L'appareil de surface de la cellule est un sous-système universel. Ils définissent la frontière entre le milieu extérieur et le cytoplasme. Le PAC assure la régulation de leur interaction. Considérons plus en détail les caractéristiques de l'organisation structurelle et fonctionnelle de l'appareil de surface de la cellule.
Composants
On distingue les composants suivants de l'appareil de surface des cellules eucaryotes: la membrane plasmique, les complexes supramembranaires et sous-membranaires. Le premier se présente sous la forme d'un élément sphériquement fermé. Le plasmalemme est considéré comme la base de l'appareil cellulaire de surface. Le complexe épimembranaire (également appelé glycocalyx) est un élément externe situé au-dessus de la membrane plasmique. Il contient divers composants. En particulier, ceux-ci incluent:
- Parties glucidiques des glycoprotéines et des glycolipides.
- Protéines périphériques membranaires.
- Glucides spécifiques.
- Protéines semi-intégrales et intégrales.
Le complexe sous-membranaire est situé sous le plasmalemme. Il contient le système musculo-squelettique et l'hyaloplasme périphérique.
Éléments de la sous-membranecomplexe
Compte tenu de la structure de l'appareil de surface de la cellule, il convient de s'attarder séparément sur l'hyaloplasme périphérique. C'est une partie cytoplasmique spécialisée et est située au-dessus de la membrane plasmique. L'hyaloplasme périphérique se présente comme une substance hétérogène liquide hautement différenciée. Il contient une variété d'éléments de haut et de bas poids moléculaire en solution. En fait, il s'agit d'un microenvironnement dans lequel se déroulent des processus métaboliques spécifiques et généraux. L'hyaloplasme périphérique remplit de nombreuses fonctions de l'appareil de surface.
Système musculo-squelettique
Il est situé dans l'hyaloplasme périphérique. Dans le système musculo-squelettique, il y a:
- Microfibrilles.
- Fibrilles squelettiques (filament intermédiaire).
- Microtubules.
Les microfibrilles sont des structures filamenteuses. Les fibrilles squelettiques se forment en raison de la polymérisation d'un certain nombre de molécules de protéines. Leur nombre et leur longueur sont réglementés par des mécanismes spéciaux. Lorsqu'ils changent, des anomalies des fonctions cellulaires se produisent. Les microtubules sont les plus éloignés du plasmalemme. Leurs parois sont formées de protéines de tubuline.
Structure et fonctions de l'appareil de surface de la cellule
Le métabolisme est effectué en raison de la présence de mécanismes de transport. La structure de l'appareil de surface de la cellule permet d'effectuer le mouvement des composés de plusieurs manières. En particulier, les types suivantstransport:
- Diffusion simple.
- Transport passif.
- Mouvement actif.
- Cytose (échange membranaire).
En plus du transport, les fonctions de l'appareil de surface de la cellule telles que:
- Barrière (délimitation).
- Récepteur.
- Identification.
- La fonction du mouvement cellulaire par la formation de filo-, pseudo- et lamellopodes.
Libre circulation
La diffusion simple à travers l'appareil de surface de la cellule s'effectue exclusivement en présence d'un gradient électrique de part et d'autre de la membrane. Sa taille détermine la vitesse et la direction du mouvement. La couche bilipidique peut laisser passer toutes les molécules de type hydrophobe. Cependant, la plupart des éléments biologiquement actifs sont hydrophiles. En conséquence, leur libre circulation est difficile.
Transport passif
Ce type de mouvement composé est aussi appelé diffusion facilitée. Elle s'effectue également à travers l'appareil de surface de la cellule en présence d'un gradient et sans consommation d'ATP. Le transport passif est plus rapide que le transport gratuit. Dans le processus d'augmentation de la différence de concentration dans le gradient, il arrive un moment où la vitesse de déplacement devient constante.
Transporteurs
Le transport à travers l'appareil de surface de la cellule est assuré par des molécules spéciales. A l'aide de ces transporteurs, de grosses molécules de type hydrophile (acides aminés, notamment) passent le long du gradient de concentration. SurfaceL'appareil cellulaire eucaryote comprend des porteurs passifs pour divers ions: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. Ces molécules particulières se caractérisent par une grande sélectivité pour les éléments transportés. De plus, leur propriété importante est une vitesse de déplacement élevée. Il peut atteindre 104 molécules ou plus par seconde.
Transport actif
Il se caractérise par le déplacement d'éléments contre un dégradé. Les molécules sont transportées d'une zone de faible concentration vers des zones de concentration plus élevée. Un tel mouvement implique un certain coût d'ATP. Pour la mise en œuvre du transport actif, des transporteurs spécifiques sont inclus dans la structure de l'appareil de surface de la cellule animale. On les appelait "pompes" ou "pompes". Beaucoup de ces transporteurs se distinguent par leur activité ATPase. Cela signifie qu'ils sont capables de décomposer l'adénosine triphosphate et d'extraire de l'énergie pour leurs activités. Le transport actif crée des gradients d'ions.
Cytose
Cette méthode est utilisée pour déplacer des particules de différentes substances ou de grosses molécules. Dans le processus de cytose, l'élément transporté est entouré d'une vésicule membranaire. Si le mouvement est effectué dans la cellule, on parle alors d'endocytose. En conséquence, la direction inverse est appelée exocytose. Dans certaines cellules, des éléments traversent. Ce type de transport est appelé transcytose ou diacyose.
Plasmolemme
La structure de l'appareil de surface de la cellule comprend le plasmaune membrane formée principalement de lipides et de protéines dans un rapport d'environ 1:1. Le premier "modèle sandwich" de cet élément a été proposé en 1935. Selon la théorie, la base du plasmolemme est formée de molécules lipidiques empilées en deux couches (couche bilipidique). Ils tournent leurs queues (zones hydrophobes) les unes vers les autres, et vers l'extérieur et vers l'intérieur - têtes hydrophiles. Ces surfaces de la couche bilipidique sont recouvertes de molécules protéiques. Ce modèle a été confirmé dans les années 1950 par des études ultrastructurales réalisées au microscope électronique. En particulier, il a été trouvé que l'appareil de surface d'une cellule animale contient une membrane à trois couches. Son épaisseur est de 7,5 à 11 nm. Il a une lumière médiane et deux couches périphériques sombres. Le premier correspond à la région hydrophobe des molécules lipidiques. Les zones sombres, à leur tour, sont des couches superficielles continues de protéines et de têtes hydrophiles.
Autres théories
Diverses études de microscopie électronique réalisées à la fin des années 50 - début des années 60. a souligné l'universalité de l'organisation à trois couches des membranes. Cela se reflète dans la théorie de J. Robertson. Pendant ce temps, à la fin des années 1960 pas mal de faits se sont accumulés qui n'ont pas été expliqués du point de vue du "modèle sandwich" existant. Cela a donné une impulsion au développement de nouveaux schémas, y compris des modèles basés sur la présence de liaisons hydrophobes-hydrophiles entre les molécules protéiques et lipidiques. Parmil'un d'eux était la théorie du "tapis de lipoprotéines". Conformément à cela, la membrane contient deux types de protéines: intégrales et périphériques. Ces derniers sont associés par des interactions électrostatiques avec des têtes polaires sur des molécules lipidiques. Cependant, ils ne forment jamais une couche continue. Les protéines globulaires jouent un rôle clé dans la formation des membranes. Ils y sont partiellement immergés et sont dits semi-intégraux. Le mouvement de ces protéines s'effectue dans la phase liquide lipidique. Cela garantit la labilité et le dynamisme de l'ensemble du système membranaire. Actuellement, ce modèle est considéré comme le plus courant.
Lipides
Les principales caractéristiques physiques et chimiques de la membrane sont fournies par une couche représentée par des éléments - les phospholipides, constitués d'une queue non polaire (hydrophobe) et d'une tête polaire (hydrophile). Les plus courants sont les phosphoglycérides et les sphingolipides. Ces derniers sont concentrés principalement dans la monocouche externe. Ils sont liés à des chaînes d'oligosaccharides. Du fait que les liens dépassent de la partie externe du plasmalemme, il acquiert une forme asymétrique. Les glycolipides jouent un rôle important dans la mise en œuvre de la fonction réceptrice de l'appareil de surface. La plupart des membranes contiennent également du cholestérol (cholestérol) - un lipide stéroïde. Sa quantité est différente, ce qui détermine en grande partie la fluidité de la membrane. Plus il y a de cholestérol, plus il est élevé. Le niveau de liquide dépend également du rapport des résidus insaturés et saturés deLes acides gras. Plus ils sont nombreux, plus il est élevé. Le fluide affecte l'activité des enzymes dans la membrane.
Protéines
Les lipides déterminent principalement les propriétés barrières. Les protéines, en revanche, contribuent à la performance des fonctions clés de la cellule. On parle notamment de transport régulé de composés, de régulation du métabolisme, de réception, etc. Les molécules de protéines sont réparties dans la bicouche lipidique selon un schéma en mosaïque. Ils peuvent se déplacer en profondeur. Ce mouvement est apparemment contrôlé par la cellule elle-même. Les microfilaments sont impliqués dans le mécanisme de mouvement. Ils sont attachés à des protéines intégrales individuelles. Les éléments membranaires diffèrent selon leur localisation par rapport à la couche bilipidique. Les protéines peuvent donc être périphériques et intégrales. Les premiers sont localisés à l'extérieur de la couche. Ils ont une liaison faible avec la surface de la membrane. Les protéines intégrales y sont complètement immergées. Ils ont une forte liaison avec les lipides et ne sont pas libérés de la membrane sans endommager la couche bilipidique. Les protéines qui le pénètrent de part en part sont appelées transmembranaires. L'interaction entre les molécules protéiques et les lipides de nature différente assure la stabilité du plasmalemme.
Glycocalyx
Les lipoprotéines ont des chaînes latérales. Les molécules d'oligosaccharides peuvent se lier aux lipides et former des glycolipides. Leurs parties glucidiques, associées à des éléments similaires de glycoprotéines, confèrent à la surface cellulaire une charge négative et forment la base du glycocalyx. Ilreprésenté par une couche lâche avec une densité électronique modérée. Le glycocalyx recouvre la partie externe du plasmalemme. Ses sites glucidiques contribuent à la reconnaissance des cellules voisines et des substances entre elles, et assurent également des liaisons adhésives avec elles. Le glycocalyx contient également des récepteurs hormonaux et d'hétocompatibilité, des enzymes.
Extra
Les récepteurs membranaires sont principalement représentés par des glycoprotéines. Ils ont la capacité d'établir des liaisons très spécifiques avec des ligands. Les récepteurs présents dans la membrane peuvent en outre réguler le mouvement de certaines molécules dans la cellule, la perméabilité de la membrane plasmique. Ils sont capables de convertir les signaux de l'environnement externe en signaux internes, de lier des éléments de la matrice extracellulaire et du cytosquelette. Certains chercheurs pensent que des molécules de protéines semi-intégrales sont également incluses dans le glycocalyx. Leurs sites fonctionnels sont situés dans la région supramembranaire de l'appareil cellulaire de surface.
