Гликокаликс

Что такое гликокаликс

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.