מנגנון פני השטח של התא הוא תת-מערכת אוניברסלית. הם מגדירים את הגבול בין הסביבה החיצונית לציטופלזמה. PAC מספק ויסות של האינטראקציה שלהם. הבה נבחן עוד את התכונות של הארגון המבני והתפקודי של מנגנון פני השטח של התא.
Components
נבדלים המרכיבים הבאים של מנגנון פני השטח של תאים אוקריוטיים: ממברנת הפלזמה, הממברנה העליונה והתת-ממברנית. הראשון מוצג בצורה של אלמנט סגור כדורית. הפלזמלמה נחשבת לבסיס של המנגנון הסלולרי על פני השטח. קומפלקס האפיממברנה (נקרא גם גליקוקליקס) הוא יסוד חיצוני הממוקם מעל קרום הפלזמה. הוא מכיל רכיבים שונים. בפרט, אלה כוללים:
- חלקי פחמימות של גליקופרוטאין וגליקוליפידים.
- חלבונים היקפיים של ממברנה.
- פחמימות ספציפיות.
- חלבונים חצי אינטגרליים ואינטגרליים.
תסביך התת-ממברנה ממוקם מתחת לפלסמה. הוא מכיל את מערכת השרירים והשלד ואת ההיאלופלזמה ההיקפית.
אלמנטים של תת-הממברנהמורכב
בהתחשב במבנה של מנגנון פני השטח של התא, יש להתעכב בנפרד על ההיאלופלזמה ההיקפית. זהו חלק ציטופלזמי מיוחד והוא ממוקם מעל קרום הפלזמה. היאלופלזמה היקפית מוצגת כחומר הטרוגני נוזלי מובחן מאוד. הוא מכיל מגוון של יסודות במשקל מולקולרי גבוה ונמוך בתמיסה. למעשה, זוהי מיקרו-סביבה בה מתרחשים תהליכים מטבוליים ספציפיים וכלליים. ההיאלופלזמה ההיקפית מבצעת פונקציות רבות של מנגנון פני השטח.
מערכת השרירים והשלד
הוא ממוקם בהיאלופלזמה ההיקפית. במערכת השרירים והשלד ישנם:
- Microfibrils.
- ספירלי שלד (חוט ביניים).
- Microtubules.
מיקרו-סיביים הם מבנים חוטים. סיבים שלד נוצרים עקב פילמור של מספר מולקולות חלבון. מספרם ואורכם מוסדרים על ידי מנגנונים מיוחדים. כאשר הם משתנים, אנומליות של תפקודים התאיים מתרחשות. המיקרוטובולים הם הרחוקים ביותר מהפלזמהלמה. הקירות שלהם נוצרים על ידי חלבוני טובולין.
מבנה ותפקודים של מנגנון פני השטח של התא
חילוף החומרים מתבצע עקב נוכחותם של מנגנוני הובלה. המבנה של מנגנון פני השטח של התא מספק את היכולת לבצע את התנועה של תרכובות בכמה דרכים. בפרט, הסוגים הבאיםהובלה:
- דיפוזיה פשוטה.
- הובלה פסיבית.
- תנועה פעילה.
- ציטוזה (החלפה עמוסת ממברנות).
בנוסף לתחבורה, פונקציות כאלה של מנגנון פני השטח של התא כמו:
- מחסום (הפרדה).
- קולטן.
- זיהוי.
- הפונקציה של תנועת התא באמצעות היווצרות פילו-, פסאודו- ולמללופודיה.
תנועה חופשית
דיפוזיה פשוטה דרך מנגנון פני השטח של התא מתבצעת אך ורק בנוכחות שיפוע חשמלי משני צידי הממברנה. גודלו קובע את מהירות וכיוון התנועה. השכבה הביליפידית יכולה לעבור כל מולקולה מהסוג ההידרופובי. עם זאת, רוב היסודות הפעילים ביולוגית הינם הידרופיליים. בהתאם לכך, התנועה החופשית שלהם קשה.
תחבורה פסיבית
סוג זה של תנועה מורכבת נקרא גם דיפוזיה facilitated. זה גם מתבצע דרך מנגנון פני השטח של התא בנוכחות שיפוע וללא צריכה של ATP. הובלה פסיבית מהירה יותר מאשר הובלה חינם. בתהליך הגדלת הפרש הריכוזים בשיפוע, מגיע הרגע שבו מהירות התנועה הופכת קבועה.
ספקים
תחבורה דרך מנגנון פני השטח של התא מסופקת על ידי מולקולות מיוחדות. בעזרת נשאים אלו, מולקולות גדולות מהסוג ההידרופילי (חומצות אמינו, בפרט) עוברות לאורך שיפוע הריכוז. משטחמנגנון תא אוקריוטי כולל נשאים פסיביים ליונים שונים: K+, Na+, Ca+, Cl-, HCO3-. מולקולות מיוחדות אלו מאופיינות בסלקטיביות גבוהה עבור היסודות המועברים. בנוסף, המאפיין החשוב שלהם הוא מהירות תנועה גבוהה. זה יכול להגיע ל-104 מולקולות או יותר בשנייה.
תחבורה פעילה
הוא מאופיין באלמנטים נעים כנגד שיפוע. מולקולות מועברות מאזור בריכוז נמוך לאזורים בריכוז גבוה יותר. תנועה כזו כרוכה בעלות מסוימת של ATP. ליישום הובלה פעילה, נשאים ספציפיים כלולים במבנה של מנגנון פני השטח של התא החיה. הם נקראו "משאבות" או "משאבות". רבים מהנשאים הללו נבדלים בפעילות ה-ATPase שלהם. המשמעות היא שהם מסוגלים לפרק אדנוזין טריפוספט ולחלץ אנרגיה לפעילותם. הובלה פעילה יוצרת מעברי יונים.
Cytosis
שיטה זו משמשת להעברת חלקיקים של חומרים שונים או מולקולות גדולות. בתהליך של ציטוזיס, האלמנט המועבר מוקף בשלפוחית ממברנה. אם התנועה מתבצעת לתוך התא, אז זה נקרא אנדוציטוזיס. בהתאם לכך, הכיוון ההפוך נקרא אקסוציטוזיס. בחלק מהתאים עוברים אלמנטים. סוג זה של תחבורה נקרא טרנסציטוזיס או דיאציוזה.
Plasmolemma
מבנה מנגנון פני השטח של התא כולל את הפלזמהקרום הנוצר בעיקר משומנים וחלבונים ביחס של 1:1 לערך. "מודל הסנדוויץ'" הראשון של יסוד זה הוצע בשנת 1935. על פי התיאוריה, הבסיס לפלסמולמה נוצר על ידי מולקולות שומנים הנערמות בשתי שכבות (שכבת bilipid). הם הופכים את זנבותיהם (אזורים הידרופוביים) זה לזה, ולחוץ ולפנים - ראשים הידרופיליים. משטחים אלה של השכבה הביליפידית מכוסים במולקולות חלבון. מודל זה אושר בשנות ה-50 על ידי מחקרים אולטרה-סטרוקטורליים שבוצעו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. בפרט, נמצא שמנגנון פני השטח של תא חיה מכיל קרום תלת-שכבתי. עוביו הוא 7.5-11 ננומטר. יש לו אור אמצעי ושתי שכבות היקפיות כהות. הראשון מתאים לאזור ההידרופובי של מולקולות שומנים. אזורים כהים, בתורם, הם שכבות פנים רציפות של חלבון וראשים הידרופיליים.
תיאוריות אחרות
מחקרי מיקרוסקופ אלקטרונים שונים שבוצעו בסוף שנות ה-50 - תחילת שנות ה-60. הצביע על האוניברסליות של הארגון התלת-שכבתי של הממברנות. זה בא לידי ביטוי בתיאוריה של ג'יי רוברטסון. בינתיים, עד סוף שנות ה-60 הצטברו לא מעט עובדות שלא הוסברו מנקודת המבט של "מודל הסנדוויץ' הקיים". זה נתן תנופה לפיתוח תוכניות חדשות, כולל מודלים המבוססים על נוכחות של קשרים הידרופוביים-הידרופיליים בין מולקולות חלבון ושומנים. ביןאחת מהן הייתה תיאוריית "שטיח הליפופרוטאין". בהתאם לה, הממברנה מכילה שני סוגי חלבונים: אינטגרלי והיקפי. האחרונים קשורים באינטראקציות אלקטרוסטטיות עם ראשים קוטביים על מולקולות שומנים. עם זאת, הם לעולם אינם יוצרים שכבה רציפה. חלבונים כדוריים ממלאים תפקיד מפתח ביצירת הממברנה. הם שקועים בו חלקית ונקראים חצי אינטגרלי. התנועה של חלבונים אלה מתבצעת בשלב הנוזל השומני. זה מבטיח את הלביליות והדינמיות של מערכת הממברנה כולה. נכון לעכשיו, דגם זה נחשב לנפוץ ביותר.
ליפידים
המאפיינים הפיזיקליים והכימיים העיקריים של הממברנה מסופקים על ידי שכבה המיוצגת על ידי אלמנטים - פוספוליפידים, המורכבת מזנב לא קוטבי (הידרופובי) וראש קוטבי (הידרופילי). הנפוצים שבהם הם פוספוגליצרידים וספינגוליפידים. האחרונים מרוכזים בעיקר במונו-שכבה החיצונית. הם קשורים לשרשראות אוליגוסכרידים. בשל העובדה שהקישורים בולטים מעבר לחלק החיצוני של הפלזמה, הוא מקבל צורה אסימטרית. לגליקוליפידים תפקיד חשוב ביישום תפקוד הקולטן של מנגנון פני השטח. רוב הממברנות מכילות גם כולסטרול (כולסטרול) - שומני סטרואידים. הכמות שלו שונה, מה שקובע במידה רבה את נזילות הממברנה. ככל שיותר כולסטרול, כך הוא גבוה יותר. רמת הנוזל תלויה גם ביחס של שאריות בלתי רוויות ורוויות מחומצות שומן. ככל שהם יותר, כך הוא גבוה יותר. נוזל משפיע על פעילות האנזימים בממברנה.
חלבונים
ליפידים קובעים בעיקר את תכונות המחסום. חלבונים, לעומת זאת, תורמים לביצוע פונקציות מפתח של התא. בפרט, אנחנו מדברים על הובלה מווסתת של תרכובות, ויסות של חילוף חומרים, קליטה, וכן הלאה. מולקולות חלבון מופצות בשכבת הדו-שכבה השומנית בתבנית פסיפס. הם יכולים לנוע לעומק. תנועה זו נשלטת כנראה על ידי התא עצמו. מיקרופילמנטים מעורבים במנגנון התנועה. הם מחוברים לחלבונים אינטגרליים בודדים. יסודות הממברנה נבדלים בהתאם למיקומם ביחס לשכבת הביליפידית. חלבונים, אם כן, יכולים להיות היקפיים ואינטגרליים. הראשונים ממוקמים מחוץ לשכבה. יש להם קשר חלש עם פני הממברנה. חלבונים אינטגרליים שקועים בו לחלוטין. יש להם קשר חזק עם שומנים ואינם משתחררים מהממברנה מבלי לפגוע בשכבה הביליפידית. חלבונים שחודרים אליו דרך ודרך נקראים טרנסממברנה. האינטראקציה בין מולקולות חלבון ושומנים בעלי אופי שונה מבטיחה את היציבות של הפלזמה.
Glycocalyx
ליפופרוטאינים יש שרשראות צד. מולקולות אוליגוסכריד יכולות להיקשר לליפידים וליצור גליקוליפידים. חלקי הפחמימות שלהם, יחד עם אלמנטים דומים של גליקופרוטאין, נותנים למשטח התא מטען שלילי ומהווים את הבסיס לגליקוקליקס. הואמיוצג על ידי שכבה רופפת עם צפיפות אלקטרונים מתונה. הגליקוקאליקס מכסה את החלק החיצוני של הפלזמה. אתרי הפחמימות שלו תורמים להכרה של תאים שכנים וחומרים ביניהם, ומספקים גם קשרי הדבקה עימם. ה-glycocalyx מכיל גם קולטני הורמונים והטו-תאימות, אנזימים.
Extra
קולטני ממברנה מיוצגים בעיקר על ידי גליקופרוטאין. יש להם את היכולת ליצור קשרים ספציפיים מאוד עם ליגנדים. הקולטנים המצויים בממברנה, בנוסף, יכולים לווסת את תנועת מולקולות מסוימות לתוך התא, את החדירות של קרום הפלזמה. הם מסוגלים להמיר אותות מהסביבה החיצונית לאותות פנימיות, לקשור אלמנטים של המטריצה החוץ-תאית ושלד הציטו. חלק מהחוקרים מאמינים שמולקולות חלבון חצי אינטגרליות נכללות גם בגליקוקאליקס. האתרים הפונקציונליים שלהם ממוקמים באזור העל-ממברנה של מנגנון תאי השטח.
