Гликокаликс строение и функции кратко

Обновлено: 01.07.2024

Гликокаликс хорошо развит на апикальной мембране каёмчатых энтероцитов и представляет собой молекулярное сито, пропускающего или не пропускающего молекулы, в зависимости от их величины, заряда и других параметров. В слое гликокаликса располагаются пищеварительные ферменты, как поступающие туда из полости кишечника, так и синтезированные самими энтероцитами. Толщина гликокаликса равна приблизительно 15—40 нм на боковой поверхности энтероцита и 50—100 нм — на апикальной. Гликокаликс, микроворсинки и апикальная мембрана вместе называются исчерченной каёмкой

См. также

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Гликокаликс" в других словарях:

гликокаликс — гликокаликс … Орфографический словарь-справочник

ГЛИКОКАЛИКС — (от греч. glykys сладкий и лат. callum толстая кожа), гликопротеидный комплекс, ассоциированный с наруж. поверхностью плазматич. мембраны в животных клетках. Толщина неск. десятков нм. В Г. происходит внеклеточное пищеварение, в нём располагаются … Биологический энциклопедический словарь

Гликокаликс — – скопление мукоподобных нитей, полисаха ридный слой, предмембранное образование выполняет функцию межмолекулярного сита, избирательно накапливает некоторые мо лекулы, является барьером для бактерий, здесь происходит 2 ой этап гидролиза… … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

Энтероцит каёмчатый — (лат. enterocytus limbatus) клетка эпителия кишечника, энтероцит. Другие названия: абсорбтивный каёмчатый энтероцит[1], столбчатый эпителиоцит[2], эпителиоцит кишечный с исчерченной каёмкой, эпителиоцит кишечный с исчерченной каймой, клетка… … Википедия

Клетка — У этого термина существуют и другие значения, см. Клетка (значения). Клетки крови человека (РЭМ) … Википедия

Живая клетка — Клетка элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию,… … Википедия

Клетка (биология) — Клетка элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию,… … Википедия

Комплексный справочник по Биологии — Термин Биология был предложен выдающимся французким естествоиспытателем и эволюционистом Жаном Батистом Ламарком в 1802 году для обозначения науки о жизни как особым явлении природы. Сегодня биология представляет собой комплекс наук, изучающих… … Википедия

Кишечник — у большинства животных пищеварительная трубка, начинающаяся ротовым отверстием и кончающаяся заднепроходным (анальным) отверстием; у организмов с пищеварительным трактом, дифференцированным на отделы, часть его, следующая за желудком (См … Большая советская энциклопедия

• У многих прокариот наружная поверхность содержит слой, обогащенный полисахаридами, который называется капсула или слизистый слой

• Предполагается, что капсула или слизистый слой предотвращает высыхание бактерий, обеспечивает их связывание с рецепторами клеток хозяина при попадании в организм, а также помогает бактериям избежать атаки со стороны его иммунной системы

• Формирование капсулы у Е. coli происходит по крайней мере по одному из четырех различных путей

• У многих прокариот, наряду с капсулой или вместо нее, существует S-слой. представляющий собой внешнее белковое покрытие обладающее кристаллическими свойствами

Большинство прокариот, если не все, поверх клеточной стенки образуют гликокаликс или капсулу. Термин гликокаликс приложим к клеткам как прокариот, так и эукариот; и используется для обозначения смеси внеклеточных полисахаридов и белков. В случае прокариотических клеток, между различными типами гликокаликса существуют довольно произвольные различия. Полисахариды, ковалентно связанные с клеткой, называются капсулой.

Поскольку любой моносахарид способен соединиться с другим моносахаридом, существует большое разнообразие капсулярных полисахаридов. Серологические свойства капсулярных ингредиентов можно использовать для выяснения отличий ее состава у родственных организмов. Например, у Е. coli описано более 80 различных капсулярных полисахаридов или К-антигенов. Известно, что штаммы, экспрессирующие некоторые К-антигены, связаны с определенными инфекциями.

У большинства прокариот капсула представляет собой наружный слой клеточной оболочки.
На этой микрофотографии представлена оболочка Bacillus anthracis.

Капсульный слой выполняет несколько функций, включая защиту клеток от высыхания, фагоцитов, детергентов и бактериофагов. Защита от высыхания играет важную роль в переносе инкапсулированных микроорганизмов от одного хозяина к другому. Капсула выполняет важную роль, обеспечивая адгезию клеток к тканям хозяина и к внешним поверхностям. Капсулы также обеспечивают связывание с другими прокариотами, что приводит к образованию биопленки. Например, Pseudomonas aeruginosa продуцирует огромные количества альгинатов, которые способствуют образованию биопленки в легких.

Такая прочная пленка из альгината также способствует защите патогенных микробов от антибиотиков и защитных систем организма хозяина.

Капсула играет важную роль не только при инфицировании организма хозяина патогенным микроорганизмом Р. aeruginosa. Например, основным вирулентным фактором Bacillus anthracis, вызывающего сибирскую язву, оказалась капсула. Капсула В. anthracis состоит из полимера D-глутаминовой кислоты. Это единственная капсула прокариот, состоящая из пептидов. Материал капсулы продуцируется in vivo, и штаммы В. anthracis, неспособные синтезировать капсулу, характеризуются ослабленной патогенностью. Считается, что, поскольку материал капсулы В. anthracis обладает слабой иммуногенностью, она защищает патогенный микроорганизм от атаки иммунной системы организма хозяина. Капсула также оказывает ингибирующее действие на связывание белков комплемента, тем самым позволяя микробу существовать в системе кровообращения хозяина.

Капсула также является основным фактором вирулентности Mycobacterium tuberculosis. У Mycobacterium капсула обеспечивает связывание с макрофагами, что служит критическим шагом в проникновении бактерии в организм хозяина. Поскольку макрофаги являются фагоцитами, которые захватывают и разрушают микробы, последние выработали различные механизмы, позволяющие им выживать находясь внутри макрофагов. Для Mycobacterium капсула играет критическую роль в одном из таких механизмов.

Биогенез капсулы изучен на нескольких видах бактерий, однако, вероятно, лучше всего на E. coli. По генетическим и биохимическим критериям капсулы этой бактерии подразделяются на четыре группы. Особенно подробно исследован биогенез групп 1 и 2. Транспорт капсул этих групп к поверхности клетки, вероятно, происходит в местах тесного контакта между цитоплазматической и наружной мембранами. В транслокации капсул, относящихся к первой группе, участвует высокомолекулярный комплекс, который образует Wza, представляющий собой липопротеид наружной мембраны. Предполагается, что Wza, представляющий собой белок, формирующий цилиндр (b-barrel), вместе с Wzc образует канал, через который происходит секреция предшественников капсулы. Эта система секреции функционально и генетически близка к Usher белку наружной мембраны, РарС.

При участии белков KpsE и KpsD, компоненты капсул группы 2 мигрируют через наружную мембрану в обоих направлениях. Белок KpsE связывается с плазматической мембраной через свой N-концевой домен, в то время как большая часть белка находится в периплазматическом пространстве. Хотя KpsE не пронизывает наружную мембрану, С-концевой участок его молекулы связан с ней. Функционирование такого секреторного аппарата зависит от взаимной близости цитоплазматической и наружной мембран. Хотя функция белка KpsD до конца не выяснена, известно, что он представляет собой периплазматический белок, который, возможно, необходим для мобилизации белка KpsE на наружной мембране. Биогенез капсул, относящихся к группам 3 и 4, изучен недостаточно.

У многих бактерий и археев на наружной поверхности находится белковая структура, которая называется поверхностный слой (S-слой). Ее можно рассматривать как альтернативу капсуле или как дополнение к ней. S-слои образуются из одного белка или фрагментов гликопротеинов, которые в процессе самосборки формируют кристаллическую решетку. Структура белка не является консервативной, однако часто он содержит много остатков кислых и гидрофобных аминокислот. Иногда, главным образом у археев и грамположительных бактерий, обнаруживаются гликозилированные белки. Особенно характерно наличие множественных сайтов гликозилирования.

Если у археев пептидогликан или эквивалентный компонент отсутствует, то S-слой представляет собой основной компонент клеточной оболочки. Хотя белки S-слоя составляют значительную часть тотального клеточного белка, их функции пока не вполне выяснены. Многие штаммы прокариот, культивируемые в лаборатории, утратили способность формировать S-слой, однако прекрасно растут. Возможно, существует некий смысл не формировать этот слой в условиях, когда он не требуется.

У некоторых прокариот снаружи вместо капсульного слоя находится S-слой.
Слева: электронная микрофотография, иллюстрирующая гексагональную симметрию наружной поверхности S-слоя.
Справа: электронная микрофотография поперечного среза клеточной оболочки, содержащей S-слой.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Клетка-элементарная, структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех растительных и животных организмов. Организм взрослого человека состоит примерно из 10^13 клеток, которые подразделяют более чем на 200 типов, существенно различающихся своими структурными и функциональными особенностями. Вместе с тем, клетки всех типов характеризуются сходством общей организации и строения важнейших компонентов.

Каждый уровень организации имеет свои морфофункциональные особенности. Роль клеток в построении этой целостной системы формулируется клеточной теорией.

Клеточная теория – это обобщенное представление о строении клеток, как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Основные положения клеточной теории (Т. Шванн, 1838, Р. Вирхов, 1858):

1. Клетка – наименьшая единица живого

2. Клетки сходны по общему плану строения

3. Клетки размножаются путем деления (каждая клетка из клетки)

4. В организме клетки функционируют не изолированно, а находятся в тесной связи друг с другом, образуя единое целое (ткани, органы, системы органов).

Стало ясно, что клетка — важнейшая составляющая часть живых организмов, их главный морфофизиологический компонент. Клетка — это основа многоклеточного организма, место протекания биохимических и физиологических процессов в организме. На клеточном уровне в конечном итоге происходят все биологические процессы. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.

Плазмолемма (цитолемма). Её строение, химический состав и функции.

Плазмолемма (plasmalemma), или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку.

Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран.

Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс (glycocalyx). Толщина этого слоя около 3-4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, таких как углеводы, белки, жиры и др.

Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и функции. Гликокаликс.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ -это липопротеидные образования, которые отграничивают цитоплазму от окружающей среды, а также формируют оболочки ядер, митохондрий и пластид. Они образуют лабиринт эндоплазматического ретикулума и уплощенных пузырьков в виде стопки, составляющих комплекс Гольджи. Мембраны образуют лизосомы, крупные и мелкие вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли простейших. Все эти структуры представляют собой компартменты (отсеки), предназначенные для тех или иных специализированных процессов и циклов. Следовательно, без мембран существование клетки невозможно.Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%), белки (50%) и углеводы (10%).

В состав плазматической мембраны эукариотических клеток входят также полисахариды. Их короткие, сильно развлетвленные молекулы ковалентно связаны с белками, образуя гликопротеины, или с липидами (гликолипиды). Содержание полисахаридов в мембранах составляет 2-—10% по массе. Полисахаридный слой толщиной 10—20 нм, покрывающий сверху плазмалемму животных клеток, получил название гликокаликс.

Молекулы липидов мембран состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной, т.е. полярны. С полярностью липидов мембран связана их проницаемость для веществ. Неполярные соединения легко проникают через нее, тогда как полярные (например, белки) могут проникать в клетку только путем эндоцитоза (см. ниже). В мембранах липиды образуют липидный бислой, в котором молекулы липидов имеют характерное расположение; гидрофобные концы (хвостики) спрятаны внутрь бислоя, а гидрофильные части находятся снаружи. Хвостики липидов образуют центральный светлый слой мембран. Среди липидов (липоидов) мембран выделяют фосфолипиды, сфинголипиды, а также холестерин. Из мембранных фосфолипидов может высвобождаться арахидоновая кислота, являющаяся предшественником ряда биологически активных веществ и гормоноидов: простагландинов, тромбоксанов, лсйкотриенови других, выполняющих множество функций (медиаторы воспаления, вазоактивных факт

Белки мембран разделяются на 3 основных группы:поверхностныебелки расположены или снаружи, или изнутри липидного бислоя; они непрочно связаны с поверхностью мембраны и чаще находятся вне липидного бислоя,интегральные (трансмембранные)белки проходят черезвсютолщину бислоя;полуинтегральные белкипроникают только дополовинылипидного бислоя. По функции белки мембран могут быть белками-ферментами, белками-рецепторами, транспортными, а также структурными белками.

Функции биологических мембран:

1. Разграничительная — отделяют клетку от внеклеточной среды, ядро от цитоплазмы, содержимое органелл от их микросреды и т.д.

2. Барьерно-защитная: защищают внутреннюю среду клетки от действия вредных внешних факторов.

4. Транспортная: транспорт веществ в клетку — эндоцитоз, и из клетки — экзоцитоз.

5. Участие в межклеточных взаимодействиях: формирование межклеточных контактов, дистантные взаимодействия между клетками.

Понятие о клетке в биологии. Клеточная теория, ее основные положения и значение для биологии и медицины.

Основные положения клеточной теории (Т. Шванн, 1838, Р. Вирхов, 1858):

1. Клетка – наименьшая единица живого

2. Клетки сходны по общему плану строения

3. Клетки размножаются путем деления (каждая клетка из клетки)

Плазмолемма (цитолемма). Её строение, химический состав и функции.

Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и функции. Гликокаликс.

Функции биологических мембран:

2. Барьерно-защитная: защищают внутреннюю среду клетки от действия вредных внешних факторов.

4. Транспортная: транспорт веществ в клетку — эндоцитоз, и из клетки — экзоцитоз.

Гликокаликс — сложный надмембранным комплекс, с помощью которого сформирована тонкая оболочка на плазмалемме животных клеток и ЦПМ бактерий.

Структура мембранного комплекса может образовываться из молекул углеводного происхождения, но по сравнению с плазматической мембраной не обладает сплошной, а имеет ворсистую структуру.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Согласно общей характеристике, гликокаликс является дополнительным защитным слоем, окружающим клетки. Оболочка сформирована с помощью прикрепленных к ЦПМ молекул белков, углеводов и липидов, а также наружных частей встроенных в мембрану протеинов.

Основой, которой обладает данный цитологический покров, служит сетка гликозидов, гликопротеинов и протеогликанов.

Согласно строению, гликокаликс представляет собой высокозарядную оболочку, которая насыщена углеводными компонентами. В состав комплекса входят связанные с мембраной биологические макромолекулы. Данный слой создан для дополнительной защиты клетки от негативных факторов окружающей среды. Оболочка характеризуется широким назначением.

стабилизация;
защита;
специфические функции.

Наличие кликокаликса характерно для прокариотических организмов и животных. Подобная оболочка отсутствует в мембранах растительных клеток.

Общая характеристика

Гликокаликс представляет собой молекулы олигосахаридов, гликолипидов и кликопротеинов, которые внедрены в плазмалемму и выполняют рецепторную и маркерную функции. Данный слой необходим для реализации избирательного перемещения веществ сквозь мембранную оболочку и направления процесса пристеночного пищеварения.

Основные характеристики гликокаликса:

Оболочка формируется на апикальной мембране, которой обладают каемчатые эритроциты, в результате чего образуется своеобразное молекулярное сито, пропускающее или не пропускающее молекулы, согласно их заряду и величине, а также другим параметрам.
Внутренняя структура гликокаликса содержит пищеварительные ферменты, поступающие из кишечной полости и синтезирующиеся с помощью энтерпоцитов.
Гликокаликс в толщину составляет от 15 до 40 нм в области боковых поверхностей клеток и от 50 до 100 нм на участках апикальных поверхностей клеток.
Гликокаликс, наряду с микроворсинками и мембраной, включен в систему исчерченной каемки.

Гликокаликс формируется в результате процессов жизнедеятельности, которые характерны для самих клеток. Оболочка необходима для внеклеточного пищеварения и клеточной адгезии. Этот слой является прогрессивной клеточной структурой, образованной в процессе эволюции. Гликокаликс определяет возможность специфических клеточных приспособлений к какому-либо изменению параметров внешней среды, включая перепады температуры, химического состава и другие явления.

Биохимический состав и структура

Гликокаликс представляет собой совокупность определенных компонентов. В состав оболочки включены:

Протеогликаны в виде цепей гликозаминогликанов, которые соединены с белковым ядром, состоящие из синдиканов, глипиканов, мимекана, перлакана и бигликанов.
Гликозаминогликаны в виде линейных дисахаридных полимеров уроновой кислоты и гексозамина, которые представляют собой комплекс из гепарансульфата в процентном содержании от 50% до 90%, а также дерматансульфата, хондроитинсульфата, кератансульфата и гиалуронана.
Гликопротеины с содержанием кислых олигосахаридов и сиаловых кислот.
Компоненты с хорошей растворимостью такие, как белки, протеогликаны и другие вещества.
Молекулы, адсорбированные на поверхность мембраны из внеклеточного пространства.

Структура и уточненный состав биохимических составляющих гликокаликса определяются типом клеток, а также характерными физико-механическими условиями внешней среды.

Применение специализированных красителей широко распространено в исследованиях гликокаликса. С их помощью можно наглядно наблюдать этот слой, рассматривая клетки в электронный микроскоп.

Функции гликокаликса в человеческой клетке

Реальный функционал, который характерен для данной оболочки, в настоящее время не определен в полной мере в отношении клеток и тканей макроорганизмов. Установлено, что гликокаликс обладает следующими функциями:

Участие в процессе трансдукции сигнала из внеклеточной среды во внутриклеточную.
Защита цитоплазматической мембраны от негативных факторов таких, как стрессовое и механическое воздействие.
Обеспечение адгезии клеток.
Создание фактора распознавания.

В случае бактерий функции гликокаликса следующие:

Фиксация на поверхности.
Стабилизация уровня влажности в условиях сухой среды.
Защита от антибактериального воздействия веществ.

В патогенных микроскопических организмах присутствует гипококаликс. Слой играет роль барьера от обнаружения возбудителя системой иммунитета.

Эндотелиальным гликокаликсом называют оболочку, которая насыщена углеводами. С его помощью формируется слой, покрывающий кровеносные сосуды и образующий достаточно прочную толщиной до 500 нанометров оболочку, в которой отсутствуют клетки.

В данном случае гликокаликс характеризуется набором функций на цитологическом и тканевом уровне. Первые исследования этой структуры отмечены 40 лет назад. В данное время эндотелиальный гликокаликс считают главным детерминантом проницаемости сосудов.

По отношению к кровеносной системе оболочка характеризуется частично отрицательным зарядом, что исключает чрезмерное использование клеточного альбумина. Кроме того, к основным функциям оболочки относят механическую защиту эндотелия.

Какова его роль в создании теплоизоляционных покровов организма

Гликокаликс является одним из компонентов при формировании покровов организма, которые обладают теплоизоляционными свойствами. Исходя из наличия такой защиты, высших позвоночных принято подразделять на несколько видов:

В последнюю группу включены две категории позвоночных представителей животного мира:

Данные группы принципиально отличаются строением покровов, а именно, функционированием активных регуляторных систем, с помощью которых формируется и поддерживается гомеостаз. Данный температурный режим объясняет стабильность температуры биохимических и физиологических процессов. Основой термоизоляционных покровов гомойотермных животных являются собственная теплопродукция или эндотермия.

Эндотермией называют одно из важных свойств, присущее живым организмам, существенно снижающее их зависимость от температурных показателей окружающей среды.

Все гомойотермные животные обладают элементами теплоизоляционных покровов. Изоляционная оболочка способна изменять свои температурные показатели в достаточно широком диапазоне. Так устойчивость температуры характерна только для области локализации важных органов и процессов организма. Формирование теплоизоляционных покровов определяется конкретными механизмами терморегуляции, включая процесс рефлекторного усиления и снижения теплопродукции при перепадах температурных характеристик окружающей среды.

Благодаря теплоизоляционным покровам, важным компонентом которых является гликокаликс, вырабатывается тепло при окислительно-восстановительных реакциях. Частично эта энергия будет рассеяна в окружающей среде.

Этим объясняют возникновение интенсификации метаболизма, когда задействованы механизмы стабилизации температуры тела во время снижения температуры внешней среды, за счет повышения плотности теплоизоляционных покровов. Наличие специфического терморегуляторного теплообразования характерно для скелетной мускулатуры, которая является частью терморегуляционных покровов, сформированных с помощью гликокаликса.

Покровы млекопитающих характеризуются недрожжевым темогенезом, который представляет собой тип функционирования теплоизоляционных покровов и обладает связями с окислительными процессами в бурой жировой ткани. Она обладает большой концентрацией митохондрий и кровеносных сосудов.

При снижении температуры окружающей среды, увеличивается объем выделенного тепла, вырабатываемого бурым жиром. Физическая теплоизоляция выражается в удержании теплоизоляционными покровами около организма воздушной прослойки, играющего роль сохраняющего тепло механизма.

Теплоизоляционная система, в состав которой входит гликокаликс, характеризуется следующими процессами:

Пиломоторная реакция или управление с помощью рефлексов характеристиками покровов.
Увеличение или уменьшение объема и плотностных показателей покровов в качестве метода оперативного и эффективного ответа тела на дестабилизацию теплового баланса организма.

Покровы гомойотермных животных обладают охлаждающими механизмами. К примеру, благодаря таким системам, пот испаряется с теплоизоляционных покровов. К подобному типу механизмов причисляют разнообразные реакции, протекающие в сосудистой системе.

Структура теплоизоляционных покровов, образованных гликокаликсом, дополнена специальными поведенческими адаптациями с целью:

экономичного расхода внутренней энергии;
стабильности процессов теплорегуляции.

Роль гликокаликса в создании теплоизоляционных покровов организма велика. Теплоизоляционные покровы тела выполняют функции дополнительного механизма. С помощью такой системы поддерживается температура организмов разных представителей окружающего органического мира. Особенности теплоизоляционных покровов, сформированных в целом многоклеточном организме, определяются его клеточным строением.

Читайте также: