Med nastajanjem tkiva in med njegovim delovanjem igrajo pomembno vlogo procesi medcelične komunikacije - prepoznavanje in adhezija.
Priznanje- specifična interakcija celice z drugo celico ali zunajceličnim matriksom. Zaradi prepoznavanja se neizogibno razvijejo naslednji procesi: prenehanje celične migracije adhezija celic tvorba adhezije in specializirani medcelični stiki tvorba celičnih sklopov (morfogeneza) interakcija celic med seboj v ansamblu, s celicami drugih strukture in molekule zunajceličnega matriksa.
Adhezija- tako posledica procesa celičnega prepoznavanja kot mehanizma njegovega izvajanja - procesa medsebojnega delovanja specifičnih glikoproteinov sosednjih plazemskih membran celičnih partnerjev, ki se med seboj prepoznajo (slika 4-4) ali specifičnih glikoproteinov plazemske membrane in zunajcelični matriks. Če posebni glikoproteini plazemske membrane medsebojno delujočih celic tvorijo vezi, potem to pomeni, da so se celice medsebojno prepoznale. Če posebni glikoproteini plazemskih membran celic, ki se med seboj prepoznajo, ostanejo v vezanem stanju, to ohranja celično adhezijo - adhezijo celic.
Riž. 4-4. Adhezijske molekule v medcelični komunikaciji. Interakcija transmembranskih adhezijskih molekul (kadherini) zagotavlja prepoznavanje celičnih partnerjev in njihovo medsebojno vezanost (adhezijo), kar omogoča, da partnerske celice tvorijo razpoke, pa tudi prenašajo signale iz celice v celico ne le s pomočjo razpršitvenih molekul, pa tudi z interakcijo vgrajenih ligandov v membrano z njihovimi receptorji v membrani partnerske celice.
Adhezija je sposobnost celic, da se selektivno pritrdijo med seboj ali na sestavine zunajceličnega matriksa. Adhezijo celic realizirajo posebni glikoproteini - adhezijske molekule. Izginotje adhezijskih molekul s plazemskih membran in razstavljanje adhezijskih stikov omogoča celicam začetek migracije. Prepoznavanje adhezijskih molekul s celicami na površini drugih celic ali v zunajceličnem matriksu zagotavlja usmerjeno (ciljno) celično migracijo. Z drugimi besedami, med histogenezo celična adhezija nadzoruje začetek, potek in konec celične migracije ter nastanek celičnih skupnosti; adhezija je predpogoj za ohranjanje strukture tkiva. Pritrditev celic na sestavine zunajceličnega matriksa poteka s točkovnimi (žariščnimi) adhezijskimi kontakti, pritrditev celic med seboj pa z medceličnimi stiki.
Dejavnost receptorjev na celični površini je povezana s pojavom, kot je adhezija celic.
Adhezija- proces interakcije specifičnih glikoproteinov sosednjih plazemskih membran celic ali celic, ki se med seboj prepoznajo in zunajceličnega matriksa. V primeru, da glikoiroteini tvorijo vezi v tem primeru, pride do adhezije, nato pa do nastanka močnih medceličnih stikov ali stikov med celico in zunajceličnim matriksom.
Vse molekule adhezije celic so razvrščene v 5 razredov.
1. Kadherini. To so transmembranski glikoproteini, ki za adhezijo uporabljajo kalcijeve ione. Odgovorni so za organizacijo citoskeleta, interakcijo celic z drugimi celicami.
2. Integrini. Kot smo že omenili, so integrini membranski receptorji za proteinske molekule zunajceličnega matriksa - fibronektin, laminin itd. Povezujejo zunajcelični matriks s citoskeletom z uporabo znotrajceličnih beljakovin talina, vinkulina, a-aktinina. Delujejo tako medcelične kot medcelične adhezijske molekule.
3. Izbira. Zagotovite adhezijo levkocitov na endotelij plovila in s tem - levkocitno -endotelijske interakcije, migracija levkocitov skozi stene krvnih žil v tkivo.
4. Družina imunoglobulinov. Te molekule igrajo pomembno vlogo pri imunskem odzivu, pa tudi pri embriogenezi, celjenju ran itd.
5. Homing molekule. Zagotavljajo medsebojno delovanje limfocitov z endotelom, njihovo migracijo in naselitev posebnih območij imunsko oslabljenih organov.
Tako je adhezija pomemben člen pri sprejemu celic, igra veliko vlogo pri medceličnih interakcijah in interakcijah celic z zunajceličnim matriksom. Adhezijski procesi so nujno potrebni pri tako splošnih bioloških procesih, kot so embriogeneza, imunski odziv, rast, regeneracija itd. Vključeni so tudi v regulacijo znotrajcelične in tkivne homeostaze.
CITOPLAZMA
HIALOPLAZMA. Hialoplazma se imenuje tudi celični sok, citosol, ali celični matriks. To je glavni del citoplazme, ki predstavlja približno 55% volumna celice. V njem potekajo glavni celični presnovni procesi. Hyalonlasma je kompleksen koloidni sistem in je sestavljen iz homogene drobnozrnate snovi z nizko gostoto elektronov. Sestavljen je iz vode, beljakovin, nukleinskih kislin, polisaharidov, lipidov, anorganskih snovi. Hijaloplazma lahko spremeni agregatno stanje: lahko se spremeni iz tekočega stanja (sol) v gostejšo - gel. V tem primeru se lahko spremeni oblika celice, njena mobilnost in metabolizem. Funkcije hijalonlazme:
1. Presnovni - presnova maščob, beljakovin, ogljikovih hidratov.
2. Oblikovanje tekočega mikrookolja (celični matriks).
3. Sodelovanje pri gibanju celic, presnovi in energiji. ORGANELI. Organele so druga najpomembnejša obveznost
celična komponenta. Pomembna značilnost organelov je, da imajo stalno, strogo določeno zgradbo in funkcijo. Avtor: funkcionalna lastnost Vsi organeli so razdeljeni v 2 skupini:
1. Organele splošnega pomena. Vsebujejo vse celice, saj so potrebne za njihovo vitalno aktivnost. Ti organeli so: mitohondriji, endoplazmatski retikulum (EPS) dveh vrst, Golgijev kompleks (CG), centriole, ribosomi, lizosomi, peroksisomi, mikrotubule in mikrofilamenti.
2. Organele posebnega pomena. Obstaja le v tistih celicah, ki opravljajo posebne funkcije. Ti organeli so miofibrili v mišičnih vlaknih in celicah, nevrofibrili v nevronih, flagelah in cilijah.
Avtor: strukturna značilnost vse organele delimo na: 1) organele membranskega tipa in 2) organele, ki niso membranske. Poleg tega je mogoče izdelati ne-membranske organele v skladu z fibrilarni in zrnat načelo.
V organelah membranskega tipa so glavna sestavina znotrajcelične membrane. Ti organeli vključujejo mitohondrije, EPS, CG, lizosome, peroksise. Nemembranski organeli fibrilarnega tipa vključujejo mikrotubule, mikrofilamente, cilije, flagele, centriole. Nemembranski zrnati organeli vključujejo ribosome, polise.
MEMBRANSKI ORGANELI
ENDOPLAZMIČNO MREŽO (EPS) je membranska organela, ki jo je leta 1945 opisal K. Porter. Njegov opis je postal mogoč zaradi elektronskega mikroskopa. EPS je sistem majhnih kanalov, vakuol, vrečk, ki tvorijo neprekinjeno zapleteno mrežo v celici, katere elementi lahko pogosto tvorijo izolirane vakuole, ki se pojavijo na ultratankih odsekih. EPS je zgrajen iz membran, ki so tanjše od citoleme in vsebujejo več beljakovin zaradi številnih encimskih sistemov v njem. Obstajata dve vrsti EPS: zrnat(grobo) in agranularna, ali gladko. Obe vrsti EPS lahko medsebojno prehajata drug v drugega in sta funkcionalno medsebojno povezana s t.i prehodno, ali tranzit, območje.
Zrnata EPS (slika 3.3) vsebuje ribosome na svoji površini (polisomi) in je organela biosinteze beljakovin. Polisomi ali ribosomi se na EPS vežejo s pomočjo t.i priključne beljakovine. Hkrati membrana EPS vsebuje posebne integralne beljakovine riboforini, tudi vezava ribosomov in tvorba hidrofobnih trapemembranskih kanalov za transport sintetizirane vrednosti polipeptida v lumen zrnatega EPS.
Zrnat EPS je viden le v elektronskem mikroskopu. V svetlobnem mikroskopu je znak razvite zrnate EPS bazofilija citoplazme. Zrnat EPS je prisoten v vsaki celici, vendar je stopnja njenega razvoja različna. Maksimalno je razvit v celicah, ki sintetizirajo beljakovine za izvoz, t.j. v sekretornih celicah. Zrnati EPS doseže največji razvoj v nevrocitih, v katerih njegove cisterne pridobijo urejeno ureditev. V tem primeru se na svetlobni mikroskopski ravni razkrije v obliki redno lociranih območij citoplazmatske bazofilije, imenovane Nisslova bazofilna snov.
Funkcija granulirani EPS - sinteza beljakovin za izvoz. Poleg tega je podvržen začetnim posttranslacijskim spremembam v polipeptidni verigi: hidroksilacija, sulfacija in fosforilacija, glikozilacija. Slednja reakcija je še posebej pomembna, ker vodi do izobraževanja glikoproteini- najpogostejši produkt izločanja celic.
Agranularni (gladki) EPS je tridimenzionalna mreža tubulov, ki ne vsebujejo ribosomov. Zrnata EPS se lahko brez prekinitev spremeni v gladko EPS, lahko pa obstaja kot neodvisna organela. Mesto prehoda zrnatega EPS v agranularno imenujemo prehodno (vmesno, prehodno) del. Od nje se ločijo mehurčki s sintetiziranim proteinom in prevoz do kompleksa Golgi.
Funkcije gladek EPS:
1. Razdelitev citoplazme celice na odseke - predelki, od katerih ima vsaka svojo skupino biokemičnih reakcij.
2. Biosinteza maščob, ogljikovih hidratov.
3. Tvorba peroksisom;
4. Biosinteza steroidnih hormonov;
5. Razstrupljanje ekso- in endogenih strupov, hormonov, biogenih aminov, zdravil zaradi delovanja posebnih encimov.
6. Odlaganje kalcijevih ionov (v mišičnih vlaknih in miocitih);
7. Vir membran za obnovo karioleme v telofazi mitoze.
KOMPLEKS GOLGI PLOŠČ. Gre za membranski organel, ki ga je leta 1898 opisal italijanski nevrohistolog K. Golgi. Ta organela je poimenoval znotrajcelični mrežasti aparat zaradi dejstva, da ima v svetlobnem mikroskopu mrežasti videz (slika 3.4, a). Svetlobna mikroskopija ne daje popolne slike o strukturi te organele. V svetlobnem mikroskopu je Golgijev kompleks videti kot zapleteno omrežje, v katerem so celice lahko med seboj povezane ali ležijo neodvisno drug od drugega. (diktiosomi) v obliki ločenih temnih območij, palic, zrn, vbočenih diskov. Med mrežnimi in razpršenimi oblikami kompleksa Gol'dzhi ni bistvene razlike; opazimo lahko spremembo oblik te orgamele. Že v dobi svetlobne mikroskopije je bilo ugotovljeno, da je morfologija kompleksa Golgi odvisna od stopnje sekretornega cikla. To je omogočilo DN Nasonovu, da predlaga, da kompleks Golgi zagotavlja kopičenje sintetiziranih snovi v celici. Po elektronski mikroskopiji je kompleks Golgi sestavljen iz membranskih struktur: ravnih membranskih vrečk z ampularnimi podaljški na koncih ter velikih in majhnih vakuol (slika 3.4, b, c). Kombinacijo teh tvorb imenujemo diktiosom. Diktiosom vsebuje 5-10 vrečastih cistern. Število diktiosomov v celici lahko doseže več deset. Poleg tega je vsak diktiosom s pomočjo vakuol povezan s sosednjim. Vsak diktiosom ima proksimalno, nezrelo, nastajajoče ali območje ISC, obrnjeno v jedro, in distalno, TRANS-cona. Slednji je v nasprotju s konveksno cis površino vbočen, zrel, obrnjen proti celični citolemi. Na cis strani so vezani vezikli, ki so ločeni od prehodnega območja EPS in vsebujejo na novo sintetiziran in delno predelani protein. V tem primeru so membrane veziklov vdelane v membrano cis-površine. Od stranske strani so ločeni sekretornih mehurčkov in lizosomi. Tako v kompleksu Golgi obstaja stalen tok celičnih membran in njihovo zorenje. Funkcije Golgijev kompleks:
1. Kopičenje, zorenje in kondenzacija produktov biosinteze beljakovin (v granuliranem EPS).
2. Sinteza polisaharidov in pretvorba enostavnih beljakovin v glikoproteine.
3. Tvorba liponroteinov.
4. Tvorba sekretornih vključkov in njihovo sproščanje iz celice (pakiranje in izločanje).
5. Nastanek primarnih lizosomov.
6. Tvorba celičnih membran.
7. Izobraževanje akrosomi- struktura, ki vsebuje encime, ki se nahajajo na sprednjem koncu sperme in so potrebni za oploditev jajčeca, uničenje njegovih membran.
 |
Velikosti mitohondrijev so od 0,5 do 7 mikronov, njihovo skupno število v celici pa je od 50 do 5000. Ti organeli so jasno vidni v svetlobnem mikroskopu, vendar so podatki o njihovi zgradbi, pridobljeni v tem primeru, redki (sl. 3,5, a). Elektronski mikroskop je pokazal, da so mitohondriji sestavljeni iz dveh membran - zunanje in notranje, vsaka ima debelino 7 nm (slika 3.5, b, c, 3.6, a). Med zunanjo in notranjo membrano je vrzel do 20 nm.
Notranja membrana je neenakomerna, tvori številne gube ali kristale. Te kristale tečejo pravokotno na površino mitohondrijev. Na površini kristalov so gobe podobne tvorbe (oksizomi, ATPomi ali F, -delci), ki predstavlja kompleks ATP-sintetaze (slika 3.6) Notranja membrana omejuje mitohondrijski matriks. Vsebuje številne encime za oksidacijo piruvata in maščobnih kislin ter encime Krebsovega cikla. Poleg tega matriks vsebuje mitohondrijsko DNA, mitohondrijske ribosome, t-RNA in encime za aktivacijo mitohondrijskega genoma. Notranja membrana vsebuje tri vrste beljakovin: encime, ki katalizirajo oksidativne reakcije; Kompleks ATP-sintezata, ki sintetizira ATP v matriki; transportne beljakovine. Zunanja membrana vsebuje encime, ki pretvarjajo lipide v reaktivne spojine, ki nato sodelujejo v presnovnih procesih matriksa. Medmembranski prostor vsebuje encime, potrebne za oksidativno fosforilacijo. Ker Ker imajo mitohondriji svoj genom, imajo avtonomni sistem sinteze beljakovin in lahko delno zgradijo svoje membranske proteine.
Funkcije.
1. Oskrba celice z energijo v obliki ATP.
2. Sodelovanje pri biosintezi steroidnih hormonov (nekatere povezave v biosintezi teh hormonov se pojavljajo v mitohondrijih). Proizvajalci celic ste
roidni hormoni imajo velike mitohondrije s kompleksnimi velikimi cevastimi kristami.
3. Odlaganje kalcija.
4. Sodelovanje pri sintezi nukleinskih kislin. V nekaterih primerih mutacije v mitohondrijski DNK povzročijo t.i mitohondrijske bolezni, ki se kaže s širokimi in hudimi simptomi. LIZOSOMI. To so membranski organeli, ki pod svetlobnim mikroskopom niso vidni. Odkril jih je leta 1955 C. de Duve z elektronskim mikroskopom (slika 3.7). So membranski vezikli, ki vsebujejo hidrolitične encime: kislo fosfatazo, lipazo, proteazo, nukleazo itd., Skupaj več kot 50 encimov. Obstaja 5 vrst lizosomov:
1. Primarni lizosomi, le ločeno od trans-površin kompleksa Golgi.
2. Sekundarni lizosomi, ali fagolizosomi. To so lizosomi, ki so se zlili fagosom- fagocitoziran delec, obdan z membrano.
3. Preostala telesa- to so slojevite tvorbe, ki nastanejo, če proces cepitve fagocitoziranih delcev ni zaključen. Primer preostalih teles je lahko vključki lipofuscina, ki se pojavijo v nekaterih celicah med staranjem, vsebujejo endogeni pigment lipofuscin.
4. Primarni lizosomi se lahko združijo z umirajočimi in starimi organeli, ki jih uničijo. Takšne lizosome imenujemo avtofagosomi.
5. Večnamenska telesa. So velika vakuola, v kateri pa je več tako imenovanih notranjih veziklov. Notranji mehurčki se očitno tvorijo z brstenjem navznoter iz membrane vakuole. Notranji mehurčki se lahko postopoma raztopijo z encimi v telesnem matriksu.
Funkcije lizosomi: 1. znotrajcelična prebava. 2. Sodelovanje pri fagocitozi. 3. Sodelovanje pri mitozi - uničenje jedrske ovojnice. 4. Sodelovanje pri medcelični regeneraciji. Sodelovanje pri avtolizi - samouničenje celice po njeni smrti.
Obstaja velika skupina bolezni, imenovanih lizosomske bolezni, ali akumulacijske bolezni. So dedne bolezni, ki se kažejo s pomanjkanjem določenega lizosomskega pigmenta. Hkrati se neprebavljeni produkti kopičijo v citoplazmi celice.
 |
presnova (glikogen, glikolinidi, beljakovine, slika 3.7, b, c), kar vodi v postopno celično smrt. PEROKSISOMI. Peroksisomi so organele, ki spominjajo na lizosome, vendar vsebujejo encime, potrebne za sintezo in uničenje endogenih peroksidov - nevroksidaze, katalaze in drugih, skupaj do 15. V elektronskem mikroskopu so predstavljeni sferični ali elipsoidni mehurčki z zmerno gostim jedrom (sl. 3.8). Peroksisomi nastanejo z ločevanjem veziklov od gladkega EPS. Encimi se nato preselijo v te vezikle, ki se sintetizirajo ločeno v citosolu ali v zrnatem EPS.
Funkcije peroksisomi: 1. Poleg mitohondrijev so organele za izkoriščanje kisika. Posledično se v njih tvori močan oksidant N 2 0 2. 2. Razcep s pomočjo encimske katalaze presežkov peroksidov in s tem zaščita celic pred smrtjo. 3. Razgradnja strupenih produktov eksogenega izvora (razstrupljanje) s pomočjo peroksidov, sintetiziranih v samih peroksisomih. To funkcijo opravljajo na primer peroksisomi jetrnih celic, ledvičnih celic. 4. Sodelovanje pri presnovi celic: encimi peroksisom katalizirajo razgradnjo maščobnih kislin, sodelujejo pri izmenjavi aminokislin in drugih snovi.
Obstajajo tako imenovane peroksisom bolezni, povezane z okvarami encimov peroksisoma in za katere je značilna huda poškodba organov, ki vodi v smrt v otroštvu. NEMEMBRANI ORGANELI
Ribosomi. To so organele biosinteze beljakovin. Sestavljata jih dve podenoti ribonukleoiroteidov - velika in majhna. Te podenote se lahko združijo, med njimi pa se nahaja molekula selinske RNA. Obstajajo prosti ribosomi - ribosomi, ki niso povezani z EPS. Lahko so enojni in v obliki politika, ko je na eni molekuli i-RNA več ribosomov (slika 3.9). Druga vrsta ribosoma so povezani ribosomi, pritrjeni na EPS.
 |
Funkcija ribosomi. Prosti ribosomi in polisomi izvajajo biosintezo beljakovin za lastne potrebe celice.
Ribosomi, vezani na EPS, sintetizirajo beljakovine za "izvoz" za potrebe celotnega organizma (na primer v sekretornih celicah, nevronih itd.).
MIKROTUBE. Mikrotubule so organele fibrilarnega tipa. Imajo premer 24 nm in dolžino do nekaj mikronov. To so ravni, dolgi, votli cilindri, sestavljeni iz 13 perifernih filamentov ali protofilamentov. Vsako verigo tvori kroglasta beljakovina tubulin ki obstaja v obliki dveh podenot - kalamusa (slika 3.10). V vsaki verigi so te podenote razporejene izmenično. Niti v mikrotubulah imajo spiralni potek. Molekule beljakovin, povezane z njimi, se odmikajo od mikrotubul (proteini, povezani z mikrotubulami, ali MAP). Ti proteini stabilizirajo mikrotubule in jih vežejo na druge elemente citoskeleta in organele. Beljakovine so povezane tudi z mikrotubulami kiyezin, ki je encim, ki razgrajuje ATP in pretvarja energijo njegovega razpada v mehansko energijo. En konec kiyesina se veže na določeno organelo, drugi pa zaradi energije ATP drsi vzdolž mikrotubule in tako premika organele v citoplazmi
 |
Mikrotubule so zelo dinamične strukture. Imajo dva konca: (-) in (+)- konča. Negativni konec je mesto depolimerizacije mikrotubul, medtem ko na pozitivnem koncu rastejo zaradi novih molekul tubulina. V nekaterih primerih (bazalno telo) negativni konec je takorekoč zasidran in razpad se tu ustavi. Posledično se poveča velikost cilij zaradi kopičenja na (+) - koncu.
Funkcije mikrotubule so naslednje. 1. Igrajte vlogo citoskeleta;
2. sodelujejo pri transportu snovi in organelov v celici;
3. Sodelujte pri nastanku cepitvenega vretena in zagotovite divergenco kromosomov v mitozi;
4. So del centriole, cilije, flagele.
Če celice zdravimo s kolhicinom, ki uniči mikrotubule citoskeleta, potem celice spremenijo obliko, se skrčijo in izgubijo sposobnost delitve.
MIKROFILAMENTI. To je druga sestavina citoskeleta. Obstajata dve vrsti mikrofilamentov: 1) aktin; 2) vmesni. Poleg tega citoskelet vključuje številne dodatne proteine, ki se med seboj ali z drugimi celičnimi strukturami vežejo.
Aktinski filamenti so zgrajeni iz aktinskega proteina in nastanejo kot posledica njegove polimerizacije. Aktin v celici je v dveh oblikah: 1) v raztopljeni obliki (G-aktin ali globularni aktin); 2) v polimerizirani obliki, tj. v obliki filamentov (F-aktin). V celici obstaja dinamično ravnovesje med dvema oblikama aktina. Tako kot v mikrotubulah imajo aktinski filamenti (+) in ( -) - pola, v celici pa je stalen proces razpadanja teh filamentov v negativne in nastanek na pozitivnih polovih. Ta proces se imenuje podloga za tekalne steze. Ima pomembno vlogo pri spreminjanju agregatnega stanja citoplazme, zagotavlja mobilnost celic, sodeluje pri gibanju njenih organelov, pri nastanku in izginotju psevdopodij, mikrovilic, med endocitozo in eksocitozo. Mikrotubule tvorijo okvir mikrovilov in sodelujejo tudi pri organizaciji medceličnih vključkov.
Vmesni filamenti- filamenti z debelino večjo od debeline aktinskih filamentov, vendar manjšo od debeline mikrotubul. To so najbolj stabilni celični filamenti. Opravljajo podporno funkcijo. Na primer, te strukture ležijo vzdolž celotne dolžine procesov živčnih celic, na območju desmosomov, v citoplazmi gladkih miocitov. V celicah različnih vrst se vmesni filamenti razlikujejo po sestavi. V nevronih nastajajo nevrofilamenti, sestavljeni iz treh različnih polipeptidov. V nevroglialnih celicah vsebujejo vmesne filamente kisle glialne beljakovine. Epitelne celice vsebujejo keratinski filamenti (tonofilamenti)(slika 3.11).
CELIČNI CENTER (slika 3.12). Je vidna in svetlobna mikroskopska organela, vendar je bilo njeno fino strukturo dovoljeno preučiti le z elektronskim mikroskopom. V medfazni celici je celično središče sestavljeno iz dveh cilindričnih votlih struktur dolžine do 0,5 µm in premera do 0,2 µm. Te strukture se imenujejo centriole. Oblikujejo diplosoma. V diplosomu hči centriole ležijo pravokotno drug proti drugemu. Vsak centriol je sestavljen iz 9 trojčkov mikrotubul, ki se nahajajo po obodu in se delno združijo po dolžini. Poleg mikrotubul septriole vsebujejo "ročaje" beljakovin dineina, ki povezujejo sosednje trojčke v obliki mostov. Ni osrednjih mikrotubul in formula centriola - (9xZ) +0. Vsak trojček mikrotubul je povezan tudi s sferičnimi strukturami - sateliti. Mikrotubule se od satelitov razhajajo na stranice in tvorijo centrosfera.
Centriole so dinamične strukture in se spreminjajo v mitotičnem ciklu. V celici, ki se ne deli, parni centrioli (centrosomi) ležijo v perinuklearni coni celice. V S-obdobju mitotičnega cikla se podvojijo in nastane hčerinski centriol pod pravim kotom na vsak zrel centriol. V hčerinski centrioli je sprva le 9 posameznih mikrotubul, ko pa centriole dozorijo, se spremenijo v trojke. Nadalje se pari centriolov razidejo do polov celice in postanejo središča organizacije mikrotubul cepitvenega vretena.
Pomen centriolov.
1. So središče organizacije vretenastih mikrotubul.
2. Nastanek cilij in flagela.
3. Zagotavljanje znotrajceličnega gibanja organelov. Nekateri avtorji menijo, da so opredeljujoče funkcije celične
središča sta druga in tretja funkcija, saj centriolov v rastlinskih celicah ni, kljub temu se v njih tvori delitveno vreteno.
Trepalnice in flagele (slika 3.13). To so posebni organeli gibanja. Najdemo jih v nekaterih celicah - spermatozoidih, epitelnih celicah sapnika in bronhijev, moških vas deferensih itd. V svetlobnem mikroskopu so cilije in flagele videti kot tanki izrastki. V elektronskem mikroskopu so ugotovili, da majhne granule ležijo na dnu cilij in flagele - bazalna telesa, po strukturi enaki centriolom. Tanki valj mikrotubulov se odmika od bazalnega telesa, ki je matrica za rast cilij in flagele - osni navoj, ali axoneme. Sestavljen je iz 9 dvojčkov mikrotubul, na katerih so beljakovinski "ročaji" dynein. Aksonema je prekrita s citolemom. V sredini je par mikrotubul, obdanih s posebno lupino - sklopka, ali notranja kapsula. Radialne napere potekajo od dvojčkov do osrednjega tulca. Zato, formula cilia in flagella - (9x2) +2.
Osnova mikrotubul flagele in cilije je nereduciran protein tubulin. Beljakovinski "peresniki" - dynein- ima aktivno ATPazo -hio: razgrajuje ATP, zaradi energije katerega se dvojčki mikrotubul premaknejo med seboj. Tako se izvajajo valoviti gibi cilij in flagele.
Obstaja genetsko pogojena bolezen - Kart-gsnerjev sindrom, pri katerem aksonemu manjkajo niti ročaji dineina niti osrednja kapsula in osrednje mikrotubule (sindrom fiksnih cilij). Takšni bolniki trpijo zaradi ponavljajočega se bronhitisa, sinusitisa in traheitisa. Pri moških zaradi nepremičnosti sperme opazimo neplodnost.
MIOFIBRILE najdemo v mišičnih celicah in miozimplastih, njihova struktura pa je obravnavana v temi "Mišično tkivo". Nevrofibrili se nahajajo v nevronih in so sestavljeni iz nevrotubule in nevrofilamenti. Njihova funkcija je podpora in transport.
VKLJUČITVE
Vključitve so nestalne komponente celice, ki nimajo strogo konstantne strukture (njihova struktura se lahko spremeni). V celici se odkrijejo le v določenih obdobjih življenja ali življenjskega cikla.
 |
KLASIFIKACIJA VKLJUČENOSTI.
1. Trofični vključki so odložena hranila. Takšni vključki vključujejo na primer glikogen in maščobne vključke.
2. Pigmentirani vključki. Primeri takšnih vključkov so hemoglobin v eritrocitih, melanin v melanocitih. V nekaterih celicah (živčnih, jetrnih, kardiomiocitih) se med staranjem v lizosomih nabira rjavi pigment lipofuscin, nimajo, kot se verjame, določene funkcije in nastanejo kot posledica poslabšanja celičnih struktur. Zato so pigmentni vključki kemično, strukturno in funkcionalno heterogena skupina. Hemoglobin sodeluje pri transportu plinov, melanin ima zaščitno funkcijo, lipofuscin pa je končni produkt presnove. Pigmentirani vključki, razen liofuscina, niso obdani z membrano.
3. Skrivni vključki se odkrijejo v sekretornih celicah in so sestavljeni iz produktov, ki so biološko aktivne snovi in drugih snovi, potrebnih za izvajanje telesnih funkcij (beljakovinski vključki, vključno z encimi, sluznični vključki v pehastih celicah itd.). Ti vključki imajo obliko mehurčkov, obdanih z membrano, v kateri ima lahko izločeni produkt različne gostote elektronov in so pogosto obdani z lahkim, brez strukture obročem. 4. Izločilni vključki- vključke, ki jih je treba odstraniti iz celice, saj so sestavljeni iz končnih produktov presnove. Primer so vključki sečnine v ledvičnih celicah itd. Po strukturi so podobni sekretornim vključkom.
5. Posebni vključki - fagocitozirani delci (fagosomi), ki vstopijo v celico z endocitozo (glej spodaj). Na sliki so prikazane različne vrste vključkov. 3.14.
sposobnost celic, da se med seboj držijo in na različne podlage
ZDRAVLJENJE celic(iz latinščine adhaesio- adhezija), njihova sposobnost lepljenja drug na drugega in na različne podlage. Očitno je, da je oprijem posledica glikokaliksa in lipoproteinov plazemske membrane. Obstajata dve glavni vrsti celične adhezije: celica-zunajcelični matriks in celica-celica. Proteini celične adhezije vključujejo: integrine, ki delujejo kot celični substrat in medcelični adhezivni receptorji; selektini - adhezivne molekule, ki zagotavljajo adhezijo levkocitov na endotelijske celice; kadherini - od kalcija odvisni homofilni medcelični proteini; adhezivni receptorji superdružine imunoglobulinov, ki so še posebej pomembni pri embriogenezi, celjenju ran in imunskem odzivu; homing receptorji - molekule, ki zagotavljajo vstop limfocitov v določeno limfoidno tkivo. Za večino celic je značilna selektivna adhezija: po umetni disociaciji celic iz različnih organizmov ali tkiv iz suspenzije se zberejo (združijo) v ločene grozde pretežno iste vrste celic. Adhezija je oslabljena, ko se ioni Ca 2+ odstranijo iz medija, celice obdelajo s posebnimi encimi (na primer tripsinom) in se po odstranitvi disociirajočega sredstva hitro obnovijo. Sposobnost tumorskih celic za metastaziranje je povezana s kršitvijo selektivnosti adhezije.
Poglej tudi:
Glikokaliks
GLYCOCALIX(iz grščine glykys- sladko in latinsko callum- debela koža), glikoproteinski kompleks, vključen v zunanjo površino plazemske membrane v živalskih celicah. Debelina - nekaj deset nanometrov ...
Aglutinacija
AGLUTINACIJA(iz latinščine aglutinatio- lepljenje), lepljenje in združevanje antigenih delcev (na primer bakterij, eritrocitov, levkocitov in drugih celic), pa tudi vseh inertnih delcev, naloženih z antigeni, pod delovanjem specifičnih protiteles - aglutininov. Pojavlja se v telesu in ga lahko opazimo in vitro ...
Adhezija celicMedcelični stiki Načrt
I. Opredelitev oprijema in njegov pomen
II. Lepilne beljakovine
III. Medcelični stiki
1. Stiki med celicami
2 stika matrične celice
3 proteini zunajceličnega matriksa Določanje oprijema
Adhezija celic je vezava celic, ki nastanejo
nastanek določenih pravilnih vrst histoloških
strukture, značilne za te vrste celic.
Mehanizmi oprijema določajo arhitekturo telesa - njegovo obliko,
mehanske lastnosti in porazdelitev različnih vrst celic. Pomen medcelične adhezije
Celične povezave tvorijo komunikacijske poti, ki omogočajo celicam
izmenjujejo signale, ki usklajujejo njihovo vedenje in
uravnavanje izražanja genov.
Napetost na sosednje celice in zunajcelični matriks vpliva
usmerjenost notranjih struktur celice.
Vključujejo se vzpostavljanje in prekinitev stikov, spreminjanje matrike
migracijo celic znotraj organizma v razvoju in jih vodijo
gibanje med postopki popravljanja. Lepilne beljakovine
Posebnost adhezije celic
določa prisotnost na površini celice
beljakovine celične adhezije
Adhezijski proteini
Integrini
Ig podobno
beljakovine
Izborniki
Kadherini Kadherini
Kadherini pokažejo svoje
adhezivnost
samo
v prisotnosti ionov
2+
Pribl.
Struktura je klasična
kadherin je
transmembranski protein,
v obliki
vzporedni dimer.
Kadherini so notri
kompleks s katenini.
Sodelujte v medceličnem
adhezije. Integrini
Integrini so sestavni proteini
heterodimerna struktura αβ.
Sodelujte pri oblikovanju stikov
celice z matriko.
Prepoznaven lokus v teh ligandih
je tripeptid
zaporedje -Arg-Gly-Asp
(RGD). Izborniki
Izbrani so
monomerne beljakovine. Njihova N-terminalna domena
ima lastnosti lektinov, t.j.
ima določeno afiniteto do enega ali drugega
drugačen terminalni monosaharid
oligosaharidne verige.
Tako lahko izbrani prepoznajo
določene sestavine ogljikovih hidratov za
celično površino.
Domeni lektina sledi vrsta
tri do deset drugih domen. Od njih samih
vplivajo na konformacijo prve domene,
drugi sodelujejo
vezava ogljikovih hidratov.
Selekti imajo pri tem pomembno vlogo
proces prenosa levkocitov v
mesto poškodbe pri vnetju
L-selektin (levkociti)
reakcije.
E-selektin (endotelijske celice)
P-selektin (trombociti) Ig-podobni proteini (ICAM)
Adhezivni Ig in Ig podobni proteini so na površini
limfoidne in številne druge celice (na primer endotelijske celice),
delujejo kot receptorji. B -celični receptor
B-celični receptor ima
struktura blizu strukture
klasični imunoglobulini.
Sestavljen je iz dveh enakih
težke verige in dve enaki
lahke verige, povezane med seboj
več bisulfidov
mostov.
B celice enega klona imajo
Ig površina le ene
imunospecifičnost.
Zato je B-limfocitov največ
reagirati posebej z
antigeni. T -celični receptor
Receptor T-celic je sestavljen iz
iz ene verige α in ene β,
povezan z bisulfidom
mostu.
V alfa in beta verigah lahko
označite spremenljivko in
stalne domene. Vrste molekulskih povezav
Adhezijo lahko izvedemo na
temelji na dveh mehanizmih:
a) homofilne molekule
enocelična adhezija
se vežejo na molekule tega
ista vrsta sosednje celice;
b) heterofilni, ko sta dva
celice imajo na sebi
različne vrste površin
adhezijske molekule, ki
komunicirati med seboj. Mobilni stiki
Celica - celica
1) Enostavni stiki:
a) lepilo
b) interdigitacija (prst
povezave)
2) kontakti sklopke -
desmosomi in lepilni trakovi;
3) zaklepanje kontaktov -
tesna povezava
4) Komunikacijski stiki
a) povezava
b) sinapse
Celica - matrika
1) pol-desmosomi;
2) Osrednji stiki Arhitekturne vrste tkanin
Epitelni
Veliko celic je malo
medcelični
snovi
Medcelični
stikov
Povezovanje
Veliko medceličnega
snovi - malo celic
Celični stiki z
matrika Splošna shema strukture celice
stikov
Medcelični stiki, pa tudi stiki
celice iz medceličnih stikov tvorijo
naslednja shema:
Citoskeletni element
(aktinski ali vmesni
filamenti)
Citoplazma
Paleta posebnih beljakovin
Plazmalema
Medcelični
prostor
Transmembranski adhezijski protein
(integrin ali kadherin)
Transmembranski proteinski ligand
Ista bela na membrani druge celice, oz
beljakovine zunajceličnega matriksa Enostavni stiki
Lepilni spoji
Gre za preprosto konvergenco
plazmolema sosednjih celic na
razdalja 15-20 nm brez
izobraževanje posebnih
strukture. Pri tem
plazmoleme medsebojno delujejo
drug z drugim z uporabo
posebno lepilo
glikoproteini - kadherini,
integrini itd.
Lepilni kontakti
so točke
vezava aktina
filamenti. Enostavni stiki
Interdigitacija
Interdigitation (digitalno
povezava) (št. 2 na sliki)
je stik, kdaj
kar je plazmolema dveh celic,
spremljajoče
prijatelj
prijatelj,
najprej vstopi v citoplazmo
eno, nato pa - sosednjo celico.
Per
preveri
interdigitacija
povečuje
moč
povezave celic in njihovo območje
stik. Enostavni stiki
Najdemo jih v epitelijskih tkivih, tukaj se oblikujejo
vsaka celica je pas (adhezijsko območje);
V živčnem in vezivnem tkivu so prisotni v obliki točk
celična sporočila;
Posredujte posredno sporočilo v srčno mišico
kontraktilni aparat kardiomiocitov;
Skupaj z desmosomi lepilni kontakti tvorijo vstavljive diske
med miokardnimi celicami. Stiki tipa sklopke
Desmosomi
Pol-desmosomi
Pas
sklopka Stiki tipa sklopke
Desmosom
Desmosom je majhna zaobljena tvorba,
ki vsebujejo posebne znotraj- in medcelične elemente. Desmosom
Na območju desmosoma
plazmolema obeh celic s
notranje stranice so odebeljene -
zaradi beljakovin desmoplakinov,
oblikovanje dodatnih
plast.
Od te plasti do citoplazme celice
kup vmesnih
filamenti.
Na območju desmosoma
prostor med
plazmoleme stika
celice so rahlo razširjene in
napolnjena z odebeljeno
glikokaliks, ki je prežet
kadherini - desmoglein in
desmokolin. Pol-desmosom
Pol-desmosom zagotavlja celični stik z bazalno membrano.
Po strukturi so hemidesmosomi podobni desmosomom in vsebujejo tudi
vmesne filamente pa tvorijo drugi proteini.
Glavni transmembranski proteini so integrini in kolagen XVII. Z
povezani so z vmesnimi filamenti s sodelovanjem distonina
in plektin. Glavni protein zunajceličnega matriksa, do katerega celice
se spojijo s hemidesmosomom - lamininom. Pol-desmosom Pas sklopke
Lepilni trak, (oprijemljiv pas, desmosom v pasu)
(zonula adherens), - parna tvorba v obliki trakov, vsaka
od katerih obdaja apikalne dele sosednjih celic in
zagotavlja njihovo medsebojno oprijemljivost na tem področju. Beljakovine jermena sklopke
1. Zgoščevanje plazmoleme
iz citoplazme
tvori vinkulin;
2. Niti, ki zapustijo
nastala citoplazma
aktin;
3. Vezava beljakovin
Uporablja se e-kadherin. Primerjalna tabela stikov
vrsta sklopke
Vrsta stika
Desmosom
Sestavljeno
Zgostitev
s strani
citoplazmo
Sklopka
beljakovine, vrsta
sklopka
Niti,
odhod v
citoplazmo
Celica - celica
Desmoplakin
Kadherin,
homofilni
Vmesni
filamenti
Dystonin in
plektin
Integrin,
heterofilni
z lamininom
Vmesni
filamenti
Vinculin
Kadherin,
homofilni
Actin
Pol-desmosomska celica
matrika
Pasovi
sklopka
Kletka-kletka Stiki tipa sklopke
1. Desmosomi nastanejo med tkivnimi celicami,
izpostavljeni mehanskim obremenitvam
(epitelna
celice,
celice
srčen
mišice);
2. Pol-desmosomi vežejo epitelne celice z
kletna membrana;
3. Lepilni trakovi se nahajajo v apikalni coni
enoslojni epitelij, ki pogosto meji na gosto
stik. Zaklepanje tipa kontakta
Tesni stik
Celice plazmoleme
drug poleg drugega
blizu, spopadanje s
uporaba posebnih beljakovin.
To zagotavlja
zanesljivo razmejitev dveh
okoljih, ki se nahajajo v različnih
strani plasti celic.
Porazdeljeno
v epitelnih tkivih, kjer
pobotati se
najbolj apikalni del
celice (lat.zonula occludens). Tesni kontaktni proteini
Glavni proteini gostote
stiki so claudini in
zamašitve.
Skozi vrsto posebnih beljakovin do njih
aktin je priložen.
Razrezani sklepi (neksusi,
električne sinapse, efaps)
Nexus je krožnega premera
0,5-0,3 mikrona.
Plasmolemma v stiku
celice se zberejo skupaj in prodrejo
številni kanali,
ki vežejo citoplazmo
celice.
Vsak kanal je sestavljen iz dveh
pol - Connexons. Connexon
prodre v membrano samo enega
celice in štrli v medcelično
vrzel, kjer se sreča z drugo
connexon. Vrzel Prevoz snovi po povezavi
Med stiki
celice obstajajo
električni in
presnovna povezava.
Po kanalih povezav lahko
razpršen
anorganski ioni in
nizko molekulsko maso
organske spojine -
sladkorji, aminokisline,
vmesni proizvodi
presnovo.
Spremenijo se ioni Ca2 +
konfiguracija priključkov -
tako da lumen kanalov
zapre. Stiki vrste komunikacije
Sinapse
Sinapse se uporabljajo za prenos signala
iz ene vznemirljive celice v drugo.
Sinapsa razlikuje:
1) presinaptična membrana
(PreM) v lasti enega
kletka;
2) sinaptična razpoka;
3) postsinaptična membrana
(POM) - del plazmoleme drugo
celice.
Običajno se signal prenaša
kemična snov - posrednik:
slednji se razprši od PreM in
vpliva na specifično
receptorji v POM. Komunikacijske povezave
Najdemo ga v razdražljivih tkivih (živci in mišice) Komunikacijske povezave
Tip
Synapti
cheskaya
reža
Izvede
ne
signal
Sinaptični
Odlašam
Hitrost
zagon
Natančnost
prenos
signal
Navdušenje
/zaviranje
Zmožnost da
morfofiziol
logično
spremembe
Kemija.
Širok
(20-50 nm)
Strogo od
PREMIUM TO
PoM
+
Spodaj
Zgoraj
+/+
+
Efaps
Ozka (5
nm)
V katerem koli
režirano
ui
-
Zgoraj
Spodaj
+/-
-Plasmodesmata
So citoplazemski mostovi, ki povezujejo sosednje
rastlinske celice.
Plasmodesmata prehajajo skozi tubule v porah
primarna celična stena, cevasta votlina je obložena s plazmalemo.
Za razliko od desmosomov živali rastlinski plazmodezmati tvorijo ravne črte
zagotavljanje medceličnih stikov citoplazme
medcelični transport ionov in presnovkov.
Skupina celic, združenih s plazmodesmati, tvori simplast. Stiki v žariščni celici
Osrednji stiki
so stiki
med celicami in zunajceličnimi
matrika.
Transmembranski proteini
fokalna kontaktna adhezija
so različni integrini.
Od znotraj
plazmalema v integrin
priloženi aktin
filamenti s
vmesne beljakovine.
Zunajcelični ligand
zunajcelične beljakovine
matrika.
Spoznajte se v vezniku
tkanine Medcelični proteini
matrika
Lepilo
1. Fibronektin
2. Vitronektin
3. Laminin
4. Nidogen (entaktin)
5. Fibrilarni kolageni
6. Kolagen tipa IV
Antiadheziv
1. Osteonektin
2. Tenascin
3. trombospondin Lepilni proteini na primer
fibronektin
Fibronektin je glikoprotein
dveh enakih polipeptidnih verig,
povezani z disulfidnimi mostovi pri
njihovi C-konci.
Polipeptidna veriga fibronektina vsebuje
7-8 domen, od katerih vsaka
se nahajajo posebni centri za
vezava različnih snovi.
Zaradi svoje strukture lahko fibronektin
imajo integracijsko vlogo v organizaciji
tudi medcelična snov
spodbujajo adhezijo celic. Fibronektin ima vezavno mesto transglutaminaze, encim, ki
katalizira reakcijo združevanja ostankov glutamina za enega
polipeptidna veriga z lizinskimi ostanki druge molekule beljakovin.
To vam omogoča, da molekulo zamrežite s premreženimi kovalentnimi vezmi
med seboj fibronektin, kolagen in druge beljakovine.
Na ta način se samosestavljajo strukture
fiksirane z močnimi kovalentnimi vezmi. Vrste fibronektina
V človeškem genomu en gen peptida
fibronektinske verige, vendar posledično
alternativa
spajanje
in
postprevajalsko
spremembe
nastane več oblik beljakovin.
Dve glavni obliki fibronektina sta:
1.
Tkanina
(nerešljiv)
fibronektin
sintetiziran
fibroblasti ali endotelijske celice,
gliociti
in
epitelni
celice;
2.
Plazma
(topno)
fibronektin
sintetiziran
hepatociti in celice retikuloendotelnega sistema. Funkcije fibronektina
Fibronektin je vključen v različne procese:
1. Adhezija in širjenje epitelijskih in mezenhimskih
celice;
2. Spodbujanje proliferacije in migracije zarodkov in
tumorske celice;
3. Nadzor diferenciacije in vzdrževanja citoskeleta
celice;
4. Sodelovanje v vnetnih in reparativnih procesih. Zaključek
Tako sistem celičnih stikov, mehanizmi
celične adhezije in zunajceličnega matriksa
temeljno vlogo pri vseh manifestacijah organizacije,
delovanje in dinamika večceličnih organizmov.
Najpomembnejši receptorji na površini živalskih celic, ki so odgovorni za medsebojno prepoznavanje celic in njihovo vezavo, so adhezijski receptorji. Potrebni so za uravnavanje morfogenetskih procesov med embrionalnim razvojem in za vzdrževanje stabilnosti tkiva v odraslem organizmu.
Sposobnost specifičnega medsebojnega prepoznavanja omogoča celicam različnih vrst, da se povežejo v določene prostorske strukture, značilne za različne stopnje ontogeneze živali. V tem primeru celice zarodka ene vrste medsebojno delujejo in so ločene od drugih celic, ki se od njih razlikujejo. Z razvojem zarodka se spreminja značaj adhezijskih lastnosti celic, kar je podlaga za procese, kot so gastrulacija, nevrulacija in tvorba somita. V zgodnjih živalskih zarodkih, na primer pri dvoživkah, so adhezijske lastnosti celične površine tako izrazite, da lahko obnovijo prvotno prostorsko razporeditev celic različnih vrst (povrhnjica, nevronska plošča in mezodera) tudi po njihovi razčlenitvi in mešanje (slika 12).
Slika 12. Obnova struktur zarodkov po razčlenitvi
Zdaj je bilo ugotovljenih več družin receptorjev, ki sodelujejo pri celični adheziji. Mnogi od njih pripadajo družini imunoglobulinov, ki zagotavljajo medcelično interakcijo, neodvisno od Ca ++. Za receptorje te družine je značilna prisotnost skupne strukturne osnove - ene ali več domen aminokislinskih ostankov, ki so homologni imunoglobulinom. Peptidna veriga vsake od teh domen vsebuje približno 100 aminokislin in je zložena v strukturo dveh antiparalelnih β-plasti, stabiliziranih z disulfidno vezjo. Slika 13 prikazuje strukturo nekaterih receptorjev v družini imunoglobulinov.
Glikoprotein T-celični glikoprotein Imunoglobulin
MHC razred I MHC receptor razreda II
Slika 13. Shematski prikaz strukture nekaterih receptorjev družine imunoglobulinov
Receptorji te družine vključujejo predvsem receptorje, ki posredujejo imunski odziv. Tako je medsebojna interakcija treh vrst celic med imunsko reakcijo-B-limfocitov, T-pomočnikov in makrofagov posledica vezave receptorjev na celični površini teh celic: receptorja T-celic in glikoproteinov MHC razreda II. (glavni kompleks histokompatibilnosti).
Strukturno podobni in filogenetsko povezani z imunoglobulini so receptorji, ki sodelujejo pri prepoznavanju in vezavi nevronov, tako imenovane molekule adhezije celic (N-CAM). So integralni monotopski glikoproteini, od katerih so nekateri odgovorni za vezavo živčnih celic, drugi za interakcijo živčnih celic in glialnih celic. V večini molekul N-CAM je zunajcelični del polipeptidne verige enak in je organiziran v obliki petih domen, homolognih domenam imunoglobulinov. Razlike med adhezijskimi molekulami živčnih celic se nanašajo predvsem na strukturo transmembranskih regij in citoplazemskih domen. Obstajajo vsaj tri oblike N-CAM, od katerih je vsaka kodirana z ločeno mRNA. Ena od teh oblik ne prodre v lipidni dvosloj, saj ne vsebuje hidrofobne domene, ampak se veže na plazemsko membrano le zaradi kovalentne vezi s fosfatidilinositolom; drugo obliko N-CAM izločajo celice in jih vključijo v zunajcelični matriks (slika 14).
Fosfatidilinozitol
Slika 14. Shematski prikaz treh oblik N-CAM
Proces interakcije med nevroni je sestavljen iz vezave receptorskih molekul ene celice z enakimi molekulami drugega nevrona (homofilna interakcija), protitelesa proti beljakovinam teh receptorjev pa zavirajo normalno selektivno adhezijo celic ene vrste. Interakcije beljakovin in beljakovin igrajo glavno vlogo pri delovanju receptorjev, ogljikovim hidratom pa je dodeljena regulativna funkcija. Nekatere oblike CAM -ov izvajajo heterofilno vezavo, pri kateri adhezijo sosednjih celic posredujejo različni površinski proteini.
Predpostavlja se, da kompleksna slika interakcije nevronov v procesu razvoja možganov ni posledica sodelovanja velikega števila visoko specifičnih molekul N-CAM, ampak zaradi diferencialne ekspresije in post-translacijskih sprememb strukture a majhno število lepilnih molekul. Zlasti je znano, da se med razvojem posameznega organizma različne oblike adhezijskih molekul živčnih celic izražajo v različnih časih in na različnih mestih. Poleg tega je mogoče uravnavanje bioloških funkcij N-CAM izvesti s fosforilacijo ostankov serina in treonina v citoplazemski domeni beljakovin, spremembami maščobnih kislin v lipidnem dvosloju ali oligosaharidi na celični površini. Pokazalo se je na primer, da se med prehodom iz zarodnih možganov v možgane odraslega organizma število ostankov sialinske kisline v glikoproteinih N-CAM znatno zmanjša, kar povzroči povečanje adhezije celic.
Tako zahvaljujoč sposobnosti prepoznavanja imunskih in živčnih celic, ki jih posredujejo receptorji, nastanejo edinstveni celični sistemi. Še več, če je mreža nevronov relativno trdno pritrjena v vesolju, potem neprekinjeno premikajoče se celice imunskega sistema le začasno medsebojno delujejo. Vendar pa N-CAM ne le "lepijo" celice in uravnavajo adhezijo med celicami med razvojem, ampak tudi spodbujajo rast živčnih procesov (na primer rast aksonov mrežnice). Poleg tega se N-CAM začasno izrazi v kritičnih fazah razvoja številnih ne-živčnih tkiv, kjer te molekule pomagajo ohranjati določene celice skupaj.
Glikoproteini celične površine, ki ne spadajo v družino imunoglobulinov, vendar imajo z njimi nekaj strukturne podobnosti, tvorijo družino medceličnih adhezijskih receptorjev, imenovanih kadherini. Za razliko od N-CAM in drugih receptorjev imunoglobulinov zagotavljajo medsebojno delovanje stičnih plazemskih membran sosednjih celic le v prisotnosti zunajceličnih ionov Ca ++. Več kot deset beljakovin, ki pripadajo družini kadherin, je izraženih v celicah vretenčarjev; vsi so transmembranski proteini, ki enkrat preidejo skozi membrano (tabela 8). Aminokislinske sekvence različnih kadherinov so homologne, pri čemer vsaka od polipeptidnih verig vsebuje pet domen. Podobno strukturo najdemo tudi v desmosomskih transmembranskih proteinih - desmogleinih in desmokolinih.
Adhezija celic, posredovana s kadherini, ima značaj homofilne interakcije, pri kateri so dimerji, ki štrlijo nad celično površino, tesno povezani v protiparalelni usmeritvi. Zaradi te "adhezije" v kontaktnem območju nastane neprekinjena kadherinska zadrga. Zunajcelični ioni Ca ++ so potrebni za vezavo kadherinov na sosednje celice; ko se odstranijo, se tkiva razdelijo v ločene celice, v njihovi prisotnosti se disociirane celice ponovno združijo.
Tabela 8
Vrste kadherinov in njihova lokalizacija
Do danes je najbolje označen E-kadherin, ki igra pomembno vlogo pri povezovanju celic različnih epitelov. V zrelih epitelijskih tkivih se z njeno udeležbo aktinski filamenti citoskeleta vežejo in držijo skupaj, v zgodnjih obdobjih embriogeneze pa zagotavlja stiskanje blastomera.
Celice v tkivih praviloma niso v stiku le z drugimi celicami, ampak tudi z netopnimi sestavinami zunajceličnega matriksa. Najobsežnejši zunajcelični matriks, kjer se celice nahajajo precej prosto, najdemo v vezivnem tkivu. Za razliko od epitelija so tu celice pritrjene na komponente matriksa, medtem ko povezave med posameznimi celicami niso tako bistvene. V teh tkivih zunajcelični matriks, ki obdaja celice z vseh strani, tvori njihov okvir, prispeva k vzdrževanju večceličnih struktur in določa mehanske lastnosti tkiv. Poleg opravljanja teh funkcij je vključen v procese, kot so signalizacija, migracija in rast celic.
Zunajcelični matriks je kompleksen kompleks različnih makromolekul, ki jih lokalno izločajo celice v stiku z matriksom, predvsem fibroblasti. Predstavljajo jih glikozaminoglikanski polisaharidi, običajno kovalentno vezani na beljakovine v obliki proteoglikanov in fibrilarni proteini dveh funkcionalnih tipov: strukturni (na primer kolagen) in lepilni. Glikozaminoglikani in proteoglikani v vodnem okolju tvorijo zunajcelične gele, v katere so potopljena kolagenska vlakna, ki krepijo in urejajo matriks. Lepilni proteini so veliki glikoproteini, ki zagotavljajo vezavo celic na zunajcelični matriks.
Posebna oblika zunajceličnega matriksa je bazalna membrana - močna, tanka struktura, zgrajena iz kolagena tipa IV, proteoglikanov in glikoproteinov. Nahaja se na meji med epitelijem in vezivnim tkivom, kjer služi za pritrditev celic; ločuje od okoliškega tkiva posamezna mišična vlakna, maščobne in Schwannove celice itd. V tem primeru vloga bazalne membrane ni omejena le na podporno funkcijo, služi kot selektivna pregrada za celice, vpliva na celični metabolizem in povzroča celično diferenciacijo. Njegova udeležba v procesih regeneracije tkiva po poškodbah je izredno pomembna. Ko je celovitost mišičnega, živčnega ali epitelnega tkiva motena, ohranjena bazalna membrana deluje kot substrat za migracijo regenerirajočih celic.
Pritrditev celic na matriks vključuje posebne receptorje iz družine tako imenovanih integrinov (integrirajo in prenašajo signale iz zunajceličnega matriksa v citoskelet). Integrini z vezavo na beljakovine zunajceličnega matriksa določajo obliko celice in njeno gibanje, kar je ključno za procese morfogeneze in diferenciacije. Integrinski receptorji najdemo v vseh celicah vretenčarjev, nekateri so prisotni v številnih celicah, drugi imajo precej visoko specifičnost.
Integrini so proteinski kompleksi, ki vsebujejo dve vrsti nehomolognih podenot (α in β), za mnoge integrine pa so značilne podobnosti v strukturi β-podenot. Trenutno je bilo ugotovljenih 16 vrst α- in 8 sort β-podenot, katerih kombinacije tvorijo 20 tipov receptorjev. Vse sorte receptorjev integrina so v osnovi enake. To so transmembranski proteini, ki hkrati medsebojno delujejo z proteinom zunajceličnega matriksa in z beljakovinami citoskeleta. Zunanja domena se veže na molekulo adhezijskega proteina, v kateri sodelujeta obe polipeptidni verigi. Nekateri integrini se lahko hkrati vežejo ne z eno, ampak z več komponentami zunajceličnega matriksa. Hidrofobna domena prebija plazemsko membrano, citoplazemska C-terminalna regija pa je v neposrednem stiku s podmembranskimi komponentami (slika 15). Poleg receptorjev, ki zagotavljajo vezavo celic na zunajcelični matriks, pri tvorbi medceličnih stikov sodelujejo tudi integrini - znotrajcelične adhezijske molekule.
Slika 15. Struktura receptorjev Integrina
Ko se ligandi vežejo, se receptorji integrina aktivirajo in kopičijo na ločenih specializiranih področjih plazemske membrane s tvorbo gosto nabitoga proteinskega kompleksa, imenovanega žariščni stik (lepilna plošča). V njem so integrini z uporabo svojih citoplazemskih domen povezani s citoskeletnimi proteini: vinkulinom, talinom itd., Ki pa so povezani s snopi aktinskih filamentov (slika 16). Ta adhezija strukturnih beljakovin stabilizira stike celic z zunajceličnim matriksom, zagotavlja gibljivost celic, uravnava pa tudi obliko in spremembe lastnosti celic.
Pri vretenčarjih je fibronektin eden najpomembnejših adhezijskih proteinov, na katerega se vežejo receptorji integrina. Najdemo ga na površini celic, kot so fibroblasti, ali prosto kroži v krvni plazmi. Glede na lastnosti in lokacijo fibronektina ločimo tri oblike. Prva, topna dimerna oblika, imenovana plazemski fibronektin, kroži v krvi in tkivnih tekočinah ter spodbuja strjevanje krvi, celjenje ran in fagocitozo; drugi tvori oligomere, ki se začasno pritrdijo na celično površino (površinski fibronektin); tretja je zmerno topna fibrilarna oblika, ki se nahaja v zunajceličnem matriksu (matrični fibronektin).
Zunajcelični matriks
Slika 16. Model interakcije zunajceličnega matriksa s citoskeletnimi proteini s sodelovanjem receptorjev integrina
Naloga fibronektina je spodbujati adhezijo med celicami in zunajceličnim matriksom. Na ta način se ob sodelovanju receptorjev integrina doseže stik med znotrajceličnim in njihovim okoljem. Poleg tega se migracija celic pojavi z odlaganjem fibronektina v zunajcelični matriks: vezava celic na matriks deluje kot mehanizem za vodenje celic do cilja.
Fibronektin je dimer, sestavljen iz dveh strukturno podobnih, vendar ne enakih polipeptidnih verig, povezanih v bližini karboksilnega konca z disulfidnimi vezmi. Vsak monomer ima mesta za vezavo na celično površino, heparin, fibrin in kolagen (slika 17). Za vezavo zunanje domene receptorja integrina na ustrezno mesto fibronektina je potrebna prisotnost ionov Ca 2+. Interakcija citoplazemske domene z aktinom proteina citoskeletnega fibrilarnega proteina poteka s pomočjo beljakovin talina, tanzina in vinkulina.
Slika 17. Shematska zgradba molekule fibronektina
Interakcija s pomočjo receptorjev integrina zunajceličnega matriksa in elementov citoskeleta zagotavlja dvosmerni prenos signala. Kot je prikazano zgoraj, zunajcelični matriks vpliva na organizacijo citoskeleta v ciljnih celicah. Aktinski filamenti lahko spremenijo orientacijo izločenih molekul fibronektina, njihovo uničenje pod vplivom citohalasina pa vodi v dezorganizacijo molekul fibronektina in njihovo ločitev od celične površine.
Sprejem s sodelovanjem receptorjev integrina smo podrobno analizirali na primeru kulture fibroblastov. Izkazalo se je, da se v procesu pritrditve fibroblastov na substrat, ki se pojavi, ko je fibronektin prisoten v mediju ali na njegovi površini, receptorji premikajo in tvorijo grozde (žariščni stiki). Interakcija receptorjev integrina s fibronektinom v žariščnem kontaktnem območju posledično povzroči nastanek strukturiranega citoskeleta v citoplazmi celice. Poleg tega imajo mikrofilamenti odločilno vlogo pri nastanku, sodelujejo pa tudi druge komponente mišično -skeletnega aparata celice - mikrotubule in vmesni filamenti.
Receptorji za fibronektin, ki je v velikih količinah v embrionalnih tkivih, so zelo pomembni pri procesih diferenciacije celic. Menijo, da je fibronektin v obdobju embrionalnega razvoja, ki usmerja migracijo v zarodkih tako vretenčarjev kot nevretenčarjev. Zaradi pomanjkanja fibronektina mnoge celice izgubijo sposobnost sinteze specifičnih beljakovin, nevroni pa izgubijo sposobnost rasti. Znano je, da se v transformiranih celicah raven fibronektina zmanjša, kar spremlja zmanjšanje stopnje njihove vezave na zunajcelično okolje. Posledično celice postanejo bolj mobilne, kar poveča verjetnost metastaz.
Drugi glikoprotein, ki zagotavlja adhezijo celic na zunajcelični matriks s sodelovanjem receptorjev integrina, se imenuje laminin. Laminin, ki ga izločajo predvsem epitelijske celice, je sestavljen iz treh zelo dolgih polipeptidnih verig, razporejenih v križno podobnem vzorcu in povezanih z disulfidnimi mostovi. Vsebuje več funkcionalnih domen, ki vežejo integritete celične površine, kolagen tipa IV in druge sestavine zunajceličnega matriksa. Medsebojno delovanje laminina in kolagena tipa IV, ki ga v velikih količinah najdemo v bazalni membrani, služi za pritrditev celic nanj. Zato je laminin prisoten predvsem na strani bazalne membrane, ki gleda proti plazemski membrani epitelijskih celic, medtem ko fibronektin zagotavlja vezavo makromolekul matriksa in celic vezivnega tkiva na nasprotni strani bazalne membrane.
Receptorji dveh posebnih družin integrinov sodelujejo pri agregaciji trombocitov med strjevanjem krvi in pri interakciji levkocitov z žilnimi endotelijskimi celicami. Trombociti izražajo integrine, ki med strjevanjem krvi vežejo fibrinogen, von Willebrandov faktor in fibronektin. Ta interakcija spodbuja adhezijo trombocitov in nastanek strdkov. Različni integrini, prisotni izključno v levkocitih, omogočajo celicam, da se na mestu okužbe pritrdijo na krvne žile, ki obdajajo endotel, in prehajajo skozi to pregrado.
Dokazano je sodelovanje receptorjev integrina v procesih regeneracije. Tako se lahko aksoni po prerezu perifernega živca regenerirajo s pomočjo receptorjev membrane rastnih stožcev, ki nastanejo na rezanih koncih. Ključno vlogo pri tem igra vezava receptorjev integrina na laminin ali kompleks laminin-proteoglikan.
Treba je opozoriti, da je delitev makromolekul na sestavine zunajceličnega matriksa in plazemsko membrano celic pogosto precej poljubna. Tako so nekateri proteoglikani integralni proteini plazemske membrane: njihova jedrna beljakovina lahko prodre v dvosloj ali se nanj kovalentno veže. Z interakcijo z večino sestavin zunajceličnega matriksa proteoglikani spodbujajo vezavo celic na matriks. Po drugi strani so komponente matriksa pritrjene tudi na celično površino z uporabo posebnih receptorskih proteoglikanov.
Tako celice večceličnega organizma vsebujejo določen nabor površinskih receptorjev, ki jim omogočajo, da se specifično vežejo na druge celice ali na zunajcelični matriks. Za take interakcije vsaka posamezna celica uporablja veliko različnih lepilnih sistemov, za katere je značilna velika podobnost v molekularnih mehanizmih in visoka homologija beljakovin, ki so v njih vključene. Zaradi tega imajo celice katere koli vrste v določeni ali drugačni meri afiniteto med seboj, kar posledično omogoča možnost hkratne povezave številnih receptorjev z mnogimi ligandi sosednje celice ali zunajceličnega matriksa. Hkrati lahko živalske celice prepoznajo sorazmerno majhne razlike v površinskih lastnostih plazemskih membran in vzpostavijo le najbolj lepljiv od številnih možnih stikov z drugimi celicami in matrico. Na različnih stopnjah razvoja živali in v različnih tkivih so različno izraženi proteini adhezijskih receptorjev, ki določajo vedenje celic v embriogenezi. Te iste molekule se pojavijo na celicah, ki po poškodbi sodelujejo pri obnavljanju tkiva.