Извънклетъчен матрикс и клетъчна стена

Дълго време разглеждахме вътрешността на клетката. Но как изглежда клетката отвън? До голяма степен отговорът зависи от това каква клетка наблюдаваме.

Растенията и гъбите имат здрава клетъчна стена за защита и опора, докато животинските клетки могат да секретират материали в средата си, за да формират мрежа от макромолекули, наречена извънклетъчен матрикс. Тук ще се спрем на тези външни структури и ролята им при различните видове клетки.

Повечето животински клетки отделят материали в извънклетъчното пространство, създавайки сложна мрежа от белтъци и въглехидрати, наречена извънклетъчен матрикс (ИКМ). Основен компонент на извънклетъчния матрикс е белтъкът колаген. Колагеновите белтъци се модифицират с въглехидрати и когато се отделят от клетката, те формират дълги нишки, наречени колагенови влакна${}^1$‍.

Колагенът е важен, тъй като подсилва тъканите и им дава структурна цялост. При хората има генетични заболявания, които засягат колагена, например синдромът на Елерс-Данлос, и водят до твърде лесно разтягане и разкъсване на тъканите${}^2$‍.

Колагеновите влакна в извънклетъчния матрикс са преплетени с клас протеогликани, свързани с въглехидрати. Те могат да са свързани към дълъгия гръбнак на полизахарид, както е показано на фигурата по-долу. Извънклетъчният маткрикс съдържа и много други видове белтъци и въглехидрати.

Извънклетъчният матрикс е директно свързан с клетките, които заобикаля. Някои от ключовите свърващи протеини се наричат интегрини и са вградени в плазмената мембрана. Белтъците в извънклетъчния матрикс като молекулите на фибронектина, показани в зелено на диаграмата по-горе, функционират като мостове между интегрините и други белтъци от извънклетъчния матрикс, например колаген. От вътрешната страна на мембраната интегрините са свързани с цитоскелета.

Интегрините свързват клетката и извънклетъчния матрикс. Освен това те помагат на клетката да усети околната си среда. Те могат да улавят химични и механични сигнали от извънклетъчния матрикс и да задействат сигнални пътища в отговор на тези сигнали${}^{4,5}$‍.

Съсирването на кръвта е друг пример за комуникация между клетките и извънклетъчния матрикс. Когато клетките, покриващи кръвоносен съд, се разрушат, те показват протеинов рецептор, наречен тъканен фактор. Когато тъканният фактор се свърже с молекула, намираща се в извънклетъчния матрикс, се отключват различни отговори, които намаляват загубата на кръв. Например се предизвиква "залепване" на тромбоцити за стената на наранения кръвоносен съд, което стимулира производството на съсирващи фактори.

Въпреки че растенията не произвеждат колаген, те имат своя собствена поддържаща извънклетъчна структура: клетъчната стена. Клетъчната стена е здрава обвивка, която огражда клетката, защитава я и ѝ дава опора и форма. Вероятно знаеш, че когато отхапеш от суров зеленчук, например целина, той хрупка. До голяма степен хрупкавостта се дължи на здравината на клетъчните стени на целината.

Гъбите също имат клетъчни стени, както и някои протисти (група, състояща се основно от едноклетъчни еукариоти), и повечето прокариоти, но не ти препоръчвам да захапваш никой от изброените организми, за да провериш дали хрупка.

Подобно на извънклетъчния матрикс, растителната клетъчна стена е изградена от молекули, секретирани от клетката. Основната органична молекула в състава на клетъчната стена се нарича целулоза, полизахарид, изграден от мономери глюкоза. Целулозата образува влакна, наречени микрофибрили, както е показано на диаграмата по-долу.

Повечето растителни клетъчни стени съдържат различни полизахариди и белтъци. Освен целулоза, другите полизахариди, които се срещат често в клетъчната стена на растенията, включват хемицелулоза и пектин, показани на диаграмата по-горе. Средната ламела, показана в горната част на диаграмата, е лепкав слой, който държи клетъчните стени на съседни растителни клетки една за друга${}^{6,7}$‍.