiskiirus muutub konstantseks.
Kandjad
Transporti läbi raku pinnaaparaadi tagavad spetsiaalsed molekulid. Nende kandjate abil läbivad kontsentratsioonigradienti mööda suured hüdrofiilset tüüpi molekulid (eriti aminohapped). Pindeukarüootsete rakkude aparaat sisaldab passiivseid kandjaid erinevatele ioonidele: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Neid erimolekule iseloomustab kõrge selektiivsus transporditavate elementide suhtes. Lisaks on nende oluline omadus suur liikumiskiirus. See võib ulatuda 104 või enama molekulini sekundis.
Aktiivne transport
Seda iseloomustavad liikuvad elemendid vastu gradienti. Molekulid transporditakse madala kontsentratsiooniga piirkonnast kõrgema kontsentratsiooniga piirkondadesse. Sellise liikumisega kaasneb ATP teatud kulu. Aktiivse transpordi rakendamiseks on loomaraku pinnaaparaadi struktuuris kaasatud spetsiifilised kandjad. Neid nimetati "pumpadeks" või "pumpadeks". Paljud neist kandjatest eristuvad nende ATPaasi aktiivsuse poolest. See tähendab, et nad on võimelised lagundama adenosiintrifosfaati ja ammutama energiat oma tegevuseks. Aktiivne transport loob ioonide gradiente.
Tsütoos
Seda meetodit kasutatakse erinevate ainete osakeste või suurte molekulide liigutamiseks. Tsütoosi protsessis on transporditav element ümbritsetud membraani vesiikuliga. Kui liikumine viiakse läbi rakku, nimetatakse seda endotsütoosiks. Sellest lähtuv alt nimetatakse vastupidist suunda eksotsütoosiks. Mõnes lahtris läbivad elemendid. Seda tüüpi transporti nimetatakse transtsütoosiks või diatsüoosiks.
Plasmolemma
Raku pinnaaparaadi struktuur sisaldab plasmatmembraan, mis koosneb valdav alt lipiididest ja valkudest vahekorras ligikaudu 1:1. Selle elemendi esimene "võileivamudel" pakuti välja aastal 1935. Teooria kohaselt moodustavad plasmolemma aluse kahte kihti (bilipiidkiht) laotud lipiidimolekulid. Nad pööravad oma sabad (hüdrofoobsed alad) üksteise poole ning väljapoole ja sissepoole - hüdrofiilsed pead. Need bilipiidkihi pinnad on kaetud valgu molekulidega. Seda mudelit kinnitasid 1950. aastatel elektronmikroskoobiga läbi viidud ultrastruktuuriuuringud. Eelkõige leiti, et loomaraku pinnaaparaat sisaldab kolmekihilist membraani. Selle paksus on 7,5-11 nm. Sellel on keskmine hele ja kaks tumedat perifeerset kihti. Esimene vastab lipiidimolekulide hüdrofoobsele piirkonnale. Tumedad alad on omakorda pidevad valgu ja hüdrofiilsete peade pinnakihid.
Muud teooriad
Erinevad elektronmikroskoopia uuringud viidi läbi 50ndate lõpus – 60ndate alguses. osutas membraanide kolmekihilise korralduse universaalsusele. See kajastub J. Robertsoni teoorias. Vahepeal 1960. aastate lõpuks päris palju on kogunenud fakte, mida pole seletatud olemasoleva "võileivamudeli" seisukoh alt. See andis tõuke uute skeemide, sealhulgas valgu- ja lipiidimolekulide vaheliste hüdrofoobsete-hüdrofiilsete sidemete olemasolul põhinevate mudelite väljatöötamiseks. hulgasüks neist oli "lipoproteiinivaiba" teooria. Vastav alt sellele sisaldab membraan kahte tüüpi valke: integraalseid ja perifeerseid valke. Viimaseid seostatakse elektrostaatilise interaktsiooniga lipiidimolekulide polaarpeadega. Kuid nad ei moodusta kunagi pidevat kihti. Globulaarsed valgud mängivad membraani moodustamisel võtmerolli. Need on sellesse osaliselt sukeldatud ja neid nimetatakse poolintegraalseteks. Nende valkude liikumine toimub vedelas lipiidifaasis. See tagab kogu membraanisüsteemi labiilsuse ja dünaamilisuse. Praegu peetakse seda mudelit kõige levinumaks.
Lipiidid
Membraani peamised füüsikalised ja keemilised omadused tagavad kiht, mida esindavad elemendid – fosfolipiidid, mis koosneb mittepolaarsest (hüdrofoobsest) sabast ja polaarsest (hüdrofiilsest) peast. Kõige tavalisemad neist on fosfoglütseriidid ja sfingolipiidid. Viimased on koondunud peamiselt välimisse monokihti. Need on seotud oligosahhariidahelatega. Tänu sellele, et lülid ulatuvad plasmalemma välisosast väljapoole, omandab see asümmeetrilise kuju. Glükolipiidid mängivad olulist rolli pinnaaparaadi retseptori funktsiooni elluviimisel. Enamik membraane sisaldab ka kolesterooli (kolesterooli) – steroidset lipiidi. Selle kogus on erinev, mis määrab suuresti membraani voolavuse. Mida rohkem kolesterooli, seda kõrgem see on. Vedeliku tase sõltub ka küllastumata ja küllastunud jääkide suhtestrasvhapped. Mida rohkem neid, seda kõrgem see on. Vedelik mõjutab ensüümide aktiivsust membraanis.
Valgud
Lipiidid määravad peamiselt barjääriomadused. Valgud seevastu aitavad kaasa raku põhifunktsioonide täitmisele. Eelkõige räägime ühendite reguleeritud transpordist, ainevahetuse reguleerimisest, vastuvõtust jne. Valgu molekulid jaotuvad lipiidide kaksikkihis mosaiikmustriga. Nad võivad liikuda sügavuti. Seda liikumist kontrollib ilmselt rakk ise. Mikrokiud on seotud liikumismehhanismiga. Need on kinnitatud üksikute integraalsete valkude külge. Membraanielemendid erinevad sõltuv alt nende asukohast bilipiidkihi suhtes. Seetõttu võivad valgud olla perifeersed ja terviklikud. Esimesed on lokaliseeritud väljaspool kihti. Neil on membraani pinnaga nõrk side. Integraalsed valgud on sellesse täielikult sukeldatud. Neil on tugev side lipiididega ja nad ei vabane membraanist ilma bilipiidkihti kahjustamata. Valke, mis tungivad selle läbi ja läbi, nimetatakse transmembraanseteks. Valgumolekulide ja erineva iseloomuga lipiidide vastastikmõju tagab plasmalemma stabiilsuse.
Glycocalyx
Lipoproteiinidel on külgahelad. Oligosahhariidi molekulid võivad seonduda lipiididega ja moodustada glükolipiide. Nende süsivesikute osad koos glükoproteiinide sarnaste elementidega annavad rakupinnale negatiivse laengu ja moodustavad glükokalüksi aluse. Tamida esindab mõõduka elektrontihedusega lahtine kiht. Glükokalüks katab plasmalemma välimise osa. Selle süsivesikukohad aitavad ära tunda naaberrakke ja nendevahelisi aineid ning loovad nendega ka kleepuvad sidemed. Glükokalüks sisaldab ka hormooni ja hetoühilduvuse retseptoreid, ensüüme.
Extra
Membraanretseptoreid esindavad peamiselt glükoproteiinid. Neil on võime luua ligandidega väga spetsiifilisi sidemeid. Lisaks võivad membraanis olevad retseptorid reguleerida teatud molekulide liikumist rakku, plasmamembraani läbilaskvust. Nad on võimelised teisendama väliskeskkonna signaale sisemisteks, siduma rakuvälise maatriksi ja tsütoskeleti elemente. Mõned teadlased usuvad, et glükokalüksis sisalduvad ka poolintegraalsed valgumolekulid. Nende funktsionaalsed kohad asuvad pinnarakkude aparaadi supramembraanses piirkonnas.
