Клетъчна адхезия. Клетъчна адхезия Междуклетъчни контакти План I Определение

Най-важните рецептори на повърхността на животинските клетки, отговорни за взаимното разпознаване на клетките и тяхното свързване, са адхезионните рецептори. Те са необходими за регулиране на морфогенетичните процеси по време на ембрионалното развитие и поддържане на стабилността на тъканите на възрастен организъм.

Способността за специфично взаимно разпознаване позволява на клетките от различни типове да се асоциират в определени пространствени структури, характерни за различни етапи от онтогенезата на животните. В този случай клетките на ембриона от един тип взаимодействат помежду си и се отделят от други клетки, които се различават от тях. С развитието на ембриона естеството на адхезивните свойства на клетките се променя, което е в основата на процеси като гаструлация, неврулация и образуване на сомит. В ранните ембриони на животни, например земноводни, адхезивните свойства на клетъчната повърхност са толкова изразени, че те са в състояние да възстановят първоначалното пространствено разположение на клетки от различни видове (епидермис, нервна пластина и мезодера) дори след тяхното разпадане и смесване. (фиг. 12).

Фиг. 12. Възстановяване на ембрионални структури след дезагрегация

Понастоящем са идентифицирани няколко семейства рецептори, участващи в клетъчната адхезия. Много от тях принадлежат към семейството на имуноглобулините, които осигуряват Ca ++ -независимо междуклетъчно взаимодействие. Рецепторите, включени в това семейство, се характеризират с наличието на обща структурна основа - един или няколко домена от аминокиселинни остатъци, хомоложни на имуноглобулините. Пептидната верига на всеки от тези домени съдържа около 100 аминокиселини и е нагъната в структура от два антипаралелни β-листа, стабилизирани от дисулфидна връзка. Фигура 13 показва структурата на някои рецептори от семейството на имуноглобулините.

Гликопротеин Гликопротеин Т-клетъчен имуноглобулин

MHC клас I MHC клас II рецептор

Фиг. 13. Схематично представяне на структурата на някои рецептори от семейството на имуноглобулини

Рецепторите от това семейство включват преди всичко рецептори, които медиират имунния отговор. По този начин взаимодействието на три вида клетки, което възниква по време на имунната реакция - В лимфоцити, Т хелперни клетки и макрофаги, се дължи на свързването на рецепторите на клетъчната повърхност на тези клетки: Т клетъчния рецептор и МНС клас II гликопротеини (основен комплекс за хистосъвместимост ).

Структурно подобни и филогенетично свързани с имуноглобулините са рецепторите, участващи в разпознаването и свързването на невроните, така наречените клетъчно адхезионни молекули (N-CAM). Те са интегрални монотопни гликопротеини, някои от които са отговорни за свързването на нервните клетки, други за взаимодействието на нервните клетки и глиалните клетки. За повечето N-CAM молекули извънклетъчната част на полипептидната верига е една и съща и е организирана под формата на пет домена, хомоложни на домените на имуноглобулините. Разликите между адхезионните молекули на нервните клетки се отнасят главно до структурата на трансмембранните области и цитоплазмените домени. Има най-малко три форми на N-CAM, всяка кодирана от отделна иРНК. Една от тези форми не прониква през липидния бислой, тъй като не съдържа хидрофобен домен, а се свързва с плазмената мембрана само чрез ковалентна връзка с фосфатидилинозитол; друга форма на N-CAM се секретира от клетките и се включва в извънклетъчния матрикс (фиг. 14).

Фосфатидилинозитол

Фиг. 14. Схематично представяне на трите форми на N-CAM

Процесът на взаимодействие между невроните се състои в свързването на рецепторни молекули на една клетка с идентични молекули на друг неврон (хомофилно взаимодействие), а антителата към протеините на тези рецептори потискат нормалната селективна адхезия на клетки от същия тип. Протеин-протеиновите взаимодействия играят основна роля във функционирането на рецепторите, докато въглехидратите имат регулаторна функция. Някои форми на CAM извършват хетерофилно свързване, при което адхезията на съседни клетки се осигурява от различни повърхностни протеини.

Предполага се, че сложният модел на невронално взаимодействие по време на развитието на мозъка не се дължи на участието на голям брой високоспецифични N-CAM молекули, а на диференциалната експресия и пост-транслационните модификации на структурата на малък брой адхезионни молекули. По-специално, известно е, че по време на развитието на отделен организъм, различни форми на адхезионни молекули на нервните клетки се експресират по различно време и на различни места. В допълнение, регулирането на биологичните функции на N-CAM може да се извърши чрез фосфорилиране на серинови и треонинови остатъци в цитоплазмения домен на протеини, модификации на мастни киселини в липидния двоен слой или олигозахариди на клетъчната повърхност. Доказано е например, че по време на прехода от ембрионалния мозък към мозъка на възрастен организъм, броят на остатъците от сиалова киселина в N-CAM гликопротеините значително намалява, което води до увеличаване на клетъчната адхезивност.

Така се формират уникални клетъчни системи чрез рецепторно-медиираните способности за разпознаване на имунните и нервните клетки. Освен това, ако мрежата от неврони е сравнително твърдо фиксирана в пространството, тогава непрекъснато движещите се клетки на имунната система само временно взаимодействат една с друга. Въпреки това, N-CAM не само „слепва“ клетките заедно и регулира междуклетъчната адхезия по време на развитието, но също така стимулира растежа на нервните процеси (например растежа на аксоните на ретината). Освен това, N-CAM се експресира временно по време на критични етапи в развитието на много ненервни тъкани, където тези молекули помагат за задържането на специфични клетки заедно.

Гликопротеините на клетъчната повърхност, които не принадлежат към семейството на имуноглобулините, но имат известно структурно сходство с тях, образуват семейство междуклетъчни адхезионни рецептори, наречени кадхерини. За разлика от N-CAM и други имуноглобулинови рецептори, те осигуряват взаимодействие между контактните плазмени мембрани на съседни клетки само в присъствието на извънклетъчни Ca ++ йони. В клетките на гръбначните се експресират повече от десет протеина, принадлежащи към семейството на кадхерините, всички те са трансмембранни протеини, които преминават през мембраната веднъж (Таблица 8). Аминокиселинните последователности на различни кадхерини са хомоложни и всяка от полипептидните вериги съдържа пет домена. Подобна структура се открива и в трансмембранните протеини на десмозоми - десмоглеини и десмоколини.

Клетъчната адхезия, медиирана от кадхерини, показва модел на хомофилно взаимодействие, при който димерите, стърчащи от клетъчната повърхност, са плътно свързани в антипаралелна ориентация. В резултат на тази „адхезия“ в контактната зона се образува непрекъсната кадхеринова ципа. Извънклетъчните Ca++ йони са необходими за свързване на кадхерините на съседните клетки; когато бъдат отстранени, тъканите се разделят на отделни клетки; в негово присъствие дисоциираните клетки се агрегират отново.

Таблица 8

Видове кадхерини и тяхната локализация

Към днешна дата Е-кадхеринът, който играе важна роля в задържането заедно на клетки от различни епители, е най-добре характеризиран. В зрелите епителни тъкани, с негово участие, актиновите филаменти на цитоскелета се свързват и задържат заедно, а в ранните периоди на ембриогенезата осигурява уплътняване на бластомерите.

Клетките в тъканите, като правило, влизат в контакт не само с други клетки, но и с неразтворими извънклетъчни компоненти на матрицата. Най-обширният извънклетъчен матрикс, където клетките са разположени доста свободно, се намира в съединителната тъкан. За разлика от епитела, тук клетките са прикрепени към компонентите на матрицата, докато връзките между отделните клетки не са толкова значими. В тези тъкани извънклетъчният матрикс, обграждащ клетките от всички страни, образува тяхната рамка, помага за поддържането на многоклетъчните структури и определя механичните свойства на тъканите. В допълнение към изпълнението на тези функции, той участва в процеси като предаване на сигнали, миграция и клетъчен растеж.

Екстрацелуларният матрикс е сложен комплекс от различни макромолекули, които се секретират локално от клетки в контакт с матрикса, главно фибробласти. Те са представени от гликозаминогликанови полизахариди, обикновено ковалентно свързани с протеини под формата на протеогликани и фибриларни протеини от два функционални типа: структурни (например колаген) и адхезивни. Гликозаминогликаните и протеогликаните образуват извънклетъчни гелове във водна среда, в която са потопени колагенови влакна, укрепвайки и организирайки матрицата. Адхезивните протеини са големи гликопротеини, които осигуряват прикрепването на клетките към извънклетъчния матрикс.

Специална специализирана форма на екстрацелуларен матрикс е базалната мембрана - здрава, тънка структура, изградена от колаген тип IV, протеогликани и гликопротеини. Намира се на границата между епитела и съединителната тъкан, където служи за прикрепване на клетките; отделя отделни мускулни влакна, мастни и шванови клетки и др. от околната тъкан. В същото време ролята на базалната мембрана не се ограничава само до поддържаща функция; тя служи като селективна бариера за клетките, влияе върху клетъчния метаболизъм и причинява клетъчна диференциация. Изключително важно е участието му в процесите на регенерация на тъканите след увреждане. Когато целостта на мускулната, нервната или епителната тъкан е нарушена, запазената базална мембрана действа като субстрат за миграцията на регенериращите клетки.

Специални рецептори, принадлежащи към семейството на така наречените интегрини (интегрират и пренасят сигнали от извънклетъчния матрикс към цитоскелета), участват в прикрепването на клетките към матрицата. Свързвайки се с протеините на извънклетъчния матрикс, интегрините определят формата на клетката и нейното движение, което е от решаващо значение за процесите на морфогенеза и диференциация. Интегриновите рецептори се намират във всички клетки на гръбначните животни, някои от тях присъстват в много клетки, други имат доста висока специфичност.

Интегрините са протеинови комплекси, съдържащи два вида нехомоложни субединици (α и β), и много интегрини се характеризират със сходства в структурата на β субединиците. Понастоящем са идентифицирани 16 разновидности на α- и 8 разновидности на β-субединици, чиито комбинации образуват 20 вида рецептори. Всички видове интегринови рецептори са конструирани по принцип по един и същи начин. Това са трансмембранни протеини, които едновременно взаимодействат с протеини на извънклетъчния матрикс и цитоскелетни протеини. Външният домен, в който участват и двете полипептидни вериги, се свързва с адхезивната протеинова молекула. Някои интегрини са способни да се свързват едновременно не с един, а с няколко компонента на извънклетъчния матрикс. Хидрофобният домен пресича плазмената мембрана и цитоплазмената С-терминална област е в пряк контакт с субмембранните компоненти (фиг. 15). В допълнение към рецепторите, които осигуряват свързването на клетките с извънклетъчния матрикс, има интегрини, участващи в образуването на междуклетъчни контакти - вътреклетъчни адхезионни молекули.

Фиг. 15. Структура на интегриновия рецептор

Когато лигандите се свързват, интегриновите рецептори се активират и се натрупват в отделни специализирани области на плазмената мембрана с образуването на плътно опакован протеинов комплекс, наречен фокален контакт (адхезионна плоча). В него интегрините, използвайки своите цитоплазмени домени, са свързани с цитоскелетни протеини: винкулин, талин и др., Които от своя страна са свързани със снопове от актинови нишки (фиг. 16). Тази адхезия на структурни протеини стабилизира клетъчните контакти с извънклетъчния матрикс, осигурява клетъчната подвижност и също така регулира формата и промените в клетъчните свойства.

При гръбначните животни един от най-важните адхезионни протеини, към които се свързват интегриновите рецептори, е фибронектинът. Намира се на повърхността на клетки, като фибробласти, или циркулира свободно в кръвната плазма. В зависимост от свойствата и локализацията на фибронектина се разграничават три форми. Първата, разтворима димерна форма, наречена плазмен фибронектин, циркулира в кръвта и тъканните течности, насърчавайки съсирването на кръвта, зарастването на рани и фагоцитозата; вторият образува олигомери, които временно се прикрепят към клетъчната повърхност (повърхностен фибронектин); третият е трудно разтворима фибриларна форма, разположена в екстрацелуларния матрикс (матричен фибронектин).

Извънклетъчен матрикс

Фиг. 16. Модел на взаимодействие на екстрацелуларния матрикс с цитоскелетни протеини с участието на интегринови рецептори

Функцията на фибронектина е да насърчава адхезията между клетките и извънклетъчния матрикс. По този начин с участието на интегринови рецептори се осъществява контакт между вътреклетъчната и околната среда. В допълнение, клетъчната миграция се осъществява чрез отлагането на фибронектин в извънклетъчния матрикс: прикрепването на клетките към матрикса действа като механизъм за насочване на клетките към тяхната дестинация.

Фибронектинът е димер, състоящ се от две структурно подобни, но не идентични полипептидни вериги, свързани близо до карбоксилния край чрез дисулфидни връзки. Всеки мономер има места за свързване с клетъчната повърхност, хепарин, фибрин и колаген (фиг. 17). Свързването на външния домен на интегриновия рецептор към съответния участък на фибронектин изисква присъствието на Са2+ йони. Взаимодействието на цитоплазмения домен с протеина актин на фибриларния цитоскелет се осъществява с помощта на протеините талин, танзин и винкулин.

Фиг. 17. Схематична структура на молекулата на фибронектин

Взаимодействието чрез интегринови рецептори на екстрацелуларния матрикс и цитоскелетните елементи осигурява двупосочно предаване на сигнала. Както е показано по-горе, извънклетъчната матрица влияе върху организацията на цитоскелета в целевите клетки. От своя страна актиновите нишки могат да променят ориентацията на секретираните фибронектинови молекули и тяхното разрушаване под въздействието на цитохалазин води до дезорганизация на фибронектинови молекули и тяхното отделяне от клетъчната повърхност.

Рецепцията с участието на интегринови рецептори се анализира подробно на примера на фибробластната култура. Оказа се, че по време на процеса на прикрепване на фибробластите към субстрата, който се случва в присъствието на фибронектин в средата или на нейната повърхност, рецепторите се движат, образувайки клъстери (фокални контакти). Взаимодействието на интегринови рецептори с фибронектин в областта на фокалния контакт индуцира от своя страна образуването на структуриран цитоскелет в клетъчната цитоплазма. Освен това микрофиламентите играят решаваща роля в неговото образуване, но участват и други компоненти на мускулно-скелетната система на клетката - микротубули и междинни нишки.

Рецепторите за фибронектин, съдържащи се в големи количества в ембрионалните тъкани, са от голямо значение в процесите на клетъчна диференциация. Смята се, че именно фибронектинът по време на ембрионалното развитие насочва миграцията в ембрионите както на гръбначните, така и на безгръбначните. При липса на фибронектин, много клетки губят способността да синтезират специфични протеини, а невроните губят способността да растат по насочен начин. Известно е, че в трансформираните клетки нивото на фибронектин намалява, което е придружено от намаляване на степента на тяхното свързване с извънклетъчната среда. В резултат на това клетките стават по-мобилни, увеличавайки вероятността от метастази.

Друг гликопротеин, който осигурява адхезията на клетките към извънклетъчния матрикс с участието на интегринови рецептори, се нарича ламинин. Ламининът, секретиран главно от епителните клетки, се състои от три много дълги полипептидни вериги, подредени в кръстосана форма и свързани с дисулфидни мостове. Той съдържа няколко функционални домена, които свързват интегрини на клетъчната повърхност, колаген тип IV и други компоненти на извънклетъчния матрикс. Взаимодействието на ламинин и колаген тип IV, открити в големи количества в базалната мембрана, служи за прикрепване на клетки към нея. Следователно ламининът присъства предимно от страната на базалната мембрана, която е обърната към плазмената мембрана на епителните клетки, докато фибронектинът осигурява свързването на матричните макромолекули и клетките на съединителната тъкан от противоположната страна на базалната мембрана.

Рецепторите на две специални семейства интегрини участват в агрегацията на тромбоцитите по време на коагулацията на кръвта и във взаимодействието на левкоцитите със съдовите ендотелни клетки. Тромбоцитите експресират интегрини, които свързват фибриноген, фактор на фон Вилебранд и фибронектин по време на кръвосъсирването. Това взаимодействие насърчава адхезията на тромбоцитите и образуването на съсиреци. Разнообразие от интегрини, открити изключително в белите кръвни клетки, позволяват на клетките да се прикрепят на мястото на инфекцията към ендотелиума, покриващ кръвоносните съдове, и да преминат през тази бариера.

Показано е участието на интегринови рецептори в процесите на регенерация. По този начин, след трансекция на периферен нерв, аксоните могат да се регенерират с помощта на мембранни рецептори на растежен конус, образувани в отрязаните краища. Ключова роля в това играе свързването на интегринови рецептори с ламинин или ламинин-протеогликанов комплекс.

Трябва да се отбележи, че често разделянето на макромолекулите на компоненти на извънклетъчния матрикс и плазмената мембрана на клетките е доста произволно. По този начин някои протеогликани са интегрални протеини на плазмената мембрана: техният основен протеин може да проникне в двуслойния слой или да бъде ковалентно свързан с него. Като взаимодействат с повечето компоненти на извънклетъчния матрикс, протеогликаните допринасят за прикрепването на клетките към матрикса. От друга страна, матричните компоненти също са прикрепени към клетъчната повърхност с помощта на специфични рецепторни протеогликани.

По този начин клетките на многоклетъчния организъм съдържат определен набор от повърхностни рецептори, които им позволяват да се свързват специфично с други клетки или с извънклетъчния матрикс. За такива взаимодействия всяка отделна клетка използва много различни адхезивни системи, характеризиращи се с голямо сходство на молекулярните механизми и висока хомология на участващите протеини. Поради това клетките от всякакъв тип в различна степен имат афинитет една към друга, което от своя страна прави възможно едновременното свързване на много рецептори с много лиганди на съседна клетка или извънклетъчна матрица. В същото време животинските клетки са в състояние да разпознаят относително малки разлики в повърхностните свойства на плазмените мембрани и да установят само най-адхезивния от много възможни контакти с други клетки и матрицата. На различни етапи от развитието на животните и в различни тъкани различни адхезионни рецепторни протеини се експресират различно, определяйки поведението на клетките в ембриогенезата. Същите тези молекули се появяват върху клетките, които участват в възстановяването на тъканите след увреждане.

Активността на рецепторите на клетъчната повърхност е свързана с феномена на клетъчна адхезия.

Адхезия- процес на взаимодействие между специфични гликопротеини на контактни плазмени мембрани на клетки, които се разпознават една друга или клетки и извънклетъчната матрица. Ако гликоиротеините образуват връзки, възниква адхезия и след това образуването на силни междуклетъчни контакти или контакти между клетката и междуклетъчния матрикс.

Всички молекули на клетъчната адхезия са разделени на 5 класа.

1. Кадхерини.Това са трансмембранни гликопротеини, които използват калциеви йони за адхезия. Те са отговорни за организацията на цитоскелета и взаимодействието на клетките с други клетки.

2. Интегрини.Както вече беше отбелязано, интегрините са мембранни рецептори за протеинови молекули на извънклетъчния матрикс - фибронектин, ламинин и др. Те свързват извънклетъчния матрикс с цитоскелета с помощта на вътреклетъчни протеини талин, винкулин, а-актинин.Функционират както клетъчно-клетъчните, така и междуклетъчните адхезионни молекули.

3. Селектини.Осигурете адхезия на левкоцитите към ендотела съдове ипо този начин - левкоцитно-ендотелни взаимодействия, миграция на левкоцити през стените на кръвоносните съдове в тъканта.

4. Семейство имуноглобулини.Тези молекули играят важна роля в имунния отговор, както и в ембриогенезата, зарастването на рани и т.н.

5. Насочващи се молекули.Те осигуряват взаимодействието на лимфоцитите с ендотела, тяхната миграция и колонизиране на специфични зони на имунокомпетентни органи.

По този начин адхезията е важна връзка в рецепцията на клетките и играе важна роля в междуклетъчните взаимодействия и взаимодействията на клетките с извънклетъчния матрикс. Адхезионните процеси са абсолютно необходими в такива общи биологични процеси като ембриогенеза, имунен отговор, растеж, регенерация и др. Те също така участват в регулирането на вътреклетъчната и тъканната хомеостаза.

ЦИТОПЛАЗМА

ХИАЛОПЛАЗМА. Хиалоплазмата се нарича още клетъчен сок, цитозол,или клетъчна матрица.Това е основната част от цитоплазмата, съставляваща около 55% от обема на клетката. Той осъществява основните клетъчни метаболитни процеси. Хиалоназмата е сложна колоидна система и се състои от хомогенна фино-зърнеста субстанция с ниска електронна плътност. Състои се от вода, протеини, нуклеинови киселини, полизахариди, липиди и неорганични вещества. Хиалоплазмата може да промени състоянието си на агрегиране: преминаване от течно състояние (сол)в по-плътен - гел.В същото време формата на клетката, нейната подвижност и метаболизъм могат да се променят. Функции на хиалоназмата:

1. Метаболитен – метаболизъм на мазнини, белтъчини, въглехидрати.

2. Образуване на течна микросреда (клетъчен матрикс).

3. Участие в клетъчното движение, метаболизъм и енергия. ОРГАНЕЛИ. Органелите са вторият най-важен елемент

клетъчен компонент. Важна особеност на органелите е, че те имат постоянна, строго определена структура и функция. от функционален знаквсички органели са разделени на 2 групи:

1. Органели от общо значение.Съдържат се във всички клетки, тъй като са необходими за живота им. Такива органели са: митохондрии, ендоплазмен ретикулум (ER) от два вида, комплекс на Голджи (CG), центриоли, рибозоми, лизозоми, пероксизоми, микротубули Имикрофиламенти.

2. Органели със специално значение.Намира се само в онези клетки, които изпълняват специални функции. Такива органели са миофибрилите в мускулните влакна и клетки, неврофибрилите в невроните, флагелите и ресничките.

от структурна особеноствсички органели са разделени на: 1) органели от мембранен типИ 2) органели от немембранен тип.Освен това немембранните органели могат да бъдат изградени според фибриларенИ гранулиранпринцип.

В органелите от мембранен тип основният компонент са вътреклетъчните мембрани. Такива органели включват митохондрии, EPS, CG, лизозоми и пероксизоми. Немембранните органели от фибриларен тип включват микротубули, микрофиламенти, реснички, флагели и центриоли. Немембранните гранулирани органели включват рибозоми и полизоми.

МЕМБРАННИ ОРГАНЕЛИ

ЕНДОПЛАЗМИЧЕН РЕТИКУЛУМ (ER) е мембранен органел, описан през 1945 г. от K. Porter. Описанието му стана възможно благодарение на електронен микроскоп. ER е система от малки канали, вакуоли и торбички, които образуват непрекъсната сложна мрежа в клетката, чиито елементи често могат да образуват изолирани вакуоли, които се появяват в ултратънки участъци. ER е изграден от мембрани, които са по-тънки от цитолемата и съдържат повече протеин поради многобройните ензимни системи, разположени в него. Има 2 вида EPS: гранулиран(грубо) и гранулиран,или гладка. И двата вида ЕПС могат взаимно да се трансформират един в друг и са функционално свързани помежду си чрез т.нар преходен,или преходен,зона.

Гранулираният EPS (фиг. 3.3) съдържа рибозоми на повърхността си (полизоми)и е органел за биосинтеза на протеини. Полизомите или рибозомите се свързват с EPS с помощта на т.нар докинг протеин.В същото време ER мембраната съдържа специални интегрални протеини рибофорини,също свързване на рибозоми и образуване на хидрофобни трапембранни канали за транспортиране на синтезирана полипентидна стойност в лумена на гранулирания ER.

Гранулираният EPS се вижда само в електронен микроскоп. В светлинен микроскоп признак на развит гранулиран EPS е базофилия на цитоплазмата. Гранулиран ER присъства във всяка клетка, но степента на неговото развитие варира. Той е най-развит в клетките, които синтезират протеин за износ, т.е. в секреторни клетки. Гранулираният EPS достига своето максимално развитие в невроцитите, в които неговите цистерни придобиват подредено разположение. В този случай на светлинно микроскопично ниво се разкрива под формата на правилно разположени области на цитоплазмена базофилия, т.нар. базофилно вещество на Nissl.

функциягранулиран EPS - протеинов синтез за износ. Освен това в него настъпват първоначални посттранслационни промени в полипептидната верига: хидроксилиране, сулфатиране и фосфорилиране, гликозилиране. Последната реакция е особено важна, тъй като води до образуването гликопротеини- най-честият продукт на клетъчната секреция.

Агрануларният (гладък) ER е триизмерна мрежа от тубули, които не съдържат рибозоми. Гранулираният ER може непрекъснато да се трансформира в гладък ER, но може да съществува като независим органел. Мястото, където гранулираният EPS преминава в агрануларния, се нарича преходен (междинен, преходен)част. От него се отделят везикули със синтезиран протеин Итранспортирайте ги до комплекса Голджи.

Функциигладък EPS:

1. Разделяне на клетъчната цитоплазма на участъци - отделения,всяка от които има своя група биохимични реакции.

2. Биосинтеза на мазнини и въглехидрати.

3. Образуване на пероксизоми;

4. Биосинтеза на стероидни хормони;

5. Детоксикация на екзо- и ендогенни отрови, хормони, биогенни амини, лекарства поради активността на специални ензими.

6. Отлагане на калциеви йони (в мускулни влакна и миоцити);

7. Източник на мембрани за възстановяване на кариолемата в телофазата на митозата.

ПЛОЧА GOLGI КОМПЛЕКС. Това е мембранен органел, описан през 1898 г. от италианския неврохистолог К. Голджи. Той нарече този органел вътреклетъчен мрежест апаратпоради факта, че в светлинен микроскоп има вид на мрежа (фиг. 3.4, А).Светлинната микроскопия не дава пълна картина на структурата на този органел. В светлинен микроскоп комплексът Голджи изглежда като сложна мрежа, в която клетките могат да бъдат свързани една с друга или да лежат независимо една от друга (диктиозоми)под формата на отделни тъмни области, пръчици, зърна, вдлъбнати дискове. Няма фундаментална разлика между ретикуларната и дифузната форма на комплекса на Голджи, може да се наблюдава промяна във формите на тази оргамела. Дори в ерата на светлинната микроскопия беше отбелязано, че морфологията на комплекса Голджи зависи от етапа на секреторния цикъл. Това позволи на Д. Н. Насонов да предположи, че комплексът Голджи осигурява натрупването на синтезирани вещества в клетката. Според електронната микроскопия комплексът на Голджи се състои от мембранни структури: плоски мембранни торбички с ампуларни разширения в краищата, както и големи и малки вакуоли (фиг. 3.4, б, в).Съвкупността от тези образувания се нарича диктиозома. Диктиозомата съдържа 5-10 торбовидни цистерни. Броят на диктиозомите в една клетка може да достигне няколко десетки. В този случай всяка диктиозома е свързана със съседната с помощта на вакуоли. Всяка диктиозома съдържа проксимален,незряла, възникваща или CIS зона, обърната към ядрото и дистален,ТРАНС зона. Последната, за разлика от изпъкналата цис-повърхност, е вдлъбната, зряла и е обърната към цитолемата на клетката. От цис страната са прикрепени везикули, отделени от преходната зона на EPS и съдържащи новосинтезиран и частично обработен протеин. В този случай мембраните на везикулите са вградени в мембраната на цис-повърхността. Напречните страни са разделени секреторни везикулиИ лизозоми.По този начин в комплекса на Голджи има постоянен поток от клетъчни мембрани и тяхното съзряване. ФункцииКомплекс Голджи:

1. Натрупване, съзряване и кондензация на продукти от биосинтеза на протеини (възникващи в гранулиран EPS).

2. Синтез на полизахариди и превръщане на прости протеини в гликопротеини.

3. Образуване на липонротеиди.

4. Образуване на секреторни включвания и освобождаването им от клетката (опаковане и секреция).

5. Образуване на първични лизозоми.

6. Образуване на клетъчни мембрани.

7. Образование акрозоми- структура, съдържаща ензими, разположена в предния край на спермата и необходима за оплождането на яйцеклетката и разрушаването на нейните мембрани.

Размерът на митохондриите варира от 0,5 до 7 микрона, а общият им брой в една клетка е от 50 до 5000. Тези органели са ясно видими в светлинен микроскоп, но получената информация за тяхната структура е оскъдна (фиг. 3.5, А).Електронен микроскоп показа, че митохондриите се състоят от две мембрани – външна и вътрешна, всяка от които е с дебелина 7 nm (фиг. 3.5, б, в, 3.6, А).Между външната и вътрешната мембрана има празнина с размер до 20 nm.

Вътрешната мембрана е неравна и образува множество гънки или кристи. Тези кристи са разположени перпендикулярно на повърхността на митохондриите. По повърхността на кристите има гъбовидни образувания (оксизоми, АТФ-зоми или F частици),представляваща АТФ синтетазен комплекс (фиг. 3.6) Вътрешната мембрана ограничава митохондриалния матрикс. Съдържа множество ензими за окисление на пируват и мастни киселини, както и ензими от цикъла на Кребс. В допълнение, матрицата съдържа митохондриална ДНК, митохондриални рибозоми, t-RNA и ензими за активиране на митохондриалния геном. Вътрешната мембрана съдържа три вида протеини: ензими, които катализират окислителните реакции; АТФ синтезатен комплекс, който синтезира АТФ в матрицата; транспортни протеини. Външната мембрана съдържа ензими, които превръщат липидите в реакционни съединения, които след това участват в метаболитните процеси на матрицата. Интермембранното пространство съдържа ензими, необходими за окислителното фосфорилиране. защото Тъй като митохондриите имат свой собствен геном, те имат автономна система за синтез на протеини и могат частично да изграждат свои собствени мембранни протеини.

Функции.

1. Осигуряване на енергия на клетката под формата на АТФ.

2. Участие в биосинтезата на стероидни хормони (някои части от биосинтезата на тези хормони се срещат в митохондриите). Ste произвеждащи клетки

Роидните хормони имат големи митохондрии със сложни големи тубулни кристи.

3. Отлагане на калций.

4. Участие в синтеза на нуклеинови киселини. В някои случаи, в резултат на мутации в митохондриалната ДНК, т.нар митохондриални заболявания,се проявява с широко разпространени и тежки симптоми. ЛИЗОЗОМИ. Това са мембранни органели, които не се виждат под светлинен микроскоп. Те са открити през 1955 г. от K. de Duve с помощта на електронен микроскоп (фиг. 3.7). Те са мембранни везикули, съдържащи хидролитични ензими: кисела фосфатаза, липаза, протеази, нуклеази и др., общо повече от 50 ензима. Има 5 вида лизозоми:

1. Първични лизозоми,току-що отделена от транс-повърхността на комплекса Голджи.

2. Вторични лизозомиили фаголизозоми.Това са лизозоми, които са се свързали с фагозома- фагоцитирана частица, заобиколена от мембрана.

3. Остатъчни тела- това са слоести образувания, които се образуват, ако процесът на разделяне на фагоцитираните частици не е завършен. Пример за остатъчни тела може да бъде включвания на липофусцин,които се появяват в някои клетки по време на стареене, съдържат ендогенен пигмент липофусцин.

4. Първичните лизозоми могат да се слеят с умиращи и стари органели, които унищожават. Тези лизозоми се наричат автофагозоми.

5. Мултивезикуларни тела.Те представляват голяма вакуола, която от своя страна съдържа няколко така наречени вътрешни везикули. Вътрешните везикули очевидно се образуват чрез пъпкуване навътре от вакуолната мембрана. Вътрешните везикули могат постепенно да се разтворят от ензими, съдържащи се в матрицата на тялото.

Функциилизозоми: 1. Вътреклетъчно храносмилане. 2. Участие във фагоцитозата. 3. Участие в митоза - разрушаване на ядрената мембрана. 4. Участие във вътреклетъчната регенерация.5. Участие в автолиза - самоунищожение на клетка след нейната смърт.

Съществува голяма група заболявания, т.нар лизозомни заболявания,или складови заболявания.Те са наследствени заболявания, изразяващи се в дефицит на определен лизозомален пигмент. В същото време неразградените продукти се натрупват в цитоплазмата на клетката

метаболизъм (гликоген, гликолиниди, протеини, фиг. 3.7, b,c),което води до постепенна смърт на клетката. ПЕРОКСИЗОМИ. Пероксизомите са органели, които приличат на лизозоми, но съдържат ензими, необходими за синтеза и разрушаването на ендогенни пероксиди - ноноксидаза, каталаза и други, общо до 15. В електронен микроскоп те изглеждат като сферични или елипсовидни везикули с умерено плътно ядро ​​( Фиг. 3.8). Пероксизомите се образуват чрез отделяне на везикули от гладкия ER. След това ензимите мигрират в тези везикули и се синтезират отделно в цитозола или в гранулирания ER

Функциипероксизоми: 1. Те, заедно с митохондриите, са органели за използване на кислород. В резултат на това в тях се образува силен окислител H 2 0 2 . 2. Разграждане на излишните пероксиди с помощта на ензима каталаза и по този начин предпазва клетките от смърт. 3. Разграждане на токсични продукти от екзогенен произход с помощта на пероксизоми, синтезирани в самите пероксизоми (детоксикация). Тази функция се изпълнява, например, от пероксизоми на чернодробни клетки и бъбречни клетки. 4. Участие в клетъчния метаболизъм: пероксизомните ензими катализират разграждането на мастни киселини и участват в метаболизма на аминокиселини и други вещества.

Има т.нар пероксизомалензаболявания, свързани с дефекти в пероксизомните ензими и характеризиращи се с тежки органни увреждания, водещи до смърт в детска възраст. НЕМЕМБРАННИ ОРГАНИ

РИБОЗОМИ. Това са органели на протеиновата биосинтеза. Те се състоят от две рибонуклеотидни субединици - голяма и малка. Тези субединици могат да се съединят, като между тях се намира информационна РНК молекула. Има свободни рибозоми - рибозоми, които не са свързани с EPS. Те могат да бъдат единични или във форма политика,когато има няколко рибозоми на една иРНК молекула (фиг. 3.9). Вторият тип рибозоми са свързани рибозоми, прикрепени към ER.

функциярибозоми Свободните рибозоми и полизоми извършват биосинтеза на протеини за собствените нужди на клетката.

Рибозомите, свързани с EPS, синтезират протеин за „износ“, за нуждите на целия организъм (например в секреторни клетки, неврони и др.).

МИКРОТРЪБЪЛКИ. Микротубулите са фибриларни органели. Те имат диаметър 24 mm и дължина до няколко микрона. Това са прави, дълги, кухи цилиндри, изградени от 13 периферни нишки или протофиламенти. Всяка нишка е образувана от глобуларен протеин тубулин,който съществува под формата на две субединици - аир (фиг. 3.10). Във всяка нишка тези субединици са разположени последователно. Нишките в микротубула имат спирален ход. Свързаните с тях протеинови молекули се отдалечават от микротубулите (протеини, свързани с микротубули, или MAP).Тези протеини стабилизират микротубулите и ги свързват с други цитоскелетни елементи и органели. Протеинът също е свързан с микротубулите киезин,който е ензим, който разгражда АТФ и преобразува енергията от разграждането му в механична енергия. В единия край киезинът се свързва със специфичен органел, а в другия, благодарение на енергията на АТФ, се плъзга по микротубула, като по този начин придвижва органелите в цитоплазмата

Микротубулите са много динамични структури. Те имат два края: (-) и (+)- завършва.Отрицателният край е мястото на деполимеризация на микротубулите, докато в положителния край те растат поради нови тубулинови молекули. В някои случаи (базално тяло)отрицателният край е закотвен, така да се каже, и разпадът спира тук. В резултат на това има увеличаване на размера на миглите поради удължаване в (+) - края.

Функциимикротубулите са както следва. 1. Действа като цитоскелет;

2. Участват в транспорта на вещества и органели в клетката;

3. Участват във формирането на вретеното и осигуряват разминаването на хромозомите в митозата;

4. Част от центриоли, реснички, флагели.

Ако клетките се третират с колхицин, който разрушава микротубулите на цитоскелета, клетките променят формата си, свиват се и губят способността си да се делят.

МИКРОФИЛАМЕНТИ. Това е вторият компонент на цитоскелета. Има два вида микрофиламенти: 1) актинови; 2) междинен. В допълнение, цитоскелетът включва много спомагателни протеини, които свързват нишките един с друг или с други клетъчни структури.

Актиновите нишки са изградени от протеина актин и се образуват в резултат на неговата полимеризация. Актинът в клетката е в две форми: 1) в разтворена форма (G-актин или глобуларен актин); 2) в полимеризирана форма, т.е. под формата на нишки (F-актин).В клетката има динамично равновесие между двете форми на актин. Както в микротубулите, актиновите нишки имат (+) и (-) - полюси и в клетката има постоянен процес на разпадане на тези нишки на отрицателния полюс и създаване на положителния полюс. Този процес се нарича бягаща пътека.Той играе важна роля в промяната на агрегатното състояние на цитоплазмата, осигурява подвижността на клетката, участва в движението на нейните органели, в образуването и изчезването на псевдоподии, микровили, ендоцитоза и екзоцитоза. Микротубулите създават рамката на микровласинките и участват в организирането на междуклетъчните включвания.

Междинни нишки- филаменти с дебелина, по-голяма от тази на актиновите нишки, но по-малка от тази на микротубулите. Това са най-стабилните клетъчни нишки. Изпълнете поддържаща функция. Например, тези структури лежат по цялата дължина на процесите на нервните клетки, в областта на десмозомите и в цитоплазмата на гладките миоцити. В клетки от различни видове междинните нишки се различават по състав. В невроните се образуват неврофиламенти, състоящи се от три различни полипентида. В невроглиалните клетки междинните нишки съдържат кисел глиален протеин.Епителните клетки съдържат кератинови нишки (tonophila-mentes)(фиг. 3.11).

КЛЕТЪЧЕН ЦЕНТЪР (фиг. 3.12). Това е органела, видима и видима под светлинен микроскоп, но нейната фина структура може да бъде изследвана само с електронен микроскоп. В интерфазна клетка клетъчният център се състои от две цилиндрични кухини с дължина до 0,5 µm и диаметър до 0,2 µm. Тези структури се наричат центриоли.Те образуват диплозома. В диплозома дъщерните центриоли лежат под прав ъгъл една спрямо друга. Всяка центриола се състои от 9 триплета микротубули, подредени в кръг, които са частично слети по дължината си. В допълнение към микротубулите, септриолите включват „дръжки“, направени от протеина динеин, които свързват съседни триплети под формата на мостове. Няма централни микротубули и формула на центриол - (9x3)+0.Всеки триплет от микротубули също е свързан със сферични структури - сателити.Микротубулите се отклоняват от сателитите настрани, образувайки центросфера.

Центриолите са динамични структури и претърпяват промени по време на митотичния цикъл. В неделяща се клетка сдвоени центриоли (центрозоми) лежат в перинуклеарната зона на клетката. В S-периода на митотичния цикъл те се дублират и се образува дъщерен центриол под прав ъгъл спрямо всеки зрял центриол. Дъщерните центриоли първоначално имат само 9 единични микротубули, но когато центриолите узреят, те се превръщат в триплети. След това двойки центриоли се отклоняват към клетъчните полюси, ставайки центрове за организиране на вретеновидни микротубули.

Значението на центриолите.

1. Те ​​са центърът на организацията на микротубулите на вретеното.

2. Образуване на реснички и камшичета.

3. Осигуряване на вътреклетъчно движение на органелите. Някои автори смятат, че определящите функции на клетъчните

центърът има втората и третата функция, тъй като в растителните клетки няма центриоли, но в тях се образува вретено на делене.

РЕСНГИ И ФЛАНГЕЛИ (фиг. 3.13). Това са специални органели за движение. Те присъстват в някои клетки - сперматозоиди, епителни клетки на трахеята и бронхите, семенни канали на мъж и др. В светлинен микроскоп ресничките и флагелите изглеждат като тънки израстъци. Електронен микроскоп разкри, че в основата на ресничките и флагелите има малки гранули - базални тела,идентичен по структура с центриолите. От базалното тяло, което е матрицата за растежа на ресничките и флагелите, се простира тънък цилиндър от микротубули - аксиална резба,или аксонема.Състои се от 9 дублета микротубули, върху които има протеинови „дръжки“ динеин.Аксонемата е покрита от цитолемата. В центъра има двойка микротубули, заобиколени от специална обвивка - съединител,или вътрешна капсула.Радиалните спици преминават от дублетите към централния съединител. следователно формулата на ресничките и камшичетата е (9x2)+2.

Основата на микротубулите на камшичетата и ресничките е нередуцируем протеин тубулин.Протеинови "дръжки" - динеин- има активна АТФ-аза: разгражда АТФ, поради енергията на която дублетите на микротубулите се изместват един спрямо друг. Така възникват вълнообразните движения на ресничките и флагелите.

Има генетично обусловено заболяване - Синдром на Carth-Gsner,при които на аксонемата липсват динеинови дръжки или централна капсула и централни микротубули (синдром на фиксираните реснички).Такива пациенти страдат от рецидивиращ бронхит, синузит и трахеит. При мъжете поради неподвижността на сперматозоидите се наблюдава безплодие.

МИОФИБРИЛИТЕ се намират в мускулните клетки и миосимпластите, като тяхната структура е разгледана в темата „Мускулна тъкан“. Неврофибрилите се намират в невроните и се състоят от невротубулиИ неврофиламенти.Тяхната функция е опорна и транспортна.

ВКЛЮЧЕНИЯ

Включванията са нестабилни компоненти на клетката, които нямат строго постоянна структура (тяхната структура може да се променя). Те се откриват в клетката само през определени периоди на жизнена активност или жизнен цикъл.

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ВКЛЮЧЕНИЯТА.

1. Трофични включванияпредставляват складирани хранителни вещества. Такива включвания включват, например, включвания на гликоген и мазнини.

2. Пигментни включвания.Примери за такива включвания са хемоглобинът в еритроцитите и меланинът в меланоцитите. В някои клетки (нервни, чернодробни, кардиомиоцити) по време на стареенето кафявият стареещ пигмент се натрупва в лизозомите липофусцин,не се смята, че има специфична функция и се образува в резултат на износване на клетъчни структури. Следователно пигментните включвания представляват химично, структурно и функционално хетерогенна група. Хемоглобинът участва в транспортирането на газ, меланинът изпълнява защитна функция, а липофусцинът е крайният продукт на метаболизма. Пигментните включвания, с изключение на включванията на лиофусцин, не са заобиколени от мембрана.

3. Секреторни включваниясе откриват в секреторни клетки и се състоят от продукти, които са биологично активни вещества и други вещества, необходими за изпълнението на функциите на тялото (протеинови включвания, включително ензими, лигавични включвания в бокални клетки и др.). Тези включвания изглеждат като заобиколени от мембрана везикули, в които секретираният продукт може да има различна електронна плътност и често са заобиколени от лек, безструктурен ръб. 4. Екскреторни включвания- включвания, които трябва да бъдат отстранени от клетката, тъй като се състоят от крайни продукти на метаболизма. Пример са включванията на урея в бъбречните клетки и др. По структура те са подобни на секреторните включвания.

5. Специални включвания - фагоцитирани частици (фагозоми), които навлизат в клетката чрез ендоцитоза (виж по-долу). Различни видове включвания са показани на фиг. 3.14.

способността на клетките да се прилепват една към друга и към различни субстрати

Клетъчна адхезия(от латински adhaesio- адхезия), тяхната способност да се прилепват един към друг и към различни субстрати. Адхезията очевидно се определя от гликокаликса и липопротеините на плазмената мембрана. Има два основни вида клетъчна адхезия: клетка-извънклетъчен матрикс и клетка-клетка. Клетъчните адхезионни протеини включват: интегрини, функциониращи като клетъчно-субстратни и междуклетъчни адхезионни рецептори; селектините са адхезионни молекули, които осигуряват адхезията на левкоцитите към ендотелните клетки; кадхерини - калций-зависими хомофилни междуклетъчни протеини; адхезионни рецептори от суперсемейството на имуноглобулините, които са особено важни при ембриогенезата, зарастването на рани и имунния отговор; Насочващите рецептори са молекули, които осигуряват навлизането на лимфоцитите в специфична лимфоидна тъкан. Повечето клетки се характеризират със селективна адхезия: след изкуствена дисоциация на клетки от различни организми или тъкани, предимно клетки от същия тип се събират (агрегират) от суспензията в отделни клъстери. Адхезията се нарушава, когато Ca 2+ йони се отстраняват от средата, клетките се третират със специфични ензими (например трипсин) и бързо се възстановява след отстраняване на дисоцииращия агент. Способността на туморните клетки да метастазират е свързана с нарушена селективност на адхезията.

Вижте също:

Гликокаликс

ГЛИКОКАЛИКС(от гръцки glykys- сладки и латински калъм- дебела кожа), гликопротеинов комплекс, включен във външната повърхност на плазмената мембрана в животински клетки. Дебелина - няколко десетки нанометра...

Аглутинация

АГЛУТИНАЦИЯ(от латински аглутинация- адхезия), слепване и агрегация на антигенни частици (например бактерии, еритроцити, левкоцити и други клетки), както и всякакви инертни частици, натоварени с антигени, под действието на специфични антитела - аглутинини. Среща се в тялото и може да се наблюдава ин витро...

План I. Дефиниция на адхезията и нейното значение II. Адхезивни протеини III. Междуклетъчни контакти 1. Контакти клетка-клетка 2. Контакти клетка-матрикс 3. Протеини на междуклетъчния матрикс

Определение за адхезия Клетъчната адхезия е свързването на клетките, водещо до образуването на определени правилни типове хистологични структури, специфични за тези типове клетки. Адхезионните механизми определят архитектурата на тялото - неговата форма, механични свойства и разпределение на различни видове клетки.

Значението на клетъчно-клетъчната адхезия Клетъчните връзки образуват комуникационни пътища, позволявайки на клетките да обменят сигнали, които координират тяхното поведение и регулират генната експресия. Прикрепванията към съседните клетки и извънклетъчната матрица влияят върху ориентацията на вътрешните клетъчни структури. Установяването и прекъсването на контактите, модификацията на матрицата участват в миграцията на клетките в рамките на развиващия се организъм и насочват тяхното движение по време на процесите на възстановяване.

Адхезионни протеини Специфичността на клетъчната адхезия се определя от наличието на клетъчни адхезионни протеини върху клетъчната повърхност Адхезионни протеини Интегрини Ig-подобни протеини Селектини Кадхерини

Кадхерините проявяват своята адхезивна способност само в присъствието на Ca 2+ йони. В структурно отношение класическият кадхерин е трансмембранен протеин, който съществува под формата на паралелен димер. Кадхерините се намират в комплекс с катенините. Участват в междуклетъчната адхезия.

Интегрините са интегрални протеини на хетеродимерната αβ структура. Участват в образуването на контактите клетка-матрикс. Разпознаваемият локус в тези лиганди е трипептидната последователност –Arg-Gly-Asp (RGD).

Селектините са мономерни протеини. Техният N-терминален домен има свойствата на лектини, т.е. има специфичен афинитет към един или друг терминален монозахарид на олигозахаридните вериги. Че. , селектините могат да разпознават специфични въглехидратни компоненти на повърхността на клетките. Домейнът на лектин е последван от серия от три до десет други домейна. От тях някои влияят върху конформацията на първия домен, докато други участват в свързването на въглехидратите. Селектините играят важна роля в процеса на трансмиграция на левкоцити към мястото на увреждане на L-селектин (левкоцити) по време на възпалителен отговор. Е-селектин (ендотелни клетки) Р-селектин (тромбоцити)

Ig-подобни протеини (ICAMs) Адхезивни Ig и Ig-подобни протеини се намират на повърхността на лимфоидни и редица други клетки (например ендотелни клетки), действащи като рецептори.

В-клетъчният рецептор има структура, близка до тази на класическите имуноглобулини. Състои се от две еднакви тежки вериги и две еднакви леки вериги, свързани с няколко бисулфидни моста. В клетките на един клонинг имат Ig само с една имуноспецифичност на повърхността си. Следователно В-лимфоцитите реагират най-специфично с антигените.

Т клетъчен рецептор Т клетъчният рецептор се състои от една α и една β верига, свързани с бисулфиден мост. В алфа и бета веригите могат да се разграничат променливи и постоянни домейни.

Видове молекулни връзки Адхезията може да се осъществи на базата на два механизма: а) хомофилен - адхезионните молекули на една клетка се свързват с молекули от същия тип на съседна клетка; б) хетерофилни, когато две клетки имат различни видове адхезионни молекули на повърхността си, които се свързват една с друга.

Клетъчни контакти Клетка - клетка 1) Контакти от прост тип: а) адхезивен б) интердигитационен (стави на пръстите) 2) контакти от адхезивен тип - дезмозоми и адхезивни ленти; 3) контакти от заключващ тип - тясна връзка 4) Комуникационни контакти а) нексуси б) синапси Клетка - матрица 1) Хемидесмозоми; 2) Фокални контакти

Архитектурни типове тъкани Епителни Много клетки - малко междуклетъчно вещество Междуклетъчни контакти Свързващо Много междуклетъчно вещество - малко клетки Контакти на клетките с матрицата

Обща схема на структурата на клетъчните контакти Междуклетъчните контакти, както и клетъчните контакти с междуклетъчните контакти, се формират по следната схема: Цитоскелетен елемент (актин или междинни нишки) Цитоплазма Плазмалема Междуклетъчно пространство Редица специални протеини Трансмембранен адхезивен протеин (интегрин или кадхерин) Трансмембранен протеинов лиганд Същото бяло върху мембраната на друга клетка или извънклетъчен матричен протеин

Контакти от прост тип Адхезивни връзки Това е просто сближаване на плазмените мембрани на съседни клетки на разстояние 15-20 nm без образуване на специални структури. В този случай плазмалемите взаимодействат помежду си с помощта на специфични адхезивни гликопротеини - кадхерини, интегрини и др. Адхезивните контакти са точки на закрепване на актинови нишки.

Контакти от прост тип Интердигитация (връзка като пръст) (№ 2 на фигурата) е контакт, при който плазмалемата на две клетки, придружаващи се една друга, инвагинира в цитоплазмата първо на една, а след това на съседна клетка. Поради интердигитацията се увеличава силата на клетъчната връзка и площта на техния контакт.

Контакти от прост тип се намират в епителните тъкани, тук те образуват пояс около всяка клетка (зона на адхезия); В нервната и съединителната тъкан те присъстват под формата на точни клетъчни комуникации; В сърдечния мускул те осигуряват индиректна комуникация от контрактилния апарат на кардиомиоцитите; Заедно с десмозомите адхезивните връзки образуват интеркалирани дискове между миокардните клетки.

Контакти от адхезивен тип Дезмозомата е малка кръгла формация, съдържаща специфични вътре- и междуклетъчни елементи.

Дезмозома В областта на дезмозомата плазмените мембрани на двете клетки са удебелени отвътре - поради протеините десмоплакин, които образуват допълнителен слой. Сноп от междинни нишки се простира от този слой в цитоплазмата на клетката. В областта на десмозомата пространството между плазмолемите на контактуващите клетки е донякъде разширено и изпълнено с удебелен гликокаликс, който е проникнат от кадхерини - десмоглеин и десмоколин.

Хемидесмозомата осигурява контакт на клетката с базалната мембрана. По структура хемидесмозомите приличат на дезмозомите и също съдържат междинни нишки, но са образувани от различни протеини. Основните трансмембранни протеини са интегрини и колаген XVII. Те се свързват с междинни нишки с участието на дистонин и плектин. Основният протеин на междуклетъчния матрикс, към който клетките са прикрепени с помощта на хемидесмозоми, е ламинин.

Адхезивен колан Адхезивният колан (адхезивен колан, колан desmosome) (zonula adherens) е сдвоена формация под формата на ленти, всяка от които обгражда апикалните части на съседни клетки и осигурява тяхната адхезия една към друга в тази област.

Протеини на кохезионния пояс 1. Удебелението на плазмалемата от цитоплазмената страна се образува от винкулин; 2. Нишките, простиращи се в цитоплазмата, се образуват от актин; 3. Свързващият протеин е Е-кадхерин.

Сравнителна таблица на контактите на типа адхезия Контактен тип Дезмозома Връзка Удебеляване от цитоплазмената страна Адхезивен протеин, тип адхезия Нишки, простиращи се в цитоплазмата Клетъчно-клетъчен Дезмоплакин Кадхерин, хомофилни Междинни нишки Хемидесмозома Клетъчно-междуклетъчен матрикс Кохезионни пояси Клетъчно-клетъчен дистонин и плектин Vinculin Integrin, Pro интерстициални хетерофилни филаменти с ламинин Cadherin, хомофилен актин

Контакти от адхезивен тип 1. Дезмозомите се образуват между клетките на тъканите, изложени на механичен стрес (епителни клетки, клетки на сърдечния мускул); 2. Хемидесмозомите свързват епителните клетки с базалната мембрана; 3. Адхезивни ленти се намират в апикалната зона на еднослоен епител, често в съседство с плътното съединение.

Заключващ тип контакт Плътен контакт Плазмените мембрани на клетките са плътно прилепени една към друга, блокирайки се с помощта на специални протеини. Това гарантира надеждно разграничаване на две среди, разположени от противоположните страни на клетъчния слой. Разпределени в епителните тъкани, където образуват най-апикалната част на клетките (лат. zonula occludens).

Протеини с плътно свързване Основните протеини с плътно свързване са клаудини и оклудини. Актинът е прикрепен към тях чрез редица специални протеини.

Контакти от комуникационен тип Гейп-подобни връзки (некси, електрически синапси, ефапси) Нексусът има формата на кръг с диаметър 0,5 -0,3 микрона. Плазмалемите на контактуващите клетки са близо една до друга и са проникнати от множество канали, които свързват цитоплазмите на клетките. Всеки канал се състои от две половини - конексони. Коннексонът прониква през мембраната само на една клетка и излиза в междуклетъчната празнина, където се съединява с втория коннексон.

Транспорт на вещества през нексуси Съществуват електрически и метаболитни връзки между контактуващите клетки. Неорганичните йони и органичните съединения с ниско молекулно тегло - захари, аминокиселини и междинни метаболитни продукти - могат да дифундират през конексонните канали. Ca 2+ йони променят конфигурацията на коннексоните, така че луменът на каналите се затваря.

Контакти от комуникационен тип Синапсите служат за предаване на сигнали от една възбудима клетка към друга. В синапса има: 1) пресинаптична мембрана (Pre. M), принадлежаща на една клетка; 2) синаптична цепнатина; 3) постсинаптична мембрана (Po. M) - част от плазмалемата на друга клетка. Обикновено сигналът се предава от химическо вещество - медиатор: последният дифундира от Pre. M и засяга специфични рецептори в Po. М.

Комуникационни връзки Тип Синаптична цепнатина Предаване на сигнал Синаптично забавяне Скорост на импулса Точност на предаване на сигнала Възбуждане / инхибиране Капацитет за морфофизиологични промени Хим. Широк (20 -50 nm) Строго от Pre. М до По. M + Под Над +/+ + Ephaps Тесен (5 nm) Във всяка посока - Над Под +/- -

Плазмодесматите са цитоплазмени мостове, свързващи съседни растителни клетки. Плазмодесматите преминават през тубулите на порите на първичната клетъчна стена; кухината на тубулите е облицована с плазмалема. За разлика от животинските десмозоми, растителните плазмодесми образуват директни цитоплазмени междуклетъчни контакти, осигуряващи междуклетъчен транспорт на йони и метаболити. Колекция от клетки, обединени от плазмодесмати, образуват симпласт.

Фокални клетъчни контакти Фокалните контакти са контакти между клетките и извънклетъчния матрикс. Трансмембранните фокални контактни адхезионни протеини са различни интегрини. От вътрешната страна на плазмалемата актиновите нишки са прикрепени към интегрина с помощта на междинни протеини. Извънклетъчните лиганди са протеини на извънклетъчния матрикс. Намира се в съединителната тъкан

Протеини на междуклетъчния матрикс Адхезив 1. Фибронектин 2. Витронектин 3. Ламинин 4. Нидоген (ентактин) 5. Фибриларни колагени 6. Колаген тип IV Антиадхезив 1. Остеонектин 2. Тенасцин 3. Тромбоспондин

Адхезионни протеини на примера на фибронектин Фибронектинът е гликопротеин, изграден от две идентични полипептидни вериги, свързани чрез дисулфидни мостове в техните С-краища. Полипептидната верига на фибронектина съдържа 7-8 домена, всеки от които съдържа специфични центрове за свързване на различни вещества. Благодарение на структурата си фибронектинът може да играе интегрираща роля в организацията на междуклетъчните вещества и също така да насърчава клетъчната адхезия.

Фибронектинът има свързващ център за трансглутаминаза, ензим, който катализира реакцията между глутаминовите остатъци на една полипептидна верига и лизиновите остатъци на друга протеинова молекула. Това позволява напречно свързване на молекулите на фибронектин една с друга, колаген и други протеини, използвайки ковалентни напречни връзки. По този начин структурите, които възникват чрез самосглобяване, се фиксират чрез силни ковалентни връзки.

Видове фибронектин Човешкият геном съдържа един ген за пептидната верига на фибронектин, но алтернативното снаждане и пост-транслационната модификация водят до няколко форми на протеина. Има 2 основни форми на фибронектин: 1. Тъканен (неразтворим) фибронектин се синтезира от фибробласти или ендотелни клетки, глиоцити и епителни клетки; 2. Плазменият (разтворим) фибронектин се синтезира от хепатоцитите и клетките на ретикулоендотелната система.

Функции на фибронектина Фибронектинът участва в различни процеси: 1. Адхезия и пролиферация на епителни и мезенхимни клетки; 2. Стимулиране на пролиферацията и миграцията на ембрионални и туморни клетки; 3. Контрол на диференциацията и поддържането на клетъчния цитоскелет; 4. Участие във възпалителни и репаративни процеси.

Заключение Следователно системата от клетъчни контакти, механизмите на клетъчна адхезия и извънклетъчната матрица играят основна роля във всички прояви на организацията, функционирането и динамиката на многоклетъчните организми.

Клетъчна адхезия
Междуклетъчни контакти

Планирайте
I. Определение за адхезия и нейното значение
II. Адхезивни протеини
III. Междуклетъчни контакти
1.Контакти от клетка към клетка
2.Контакти клетъчна матрица
3.Протеини на междуклетъчния матрикс

Определяне на адхезията
Клетъчната адхезия е свързването на клетките, което води до
формиране на определени правилни видове хистологични
структури, специфични за тези видове клетки.
Адхезионните механизми определят архитектурата на тялото - неговата форма,
механични свойства и разпределение на различни видове клетки.

Значението на междуклетъчната адхезия
Клетъчните връзки образуват комуникационни пътища, позволявайки на клетките
обменят сигнали, които координират поведението им и
регулиране на генната експресия.
Влияят прикрепванията към съседните клетки и извънклетъчния матрикс
ориентация на вътрешните структури на клетката.
Установяването и разкъсването на контактите, модификацията на матрицата участват в
миграция на клетки в рамките на развиващ се организъм и ги ръководи
движение по време на ремонтни процеси.

Адхезивни протеини
Специфика на клетъчната адхезия
се определя от присъствието на повърхността на клетките
клетъчно адхезионни протеини
Адхезионни протеини
Интегрини
Ig-подобни
катерици
Селектини
Кадхерини

Кадхерини
Кадхерините показват своите
адхезивна способност
само
в присъствието на йони
2+
ок.
Класически по структура
кадхерин е
трансмембранен протеин
съществуващ във форма
паралелен димер.
Кадхерините се намират в
комплекс с катенини.
Участват в междуклетъчните
адхезия.

Интегрини
Интегрините са интегрални протеини
αβ хетеродимерна структура.
Участвайте във формирането на контакти
клетки с матрица.
Разпознаваем локус в тези лиганди
е трипептид
последователност –Arg-Gly-Asp
(RGD).

Селектини
Селектините са
мономерни протеини. Техният N-терминален домейн
има лектинови свойства, т.е.
има специфичен афинитет към нещо или
друг краен монозахарид
олигозахаридни вериги.
По този начин селектините могат да разпознават
определени въглехидратни компоненти
клетъчни повърхности.
Домейнът на лектин е последван от серия от
три до десет други домейна. От тях един
влияят върху конформацията на първия домейн,
и други участват
свързване на въглехидрати.
Селектините играят важна роля в
процесът на трансмиграция на левкоцитите в
място на увреждане поради възпаление
L-селектин (левкоцити)
реакции.
Е-селектин (ендотелни клетки)
P-селектин (тромбоцити)

Ig-подобни протеини (ICAMs)
На повърхността са разположени адхезивни Ig и Ig-подобни протеини
лимфоидни и редица други клетки (например ендотелни клетки),
действащи като рецептори.

В клетъчен рецептор
В клетъчният рецептор има
структура близо до структурата
класически имуноглобулини.
Състои се от две еднакви
тежки вериги и две идентични
леки вериги, свързани между
няколко бисулфида
мостове.
В-клетките от същия клон имат
повърхност Ig само един
имуноспецифичност.
Следователно В-лимфоцитите са най-много
реагират конкретно с
антигени.

Т клетъчен рецептор
Т клетъчният рецептор се състои от
от една α и една β верига,
свързан бисулфид
мост.
В алфа и бета вериги можете
подчертайте променлива и
постоянни домейни.

Видове молекулни съединения
Адхезията може да се извърши върху
въз основа на два механизма:
а) хомофилни – молекули
единична клетъчна адхезия
се свързват с молекулите
същия тип съседна клетка;
б) хетерофилни, когато две
клетки имат на своите
различни видове повърхности
адхезионни молекули, които
общуват помежду си.

Клетъчни контакти
Клетка - клетка
1) Контакти от прост тип:
а) лепило
б) интердигитация (пръст
връзки)
2) контакти тип съединител -
десмозоми и адхезивни ленти;
3) контакти тип заключване -
тясна връзка
4) Комуникационни контакти
а) нексуси
б) синапси
Клетка - матрица
1) Хемидесмозоми;
2) Фокални контакти

Видове архитектурни тъкани
Епителен
Много клетки - малко
междуклетъчен
вещества
Междуклетъчен
Контакти
Свързване
Много междуклетъчни
вещества – малко клетки
Клетъчни контакти с
матрица

Обща схема на структурата на клетката
Контакти
Междуклетъчни контакти, както и контакти
клетки с междуклетъчни контакти се образуват от
следната диаграма:
Цитоскелетен елемент
(актин- или междинен
нишки)
Цитоплазма
Редица специални протеини
Плазмалема
Междуклетъчен
пространство
Трансмембранен адхезивен протеин
(интегрин или кадхерин)
Трансмембранен протеинов лиганд
Същият бял върху мембраната на друга клетка, или
извънклетъчен матричен протеин

Контакти от прост тип
Залепващи връзки
Това е просто сближаване
плазмени мембрани на съседни клетки върху
разстояние 15-20 nm без
специално образование
структури. При което
плазмените мембрани си взаимодействат
един с друг използвайки
специфично лепило
гликопротеини - кадхерини,
интегрини и др.
Залепващи контакти
представляват точки
актиновото прикрепване
нишки.

Контакти от прост тип
Интердигитация
Интердигитация (дигитална
връзка) (№ 2 на фигурата)
представлява контакт, когато
в която плазмалемата на две клетки,
придружаващ
приятел
приятел,
инвагинира първо в цитоплазмата
една и след това следващата клетка.
Отзад
проверка
интердигитации
се увеличава
сила
клетъчни връзки и тяхната площ
контакт.

Контакти от прост тип
Намерени в епителните тъкани, тук те се образуват наоколо
всяка клетка има пояс (зона на сцепление);
В нервната и съединителната тъкан те присъстват под формата на пунктат
клетъчни съобщения;
Осигурява индиректна комуникация в сърдечния мускул
контрактилен апарат на кардиомиоцитите;
Заедно с десмозомите адхезивните контакти образуват интеркалирани дискове
между клетките на миокарда.

Контакти тип свързване
Дезмозоми
Хемидесмозоми
Колан
съединител на кола

Контакти тип свързване
Десмозома
Десмозомата е малка кръгла структура
съдържащ специфични вътре- и междуклетъчни елементи.

Десмозома
В областта на десмозомата
плазмените мембрани на двете клетки с
вътрешните страни са удебелени -
поради протеини десмоплакин,
формиране на доп
слой.
От този слой в цитоплазмата на клетката
отделят се куп междинни продукти
нишки.
В областта на десмозомата
пространство между
плазмени мембрани на контакт
клетките са леко разширени и
пълни с удебелени
гликокаликс, който е пропит
кадхерини – дезмоглеин и
десмоколин.

Хемидесмозома
Хемидесмозомата осигурява контакт на клетката с базалната мембрана.
Структурата на хемидесмозомите наподобява дезмозомите и също съдържа
междинните нишки обаче се образуват от други протеини.
Основните трансмембранни протеини са интегрини и колаген XVII. СЪС
те са свързани с междинни нишки с участието на дистонин
и плектин. Основният протеин на междуклетъчния матрикс, към който клетките
прикрепени чрез хемидесмозоми – ламинин.

Хемидесмозома

Колан за съединител
Адхезивен колан (адхезивен колан, пояс десмозома)
(zonula adherens), - сдвоени образувания под формата на ленти, всяка
от които обгражда апикалните части на съседни клетки и
осигурява тяхната адхезия една към друга в тази област.

Протеини на адхезионни колани
1. Удебеляване на плазмалемата
от цитоплазмата
образуван от винкулин;
2. Нишки, простиращи се в
образувана цитоплазма
актин;
3. Кохезионен протеин
Е-кадхерин действа.

Таблица за сравнение на контакти
тип съединител
Тип контакт
Десмозома
Съединение
Удебеления
от външната страна
цитоплазма
Съединител
протеин, вид
съединител на кола
теми,
заминавайки към
цитоплазма
Клетка-клетка
Дезмоплакин
кадхерин,
хомофилен
Междинен
нишки
Дистонин и
плектин
интегрин,
хетерофилен
с ламинин
Междинен
нишки
Винкулин
кадхерин,
хомофилен
актин
Хемидесмозомна клетка Междуклетъчна
матрица
Колани
съединител на кола
Клетка-клетка

Контакти тип свързване
1. Дезмозомите се образуват между тъканните клетки,
изложени на механично напрежение
(епителен
клетки,
клетки
сърдечен
мускули);
2. Хемидесмозомите свързват епителните клетки с
базална мембрана;
3. Адхезивни ленти се намират в апикалната зона
еднослоен епител, често съседен на плътен
контакт.

Заключващ тип контакт
Тесен контакт
Клетъчни плазмолеми
съседни един на друг
тясно, ангажирайки се с
с помощта на специални протеини.
Това гарантира
надеждно разделяне на две
среди, разположени в различни
страни от слоя клетки.
Разпределени
в епителните тъкани, където
грим
най-апикална част
клетки (лат. zonula occludens).

Протеини с плътно свързване
Основните протеини на плътни
контактите са claudins и
оклудини.
Чрез поредица от специални протеини към тях
актин е прикрепен.

Междинни фуги (некси,
електрически синапси, ефапси)
Нексусът има формата на кръг с диаметър
0,5-0,3 микрона.
Плазмени мембрани в контакт
клетките са близо една до друга и проникват
множество канали,
които свързват цитоплазмата
клетки.
Всеки канал се състои от два
половината са коннекси. Connexon
прониква през мембраната само с един
клетки и изпъква в междуклетъчното
празнината, където се съединява с втората
връзка.

Структура на ephaps (Gap junction)

Транспорт на вещества през нексуси
Между контактите
съществува от клетки
електрически и
метаболитни връзки.
Чрез каналите на connexon те могат
дифузен
неорганични йони и
ниско молекулно тегло
органични съединения -
захари, аминокиселини,
междинни продукти
метаболизъм.
Ca2+ йони се променят
конфигурация на коннексони -
така че луменът на каналите
затваря.

Контакти тип комуникация
Синапси
Синапсите служат за предаване на сигнали
от една възбудима клетка към друга.
В синапса има:
1) пресинаптична мембрана
(PreM) принадлежащ на един
клетка;
2) синаптична цепнатина;
3) постсинаптична мембрана
(PoM) – част от плазмалемата на др
клетки.
Обикновено сигналът се предава
химично вещество - медиатор:
последният дифундира от PreM и
засяга специфични
рецептори в PoM.

Комуникационни връзки
Намира се в възбудимите тъкани (нервни и мускулни)

Комуникационни връзки
Тип
Synapty
cheskaya
празнина
Проведено
не
сигнал
Синаптичен
Забавен съм
Скорост
импулс
точност
трансфери
сигнал
Възбуда
/спиране
Способност за
морфофизиол
логично
промени
Chem.
Широка
(20-50 nm)
Строго от
PreM to
PoM
+
По-долу
По-висок
+/+
+
Ефапс
Тесен (5
nm)
Във всеки
насочени
II
-
По-висок
По-долу
+/-
-

Плазмодесми
Те са цитоплазмени мостове, свързващи съседни
растителни клетки.
Плазмодесматите преминават през каналчетата на поровите полета
първична клетъчна стена, кухината на тубулите е облицована с плазмалема.
За разлика от животинските десмозоми, растителните плазмодесми се образуват прави
осигуряване на цитоплазмени междуклетъчни контакти
междуклетъчен транспорт на йони и метаболити.
Колекция от клетки, обединени от плазмодесмати, образуват симпласт.

Фокални клетъчни контакти
Фокални контакти
представляват контакти
между клетките и извънклетъчните
матрица.
Трансмембранни протеини
фокална контактна адхезия
са различни интегрини.
Отвътре
плазмени мембрани към интегрин
прикрепен актин
използване на нишки
междинни протеини.
Екстрацелуларен лиганд
извънклетъчните протеини действат
матрица.
Намира се в съединителя
тъкани

Междуклетъчни протеини
матрица
Лепило
1. Фибронектин
2. Витронектин
3. Ламинин
4. Нидоген (ентактин)
5. Фибриларни колагени
6. Колаген тип IV
Антиадхезив
1. Остеонектин
2. тенасцин
3. тромбоспондин

Адхезионни протеини като пример
фибронектин
Фибронектинът е изграден гликопротеин
от две идентични полипептидни вериги,
свързани с дисулфидни мостове
техните С-краища.
Полипептидната верига на фибронектин съдържа
7-8 домейна, на всеки от които
има специални центрове за
свързване на различни вещества.
Благодарение на структурата си фибронектинът може
играят интегрираща роля в организацията
междуклетъчно вещество, както и
насърчават клетъчната адхезия.

Фибронектинът има място за свързване на трансглутаминаза, ензим
катализиране на реакцията на комбиниране на глутаминови остатъци с един
полипептидна верига с лизинови остатъци на друга белтъчна молекула.
Това позволява омрежване на молекули чрез омрежване на ковалентни връзки.
фибронектин един с друг, колаген и други протеини.
По този начин структури, възникващи чрез самосглобяване
фиксирани чрез силни ковалентни връзки.

Видове фибронектин
В човешкия геном има един пептиден ген
фибронектинови вериги, но в резултат
алтернатива
снаждане
И
посттранслационен
модификации
Образуват се няколко форми на протеин.
2 основни форми на фибронектин:
1.
Плат
(неразтворим)
фибронектин
синтезиран
фибробласти или ендотелни клетки,
глиоцити
И
епителен
клетки;
2.
плазма
(разтворим)
фибронектин
синтезиран
хепатоцити и клетки на ретикулоендотелната система.

Функции на фибронектин
Фибронектинът участва в различни процеси:
1. Адхезия и разпространение на епителни и мезенхимни
клетки;
2. Стимулиране на пролиферацията и миграцията на ембрионални и
туморни клетки;
3. Контрол на диференциацията и поддържането на цитоскелета
клетки;
4. Участие във възпалителни и репаративни процеси.

Заключение
По този начин системата от клетъчни контакти, механизми
клетъчна адхезия и игра на извънклетъчния матрикс
основна роля във всички прояви на организацията,
функциониране и динамика на многоклетъчните организми.