Поверхностные специализированные структуры: микроворсинка, ресничка, их ультраструктура, функции.

Поверхностные специализированные структуры – микроворсинки и реснички.

Микроворсинки — пальцевидные выросты цитоплазмы клетки диаметром 0.1 мкм и длиной 1 мкм, основу которых образуют актиновые микрофиламенты. Микроворсинки обеспечивают многократное увеличение площади поверхности клетки, на которой происходит расщепление и всасывание веществ. На апикальной поверхности некоторых клеток, активно участвующих в указанных процессах (в эпителии тонкой кишки и почечных канальцев) имеется до нескольких тысяч микроворсинок, образующих в совокупности щеточную каемку.

Каркас каждой микроворсинки образован пучком, содержащим около 40 микрофиламентов, лежащих вдоль ее длинной оси. В апикальной части микроворсинки этот пучок закреплен в аморфном веществе. Его жесткость обусловлена поперечными сшивками из белков фимбрина и виллина, изнутри пучок прикреплен к плазмолемме микроворсинки особыми белковыми мостиками (молекулами минимиозина). У основания микроворсинки микрофиламенты пучка вплетается в терминальную сеть, среди элементов которой имеются миозиновые филаменты.

Стереоцилии — видоизмененные длинные (в некоторых клетках — ветвящиеся) микроворсинки — выявляются зна-чительно реже, чем микроворсинки и, подобно последним, содержат пучок микрофиламентов.

Реснички и жгутики

Это специальные органеллы движения. В световом микроскопе эти структуры выглядят как тонкие выросты клетки. В основании реснички в цитоплазме видны хорошо красящиеся мелкие гранулы - базальные тельца. Длина ресничек составляет 5-10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм.

Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы с постоянным диаметром 300 нм. Этот вырост от основания до самой его верхушки покрыт плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема («осевая нить») - сложная структура, состоящая в основном из микротрубочек. Проксимальная часть реснички (базальное тельце) погружена в цитоплазму. Диаметры аксонемы и базального тельца одинаковы (около 200 нм).

Базальное тельце по своей структуре очень сходно с центриолью. Оно также состоит из 9 триплетов микротрубочек. Часто в основании реснички лежит пара базальных телец, располагающихся под прямым углом друг к другу, подобно диплосоме.

Аксонема в своем составе имеет 9 дублетов аксонемальных микротрубочек, образующих стенку цилиндра аксонемы и связанных друг с другом с помощью белковых выростов - «ручек». Кроме периферических дублетов микротрубочек, в центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. В целом систему микротрубочек реснички описывают как (9х2)+2 в отличие от (9х3)+0 системы центриолей и базальных телец. Базальное тельце и аксонема структурно связаны друг с другом и составляют единое целое: два триплета микротрубочек базального тельца, расположенные у апикального полюса клетки под плазмолеммой, связываются с микротрубочками дублетов аксонемы.

Свободные клетки, имеющие реснички и жгутики, обладают способностью двигаться, а неподвижные клетки движением ресничек могут перемещать жидкость и корпускулярные частицы. При движении ресничек и жгутиков длина их не уменьшается, поэтому неправильно называть это движение сокращением.

Основной белок ресничек - тубулин - не способен к сокращению и укорочению. Движение ресничек осуществляется за счет активности белка динеина, локализованного в «динеиновых ручках» дублетов микротрубочек. Незначительные смещения дублетов микротрубочек относительно друг друга вызывают изгиб всей реснички. Если такое локальное смещение будет происходить вдоль жгутика, то возникает волнообразное его движение.

Клеточные соединения.

подразделяются на два основных вида:

1.Механические соединения — обусловливают механическую связь эпителиоцитов друг с другом. В их число входят плотные соединения, промежуточные соединения, десмосомы, интердигитации;

2.Коммуникационные соединения — обеспечивают химическую (метаболическую, ионную и электрическую) связь между эпителиоцитами. К ним относятся щелевые соединения.

(1) Плотное соединение — наиболее тесный контакт клеток из всех известных в природе. Представляет собой область частичного слияния наружных листков плазмолемм двух соседних клеток, которая блокирует распространение веществ по межклеточному пространству (обеспечивая тем самым барьерную функцию эпителия и регулируемость транспорта веществ через эпителиальный пласт). Это соединение также препятствует свободному перемещению и смешиванию функционально различных внутримембранных белков, локализующихся в плазмолемме апикальной и базолатеральной поверхностей клетки, что способствует поддержанию ее полярности.

Плотное соединение имеет вид пояска шириной 0,1-0,5 мкм, окружающего клетку по периметру (обычно у ее апикального полюса) и состоящего из анастомозирующих тяжей внутримембранных частиц. Эти частицы образованы белком окклюдином; каждая из них представляет собой область точечного слияния плазмолемм двух соседних клеток. Проницаемость плотных соединений тем ниже, чем выше число тяжей таких частиц. Они могут динамично и временно размыкаться (например, при миграции лейкоцитов через межклеточ-ные пространства).

(2) Промежуточное соединение, или опоясывающая десмосома(Адгезивный поясок) локализуется на латеральной поверхности эпителиоцита. Охватывает клетку по периметру в виде пояска (см. рис. 5-2), на сечении имеющего сходство с десмосомой. В области промежуточного соединения обращенные к цитоплазме листки плазмолеммы утолщены, образуя пластинки прикрепления, которые содержат актин-связывающие белки α-актинин, винкулин и плакоглобин (последний обнаруживается также в десмосомах). К этим пластинкам прикрепляются элементы цитоскелета — актиновые микрофиламенты, вплетающиеся также в терминальную сеть. Межклеточная щель расширена и заполнена умеренно плотным веществом.

(3) Десмосома (macula adherens — пятно сцепления) — состоит из утолщенных и уплотненных участков цито-плазматического листка плазмолемм двух соседних клеток — пластинок прикрепления, разделенных межклеточной щелью

 

Пластинки прикрепления имеют дисковидную форму (диаметр около 0.5 мкм, толщина 15 нм) и служат участками прикрепления к плазмолемме промежуточных филаментов (тонофиламентов). Они содержат особые белки — десмоплакины, плакоглобин и десмокальмин.

Межклеточная щель в области десмосомы имеет ширину около 25 нм и заполнена материалом низкой электронной плотности, часто поперечно исчерченным.

Десмосомы разбросаны по поверхности клетки; они, как и промежуточные соединения, служат участками, опосредующими связь элементов цитоскелета (внутриклеточного компонента) с компонентами межклеточного вещества.

 (4) Интердигитации — межклеточные соединения, образованные выпячиваниями цитоплазмы одних клеток, вдающимися в цитоплазму других. За счет интердигитации увеличивается прочность соединения клеток друг с другом и нарастает площадь поверхности, через которую могут осуществляться межклеточные обменные процессы.

(5) Щелевое соединение (nexus)  представляет собой область протяженностью 0,5-3 мкм, где плазмолеммы разделены промежутком в 2-3 нм (см. рис. 4.9). Со стороны цитоплазмы никаких специальных примембранных структур в данной области не обнаруживается, но в структуре плазмолемм соседних клеток друг против друга располагаются специальные белковые комплексы (коннексоны), которые образуют каналы из одной клетки в другую. Этот тип соединения встречается во всех группах тканей.

Функциональная роль щелевого соединения заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетке.

Синаптические соединения, или синапсы. Этот тип соединений характерен для нервной ткани и встречается в специализированных участках контакта как между двумя нейронами, так и между нейроном и каким-либо иным элементом, входящим в состав рецептора или эффектора (например, нервно-мышечные, нервно-эпителиальные синапсы).

  Синапсы - участки контактов двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одного элемента к другому