КЛІТИННІ СТИКИ: ТИПИ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БІОЛОГІЯ - 2025

У клітинних вузлах є контактними мостами між цитоплазматичними мембранами між сусідніми клітинами або між клітиною і матрицею. Стики залежать від типу досліджуваної тканини, підкреслюючи існуючі зв’язки між епітеліальними, м’язовими та нервовими клітинами.

У клітинах є молекули, пов'язані з адгезією між ними. Однак необхідні додаткові елементи для підвищення стійкості зв’язку в тканинах. Це здійснюється за допомогою стиків клітин.

Основні типи клітинних стиків.
Джерело: Boumphreyfr, з Вікісховища

З'єднання класифікуються на симетричні з'єднання (тісні з'єднання, десмосоми пояса та щілинні з'єднання) та асиметричні з'єднання (гемідесмосоми).

Тугі стики, десмосоми пояса, точкові десмосоми та гемідесмосоми - це стики, які дозволяють закріплювати; в той час як розщеплення стиків поводиться як сполучні містки між сусідніми клітинами, що дозволяє обмінюватися розчинниками між цитоплазмами.

Рух розчинених речовин, води та іонів відбувається через окремі клітинні компоненти та між ними. Таким чином, існує міжклітинний шлях, який контролюється рядом каналів і транспортерів. На відміну від парацелюлярного шляху, який регулюється контактами між клітинами - тобто клітинними сполуками.

У рослин ми знаходимо клітинні з’єднання, що нагадують розщеплення розщеплення, звані плазмодесматами. Хоча вони відрізняються за структурою, функція однакова.

З медичної точки зору, певні дефіцити клітинних з’єднань перетворюються на придбані або успадковані захворювання, спричинені пошкодженням епітеліального бар'єру.

характеристики

Живі організми складаються з дискретних і різноманітних структур, званих клітинами. Вони обмежені плазматичною мембраною, яка тримає їх відокремленими від позаклітинного середовища.

Однак, хоча вони є складовими живих істот, вони не нагадують цеглу, оскільки не відокремлені один від одного.

Клітини - це елементи, які перебувають у взаємозв'язку між собою та з позаклітинним середовищем. Тому повинен бути спосіб клітини формувати тканини і спілкуватися, при цьому мембрана залишається недоторканою.

Цю проблему можна вирішити завдяки наявності клітинних з’єднань, які існують в епітелії. Ці стики утворені між двома сусідніми клітинами і класифікуються відповідно до функції кожної з них на симетричні та асиметричні з'єднання.

Гемідесмосоми належать до асиметричних союзів, а вузькі спілки, поясові десмосоми, десмосоми та союзи розщеплення до симетричних союзів. Нижче ми детально опишемо кожен з суглобів.

Типи

-Тісткі стики

Схема клітин епітелію кишечника та селективні шляхи проникності. Білий кит, із Вікісховища

Щільні переходи, які також відомі в літературі як оклюзійні з'єднання, - це сектори в клітинних мембранах сусідніх клітин, тісно пов'язані між собою - як підказує назва «тісний з’єднання».

У середніх умовах клітини відокремлюють на відстані 10-20 нм. Однак у випадку тісних стиків ця відстань значно скорочується і мембрани обох клітин призводять до дотику або навіть злиття.

Типовий щільний з’єднання розташований між бічними стінками сусідніх комірок на мінімальній відстані від їх верхівкових поверхонь.

У епітеліальній тканині всі клітини роблять такі стики, щоб залишатися разом. У цій взаємодії клітини розташовуються за малюнком, що нагадує кільце. Ці спілки охоплюють весь периметр.

Білки, що беруть участь у тісних стиках

Оклудіна і Клавдіна

Тісні контактні області оточують всю поверхню клітини. Ці регіони утворюють анастомозовані контактні смуги трансмембранних білків, відомих як окклюдин та клаудин. Термін анастомоз позначає об'єднання певних анатомічних елементів.

Ці два білки належать до групи тетраеспанінів. Вони характеризуються наявністю чотирьох трансмембранних доменів, двох зовнішніх петель і двох відносно коротких цитоплазматичних хвостів.

Показано, що окклюдін взаємодіє з чотирма іншими молекулами білка, що називається зонулевим окклюдином і скорочено ZO. Ця остання група включає білки ZO 1, ZO 2, ZO 3 та афадин.

Клаудін, зі свого боку, - це сімейство з 16 білків, які складають низку лінійних фібрил у тісних з’єднаннях, що дозволяє цьому з'єднанню взяти на себе роль «бар’єру» в параклітинному шляху.

Нектини та JAM

Нектіни і молекули зчеплення адгезії (коротко JAM) також з'являються в тісних з'єднаннях. Ці дві молекули знаходяться як гомодимери у внутрішньоклітинному просторі.

Нектини з'єднуються з актиновими нитками через білок афадин. Останнє здається життєво важливим, оскільки делеції гена, що кодує афадин у гризунів, призводять до загибелі ембріона.

Особливості щільних стиків

Цей тип стику між клітинами виконує дві істотні функції. Перший - визначити полярність клітин в епітелії, відокремивши апікальний від базолатерального домену та запобігаючи виникненню надмірної дифузії ліпідів, білків та інших біомолекул.

Як ми згадували у визначенні, клітини епітелію групуються в кільце. Ця структура відокремлює верхівкову поверхню клітини від бічної та базальної, що встановлює диференціацію між доменами.

Цей поділ вважається одним з найважливіших понять при вивченні фізіології епітелію.

По-друге, щільні з’єднання перешкоджають вільному проходженню речовин через шар епітеліальних клітин, що призводить до перешкоди для парацелюлярного шляху.

-Спілки в щілину або проміжок

Структура та розташування зазорів у сусідніх осередках. У перекладі Кальпо за мотивами Маріани Руїз LadyofHats. через Wikimedia Commons

Розривні розриви виявляються в областях, позбавлених обмеження цитоплазматичної мембрани між сусідніми клітинами. У розриві розщеплення цитоплазми клітин з’єднуються і створюється фізичний зв’язок там, де може відбуватися прохід малих молекул.

Цей клас стиків зустрічається практично у всіх епітеліях, а також в інших типах тканин, де вони виконують досить різноманітні цілі.

Наприклад, у різних тканинах розриви розщеплення можуть відкриватися або закриватися у відповідь на позаклітинні сигнали, як це відбувається з нейромедіатором дофаміну. Наявність цієї молекули знижує зв’язок між класом нейронів сітківки у відповідь на підвищену інтенсивність світла.

Білки, що беруть участь у розщепленнях

Розрізи щілини складаються з білків, званих коннексинами. Таким чином, "коннексон" отримують об'єднанням шести коннексинових мономерів. Ця структура являє собою порожнистий циліндр, який виявляється, що перетинає цитоплазматичну мембрану.

Коннексони розташовані таким чином, що між цитоплазмами сусідніх клітин створюється провід. Також коннексони мають тенденцію до агрегації і утворюють свого роду пластинки.

Функції розривів стику

Завдяки утворенню цих стиків може відбуватися рух певних молекул між сусідніми клітинами. Розмір молекули, яку потрібно транспортувати, є визначальним, оптимальний діаметр - 1,2, а також іони кальцію та циклічний аденозинмонофосфат.

Зокрема, це неорганічні іони та водорозчинні молекули, які можуть переноситися з цитоплазми однієї клітини в суміжну цитоплазму.

Концентрації кальцію відіграють вирішальну роль у цьому каналі. Коли концентрація кальцію збільшується, осьові протоки мають тенденцію до закриття.

Таким чином розщеплення розщеплень активно беруть участь у процесі електричної та хімічної сполуки між клітинами, як це відбувається в м’язових клітинах серця, які відповідають за передачу електричних імпульсів.

-Установлення або з'єднання стиків

Внизу тугих стиків знаходимо анкерні з'єднання. Як правило, вони розташовані поблизу апікальної поверхні епітелію. У цій групі ми можемо виділити три основні групи, прикріплені до зонули або поясової десмосоми, прикріплені до макули або пунктуальні десмосоми та десмосоми.

У цьому типі з'єднання сусідні клітинні мембрани, які з'єднані зонулами та прилеглими макулами, відокремлені відносно великою відстані клітин - порівняно з мінімальним простором, який існує у випадку тісних з’єднань.

Міжклітинний простір займають білки, що належать до сімейства кадгеринів, десмоглеїнів і десмохолінів, приєднаних до цитоплазматичних бляшок, які містять інші білки, звані десмоплакін, плакоглобін і плакофілін.

Класифікація анкерних з'єднань

Зонла прилипає

Як і у випадку з жорсткими з'єднаннями, і в анкерних з'єднаннях ми також спостерігаємо схему розташування у вигляді кільця або пояса. Прихильники зонули пов'язані з мікрофільмами актину через взаємодію двох білків: кадгеринів та катенінів.

Макула прилягає

В деяких випадках ця структура відома просто як десмосома, це пунктиформний союз, який пов'язаний з проміжними нитками, утвореними кератином. У цьому контексті ці кератинові структури називаються "тонофілімането". Нитки поширюються від точки до точки в епітеліальних клітинах.

Точкові десмосоми

Вони забезпечують міцність і жорсткість епітеліальних клітин. Таким чином, вважається, що його основна функція пов'язана зі зміцненням та стабілізацією сусідніх клітин.

Десмосоми можна уподібнити до різновиду заклепки або зварювання, оскільки вони нагадують окремі крихітні точки, а не суцільні смуги.

Цей тип з’єднання ми знаходимо в інтеркальованих дисках, які приєднуються до кардіоцитів у серцевому м’язі та в мозкових оболонках, які лінії зовнішньої поверхні головного та спинного мозку.

-Хемідесмосоми

Мігельферіг, з Вікісховища

Гемідесмосоми відносяться до категорії асиметричних стиків. Ці структури мають функцію прив’язки базального домену епітеліальної клітини базовою базовою пластиною.

Термін гемідесмосома використовується, оскільки ця структура виявляється буквально «наполовину» десмосомою. Однак, з точки зору їх біохімічного складу, обидва об'єднання є абсолютно різними.

Важливо уточнити, що десмосоми відповідають за прилипання однієї сусідньої клітини до іншої, тоді як функцією гемідесмосоми є об'єднання клітини з базальною пластиною.

На відміну від примикань макули або десмосоми, гемідесмосоми мають різну структуру, що складається з: цитоплазматичної пластинки, пов'язаної з проміжними нитками, та пластинки зовнішніх мембран, яка відповідає за з'єднання гемідесмосоми з базальною пластиною анкерна нитка.

Однією з функцій гемідесмосом є підвищення загальної стійкості епітеліальних тканин, завдяки наявності проміжних цитоскелетних ниток, прикріплених до компонентів базальної пластинки.

Клітинні стики в рослинах

У рослинного царства бракує більшості описаних вище клітинних з’єднань, за винятком функціонального аналога, що нагадує розщеплення розщеплень.

У рослин цитоплазми сусідніх клітин з’єднуються шляхами або каналами, які називаються плазмодесматами.

Ця структура створює континуум від однієї рослинної клітини до іншої. Хоча вони структурно відрізняються від розщеплювальних з’єднань, вони мають дуже схожі ролі, дозволяючи проходити малі іони та молекули.

Медична перспектива

З медичної точки зору, сполуки клітин є актуальною темою. Виявлено, що мутації в генах, що кодують білки, що беруть участь у з'єднаннях, перетворюються на клінічні патології.

Наприклад, якщо в гені є певна мутація, кодує специфічний тип клаудіну (одного з білків, який опосередковує взаємодію в тісних місцях), це викликає рідкісне захворювання у людини.

Це синдром ниркової втрати магнію, а симптоми включають низький вміст магнію та судоми.

Крім того, було виявлено, що мутація гена, що кодує білок нектину 1, відповідає за синдром розщеплення піднебіння. Цей стан вважається однією з найпоширеніших вад розвитку у новонароджених.

Мутації гена нектину 1 також були пов'язані з іншим станом, що називається ектодермальною дисплазією, що вражає шкіру, волосся, нігті та зуби людини.

Pemphigus foliaceus - це пухирчасте захворювання шкіри, яке визначається аутоантителами проти десмоглеїну 1, ключового елемента, який відповідає за підтримку згуртованості епідермісу.

Список літератури

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Клітина: Молекулярний підхід. Sinauer Associates.
3. Кертіс, Х. та Барнс, штат Нью-Йорк (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M., & Anderson, M. (2004). Фізіологія тварин. Sinauer Associates.
5. Карп, Г. (2009). Клітинна та молекулярна біологія: концепції та експерименти. Джон Вілі та сини.
6. Kierszenbaum, A., & Tres, L. (2016). Гістологія та клітинна біологія: вступ до патології. Elsevier Бразилія.
7. Лодіш, Х., Берк, А., Дарнелл, Дж. Е., Кайзер, Каліфорнія, Крігер, М., Скотт, депутат, … і Мацудайра, П. (2008). Молекулярна клітинна біологія. Макміллан.
8. Voet, D., & Voet, JG (2006). Біохімія. Panamerican Medical Ed.