Guinguette Marais Poitevin

Matryca zewnątrzkomórkowa komórek zwierzęcych

Większość komórek zwierzęcych wydziela materiały do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Podstawowymi składnikami tych materiałów są białka, a najobficiej występującym białkiem jest kolagen. Włókna kolagenowe są splecione z zawierającymi węglowodany cząsteczkami białkowymi zwanymi proteoglikanami. Łącznie materiały te nazywane są macierzą zewnątrzkomórkową (rysunek 1). Macierz zewnątrzkomórkowa nie tylko utrzymuje komórki razem, tworząc tkankę, ale także pozwala komórkom w tkance komunikować się ze sobą. Jak to się dzieje?

Rysunek 1. Macierz zewnątrzkomórkowa składa się z sieci białek i węglowodanów.

Komórki mają receptory białkowe na zewnątrzkomórkowych powierzchniach swoich błon plazmatycznych. Kiedy cząsteczka w obrębie macierzy wiąże się z receptorem, zmienia strukturę molekularną receptora. Receptor z kolei zmienia konformację mikrofilamentów umieszczonych wewnątrz błony plazmatycznej. Te zmiany konformacyjne wywołują sygnały chemiczne wewnątrz komórki, które docierają do jądra i włączają lub wyłączają transkrypcję określonych odcinków DNA, co wpływa na produkcję związanych z nimi białek, zmieniając w ten sposób aktywność wewnątrz komórki.

Krzepnięcie krwi stanowi przykład roli macierzy zewnątrzkomórkowej w komunikacji między komórkami. Kiedy komórki wyściełające naczynie krwionośne ulegają uszkodzeniu, pojawiają się w nich receptory białkowe zwane czynnikami tkankowymi. Kiedy czynnik tkankowy łączy się z innym czynnikiem w macierzy zewnątrzkomórkowej, powoduje przyleganie płytek krwi do ściany uszkodzonego naczynia krwionośnego, stymuluje przylegające komórki mięśni gładkich w naczyniu krwionośnym do skurczu (tym samym zwężając naczynie krwionośne) i inicjuje serię kroków, które pobudzają płytki krwi do produkcji czynników krzepnięcia.

Jęzły międzykomórkowe

Komórki mogą również komunikować się ze sobą poprzez bezpośredni kontakt, określany jako połączenia międzykomórkowe. Istnieją pewne różnice w sposobach, w jakie robią to komórki roślinne i zwierzęce. Plazmodesmaty są połączeniami między komórkami roślinnymi, podczas gdy kontakty między komórkami zwierzęcymi obejmują połączenia ścisłe, połączenia szczelinowe i desmosomy.

Plazmodesmaty

Na ogół długie odcinki błon plazmatycznych sąsiadujących ze sobą komórek roślinnych nie mogą się dotykać, ponieważ są oddzielone ścianą komórkową, która otacza każdą komórkę. Jak zatem roślina może przenosić wodę i inne składniki odżywcze z korzeni, przez łodygi, aż do liści? Do takiego transportu wykorzystywane są przede wszystkim tkanki przewodzące (ksylem i łyko). Istnieją również modyfikacje strukturalne zwane plazmodesmami (liczba pojedyncza = plasmodesma), liczne kanały, które przechodzą między ścianami komórkowymi sąsiadujących komórek roślinnych, łączą ich cytoplazmę i umożliwiają transport materiałów z komórki do komórki, a tym samym w całej roślinie (Rysunek 2).

Rysunek 2. Plazmodesma to kanał pomiędzy ścianami komórkowymi dwóch sąsiadujących ze sobą komórek roślinnych. Plazmodesmy pozwalają na przechodzenie materiałów z cytoplazmy jednej komórki roślinnej do cytoplazmy komórki sąsiedniej.

Złącza ścisłe

Złącze ścisłe to wodoszczelne uszczelnienie między dwiema sąsiadującymi komórkami zwierzęcymi (rysunek 3). Komórki są ściśle przytrzymywane względem siebie przez białka (głównie dwa białka zwane klaudynami i okludynami).

Rysunek 3. Połączenia ścisłe tworzą wodoszczelne połączenia między sąsiadującymi komórkami zwierzęcymi. Białka tworzą ścisłe połączenia.

Ta ścisła adhezja zapobiega przeciekaniu materiałów między komórkami; ścisłe połączenia są zwykle spotykane w tkankach nabłonkowych, które wyściełają organy wewnętrzne i jamy oraz obejmują większość skóry. Na przykład, ścisłe połączenia komórek nabłonkowych wyściełających pęcherz moczowy zapobiegają wyciekaniu moczu do przestrzeni pozakomórkowej.

Desmosomy

Znalezione również tylko w komórkach zwierzęcych są desmosomami, które działają jak spoiny punktowe między sąsiadującymi komórkami nabłonkowymi (rysunek 4). Krótkie białka zwane kadherynami w błonie plazmatycznej łączą się z filamentami pośrednimi, tworząc desmosomy. Kadheryny łączą dwie sąsiadujące ze sobą komórki i utrzymują je w formacji przypominającej arkusz w organach i tkankach, które się rozciągają, takich jak skóra, serce i mięśnie.

Rysunek 4. Desmosom tworzy bardzo mocną spoinę punktową między komórkami. Tworzą go łączące się kadheryny i filamenty pośrednie.

Złącza szczelinowe

Złącza szczelinowe w komórkach zwierzęcych są jak plazmodesmy w komórkach roślinnych w tym sensie, że są kanałami między sąsiednimi komórkami, które umożliwiają transport jonów, składników odżywczych i innych substancji umożliwiających komórkom komunikację (Rysunek 5). Jednak pod względem strukturalnym szczeliny i plazmodesmy różnią się od siebie.

Rysunek 5. Złącze szczelinowe to wyłożony białkiem por, który pozwala wodzie i małym cząsteczkom przechodzić między sąsiadującymi komórkami zwierzęcymi.

Złącza szczelinowe powstają, gdy zestaw sześciu białek (zwanych koneksynami) w błonie plazmatycznej układa się w wydłużoną, przypominającą pączek konfigurację zwaną koneksonem. Kiedy pory („dziurki w pączku”) koneksonów w sąsiadujących komórkach zwierzęcych ustawiają się w jednej linii, tworzy się kanał pomiędzy tymi komórkami. Połączenia szczelinowe są szczególnie ważne w mięśniu sercowym: sygnał elektryczny do skurczu mięśnia jest skutecznie przekazywany przez połączenia szczelinowe, pozwalając komórkom mięśnia sercowego kurczyć się w tandemie.

Wnieś swój wkład!

Ulepsz tę stronęDowiedz się więcej