ŠŪNU KRUSTOJUMI: VEIDI UN TO RAKSTUROJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

The šūnu mezgli ir kontaktpunkti pārejas starp citoplazmas membrānas starp blakus esošām šūnām vai starp šūnu un matricas. Krustojumi ir atkarīgi no pētāmo audu veida, izceļot esošos savienojumus starp epitēlija, muskuļu un nervu šūnām.

Šūnās ir molekulas, kas saistītas ar saķeri starp tām. Tomēr ir nepieciešami papildu elementi, kas palielina saites stabilitāti audos. Tas tiek panākts ar šūnu savienojumiem.

Galvenie šūnu savienojumu veidi.
Avots: Boumphreyfr, no Wikimedia Commons

Krustojumus klasificē simetriskos krustojumos (stingri krustojumi, jostas desmosomi un spraugas krustojumi) un asimetriskos krustojumos (hemidesmosomas).

Stingras krustojumi, jostas desmosomas, punktveida desmosomas un hemidesmosomas ir krustojumi, kas ļauj noenkuroties; savukārt šķeltnes krustojumi rīkojas kā savienojoši tilti starp blakus esošajām šūnām, ļaujot apmainīties ar izšķīdušajām vielām starp citoplazmām.

Izšķīdušo vielu, ūdens un jonu kustība notiek caur un starp atsevišķām šūnas sastāvdaļām. Tādējādi pastāv transcelulārs ceļš, ko kontrolē virkne kanālu un pārvadātāju. Pretstatā paracelulārajam ceļam, kuru regulē kontakti starp šūnām - tas ir, šūnu krustojumiem.

Augos mēs atrodam šūnu krustojumus, kas atgādina plaisas krustojumus, ko sauc par plazmodesmām. Lai arī tie atšķiras pēc struktūras, funkcija ir vienāda.

No medicīniskā viedokļa daži šūnu savienojumu trūkumi pārvēršas par iegūtajām vai pārmantotajām slimībām, ko izraisa epitēlija barjeras bojājumi.

raksturojums

Dzīvos organismus veido diskrētas un daudzveidīgas struktūras, ko sauc par šūnām. Tos ierobežo plazmas membrāna, kas tos atdala no ārpusšūnu vides.

Tomēr, lai arī tie ir dzīvo lietu sastāvdaļas, tie neatgādina ķieģeļus, jo tie nav izolēti viens no otra.

Šūnas ir elementi, kas ir saziņā gan ar otru, gan ar ārpusšūnu vidi. Tāpēc šūnām ir jābūt iespējai veidot audus un sazināties, kamēr membrāna paliek neskarta.

Šo problēmu var atrisināt, pateicoties šūnu savienojumiem, kas pastāv epitēlijā. Šie krustojumi ir izveidoti starp divām blakus esošām šūnām un tiek klasificēti atkarībā no katras funkcijas simetriskos un asimetriskos krustojumos.

Hemidesmosomas pieder asimetriskām savienībām, un šauras savienības, jostas desmosomas, desmosomas un šķeltas savienības - simetriskām savienībām. Zemāk mēs detalizēti aprakstīsim katru savienojumu.

Veidi

-Cieši savienojumi

Zarnu epitēlija šūnu un selektīvās caurlaidības ceļu shēma. Baltais valis, no Wikimedia Commons

Stingras krustojumi, literatūrā zināmi arī kā oklūzijas krustojumi, ir cieši saistīti kaimiņu šūnu membrānu sektori - kā norāda nosaukums “saspringtais krustojums”.

Vidējos apstākļos šūnas atdala ar attālumu 10-20 nm. Tomēr saspringtu krustojumu gadījumā šis attālums ir ievērojami samazināts, un abu šūnu membrānas noved pie pieskaršanās vai pat saplūšanas.

Parasti saspringts krustojums atrodas starp kaimiņu šūnu sānu sienām minimālā attālumā no to apikālajām virsmām.

Epitēlija audos visas šūnas veido šādus savienojumus, lai paliktu kopā. Šajā mijiedarbībā šūnas atrodas modelī, kas atgādina gredzenu. Šīs savienības aptver visu perimetru.

Olbaltumvielas, kas iesaistītas šauros krustojumos

Okludina un Klaudina

Cieši kontakta reģioni apņem visu kameras virsmu. Šie reģioni veido transambrālo olbaltumvielu, kas pazīstamas kā okludīns un claudīns, anastomātiskas kontakta sloksnes. Termins anastomoze attiecas uz noteiktu anatomisko elementu savienību.

Šīs divas olbaltumvielas pieder pie tetraespanīnu grupas. Viņiem ir raksturīgi četri transmembranālie domēni, divas ārējās cilpas un divas samērā īsas citoplazmas astes.

Ir pierādīts, ka okludīns mijiedarbojas ar četrām citām olbaltumvielu molekulām, ko sauc par okuludīna zonulu un saīsināti kā ZO. Šajā pēdējā grupā ietilpst proteīni ZO 1, ZO 2, ZO 3 un afadīns.

Klaudīns, no savas puses, ir 16 olbaltumvielu saime, kas veido virkni lineāru fibrilu šauros krustojumos, kas ļauj šim krustojumam ieņemt "barjeras" lomu paracelulārā ceļā.

Nektīni un JAM

Nektīni un krustojumu adhēzijas molekulas (īsi JAM) parādās arī šauros krustojumos. Šīs divas molekulas ir atrodamas kā homodimēri starpšūnu telpā.

Nektīni caur olbaltumvielu afadīnu ir savienoti ar aktīna pavedieniem. Pēdējais šķiet būtisks, jo afadīnu kodējošā gēna dzēšana grauzējiem noved pie embrija nāves.

Stingru krustojumu pazīmes

Šāda veida savienojums starp šūnām veic divas būtiskas funkcijas. Pirmais ir noteikt epitēlijā esošo šūnu polaritāti, atdalot virsotni no bazolaterālā domēna un novēršot nevajadzīgu lipīdu, olbaltumvielu un citu biomolekulu difūziju.

Kā mēs minējām definīcijā, epitēlija šūnas ir sagrupētas gredzenā. Šī struktūra atdala šūnas apikālo virsmu no sānu un bazālo, kas nosaka atšķirību starp domēniem.

Šī atdalīšana tiek uzskatīta par vienu no vissvarīgākajiem jēdzieniem epitēlija fizioloģijas izpētē.

Otrkārt, saspringtie krustojumi novērš vielu brīvu caurplūdi caur epitēlija šūnu slāni, radot šķērsli paracelulārajam ceļam.

-Savienoti spraugās vai spraugās

Spraugu savienojumu struktūra un izvietojums blakusesošajās šūnās. Tulkojis Kalpo, pamatojoties uz Marianas Ruizas LadyofHats attēlu. , izmantojot Wikimedia Commons

Plaisu savienojumi ir sastopami reģionos, kuros nav ierobežota citoplazmatiskā membrāna starp blakus esošajām šūnām. Šķēluma krustojumā šūnu citoplazmas savienojas un tiek izveidots fizisks savienojums, kur var notikt mazu molekulu pāreja.

Šī krustojumu klase ir sastopama praktiski visos epitēlijos un cita veida audos, kur tie kalpo diezgan dažādiem mērķiem.

Piemēram, dažādos audos, reaģējot uz ārpusšūnu signāliem, var izveidoties vai aizvērties spraugas savienojumi, kā tas ir neirotransmitera dopamīna gadījumā. Šīs molekulas klātbūtne samazina komunikāciju starp neironu klasi tīklenē, reaģējot uz paaugstinātu gaismas intensitāti.

Olbaltumvielas, kas iesaistītas šķeltņu krustojumos

Aplaisas savienojumus veido olbaltumvielas, kuras sauc par savienojumiem. Tādējādi “savienojumu” iegūst, apvienojot sešus savienojuma monomērus. Šī struktūra ir dobs cilindrs, kas tiek atrasts šķērsojot citoplazmas membrānu.

Koneksoni ir izvietoti tā, lai starp blakus esošo šūnu citoplazmām tiktu izveidots vads. Arī savienojumiem ir tendence sakopoties un veidot sava veida plāksnes.

Spraugu krustojumu funkcijas

Pateicoties šo krustojumu veidošanai, var notikt noteiktu molekulu pārvietošanās starp kaimiņu šūnām. Pārvadājamās molekulas lielums ir noteicošais, optimālais diametrs ir 1,2, tāpat kā kalcija joni un ciklisks adenozīna monofosfāts.

Konkrēti, tie ir neorganiskie joni un ūdenī šķīstošās molekulas, kuras var pārnest no vienas šūnas citoplazmas uz blakus esošo citoplazmu.

Šajā kanālā izšķiroša loma ir kalcija koncentrācijai. Palielinoties kalcija koncentrācijai, aksiālie kanāli mēdz aizvērties.

Tādā veidā spraugas savienojumi aktīvi piedalās elektriskās un ķīmiskās savienošanas procesā starp šūnām, kā tas notiek sirds muskuļu šūnās, kuras ir atbildīgas par elektrisko impulsu pārvadi.

-Atvienošanas vai savienojošās šuves

Zem saspringtajiem savienojumiem mēs atrodam enkura savienojumus. Parasti tie atrodas epitēlija apikālās virsmas tuvumā. Šajā grupā mēs varam atšķirt trīs galvenās grupas: zonula adherens vai jostas desmosoms, makulas adherens vai precīzi desmosome un desmosome.

Šāda veida krustojumā blakus esošās šūnu membrānas, kuras savieno zonules un pielipušās makulas, atdala ar salīdzinoši plašu šūnu attālumu - salīdzinot ar minimālo atstarpi, kas pastāv saspringtu krustojumu gadījumā.

Starpšūnu telpu aizņem olbaltumvielas, kas pieder kadherīnu, desmogleīnu un desmoholīnu ģimenei, kas piestiprināta citoplazmas plāksnēm, kurās ir citi proteīni, kurus sauc par desmoplakīnu, plakoglobīnu un placophilīnu.

Enkuru savienojumu klasifikācija

Zonula pielīp

Tāpat kā necaurlaidīgu savienojumu gadījumā, enkura savienojumos mēs novērojam arī izvietojuma shēmu gredzena vai jostas formā. Zonasula adherens ir saistīts ar aktīna mikrofilmentiem divu olbaltumvielu: kadherīnu un katenīnu mijiedarbības rezultātā.

Macula adherens

Dažos gadījumos šī struktūra tiek dēvēta vienkārši par desmosomu, tā ir punktveida forma, kas ir saistīta ar starpposma pavedieniem, kas veidojas no keratīna. Šajā kontekstā šīs keratīna struktūras sauc par "tonofilimanetos". Kvēldiegi sniedzas no viena punkta uz otru epitēlija šūnās.

Punktu desmosomas

Tie nodrošina stiprību un stingrību epitēlija šūnām. Tādējādi tiek uzskatīts, ka tā galvenā funkcija ir saistīta ar blakus esošo šūnu stiprināšanu un stabilizāciju.

Desmosomas var pielīdzināt sava veida kniedēm vai metinājumiem, jo ​​tie atgādina atsevišķus sīkus punktus, nevis nepārtrauktas joslas.

Šāda veida krustojumus mēs atrodam savstarpēji savienotajos diskos, kas pievienojas sirds muskuļiem un sirds muskuļiem, un smadzenēs, kas savieno smadzeņu un muguras smadzeņu ārējo virsmu.

-Hemidesmosomas

Miguelferig, no Wikimedia Commons

Hemidesmosomas ietilpst asimetrisko krustojumu kategorijā. Šīs struktūras funkcija ir epitēlija šūnas bazālā domēna noenkurošana ar pamatā esošo bazālo laminātu.

Tiek izmantots termins hemidesmosome, jo šī struktūra burtiski parādās “puse” desmosomas. Tomēr no bioķīmiskā sastāva viedokļa abas savienības ir pilnīgi atšķirīgas.

Ir svarīgi precizēt, ka desmosomas ir atbildīgas par vienas blakus esošās šūnas pielipšanu citai, savukārt hemidesmosomas funkcija ir šūnas apvienošana ar pamatzaru.

Atšķirībā no makulas adrenes vai desmosomas, hemidesmosomām ir atšķirīga struktūra, kas sastāv no: citoplazmas slāņa, kas saistīts ar starpposma pavedieniem, un ārējo membrānu plāksnes, kas ir atbildīga par hemidesmosomas savienošanu ar pamata laminātu, izmantojot enkura pavediens.

Viena no hemidesmosomu funkcijām ir palielināt epitēlija audu vispārējo stabilitāti, pateicoties starpposma citoskeleta pavedienu klātbūtnei, kas piestiprināti pie pamata lamina komponentiem.

Šūnu krustojumi augos

Augu valstībā trūkst lielāko daļu no iepriekš aprakstītajiem šūnu krustojumiem, izņemot funkcionālu līdzinājumu, kas atgādina šķeltveida krustojumus.

Augos blakus esošo šūnu citoplazmas ir savienotas pa ceļiem vai kanāliem, ko sauc par plazmodesmām.

Šī struktūra rada nepārtrauktību no vienas augu šūnas uz nākamo. Lai arī tie strukturāli atšķiras no šķeltveida krustojumiem, tiem ir ļoti līdzīga loma, ļaujot iziet mazus jonus un molekulas.

Medicīniskā perspektīva

No medicīniskā viedokļa šūnu savienojumi ir būtiska tēma. Konstatēts, ka mutācijas gēnos, kas kodē olbaltumvielas, kas iesaistītas krustojumos, pārvēršas klīniskajās patoloģijās.

Piemēram, ja gēnā ir noteikta mutācija, kas kodē noteikta veida klaudīnu (viens no proteīniem, kas meditē mijiedarbību šauros krustojumos), tas cilvēkiem izraisa retu slimību.

Tas ir nieru magnija zuduma sindroms, un simptomi ir maz magnija un krampji.

Turklāt ir konstatēts, ka gēna, kas kodē nektīna 1 olbaltumvielu, mutācija ir atbildīga par aukslēju sindromu. Šis nosacījums tiek uzskatīts par vienu no visbiežāk sastopamajām kroplībām jaundzimušajiem.

Nektīna 1 gēna mutācijas ir saistītas arī ar citu stāvokli, ko sauc par ektodermālo displāziju un kas ietekmē cilvēka ādu, matus, nagus un zobus.

Pemphigus foliaceus ir pūslīša ādas slimība, ko nosaka autoantivielas pret desmogleīnu 1 - galveno elementu, kas ir atbildīgs par epidermas kohēzijas uzturēšanu.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Būtiskā šūnu bioloģija. Garland zinātne.
2. Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2000). Šūna: molekulārā pieeja. Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Makmillans.
4. Hils, RW, Vīzija, GA, Andersons, M., un Andersons, M. (2004). Dzīvnieku fizioloģija. Sinauer Associates.
5. Karp, G. (2009). Šūnu un molekulārā bioloģija: jēdzieni un eksperimenti. Džons Vilijs un dēli.
6. Kierszenbaum, A., & Tres, L. (2016). Histoloģija un šūnu bioloģija: ievads patoloģijā. Elsevier Brazīlija.
7. Lodish, H., Berks, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Molekulāro šūnu bioloģija. Makmillans.
8. Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioķīmija. Panamerican Medical Ed.