ГЛЮКОКАЛИКС: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Гликокаликса представляет собой углевод - обогащенные слой , покрывающий наружную поверхность различных типов клеток, в частности бактерий и клеток человека. Это защитное покрытие выполняет несколько очень важных функций для клетки.

По сути, гликокаликс состоит из цепочек полисахаридов (сахаров), прикрепленных к различным молекулам белков и липидов, таким образом образуя ассоциации, называемые гликопротеинами и гликолипидами соответственно. В результате получается липкое волокнистое полотно, способное к гидратации.

В эукариотических клетках состав гликокаликса может быть фактором, используемым для распознавания клетки.

В свою очередь, в бактериальных клетках гликокаликс обеспечивает защитный слой против факторов хозяина, фактически, обладание гликокаликсом связано со способностью бактерий создавать инфекцию.

У человека гликокаликс обнаружен на мембранах эндотелиальных клеток сосудов и эпителиальных клеток пищеварительного тракта.

Со своей стороны, бактериальный гликокаликс может окружать отдельные клетки или колонии, образуя так называемые бактериальные биопленки.

Глюкокаликс у бактерий

Структурные характеристики и химический состав бактериального гликокаликса различаются в зависимости от вида, но в целом это дополнительное покрытие может иметь одну из двух форм:

Шлам

Гликокаликс считается слоем слизи, когда молекулы гликопротеина слабо связаны с клеточной стенкой.

Однако бактерии, покрытые этим типом гликокаликса, защищены от обезвоживания и потери питательных веществ.

Капсулы

Гликокаликс считается капсулой, когда полисахариды более прочно прикрепляются к клеточной стенке.

Капсулы имеют липкую консистенцию, которая, помимо защиты, также способствует адгезии к твердым поверхностям в окружающей среде.

Бактерии, содержащие капсулы, считаются инкапсулированными и обычно имеют более высокую патогенность (способность вызывать заболевание), поскольку капсулы защищают бактерии, в том числе от фагоцитирующих лейкоцитов иммунной системы.

Глюкокаликс у человека

У людей глюкокаликс очень важен для функции сосудов и пищеварительной системы.

Глюкокаликс в эндотелии сосудов

Кровеносные сосуды на самом деле представляют собой маленькие трубочки, состоящие из клеток. Клетки внутри трубки называются эндотелиальными клетками, и они должны выдерживать давление крови, которая постоянно течет по ним.

Чтобы противостоять этому, эндотелиальные клетки сосудов образуют слизистый слой. Этот гликокаликс также содержит ферменты и белки, которые помогают клеткам, участвующим в процессе свертывания крови, при необходимости прикрепляться к кровеносным сосудам.

Основная функция глюкокаликса в сосудистой системе - поддержание эндотелиального гомеостаза.

Изменение структуры гликокаликса в эндотелии сосудов может вызвать образование сгустка крови в кровеносном сосуде, затрудняя ток крови через систему кровообращения и, таким образом, пагубно сказываясь на здоровье.

Глюкокаликс в пищеварительном тракте

Второй наиболее описанный пример глюкокаликса у человека обнаружен в пищеварительной системе. Тонкая кишка отвечает за всасывание всех питательных веществ, поступающих с пищей, которую мы едим.

Клетки тонкого кишечника, отвечающие за поглощение питательных веществ, имеют множество мелких складок, называемых микроворсинками.

Каждая из клеток, составляющих микроворсинки, покрыта гликокаликсом, который состоит из мукополисахаридов (длинные цепи сложных сахаров) и гликопротеинов.

Таким образом, он обеспечивает дополнительную поверхность для абсорбции, а также включает ферменты, секретируемые этими клетками, которые необходимы для заключительных этапов переваривания пищи.

Каждый раз, когда мы едим, есть риск проглотить вредный материал, который может проникнуть через слизистую оболочку кишечника.

Следовательно, помимо функции пищеварения и поглощения питательных веществ, глюкокаликс кишечного эпителия должен также выполнять функцию защитного барьера для фильтрации вредных продуктов.

Другие функции гликокаликса

Гликокаликс также выполняет другие функции по защите от инфекций и рака, адгезии клеток, регуляции воспаления, оплодотворения и эмбрионального развития.

Ссылки:

1. Костертон, Дж. У. и Ирвин, Р. Т. (1981). Бактериальный гликокаликс в природе и болезнях. Ежегодный обзор микробиологии, 35, 299–324.
2. Эгбертс, HJA, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, Mouwen, JMVM, Koninkx, JFJG, Dijk, J.E Van, & Mouwen, JMVM (1984). Биологические и патобиологические аспекты гликокаликса эпителия тонкой кишки. Обзор. Veterinary Quarterly, 6 (4), 186–199.
3. Йоханссон, М., Шевалл, Х., и Ханссон, Г. (2013). Слизистая система желудочно-кишечного тракта в состоянии здоровья и болезни. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10 (6), 352–361.
4. Капеллос, Г.Е., и Алексиу, Т.С. (2013). Моделирование переноса количества движения и массы в клеточных биологических средах: от молекулярной до тканевой шкалы. В С. М. Беккер и А. В. Кузнецов (ред.), Транспорт в биологических средах (стр. 561). Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, DW, & Vink, H. (2007). Эндотелиальный гликокаликс: состав, функции и визуализация. Pflügers Archiv - Европейский журнал физиологии, 454, 345–359.
6. Роберт П., Лимозин Л., Бенолиэль А.-М., Пьер А. и Бонгранд П. (2006). Гликокаликсная регуляция клеточной адгезии. В принципах сотовой инженерии. Академическая пресса.
7. Тарбелл, Дж. М., & Отмена, Л. М. (2016). Гликокаликс и его значение в медицине человека (Обзор). Журнал внутренней медицины, 280, 97-113.
8. Вайнбаум, С., Тарбелл, Дж. М., и Дамиано, Е. Р. (2007). Структура и функция эндотелиального слоя гликокаликса. Ежегодный обзор биомедицинской инженерии, 9, 121–167.
9. Уилки, М. (2014). Гликокаликс: пушистая шерсть теперь регулирует передачу сигналов клетками. Международный перитонеальный диализ, 34 (6), 574–575.