El aparato de superficie de la célula es un subsistema universal. Definen el límite entre el ambiente externo y el citoplasma. PAC proporciona la regulación de su interacción. Consideremos más a fondo las características de la organización estructural y funcional del aparato de superficie de la célula.
Componentes
Se distinguen los siguientes componentes del aparato de superficie de las células eucariotas: los complejos de membrana plasmática, supramembrana y submembrana. El primero se presenta en forma de elemento cerrado esféricamente. El plasmalema se considera la base del aparato celular de superficie. El complejo de epimembrana (también llamado glicocálix) es un elemento externo situado por encima de la membrana plasmática. Contiene varios componentes. En particular, estos incluyen:
- Carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos.
- Proteínas periféricas de membrana.
- Carbohidratos específicos.
- Proteínas integrales y semiintegrales.
El complejo de submembranas se encuentra debajo del plasmalema. Contiene el sistema musculoesquelético y el hialoplasma periférico.
Elementos de la submembranacomplejo
Teniendo en cuenta la estructura del aparato de superficie de la célula, uno debe detenerse por separado en el hialoplasma periférico. Es una parte citoplasmática especializada y se encuentra por encima de la membrana plasmática. El hialoplasma periférico se presenta como una sustancia líquida heterogénea altamente diferenciada. Contiene una variedad de elementos de alto y bajo peso molecular en solución. De hecho, es un microambiente en el que tienen lugar procesos metabólicos específicos y generales. El hialoplasma periférico realiza muchas funciones del aparato de superficie.
Sistema musculoesquelético
Se encuentra en el hialoplasma periférico. En el sistema musculoesquelético, hay:
- Microfibrillas.
- Fibrillas esqueléticas (filamento intermedio).
- Microtúbulos.
Las microfibrillas son estructuras filamentosas. Las fibrillas esqueléticas se forman debido a la polimerización de varias moléculas de proteína. Su número y longitud está regulado por mecanismos especiales. Cuando cambian, se producen anomalías en las funciones celulares. Los microtúbulos son los más alejados del plasmalema. Sus paredes están formadas por proteínas de tubulina.
Estructura y funciones del aparato de superficie de la célula
El metabolismo se lleva a cabo debido a la presencia de mecanismos de transporte. La estructura del aparato de superficie de la célula proporciona la capacidad de llevar a cabo el movimiento de compuestos de varias formas. En particular, los siguientes tipostransporte:
- Difusión simple.
- Transporte pasivo.
- Movimiento activo.
- Citosis (intercambio de membrana).
Además del transporte, funciones del aparato de superficie de la célula como:
- Barrera (delimitación).
- Receptor.
- Identificación.
- La función del movimiento celular a través de la formación de filo-, pseudo- y lamelópodos.
Libre movimiento
La difusión simple a través del aparato de superficie de la célula se realiza exclusivamente en presencia de un gradiente eléctrico a ambos lados de la membrana. Su tamaño determina la velocidad y la dirección del movimiento. La capa bilipídica puede pasar cualquier molécula de tipo hidrofóbico. Sin embargo, la mayoría de los elementos biológicamente activos son hidrofílicos. En consecuencia, su libre circulación es difícil.
Transporte pasivo
Este tipo de movimiento compuesto también se llama difusión facilitada. También se realiza a través del aparato de superficie de la célula en presencia de un gradiente y sin consumo de ATP. El transporte pasivo es más rápido que el transporte libre. En el proceso de aumento de la diferencia de concentración en el gradiente, llega un momento en el que la velocidad del movimiento se vuelve constante.
Transportistas
El transporte a través del aparato de superficie de la célula es proporcionado por moléculas especiales. Con la ayuda de estos transportadores, grandes moléculas de tipo hidrófilo (en particular, aminoácidos) pasan a lo largo del gradiente de concentración. SuperficieEl aparato de las células eucariotas incluye transportadores pasivos de varios iones: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Estas moléculas especiales se caracterizan por una alta selectividad por los elementos transportados. Además, su propiedad importante es una alta velocidad de movimiento. Puede alcanzar 104 o más moléculas por segundo.
Transporte activo
Se caracteriza por mover elementos contra un gradiente. Las moléculas son transportadas desde un área de baja concentración a áreas de mayor concentración. Tal movimiento implica un cierto costo de ATP. Para la implementación del transporte activo, se incluyen transportadores específicos en la estructura del aparato de superficie de la célula animal. Fueron llamados "bombas" o "bombas". Muchos de estos transportadores se distinguen por su actividad ATPasa. Esto significa que pueden descomponer el trifosfato de adenosina y extraer energía para sus actividades. El transporte activo crea gradientes iónicos.
Citosis
Este método se utiliza para mover partículas de diferentes sustancias o moléculas grandes. En el proceso de citosis, el elemento transportado está rodeado por una vesícula de membrana. Si el movimiento se lleva a cabo dentro de la célula, entonces se llama endocitosis. En consecuencia, la dirección inversa se llama exocitosis. En algunas celdas, los elementos pasan. Este tipo de transporte se denomina transcitosis o diaciosis.
Plasmolema
La estructura del aparato de superficie de la célula incluye el plasmauna membrana formada predominantemente por lípidos y proteínas en una proporción de aproximadamente 1:1. El primer "modelo sándwich" de este elemento se propuso en 1935. Según la teoría, la base del plasmolema está formada por moléculas lipídicas apiladas en dos capas (capa bilipídica). Giran sus colas (áreas hidrofóbicas) entre sí, y hacia afuera y hacia adentro: cabezas hidrofílicas. Estas superficies de la capa bilipídica están cubiertas con moléculas de proteína. Este modelo fue confirmado en la década de 1950 por estudios ultraestructurales realizados con un microscopio electrónico. En particular, se encontró que el aparato superficial de una célula animal contiene una membrana de tres capas. Su espesor es de 7,5-11 nm. Tiene una luz media y dos capas periféricas oscuras. La primera corresponde a la región hidrofóbica de las moléculas lipídicas. Las áreas oscuras, a su vez, son capas superficiales continuas de proteínas y cabezas hidrofílicas.
Otras teorías
Varios estudios de microscopía electrónica realizados a finales de los años 50 y principios de los 60. señaló la universalidad de la organización de tres capas de las membranas. Esto se refleja en la teoría de J. Robertson. Mientras tanto, a fines de la década de 1960 se han acumulado bastantes hechos que no han sido explicados desde el punto de vista del "modelo sándwich" existente. Esto impulsó el desarrollo de nuevos esquemas, incluidos modelos basados en la presencia de enlaces hidrofóbicos-hidrofílicos entre moléculas de proteínas y lípidos. Entreuno de ellos fue la teoría de la "alfombra de lipoproteínas". De acuerdo con ello, la membrana contiene dos tipos de proteínas: integrales y periféricas. Estos últimos están asociados por interacciones electrostáticas con cabezas polares en moléculas lipídicas. Sin embargo, nunca forman una capa continua. Las proteínas globulares juegan un papel clave en la formación de membranas. Están parcialmente inmersos en él y se denominan semiintegrales. El movimiento de estas proteínas se lleva a cabo en la fase líquida lipídica. Esto asegura la labilidad y el dinamismo de todo el sistema de membranas. Actualmente, este modelo se considera el más común.
Lípidos
Las características físicas y químicas clave de la membrana las proporciona una capa representada por elementos: fosfolípidos, que consta de una cola no polar (hidrofóbica) y una cabeza polar (hidrofílica). Los más comunes son los fosfoglicéridos y los esfingolípidos. Estos últimos se concentran principalmente en la monocapa exterior. Están unidos a cadenas de oligosacáridos. Debido al hecho de que los enlaces sobresalen más allá de la parte exterior del plasmalema, adquiere una forma asimétrica. Los glicolípidos juegan un papel importante en la implementación de la función receptora del aparato de superficie. La mayoría de las membranas también contienen colesterol (colesterol), un lípido esteroide. Su cantidad es diferente, lo que determina en gran medida la fluidez de la membrana. Cuanto más colesterol, más alto es. El nivel de líquido también depende de la proporción de residuos saturados e insaturados deácidos grasos. Cuanto más de ellos, más alto es. El líquido afecta la actividad de las enzimas en la membrana.
Proteínas
Los lípidos determinan principalmente las propiedades de barrera. Las proteínas, por el contrario, contribuyen al desempeño de funciones clave de la célula. En concreto, estamos hablando de transporte regulado de compuestos, regulación del metabolismo, recepción, etc. Las moléculas de proteína se distribuyen en la bicapa lipídica en un patrón de mosaico. Pueden moverse en profundidad. Este movimiento aparentemente está controlado por la propia célula. Los microfilamentos están involucrados en el mecanismo de movimiento. Están unidos a proteínas integrales individuales. Los elementos de la membrana difieren según su ubicación en relación con la capa bilipídica. Las proteínas, por tanto, pueden ser periféricas e integrales. Los primeros se localizan fuera de la capa. Tienen una unión débil con la superficie de la membrana. Las proteínas integrales están completamente inmersas en él. Tienen un fuerte vínculo con los lípidos y no se liberan de la membrana sin dañar la capa bilipídica. Las proteínas que lo penetran de un lado a otro se llaman transmembrana. La interacción entre moléculas de proteínas y lípidos de diferente naturaleza asegura la estabilidad del plasmalema.
Glicocálix
Las lipoproteínas tienen cadenas laterales. Las moléculas de oligosacáridos pueden unirse a los lípidos y formar glicolípidos. Sus partes de carbohidratos, junto con elementos similares de glicoproteínas, le dan a la superficie celular una carga negativa y forman la base del glicocálix. Élrepresentado por una capa suelta con una densidad electrónica moderada. El glucocáliz cubre la parte exterior del plasmalema. Sus sitios de carbohidratos contribuyen al reconocimiento de células vecinas y sustancias entre ellas, y también proporciona enlaces adhesivos con ellas. El glucocáliz también contiene receptores hormonales y de heterocompatibilidad, enzimas.
Extra
Los receptores de membrana están representados principalmente por glicoproteínas. Tienen la capacidad de establecer enlaces altamente específicos con ligandos. Los receptores presentes en la membrana, además, pueden regular el movimiento de ciertas moléculas hacia el interior de la célula, la permeabilidad de la membrana plasmática. Son capaces de convertir señales del entorno externo en internas, para unir elementos de la matriz extracelular y el citoesqueleto. Algunos investigadores creen que las moléculas de proteínas semiintegrales también están incluidas en el glucocáliz. Sus sitios funcionales están ubicados en la región supramembrana del aparato celular superficial.
