21. Строение и функции гликокаликса.

Гликокаликс — «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции, а также участвует в обеспечении избирательности транспорта веществ и пристеночном (примембранном) пищеварении. Наличие гликокаликса характерно для клеток животных (в отличие от прокариотов, растений и грибов, где его нет.)

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.

Через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов.

Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза.

При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.

Пассивный транспорт. Если вещество движется через мембрану из области с высокой концентрацией в сторону низкой концентрации (т.е. по градиенту концентрации этого вещества) без затраты клеткой энергии, то такой транспорт называется пассивным, или диффузией. Различают два типа диффузии: простую и облегченную.

Простая диффузия характерна для небольших нейтральных молекул (h3O, CO2, O2), а также гидрофобных низкомолекулярных органических веществ. Эти молекулы могут проходить без какого-либо взаимодействия с мембранными белками через поры или каналы мембраны до тех пор, пока будет сохраняться градиент концентрации.

Облегченная диффузия. Характерна для гидрофильных молекул, которые переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специальных мембранных белков — переносчиков. Для облегченной диффузии, в отличие от простой, характерна высокая избирательность, так как белок переносчик имеет центр связывания комплементарный транспортируемому веществу, и перенос сопровождается конформационными изменениями белка.

Один из возможных механизмов облегченной диффузии может быть следующим: транспортный белок (транслоказа) связывает вещество, затем сближается с противоположной стороной мембраны, освобождает это вещество, принимает исходную конформацию и вновь готов выполнять транспортную функцию. Мало известно о том, как осуществляется передвижение самого белка. Другой возможный механизм переноса предполагает участие нескольких белков-переносчиков. В этом случае первоначально связанное соединение само переходит от одного белка к другому, последовательно связываясь то с одним, то с другим белком, пока не окажется на противоположной стороне мембраны.

что это такое, какие клетки образуют термоизоляционные покровы организма, из чего

Содержание:

  • Что такое гликокаликс
    • Общая характеристика
  • Биохимический состав и структура
  • Функции гликокаликса в человеческой клетке
    • Какова его роль в создании теплоизоляционных покровов организма

Содержание

  • Что такое гликокаликс
    • Общая характеристика
  • Биохимический состав и структура
  • Функции гликокаликса в человеческой клетке
    • Какова его роль в создании теплоизоляционных покровов организма

Что такое гликокаликс

Определение

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

Происхождение термина связано с греческим и латинским словами «glykys callum». Согласно дословному переводу определение звучит, как «сладкая толстая кожа». В действительности роль гликокалиса заключается в том, чтобы

образовывать оболочки клетки.

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.

Примечание

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.

Основные функции:

  • стабилизация;
  • защита;
  • специфические функции.

Примечание

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:

  1. 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.
  2. Внутренняя структура гликокаликса содержит пищеварительные ферменты, поступающие из кишечной полости и синтезирующиеся с помощью энтерпоцитов.
  3. 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.
  4. Гликокаликс, наряду с микроворсинками и мембраной, включен в систему исчерченной каемки.

Примечание

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:

  1. Протеогликаны в виде цепей гликозаминогликанов, которые соединены с белковым ядром, состоящие из синдиканов, глипиканов, мимекана, перлакана и бигликанов.
  2. 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.
  3. Гликопротеины с содержанием кислых олигосахаридов и сиаловых кислот.
  4. Компоненты с хорошей растворимостью такие, как белки, протеогликаны и другие вещества.
  5. 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:

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

В случае бактерий функции гликокаликса следующие:

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

Примечание

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

Определение

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:

  • пойкилотермные;
  • гомойотермные.

В последнюю группу включены две категории позвоночных представителей животного мира:

  • птицы;
  • млекопитающие.

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.

Определение

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.

Примечание

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:

  1. Пиломоторная реакция или управление с помощью рефлексов характеристиками покровов.
  2. 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.

Примечание

Довольно часто теплоизоляционные покровы дополнены специфическим приспособлением под названием «чудесная сеть». Такая система имеет вид переплетенных между собой сосудов с венами и артериями. Кровь, протекая по артериям, передает тепловую энергию венам, за счет чего тепло возвращается к телу, а артериальная кровь направляется в конечности в охлажденном состоянии.

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.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.50 (Голосов: 2)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Гликокаликс – определение и примеры

гликокаликс
сущ. , множественное число: гликокалисы или гликокаликсы
[ˈɡlaɪkəʊˈkeɪ.lɪks]
Определение: сахарная оболочка определенных клеток

Содержание

Что такое гликокаликс?

Гликокаликс представляет собой гелеобразный высоководный клеточный тонкий слой на основе полисахарида, покрывающий присутствующий снаружи клетки. Он действует как интерфейс между внеклеточным матриксом и клеточной мембраной. Гликокаликс также действует как среда для распознавания клеток, межклеточной коммуникации (клеточной сигнализации)

и приложение для сотовой связи. Буквальное значение гликокаликса — «сладкая шелуха», где сладкий подразумевает углеводы, а шелуха — внеклеточный материал.

Структуру гликокаликса можно увидеть с помощью электронной микроскопии, как показано на схеме гликокаликса (рис. 1).

Рисунок 1: Изображение гликокаликса эритроцитов человека, полученное с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ). Кредит изображения: Дэвид Чарльз Александр Кэнди.

 

Посмотрите это видео о гликокаликсе:

 

Биологическое определение:
Гликокаликс — это внешний или поверхностный слой, который выстилает клеточную мембрану. Как правило, гликокаликс состоит из протеогликанов, гликозаминогликанов, гликопротеинов и связанных белков плазмы. Примеры : бактериальные клетки, которые имеют слой гликокаликса, окружающий их клеточную поверхность, который может представлять собой сахарную оболочку, окружающую клеточную стенку (например, бактериальную капсулу), или слой слизи. Клетки человека также имеют гликокаликс; примерами являются эндотелиальные клетки сосудов и клетки пищеварительной системы.

Различные функции гликокаликса клетки включают следующее:

  • распознавание клеток
  • адгезия клеток
  • защита
  • барьер проницаемости

Этимология: греческое glykýs, что означает «сладкий» + греческое kalux, что означает «шелуха» или «скорлупа».

Структура гликокаликса

Гликокаликс представляет собой полисахаридную или богатую углеводами оболочку, покрывающую внешний слой клетки. Точная структура гликокаликса до сих пор неизвестна. Однако биохимический анализ показал, что компоненты гликокаликса составляют протеогликаны, гликозаминогликаны, гликопротеины, и связанные белки плазмы.

Протеогликаны либо свободно висят , либо присоединены к боковой цепи неразветвленного углевода через объемное ядро ​​ (известное как мембраносвязанные протеогликаны ). Эти протеогликаны образуют внеклеточную основу гликокаликса.

Синдеканы и глипиканы являются первичными протеогликанами гликокаликса.

  1. Синдеканы представляют собой трансмембранные протеогликаны, связанные с мембраной через трансмембранный домен (синдеканы).
  2. Glypicans прикрепляются к мембране с помощью гликозилфосфатидилинозитола .

Группа сердцевинных белков гликокаликса синдеканов состоит из 4 атомов углерода, а группа белков сердцевины протеогликанов глипиканов состоит из 6 атомов углерода. Эти два протеогликана присоединены к гликозаминогликанам (или ГАГ) посредством ковалентной связи через ядро ​​белка. Цепи ГАГ, присоединенные к протеогликанам, включают гепарансульфат , хондроитинсульфаты , дерматансульфаты , кератинсульфаты и гиалуронан (или гиалуроновая кислота) . Гепарансульфат является наиболее распространенным ГАГ в гликокаликсе (~ 50-90%), за ним следуют хондроитинсульфат , а затем гиалуроновая кислота .

Синдекан присоединен как к ГАГ гепарансульфату, так и к хондроитинсульфату. Наоборот, глипиканы присоединяются только к гепарансульфату. Гиалуронан не связывается с протеогликанами (скорее он взаимодействует с клеточной мембраной CD44). Это потому, что гиалуронан не заряжен, в отличие от сульфатированных GAGS, которые заряжены отрицательно. Тем не менее, гиалуронан может взаимодействовать с сульфатированными ГАГ и способствовать формированию и стабилизации гелеобразной структуры гликокаликса.‌

  • Гликопротеины

Гликопротеиновый компонент гликокаликса отвечает за адгезию клеток. В гликокаликсе есть три молекулы клеточной адгезии, а именно: t семейство селектина, семейство интегринов и надсемейство иммуноглобулинов.

В зависимости от присоединения гликана к белку гликопротеин может быть:

  1. N-гликаны , где гликан присоединен к боковой цепи аспарагина через атом азота посредством N-гликозилирования.
  2. О-гликаны , где гликан присоединен к атому кислорода боковой цепи серина или треонина посредством О-гликозилирования.

Альбумин, фибриноген, фибронектин, и антитромбин — некоторые из белков, обнаруженных в гликокаликсе.

Давайте узнаем о них больше в следующем разделе, гликокаликс в эндотелиальной ткани сосудов.

В сосудистой эндотелиальной ткани

Сосудистый эндотелиальный гликокаликс представляет собой специализированную выстилку во внеклеточном матриксе, присутствующую на апикальной стороне сосудистых эндотелиальных клеток (или поверхностном слое эндотелия), выступающую в просвет кровеносных сосудов (эндотелиальный гликокаликс размеры составляют примерно 50–100 нм) (рис. 2).

Гликокаликс можно обнаружить в большинстве эндотелиальных клеток сосудов артерий , вен и микрососудов (т.е. капилляров). Мембрана эндотелиальных клеток сосудов и гликокаликс находятся в динамическом равновесии с кровью, текущей в кровеносных сосудах, и кровоток постоянно влияет на толщину и состав гликокаликса для поддержания гомеостаза.

Нециркулирующая плазма также находится в гликокаликсе эндотелиального слоя сосудов (~1–1,7 л). Гликокаликс эндотелия сосудов несет суммарный отрицательный заряд.

Гликокаликс эндотелия сосудов имеет решающее значение для гомеостаза плазмы/крови и сосудов, поскольку он содержит широкий спектр гормонов и ферментов, которые регулируют прилипание тромбоцитов, и лейкоцитов.

Первичные ферменты, обнаруженные в слое гликокаликса эндотелиальной мембраны сосудов:

  • Факторы роста
  • Антитромбин-III
  • Внеклеточная супероксиддисмутаза
  • Эндотелиальная синтаза оксида азота (эндотелиальная БДУ)
  • Хемокины
  • Ангиотензинпревращающий фермент
  • Аполипопротеины

Эти ферменты помогают поддерживать целостность гликокаликса для защиты от любой патогенной инфекции. Роль гликокаликса в эндотелии сосудов заключается в том, чтобы действовать как проницаемый сосудистый барьер и защищать сосудистые клеточные стенки от протекающих по сосудам эритроцитов.

Гликокаликс эндотелия сосудов также препятствует адгезии лейкоцитов и свертыванию крови на стенках сосудов. Сосудистый эндотелиальный гликокаликс также имеет отношение к фильтрации интерстициальной жидкости из капилляров в интерстициальное пространство.

Рисунок 2: Эндотелиальный гликокаликс, выступающий в сторону просвета сосудов здоровых клеток. Изображение предоставлено: Бернхард Ф. Беккер.

Обратите внимание!

В эндотелии сосудов гликокаликс представляет собой слой, выстилающий люминальную поверхность эндотелиальных клеток сосудов.

Рисунок 3: Структура и компоненты эндотелиального гликокаликса. Изображение предоставлено: Учимидо Р., Шмидт Э. П. и Шапиро Н. И. (2019). Гликокаликс: новая диагностическая и терапевтическая мишень при сепсисе. Интенсивная терапия , 23 (1).

Нарушения и болезни

Гликокаликс присутствует вокруг большинства клеток тела. Гликокаликс представляет собой тонкую оболочку, которую легко повредить. Однако нарушение может варьироваться от ухудшения состояния до разрушения гликокаликса.

Было обнаружено, что нарушение гликокаликса приводит к сосудистой дисфункции, вызванной сахарным диабетом. Установлено, что гипергликемия приводит к нарушению структуры гликокаликса.

У пациентов с гипергликемией наблюдалось повышение уровня гиалуроновой кислоты в крови и активация коагуляции наряду с уменьшением толщины гликокаликса (уменьшение ~50%).

Нарушение гликокаликса может повлиять на доступность закиси азота в сосудистой системе, что приведет к расширению сосудов. Таким образом, как острая гипергликемия, так и хроническая гипергликемия могут приводить к нарушению гликокаликса, что приводит к индукции сосудистых заболеваний и сосудистых осложнений или сердечно-сосудистых нарушений (ССЗ) при диабете.

Повышенные уровни синдекана-1, хондроитинсульфата и гиалуроновой кислоты наряду со сниженными уровнями гепарансульфата являются биомаркерами нарушения гликокаликса при диабете.

  • Сепсис

Нарушение гликокаликса может привести к индукции сепсиса, ишемически-реперфузионному повреждению и воспалению. Нарушение гликокаликса связано с тяжестью заболевания при лихорадке денге и вероятностью септического шока при остром повреждении почек.

Фактор некроза опухоли-α (TNF-α) вызывает нарушение гликокаликса при сепсисе. При сепсисе TNF-α индуцирует высвобождение гистамина, протеаз и гепариназы, которые разрушают гликокаликс. Разрушение гликокаликса приводит к высвобождению экспоненциально высокого количества компонентов гликокаликса, таких как синдекан-1, гепарансульфат и т. д., в кровь, что приводит к летальному исходу или смерти при сепсисе.

Нарушение гликокаликса приводит к повышению проницаемости сердечных сосудов при сепсисе, что приводит к отеку, потере альбумина и экстравазации жидкости. Кроме того, распад гликокаликса также увеличивает количество лейкоцитов и тромбоцитов, что способствует органной недостаточности, такой как дыхательная недостаточность и почечная недостаточность при сепсисе.

  • Атеросклероз

Было обнаружено, что деградация гликокаликса приводит к затвердеванию кровеносных сосудов, т. е. атеросклерозу . Атеросклероз является одной из основных причин сердечно-сосудистых заболеваний и смертности вследствие эндотелиальной дисфункции.

При хронической болезни почек (ХБП) повышенное количество синдекана-1 и гиалуроновой кислоты указывает на нарушение гликокаликса.

Обратите внимание!

Некоторыми из первичных биомаркеров нарушения гликокаликса являются синдекан-1, гиалуронан или гиалуроновая кислота, гепарансульфат и синдекан-4. Повышенные уровни этих биомаркеров можно использовать в качестве индикатора болезненного состояния.

В Bacteria and Nature

Помимо стенки бактериальной клетки, большинство бактериальных клеток обладают гликокаликсом. Однако тип и состав бактериального гликокаликса зависят от бактериального штамма. Гликокаликс и клеточная стенка действуют вместе, защищая бактериальные клетки от нежелательной среды.

Бактериальный гликокаликс или гликокаликс в прокариотических клетках варьируется в зависимости от окружающей среды и типа бактерий. Соответственно, у бактерий есть два типа гликокаликса: (1) слой слизи и (2) капсула .

  1. Слой слизи

    Слой слизи возникает, когда молекулы гликопротеина гликокаликса слабо связаны со стенкой бактериальной клетки. Слой слизи защищает бактерии, а также предотвращает обезвоживание и потерю питательных веществ. Гликокаликс слизи, образованный группой или колонией бактерий, приводит к образованию биопленок. 9Известно, что 0018 Staphylococcus epidermidis образует биопленку на ортопедических медицинских устройствах. Такие биопленки обладают высокой устойчивостью к антибиотикам и могут привести к тяжелой инфекции.

  2. Капсула

    В капсуле гликокаликс прочно прикреплен к стенке бактериальной клетки и имеет липкую и липкую консистенцию. Капсула не только защищает бактерии, но и обеспечивает адгезионный поверхностный слой для бактерий. Бактерии, которые обладают капсулами, обладают способностью ускользать от лейкоцитов или иммунных клеток человеческого организма и, таким образом, являются патогенными по своей природе. Адгезивное свойство капсулы также помогает бактериям заражать любую клетку и сопротивляться вымыванию. Таким образом, адгезивная природа бактериального капсулярного гликокаликса способствует бактериальной патогенности.

В пищеварительном тракте

В кишечном тракте на апикальной стороне микроворсинок можно обнаружить сетку или гликокаликс толщиной 0,3 мкм. Гликокалицы выпячиваются за пределы апикальной части кишечника на поверхность просвета кишечника. Выступающий из апикальной части микроворсинок кишечный гликокаликс, состоящий из кислых мукополисахаридов и гликопротеинов, способствует всасыванию питательных веществ и высвобождению пищеварительных ферментов для расщепления пищи.

Другие обобщенные функции

Гликокаликс выполняет множество важных функций в плазматической мембране, некоторые из основных функций следующие: . Гликокаликс представляет собой гелеобразную прокладку вокруг клеток, которая действует как барьерный слой для клеток под ним. Гликокаликс действует как щит или привратник, который защищает клетки от воспалительных стимулов, цитокинов, активных форм кислорода и ферментов во время повышенного окислительного стресса и воспалительных состояний, а также во время прогрессирования рака и бактериальных инфекций.

  • Клеточная адгезия: Гликокаликс, особенно у бактерий, играет важную роль в клеточной адгезии, которая в конечном итоге помогает бактериям выживать и приживаться в любой среде, такой как зубы, камни, кишечный тракт, кожа и т. д.
  • Проницаемость: Гликокаликс также действует как первичное сито, которое контролирует материал, поступающий в клетку или вступающий в контакт с ней. Отрицательный заряд на гликокаликсе препятствует проникновению отрицательно заряженных молекул в клетки за счет того же заряда отталкивания. Фактически, гликокаликс является одним из основных факторов, помогающих поддерживать строгий контроль проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).
  • Клеточный рецептор: Гликолипиды и гликопротеины в гликокаликсе действуют как рецепторы клеточной поверхности для определенных молекул, которые помогают их связыванию с клетками.
  • Механопреобразователи: Было обнаружено, что гликокаликс чувствителен к напряжению сдвига жидкости, вызванному механическими силами, такими как кровоток. Гепарансульфат и гиалуронан могут обнаруживать и усиливать силы напряжения сдвига. Функция механотрансдукции гликокаликса помогает модулировать высвобождение оксида азота (NO) в кровеносных сосудах, что в конечном итоге способствует поддержанию коронарного сосудистого русла, тонуса сосудистой стенки и структуры
  • Репродуктивная функция: Было обнаружено, что гликокаликс играет роль в оплодотворении яйцеклетки спермой и дальнейшем развитии зиготы.

    • Часто задаваемые вопросы о гликокаликсе

    • Что такое гликокаликс в биологии?
      Чтобы определить гликокаликс, гликокаликс представляет собой гелеобразный, высоководный клеточный тонкий слой на основе полисахарида, покрывающий снаружи клетки и действующий как интерфейс между внеклеточным матриксом и клеточной мембраной.
    • Где обнаружен гликокаликс?
      Почти все клетки организма, а также некоторые бактерии и вирусы имеют гликокаликс.
    • Какая клетка секретирует гликокаликс?
      Большинство клеток, особенно эпителиальные, обладают гликокаликсом. Бокаловидные клетки выделяют слизь, которая является важной частью гликокаликса. Гликокаликс эукариотической клетки богат муцином.
    • Где расположен гликокаликс?
      Гликокаликс расположен внеклеточно, т. е. вне клеточной поверхности. Гликокаликс – оболочка вокруг клетки. Пример гликокаликса можно увидеть в кровеносных сосудах и кишечном тракте человека.
    • Что такое структура гликокаликса?
      Гелеобразный гликокаликс представляет собой нитевидную структуру (толщина гликокаликса ~ 2–20 нм от поверхности клеточной мембраны), обладающую отрицательным зарядом.
    • Что такое композиция гликокаликса?
      Гликокаликс состоит из гликопротеинов, гликозаминогликанов, протеогликанов и связанных белков плазмы. Основным сахарным фрагментом в гликокаликсе являются гликаны, которые соединяются с белками и липидами с образованием гликопротеина/протеогликана и гликолипида соответственно. Следовательно, свободные гликаны, гликопротеины, гликолипиды и протеогликаны, присутствующие внеклеточно над клеточной мембраной, в совокупности называются гликокаликсом.
      Однако точный состав каждой ячейки отличается от остальных. Это также формирует основу для распознавания клеток и клеточной совместимости во время переливания крови.
    • Каковы функции гликокаликса?
      Гликокаликс функционирует как защитный барьер, который действует как сито, отфильтровывая второстепенные материалы или патогены, не достигающие клеточной поверхности. Таким образом, гликокаликс служит для модуляции клеточной проницаемости. Клеточная мембрана гликокаликса действует как барьер, а также как сито, защищая клетку от различных вредных факторов.

     

    Ответьте на тест ниже, чтобы проверить, что вы уже узнали о гликокаликсе.

    Викторина

    Выберите лучший ответ.

    1. Что такое гликокаликс?

    Слой внутри клеточной мембраны

    Слой, окружающий внешнюю поверхность клеточной мембраны

    Слой, окружающий внешнюю поверхность клеточных органелл

    2. Гликокаликс, слабо связанный со стенкой бактериальной клетки

    Слой бактериальной слизи

    Бактериальная капсула

    Мембрана бактериальной клетки

    3. Обеспечивает защиту от обнаружения лейкоцитов

    Слой бактериальной слизи

    Бактериальная капсула

    Бактериальная клеточная мембрана

    4. Протеогликаны гликокаликса

    Альбумин и антитромбин

    Гепарансульфат и гиалуронан

    Синдеканы и глипиканы

    5. Наиболее распространенная форма гликозаминогликанов в гликокаликсе

    Гиалуроновая кислота

    Хондроитинсульфат

    Гепарансульфат

    Отправьте результаты (необязательно)

    Ваше имя

    На электронную почту

    Следующий

    Гликокаликс | Encyclopedia.com

    gale

    просмотров обновлено 11 июня 2018 г.

    Гликокаликс представляет собой обогащенное углеводами покрытие, покрывающее внешнюю сторону многих эукариотических и прокариотических клеток, особенно бактерий . На эукариотических клетках гликокаликс может быть фактором, используемым для распознавания клетки. На бактериальных клетках гликокаликс обеспечивает защитную оболочку от факторов хозяина. Наличие у бактерий гликокаликса связано со способностью бактерий устанавливать инфекцию.

    Гликокаликс бактерий может принимать несколько форм. Гликокаликс в конденсированной форме, относительно тесно связанной с нижележащей клеточной стенкой, называется капсулой. Более слабо прикрепленный гликокаликс, который легче удалить из клетки, называют слоем слизи.

    Бактериальный гликокаликс может различаться по структуре у разных бактерий. Даже определенные бактерии могут быть способны производить гликокаликс различной структуры в зависимости от условий роста и доступных питательных веществ. Как правило, гликокаликс состоит из одного или нескольких сахаров, называемых сахаридами. Если присутствует более одного сахарида, гликокаликс описывается как состоящий из полисахарида. В некоторых гликокалицах также может присутствовать белок.

    Гликокаликс выполняет две основные функции. Первая функция заключается в том, чтобы позволить бактериям стать более жесткими для иммунных клеток, называемых фагоцитами, которые окружают и поглощают их. Это связано с тем, что присутствие гликокаликса увеличивает эффективный диаметр бактерии, а также покрывает компоненты бактерии, которые иммунная система обнаружит и будет стимулирована. Таким образом, в некотором смысле бактерия с гликокаликсом становится более невидимой для иммунной системы хозяина.

    Инфекционные штаммы бактерий, такие как Staphylococcus, Streptococcus, и Pseudomonas , имеют тенденцию вырабатывать больше гликокаликса, чем их соответствующие неинфекционные аналоги.

    Вторая функция бактериального гликокаликса заключается в содействии прикреплению бактерий к живым и инертным поверхностям и последующему формированию прикрепленных, окруженных гликокаликсом популяций, называемых биопленки . Бактерии биопленки может стать очень трудно убить из-за присутствия материала гликокаликса. Многие персистирующие инфекции в организме вызываются бактериальными биопленками. Одним из примеров является зубной налет , образованный продуцирующим гликокаликс Streptococcus mutans , который может стать фокусом для переваривающей зубную эмаль кислоты, образованной бактериями. Другим примером являются хронические инфекции легких, формирующиеся у больных некоторыми формами муковисцидоза за счет продуцирующих гликокаликс Синегнойная палочка . Последние инфекции могут вызвать достаточное повреждение легких, чтобы оказаться смертельным.

    См. также Антиадгезионные методы; Bacterial surface layers

    World of Microbiology and Immunology

    oxford

    views updated May 18 2018

    glycocalyx ( cell coat )
    1. A layer of carbohydrate on the surface of the plasma membrane большинства эукариотических клеток.