hücre zarı- bu, aşağıdaki işlevleri yerine getiren bir hücre kabuğudur: hücre içeriğinin ayrılması ve dış ortam, maddelerin seçici taşınması (hücre için dış ortam ile değiş tokuş), bazı biyokimyasal reaksiyonların meydana geldiği yer, hücrelerin dokularla birleşmesi ve alımı.

Hücre zarları plazma (hücre içi) ve dış olarak ayrılır. Herhangi bir zarın ana özelliği yarı geçirgenlik, yani yalnızca belirli maddeleri geçirebilme yeteneğidir. Bu, hücre ile dış ortam arasında seçici alışverişe veya hücrenin bölümleri arasında alışverişe izin verir.

Plazma zarları lipoprotein yapılarıdır. Lipitler kendiliğinden bir çift tabaka (çift tabaka) oluşturur ve zar proteinleri bunun içinde "yüzer". Membranlar birkaç bin içerir çeşitli proteinler: yapısal, taşıyıcılar, enzimler, vb. Protein molekülleri arasında hidrofilik maddelerin geçtiği gözenekler vardır (lipid çift tabakası bunların hücreye doğrudan nüfuz etmesini engeller). Doku oluşumu sırasında hücre tanıma sürecinde yer alan glikosil grupları (monosakkaritler ve polisakkaritler), membran yüzeyindeki bazı moleküllere bağlanır.

Membranların kalınlıkları farklıdır, genellikle 5 ila 10 nm arasındadır. Kalınlık, amfifilik lipid molekülünün boyutuna göre belirlenir ve 5.3 nm'dir. Zarın kalınlığındaki bir başka artış, zar protein komplekslerinin boyutundan kaynaklanmaktadır. Bağlı olarak dış koşullar(düzenleyici kolesteroldür) çift tabakanın yapısı daha yoğun veya sıvı hale gelecek şekilde değişebilir - maddelerin zarlar boyunca hareket hızı buna bağlıdır.

Hücre zarları şunları içerir: plazmalemma, karyolemma, endoplazmik retikulum zarları, Golgi aparatı, lizozomlar, peroksizomlar, mitokondri, inklüzyonlar, vb.

Lipitler suda çözünmez (hidrofobiklik), ancak organik çözücüler ve yağlarda kolayca çözünür (lipofilisite). Farklı zarlardaki lipitlerin bileşimi aynı değildir. Örneğin, plazma zarı çok miktarda kolesterol içerir. Membrandaki lipitlerden en yaygın olanları fosfolipidler (gliserofosfatidler), sfingomyelinler (sfingolipidler), glikolipidler ve kolesteroldür.

Fosfolipidler, sfingomyelinler, glikolipitler, işlevsel olarak farklı iki bölümden oluşur: yük taşımayan polar olmayan hidrofobik - aşağıdakilerden oluşan "kuyruklar" yağ asitleri ve hidrofilik, yüklü kutup "kafaları" içeren - alkol grupları (örneğin, gliserin).

Molekülün hidrofobik kısmı genellikle iki yağ asidinden oluşur. Asitlerden biri sınırlayıcı, ikincisi doymamış. Bu, lipitlerin kendiliğinden iki katmanlı (bilipid) zar yapıları oluşturma yeteneğini belirler. Membran lipitleri aşağıdaki işlevleri yerine getirir: bariyer, taşıma, protein mikroçevresi, elektrik direnci membranlar.

Zarlar, bir dizi protein molekülü ile birbirinden farklıdır. Birçok zar proteini, polar (yük taşıyan) amino asitler açısından zengin bölgelerden ve polar olmayan amino asitler (glisin, alanin, valin, lösin) içeren bölgelerden oluşur. Zarların lipid katmanlarındaki bu tür proteinler, polar olmayan bölgeleri, lipidlerin hidrofobik bölgelerinin bulunduğu zarın "yağ" kısmına daldırılacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu proteinlerin polar (hidrofilik) kısmı lipit başları ile etkileşir ve sulu faza doğru çevrilir.

Biyolojik zarların ortak özellikleri vardır:

zarlar - kapalı sistemler, hücrenin içeriğinin ve bölmelerinin karışmasına izin vermeyen. Membranın bütünlüğünün ihlali hücre ölümüne yol açabilir;

yüzeysel (düzlemsel, yanal) hareketlilik. Zarlarda, yüzey üzerinde sürekli bir madde hareketi vardır;

membran asimetrisi. Dış ve yüzey katmanlarının yapısı kimyasal, yapısal ve işlevsel olarak heterojendir.

Hücre zarları: yapıları ve işlevleri

Zarlar, tüm canlı hücreleri çevreleyen son derece viskoz ve aynı zamanda plastik yapılardır. Hücre zarlarının görevleri:

1. Plazma zarı, hücre dışı ve hücre içi ortamın farklı bir bileşimini koruyan bir bariyerdir.

2. Zarlar, hücre içinde özel bölmeler oluşturur, yani çok sayıda organel - mitokondri, lizozomlar, Golgi kompleksi, endoplazmik retikulum, nükleer zarlar.

3. Oksidatif fosforilasyon ve fotosentez gibi süreçlerde enerji dönüşümünde yer alan enzimler, zarlarda lokalizedir.

membran yapısı

1972'de Singer ve Nicholson, zar yapısının akışkan mozaik modelini önerdiler. Bu modele göre, işleyen zarlar, sıvı bir fosfolipid matrisinde çözünmüş küresel integral proteinlerin iki boyutlu bir çözümüdür. Bu nedenle, zarlar, düzenli bir molekül düzenlemesi ile bimoleküler bir lipit tabakasına dayanır.

Bu durumda hidrofilik tabaka, fosfolipitlerin kutup başı (buna kolin, etanolamin veya serin bağlı bir fosfat kalıntısı) ve ayrıca glikolipidlerin karbonhidrat kısmı tarafından oluşturulur. Bir hidrofobik katman - yağ asitlerinin hidrokarbon radikalleri ve sfingosin fosfolipidleri ve glikolipidler.

Membran özellikleri:

1. Seçici geçirgenlik. Kapalı çift tabaka, zarın ana özelliklerinden birini sağlar: hidrofobik çekirdeğinde çözünmedikleri için suda çözünen moleküllerin çoğuna karşı geçirimsizdir. Oksijen, CO 2 ve nitrojen gibi gazlar, molekül boyutlarının küçük olması ve çözücülerle zayıf etkileşimleri nedeniyle hücre içine kolayca nüfuz etme özelliğine sahiptir. Ayrıca, lipit yapısındaki moleküller, örneğin steroid hormonları, çift tabakadan kolayca nüfuz eder.

2. Likidite. Lipit çift tabakası sıvı-kristal bir yapıya sahiptir, çünkü lipit tabakası genellikle sıvıdır, ancak içinde kristal yapılara benzer katılaşma alanları vardır. Lipit moleküllerinin konumu düzenli olmasına rağmen, hareket etme yeteneklerini korurlar. İki tür fosfolipid hareketi mümkündür: takla (bilimsel literatürde “flip-flop” olarak adlandırılır) ve yanal difüzyon. Birinci durumda, bimoleküler tabakada birbirine zıt olan fosfolipid molekülleri birbirlerine doğru dönerler (veya takla atarlar) ve zarda yer değiştirirler, yani dışarısı içeri dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu tür sıçramalar, enerji harcamasıyla ilişkilidir ve çok nadirdir. Daha sık olarak, eksen etrafında dönmeler (dönme) ve yanal difüzyon gözlenir - zar yüzeyine paralel tabaka içinde hareket.

3. Zarların asimetrisi. Aynı zarın yüzeyleri, lipitlerin, proteinlerin ve karbonhidratların bileşiminde farklılık gösterir (enine asimetri). Örneğin, dış katmanda fosfatidilkolinler baskınken, iç katmanda fosfatidiletanolaminler ve fosfatidilserinler baskındır. Glikoproteinlerin ve glikolipidlerin karbonhidrat bileşenleri dış yüzeye gelerek glikokaliks adı verilen sürekli bir kese oluşturur. İç yüzeyinde karbonhidrat yoktur. Proteinler - hormon reseptörleri, plazma zarının dış yüzeyinde bulunur ve bunlar tarafından düzenlenen enzimler - adenilat siklaz, fosfolipaz C - iç kısımda vb.

Zar proteinleri

Membran fosfolipidleri, membran proteinleri için bir çözücü görevi görerek, ikincisinin işlev görebileceği bir mikro ortam yaratır. Zardaki farklı proteinlerin sayısı sarkoplazmik retikulumda 6-8'den plazma zarında 100'ün üzerine kadar değişir. Bunlar enzimler, taşıma proteinleri, yapısal proteinler, ana doku uygunluk sisteminin antijenleri dahil antijenler, çeşitli moleküller için reseptörlerdir.

Zardaki lokalizasyona göre, proteinler integral (kısmen veya tamamen zara batırılmış) ve periferik (yüzeyinde bulunur) olarak ayrılır. Bazı integral proteinler, zarı tekrar tekrar deler. Örneğin, retinal fotoreseptör ve β2-adrenerjik reseptör çift tabakayı 7 kez geçer.

Zarlar boyunca madde ve bilgi aktarımı

Hücre zarları sıkıca kapatılmış bölümler değildir. Membranların ana işlevlerinden biri, madde ve bilgi transferinin düzenlenmesidir. Küçük moleküllerin transmembran hareketi 1) pasif veya kolaylaştırılmış difüzyonla ve 2) aktif taşımayla gerçekleştirilir. Büyük moleküllerin transmembran hareketi 1) endositoz ve 2) ekzositoz ile gerçekleştirilir. Membranlar boyunca sinyal iletimi, plazma zarının dış yüzeyinde lokalize olan reseptörlerin yardımıyla gerçekleştirilir. Bu durumda, sinyal ya transformasyona uğrar (örneğin, glukagon cAMP) ya da endositozla ilişkili olarak içselleştirilir (örneğin, LDL - LDL reseptörü).

Basit difüzyon, maddelerin elektrokimyasal bir gradyan boyunca hücreye nüfuz etmesidir. Bu durumda, hiçbir enerji maliyeti gerekmez. Basit difüzyon hızı, 1) maddenin transmembran konsantrasyon gradyanı ve 2) zarın hidrofobik tabakasındaki çözünürlüğü ile belirlenir.

Kolaylaştırılmış difüzyonla, maddeler ayrıca zardan bir konsantrasyon gradyanı boyunca, enerji maliyeti olmadan, ancak özel zar taşıyıcı proteinlerin yardımıyla taşınır. Bu nedenle, kolaylaştırılmış difüzyon, bir dizi parametrede pasif difüzyondan farklıdır: 1) kolaylaştırılmış difüzyon, yüksek seçicilik ile karakterize edilir, çünkü taşıyıcı protein, transfer edilen maddeyi tamamlayıcı bir aktif merkeze sahiptir; 2) kolaylaştırılmış difüzyon hızı bir platoya ulaşabilir, çünkü taşıyıcı molekül sayısı sınırlıdır.

Bazı taşıma proteinleri, bir maddeyi zarın bir tarafından diğerine taşır. Bu kadar basit bir aktarıma pasif tek bağlantı noktası denir. Bir uniport örneği, glikozu hücre zarları boyunca taşıyan bir glikoz taşıyıcı olan GLUT'tur. Diğer proteinler, bir maddenin taşınmasının başka bir maddenin aynı yönde eşzamanlı veya sıralı taşınmasına bağlı olduğu ortak taşıma sistemleri olarak işlev görür - böyle bir aktarıma pasif simport denir veya ters yönde - böyle bir aktarıma denir pasif antiport. Mitokondriyal iç zarın translokazları, özellikle ADP/ATP translokaz, pasif antiport mekanizmasına göre işlev görür.

Aktif taşıma ile, bir maddenin transferi bir konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştirilir ve bu nedenle enerji maliyetleri ile ilişkilendirilir. Ligandların zar boyunca transferi, ATP enerjisinin harcanmasıyla ilişkiliyse, böyle bir transfere birincil aktif taşıma denir. Bir örnek, insan hücrelerinin plazma zarında lokalize olan Na + K + -ATPaz ve Ca2+ -ATPaz ve mide mukozasının H + ,K + -ATPaz'ıdır.

ikincil aktif taşıma. Konsantrasyon gradyanına karşı bazı maddelerin taşınması, konsantrasyon gradyanı boyunca Na +'nın (sodyum iyonları) eşzamanlı veya sıralı taşınmasına bağlıdır. Bu durumda ligand Na+ ile aynı yönde transfer edilirse bu işleme aktif simport denir. Aktif belirti mekanizmasına göre glikoz, konsantrasyonunun düşük olduğu bağırsak lümeninden emilir. Ligand, sodyum iyonlarına ters yönde aktarılırsa, bu işleme aktif antiport denir. Bir örnek, plazma zarının Na + ,Ca2+ değiştiricisidir.

Hücre zarı.

Hücre zarı, herhangi bir hücrenin içeriğini dış ortamdan ayırarak bütünlüğünü sağlar; hücre ve çevre arasındaki alışverişi düzenler; hücre içi zarlar, hücreyi özel kapalı bölmelere - belirli çevresel koşulların korunduğu bölmeler veya organellere böler.

Yapı.

Hücre zarı, çoğu sözde karmaşık lipitler - fosfolipitler olan lipitler (yağlar) sınıfındaki moleküllerin çift katmanıdır (iki katmanlı). Lipit moleküllerinin bir hidrofilik (“baş”) ve bir hidrofobik (“kuyruk”) kısmı vardır. Zar oluşumu sırasında moleküllerin hidrofobik kısımları içe doğru, hidrofilik kısımları ise dışa doğru döner. Zarlar, farklı organizmalarda çok benzer yapılardır. Membran kalınlığı 7-8 nm'dir. (10-9 metre)

hidrofiliklik- bir maddenin su ile ıslanma yeteneği.
hidrofobiklik- bir maddenin su ile ıslanamaması.

Biyolojik zar ayrıca çeşitli proteinler içerir:
- integral (membrandan geçerek)
- yarı bütünleşik (bir ucu dış veya iç lipit tabakasına daldırılmış)
- yüzeysel (dışta veya zarın iç taraflarına bitişik).
Bazı proteinler, hücre zarının hücre içinde hücre iskeleti ve varsa hücre duvarı (varsa) dışında hücre duvarı ile temas noktalarıdır.

hücre iskeleti- hücre içindeki hücre iskelesi.

fonksiyonlar.

1) Bariyer- Çevre ile düzenli, seçici, pasif ve aktif bir metabolizma sağlar.

2) Taşıma- zar yoluyla maddelerin hücre içine ve dışına taşınması vardır matris - zar proteinlerinin belirli bir göreli konumunu ve oryantasyonunu, bunların optimum etkileşimini sağlar.

3) Mekanik- hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve ayrıca diğer hücrelerle (dokularda) bağlantısını sağlar.Hücreler arası madde, mekanik işlevin sağlanmasında büyük rol oynar.

4) Reseptör- zardaki bazı proteinler reseptördür (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller).

Örneğin, kanda dolaşan hormonlar, yalnızca bu hormonlara karşılık gelen reseptörleri olan hedef hücrelere etki eder. Nörotransmiterler ( kimyasal maddeler sinir impulslarının iletilmesini sağlayan) ayrıca hedef hücrelerin spesifik reseptör proteinlerine bağlanır.

hormonlar- Biyolojik olarak aktif sinyal kimyasalları.

5) enzimatik Membran proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.

6) Biyopotansiyellerin üretilmesi ve iletilmesinin uygulanması.
Zarın yardımıyla hücrede sabit bir iyon konsantrasyonu korunur: hücre içindeki K + iyonunun konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve Na + konsantrasyonu çok daha düşüktür, bu çok önemlidir, çünkü bu, zar boyunca potansiyel farkı korur ve bir sinir impulsu oluşturur.

sinir uyarısı – bir sinir lifi boyunca iletilen bir uyarma dalgası.

7) Hücre etiketleme- zar üzerinde, hücreyi tanımlamanıza izin veren işaretleyiciler - "etiketler" görevi gören antijenler vardır. Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, kendilerine bağlı dallı oligosakarit yan zincirlere sahip proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaret yapmak mümkündür. İşaretleyiciler yardımıyla hücreler diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organ ve dokuları oluştururken onlarla uyum içinde hareket edebilir. Bu da sağlar bağışıklık sistemi yabancı antijenleri tanır.

geçirgenlik özellikleri

Hücre zarları seçici geçirgenliğe sahiptir: çeşitli şekillerde yavaşça içlerinden geçerler:

• Glikoz ana enerji kaynağıdır.
• Amino asitler vücuttaki tüm proteinleri oluşturan yapı taşlarıdır.
• Yağ asitleri - yapısal, enerji ve diğer işlevler.
• Gliserol - vücudun suyu tutmasını sağlar ve idrar üretimini azaltır.
• İyonlar reaksiyonlar için enzimlerdir.

Dahası, zarların kendileri bu süreci bir dereceye kadar aktif olarak düzenler - bazı maddeler geçerken diğerleri geçmez. Maddelerin hücreye girmesi veya hücreden dışarıya atılması için dört ana mekanizma vardır:

Pasif geçirgenlik mekanizmaları:

1) Difüzyon.

Bu mekanizmanın bir varyantı, belirli bir molekülün bir maddenin zardan geçmesine yardımcı olduğu kolaylaştırılmış difüzyondur. Bu molekül, yalnızca bir tür maddenin geçmesine izin veren bir kanala sahip olabilir.

difüzyon- bir maddenin moleküllerinin diğerinin molekülleri arasında karşılıklı nüfuz etme süreci.

osmoz– çözücü moleküllerinin yarı geçirgen bir zarından daha yüksek bir çözünen madde konsantrasyonuna doğru tek yönlü difüzyon işlemi.

Normal bir kan hücresini çevreleyen zar, yalnızca su molekülleri, oksijen, kanda çözünmüş bazı besinler ve hücresel atık ürünler için geçirgendir.

Aktif geçirgenlik mekanizmaları:

1) Aktif taşıma.

aktif taşımacılık– bir maddenin düşük konsantrasyonlu bir alandan yüksek konsantrasyonlu bir alana aktarılması.

Aktif taşıma, düşük konsantrasyonlu bir alandan yüksek konsantrasyonlu bir alana geçtiği için enerji gerektirir. Zar üzerinde aktif olarak potasyum iyonlarını (K+) hücreye pompalayan ve hücreden sodyum iyonlarını (Na+) pompalayan özel pompa proteinleri vardır, ATP enerji görevi görür.

ATP– Tüm biyokimyasal süreçler için evrensel enerji kaynağı. .(daha sonra)

2) Endositoz.

Herhangi bir nedenle hücre zarını geçemeyen ancak hücre için gerekli olan parçacıklar, endositoz ile zardan geçebilirler.

endositoz– hücre tarafından dış materyal alımı süreci.

Pasif taşıma sırasında zarın seçici geçirgenliği, özel kanallardan - integral proteinlerden kaynaklanmaktadır. Membranın içinden ve içinden geçerek bir tür geçit oluştururlar. K, Na ve Cl elementlerinin kendi kanalları vardır. Konsantrasyon gradyanına göre, bu elementlerin molekülleri hücrenin içine ve dışına hareket eder. Tahriş olduğunda, sodyum iyon kanalları açılır ve hücreye keskin bir sodyum iyon akışı olur. Bu, membran potansiyelinde bir dengesizliğe neden olur. Bundan sonra, zar potansiyeli geri yüklenir. Potasyum iyonlarının yavaşça hücreye girdiği potasyum kanalları her zaman açıktır.

membran yapısı

Geçirgenlik

aktif taşımacılık

osmoz

endositoz

1972 yılında, kısmen geçirgen bir zarın hücreyi çevrelediği ve bir takım hayati görevleri yerine getirdiği teorisi ortaya atılmış ve hücre zarlarının yapı ve fonksiyonları bellidir. önemli sorunlar Vücuttaki tüm hücrelerin düzgün çalışmasıyla ilgili. 17. yüzyılda mikroskobun icadıyla birlikte yaygınlaştı. Bitki ve hayvan dokularının hücrelerden oluştuğu anlaşıldı ancak cihazın çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle hayvan hücresinin etrafında herhangi bir engel görmek imkansızdı. 20. yüzyılda, zarın kimyasal yapısı daha ayrıntılı olarak incelendi, lipitlerin temelini oluşturduğu bulundu.

Hücre zarlarının yapısı ve görevleri

Hücre zarı, canlı hücrelerin sitoplazmasını çevreler ve hücre içi bileşenleri dış ortamdan fiziksel olarak ayırır. Mantarlar, bakteriler ve bitkiler de koruma sağlayan ve büyük moleküllerin geçişini engelleyen hücre duvarlarına sahiptir. Hücre zarları ayrıca hücre iskeletinin gelişiminde ve diğer hayati parçacıkların hücre dışı matrise bağlanmasında da rol oynar. Bu, onları bir arada tutmak, vücudun dokularını ve organlarını oluşturmak için gereklidir. Hücre zarının yapısal özellikleri geçirgenliği içerir. Ana işlev korumadır. Zar, gömülü proteinler içeren bir fosfolipid tabakasından oluşur. Bu kısım, aşağıdaki gibi süreçlerde yer alır: Hücre adezyonu, iyonik iletim ve sinyal sistemleri ve duvar, glikokaliks ve iç hücre iskeleti dahil olmak üzere birkaç hücre dışı yapı için bir bağlantı yüzeyi görevi görür. Zar ayrıca seçici bir filtre görevi görerek hücrenin potansiyelini korur. İyonlara ve organik moleküllere seçici olarak geçirgendir ve parçacıkların hareketini kontrol eder.

Hücre zarını içeren biyolojik mekanizmalar

1. Pasif difüzyon: karbondioksit (CO2) ve oksijen (O2) gibi bazı maddeler (küçük moleküller, iyonlar) plazma zarından geçebilir. Kabuk, her iki tarafta da konsantre olabilen belirli moleküllere ve iyonlara karşı bir bariyer görevi görür.

2. Transmembran protein kanalları ve taşıyıcılar: Glikoz veya amino asitler gibi besinler hücreye girmeli ve bazı metabolik ürünler hücreden çıkmalıdır.

3. Endositoz, moleküllerin alındığı süreçtir. Taşınacak maddenin yutulduğu plazma zarında hafif bir deformasyon (invaginasyon) oluşur. Enerji gerektirir ve bu nedenle bir aktif taşıma şeklidir.

4. Ekzositoz: Çeşitli hücrelerde endositozla getirilen maddelerin sindirilmemiş artıklarını uzaklaştırmak, hormon ve enzim gibi maddeleri salgılamak ve maddenin tamamını hücre bariyerinden geçirmek için meydana gelir.

moleküler yapı

Hücre zarı, esas olarak fosfolipitlerden oluşan ve tüm hücrenin içeriğini dış ortamdan ayıran biyolojik bir zardır. Oluşum süreci kendiliğinden oluşur. normal koşullar. Bu süreci anlamak ve hücre zarlarının yapısını ve işlevlerini ve ayrıca özelliklerini doğru bir şekilde tanımlamak için, yapısal polarizasyon ile karakterize edilen fosfolipid yapılarının doğasını değerlendirmek gerekir. Sitoplazmanın sulu ortamındaki fosfolipitler kritik bir konsantrasyona ulaştıklarında, sulu ortamda daha kararlı olan miselleri oluşturmak üzere birleşirler.

membran özellikleri

• İstikrar. Bu, zarın oluşumundan sonra parçalanmasının olası olmadığı anlamına gelir.
• Kuvvet. Lipid membran polar bir maddenin geçişini engelleyecek kadar güvenilirdir; hem çözünmüş maddeler (iyonlar, glikoz, amino asitler) hem de çok daha büyük moleküller (proteinler) oluşan sınırdan geçemezler.
• dinamik karakter. Bu, hücrenin yapısı düşünüldüğünde belki de en önemli özelliktir. Hücre zarı çeşitli deformasyonlara maruz kalabilir, çökmeden katlanıp bükülebilir. Veziküllerin füzyonu veya tomurcuklanma gibi özel koşullar altında kırılabilir, ancak yalnızca geçici olarak. Oda sıcaklığında, lipit bileşenleri sabit, kaotik hareket halindedir ve kararlı bir sıvı sınırı oluşturur.

Sıvı mozaik modeli

Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri hakkında konuşurken, not etmek önemlidir. modern görünüm Sıvı mozaik modeli olarak zar, 1972'de bilim adamları Singer ve Nicholson tarafından kabul edildi. Teorileri, zar yapısının üç ana özelliğini yansıtır. İntegraller, zar için mozaik bir şablon sağlar ve lipid organizasyonunun değişken doğası nedeniyle düzlem içi yanal hareket kabiliyetine sahiptir. Transmembran proteinler de potansiyel olarak hareketlidir. Önemli bir özellik zarın yapısı asimetrisidir. Bir hücrenin yapısı nedir? Hücre zarı, çekirdek, proteinler vb. Hücre, yaşamın temel birimidir ve tüm organizmalar, her biri onu çevresinden ayıran doğal bir bariyere sahip bir veya daha fazla hücreden oluşur. Bu dış sınır hücrelere plazma zarı da denir. Dört kişiden oluşur çeşitli tipler moleküller: fosfolipidler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar. Sıvı mozaik modeli, hücre zarının yapısını şu şekilde tanımlar: esnek ve elastik, kıvam olarak benzer sebze yağı, böylece tüm bireysel moleküller sıvı ortamda basitçe yüzer ve hepsi bu kabuk içinde yanlara doğru hareket edebilir. Mozaik, birçok farklı detayı içinde barındıran bir şeydir. Plazma zarında fosfolipidler, kolesterol molekülleri, proteinler ve karbonhidratlar ile temsil edilir.

fosfolipidler

Fosfolipidler, hücre zarının temel yapısını oluşturur. Bu moleküllerin iki farklı ucu vardır: bir baş ve bir kuyruk. Baş ucu bir fosfat grubu içerir ve hidrofiliktir. Bu, su moleküllerine çekildiği anlamına gelir. Kuyruk, yağ asidi zincirleri adı verilen hidrojen ve karbon atomlarından oluşur. Bu zincirler hidrofobiktir, su molekülleri ile karışmayı sevmezler. Bu işlem, bitkisel yağı suya döktüğünüzde olana benzer, yani içinde çözünmez. Hücre zarının yapısal özellikleri, fosfolipidlerden oluşan lipit çift tabakası ile ilişkilidir. Hidrofilik fosfat başları her zaman hücre içi ve hücre dışı sıvı şeklinde suyun olduğu yerde bulunur. Zardaki fosfolipitlerin hidrofobik kuyrukları, onları sudan uzak tutacak şekilde düzenlenmiştir.

Kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar

İnsanlar "kolesterol" kelimesini duyduklarında, insanlar genellikle bunun kötü olduğunu düşünürler. Bununla birlikte, kolesterol aslında hücre zarlarının çok önemli bir bileşenidir. Molekülleri, hidrojen ve karbon atomlarından oluşan dört halkadan oluşur. Hidrofobiktirler ve lipit çift tabakasındaki hidrofobik kuyruklar arasında bulunurlar. Önemleri tutarlılığı korumakta, zarları güçlendirerek çapraz geçişi önlemede yatmaktadır. Kolesterol molekülleri ayrıca fosfolipid kuyruklarının temas etmesini ve sertleşmesini de engeller. Bu, akıcılığı ve esnekliği garanti eder. Membran proteinleri, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak, belirli moleküller için reseptörler olarak hareket etmek veya hücre zarı boyunca maddeleri taşımak için enzimler olarak işlev görür.

Karbonhidratlar veya sakkaritler, hücre zarının yalnızca hücre dışı tarafında bulunur. Birlikte glikokaliksi oluştururlar. Plazma zarına yastıklama ve koruma sağlar. Vücut, glikokaliksteki karbonhidratların yapısına ve türüne bağlı olarak hücreleri tanıyabilir ve orada olmaları gerekip gerekmediğine karar verebilir.

Zar proteinleri

Hücre zarının yapısı, protein gibi önemli bir bileşen olmadan hayal edilemez. Buna rağmen, başka bir önemli bileşen olan lipitlere göre önemli ölçüde daha düşük olabilirler. Üç ana tip membran proteini vardır.

• ayrılmaz. İki tabakalı, sitoplazma ve hücre dışı ortamı tamamen kaplarlar. Bir taşıma ve sinyal işlevi gerçekleştirirler.
• Çevresel. Proteinler, sitoplazmik veya hücre dışı yüzeylerinde elektrostatik veya hidrojen bağları ile zara bağlanır. Esas olarak bütünleyici proteinler için bir bağlanma aracı olarak yer alırlar.
• Transmembran. Enzimatik ve sinyal fonksiyonlarını yerine getirirler ve ayrıca zarın lipit çift tabakasının temel yapısını modüle ederler.

Biyolojik zarların işlevleri

Sudaki hidrokarbonların davranışını düzenleyen hidrofobik etki, zar lipidleri ve zar proteinlerinin oluşturduğu yapıları kontrol eder. Zarların birçok özelliği, tüm zarların temel yapısını oluşturan lipit çift tabakalarının taşıyıcıları tarafından bahşedilmiştir. biyolojik zarlar. İntegral zar proteinleri kısmen lipit çift tabakasında gizlidir. transmembran proteinlerin sahip olduğu uzman kuruluş Amino asitler birincil dizilerinde.

Periferik zar proteinleri, çözünür proteinlere çok benzer, ancak aynı zamanda zara bağlıdırlar. Özel hücre zarları, özel hücre işlevlerine sahiptir. Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri vücudu nasıl etkiler? Tüm organizmanın işlevselliği, biyolojik zarların nasıl düzenlendiğine bağlıdır. Hücre içi organellerden, zarların hücre dışı ve hücreler arası etkileşimlerinden, biyolojik fonksiyonların organizasyonu ve performansı için gerekli yapılar oluşturulur. Birçok yapısal ve işlevsel özellikler bakterilerde ve zarflı virüslerde yaygındır. Tüm biyolojik zarlar, bir dizi varlığı belirleyen bir lipit çift tabakası üzerine inşa edilmiştir. Genel özellikleri. Membran proteinlerinin birçok özel işlevi vardır.

• Kontrol etmek. Hücrelerin plazma zarları, hücrenin çevre ile etkileşiminin sınırlarını belirler.
• Ulaşım. Hücrelerin hücre içi zarları, her biri gerekli olanlarla desteklenen, farklı iç bileşime sahip birkaç fonksiyonel bloğa bölünmüştür. taşıma işlevi geçirgenlik yönetimi ile birleştiğinde.
• sinyal iletimi. Membran füzyonu, hücre içi veziküler bildirim için bir mekanizma sağlar ve çeşitli virüs türlerinin hücreye serbestçe girmesini önler.

Önem ve sonuçlar

Dış hücre zarının yapısı tüm vücudu etkiler. Sadece seçilen maddelerin penetre olmasına izin vererek bütünlüğün korunmasında önemli bir rol oynar. Ayrıca, hücre şeklini korumaya yardımcı olan hücre iskeletini ve hücre duvarını sabitlemek için iyi bir temeldir. Lipitler, çoğu hücrenin zar kütlesinin yaklaşık %50'sini oluşturur, ancak bu, zarın türüne bağlı olarak değişir. Memelilerin dış hücre zarının yapısı daha karmaşıktır, dört ana fosfolipid içerir. Lipit çift katmanlarının önemli bir özelliği, içinde bireysel moleküllerin serbestçe dönebildiği ve yanal olarak hareket edebildiği iki boyutlu bir sıvı gibi davranmalarıdır. Bu akışkanlık, sıcaklığa ve lipid bileşimine bağlı olarak belirlenen, zarların önemli bir özelliğidir. Hidrokarbon halka yapısı nedeniyle kolesterol, zarların akışkanlığının belirlenmesinde rol oynar. küçük moleküller için biyolojik zarlar, hücrenin iç yapısını kontrol etmesini ve korumasını sağlar.

Hücrenin yapısını (hücre zarı, çekirdek vb.) göz önünde bulundurduğumuzda, vücudun kendi kendini düzenleyen bir sistem olduğu ve dışarıdan yardım almadan kendine zarar veremeyeceği sonucuna varabiliriz ve her zaman birbirini yenilemenin, korumanın ve düzgün bir şekilde işlevini yerine getirmenin yollarını arayacaktır. hücre.

Canlı bir organizmanın temel yapısal birimi, bir hücre zarı ile çevrili sitoplazmanın farklılaşmış bir bölümü olan bir hücredir. Hücrenin üreme, beslenme, hareket gibi birçok önemli işlevi yerine getirdiğine göre, kabuğun plastik ve yoğun olması gerekir.

Hücre zarının keşfi ve araştırılmasının tarihi

1925'te Grendel ve Gorder, eritrositlerin "gölgelerini" veya boş kabukları tanımlamak için başarılı bir deney yaptı. Yapılan birkaç büyük hataya rağmen, bilim adamları lipit çift katmanını keşfettiler. Çalışmaları 1935'te Danielli, Dawson, 1960'ta Robertson tarafından sürdürüldü. Singer ve Nicholson, 1972'de uzun yıllar süren çalışmaların ve tartışmaların birikmesinin bir sonucu olarak, zarın yapısının akışkan mozaik modelini yarattılar. Daha ileri deneyler ve çalışmalar, bilim adamlarının çalışmalarını doğruladı.

Anlam

Hücre zarı nedir? Bu kelime yüz yıldan daha uzun bir süre önce kullanılmaya başlandı, Latince'den çevrildiğinde "film", "cilt" anlamına geliyor. Bu nedenle, iç içerik ile dış ortam arasında doğal bir engel olan hücrenin sınırını belirleyin. Hücre zarının yapısı, nem ve besinlerin ve çürüme ürünlerinin içinden serbestçe geçebilmesi nedeniyle yarı geçirgenliği gösterir. Bu kabuk, hücre organizasyonunun ana yapısal bileşeni olarak adlandırılabilir.

Hücre zarının ana işlevlerini düşünün

1. Hücrenin iç içeriğini ve dış ortamın bileşenlerini ayırır.

2. Hücrenin sabit bir kimyasal bileşimini korumaya yardımcı olur.

3. Doğru metabolizmayı düzenler.

4. Hücreler arası bağlantıyı sağlar.

5. Sinyalleri tanır.

6. Koruma işlevi.

"Plazma Kabuğu"

Plazma zarı olarak da adlandırılan dış hücre zarı, beş ila yedi nanometre kalınlığında ultramikroskopik bir filmdir. Esas olarak protein bileşikleri, fosfolid, sudan oluşur. Film elastiktir, suyu kolayca emer ve ayrıca hasardan sonra bütünlüğünü hızla geri kazandırır.

Evrensel bir yapıda farklılık gösterir. Bu zar bir sınır pozisyonu işgal eder, seçici geçirgenlik sürecine katılır, bozunma ürünlerinin atılımını yapar, bunları sentezler. komşuluk ilişkileri ve güvenilir koruma iç içeriğin zarar görmemesi onu hücrenin yapısı gibi bir konuda önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen proteinleri ve polisakkaritleri içeren en ince tabaka olan glikokaliks ile kaplanır. Membranın dışındaki bitki hücreleri, destek görevi gören ve şeklini koruyan bir hücre duvarı tarafından korunur. Bileşiminin ana bileşeni, suda çözünmeyen bir polisakarit olan elyaftır (selüloz).

Böylece dış hücre zarı onarım, koruma ve diğer hücrelerle etkileşim işlevini yerine getirir.

Hücre zarının yapısı

Bu hareketli kabuğun kalınlığı altı ila on nanometre arasında değişiyor. Bir hücrenin hücre zarı vardır özel kompozisyon bir lipit çift tabakasına dayanır. Suya karşı inert olan hidrofobik kuyruklar, içeri, su ile etkileşime giren hidrofilik kafalar dışa dönükken. Her lipit, gliserol ve sfingosin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipittir. Lipit iskelesi, sürekli olmayan bir tabakada bulunan proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı içinden geçer. Sonuç olarak, su geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunların bir kısmı enzim, geri kalan kısmı ise taşıyıcı proteinlerdir. çeşitli maddelerçevreden sitoplazmaya ve tersi.

Hücre zarı, entegre proteinlere nüfuz eder ve bunlarla yakından bağlantılıdır, periferik olanlarla bağlantı ise daha az güçlüdür. Bu proteinler, zarın yapısını korumak, çevreden gelen sinyalleri alıp dönüştürmek, maddeleri taşımak ve zarlarda meydana gelen reaksiyonları katalize etmek gibi önemli bir işlevi yerine getirir.

Birleştirmek

Hücre zarının temeli bimoleküler bir tabakadır. Hücre sürekliliği nedeniyle bir bariyere sahiptir ve Mekanik özellikler. Yaşamın farklı evrelerinde bu çift tabaka bozulabilir. Sonuç olarak, hidrofilik gözeneklerin yapısal kusurları oluşur. Bu durumda, hücre zarı gibi bir bileşenin kesinlikle tüm işlevleri değişebilir. Bu durumda, çekirdek dış etkilerden muzdarip olabilir.

Özellikler

Bir hücrenin hücre zarı vardır ilginç özellikler. Akışkanlığı nedeniyle bu kabuk katı bir yapı değildir ve bileşimini oluşturan proteinlerin ve lipitlerin büyük kısmı zar düzleminde serbestçe hareket eder.

Genel olarak, hücre zarı asimetriktir, bu nedenle protein ve lipit tabakalarının bileşimi farklıdır. Hayvan hücrelerindeki plazma zarları, dış kısımlarında reseptör ve sinyal fonksiyonlarını yerine getiren ve aynı zamanda oyun oynayan bir glikoprotein tabakasına sahiptir. büyük rol hücreleri dokuya birleştirme sürecinde. Hücre zarı polardır dıştan yük pozitiftir ve içeride negatiftir. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, hücre zarı seçici içgörüye sahiptir.

Bu, suya ek olarak, hücreye yalnızca belirli bir molekül grubunun ve çözünmüş maddelerin iyonlarının girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu dış ortamdakinden çok daha düşüktür. Potasyum iyonları için farklı bir oran karakteristiktir: hücredeki sayıları hücredekinden çok daha yüksektir. çevre. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindedir ve potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında, zar, maddelerin konsantrasyonunu dengeleyerek "pompalama" rolü üstlenen özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücre yüzeyine, potasyum iyonları ise içe doğru pompalanır. Bu özellik dahil temel fonksiyonlar hücre zarı.

Sodyum ve potasyum iyonlarının yüzeyden içe doğru hareket etme eğilimi, şeker ve amino asitlerin hücre içine taşınmasında büyük rol oynar. Sodyum iyonlarının hücreden aktif olarak uzaklaştırılması sürecinde, zar, içeriye yeni glikoz ve amino asit girişleri için koşullar yaratır. Aksine, potasyum iyonlarının hücreye aktarılması sürecinde, bozunma ürünlerinin hücre içinden dış ortama "taşıyıcı" sayısı yenilenir.

Hücre, hücre zarından nasıl beslenir?

Birçok hücre, fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla maddeleri alır. İlk varyantta, içinde yakalanan parçacığın bulunduğu esnek bir dış zar tarafından küçük bir girinti oluşturulur. Ardından, çevreleyen parçacık hücre sitoplazmasına girene kadar girintinin çapı büyür. Fagositoz yoluyla, amip gibi bazı protozoaların yanı sıra kan hücreleri - lökositler ve fagositler beslenir. Benzer şekilde, hücreler gerekli olan sıvıyı emer. yararlı malzeme. Bu fenomene pinositoz denir.

Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.

Birçok temel doku bileşeninde, zarın yüzeyinde çıkıntılar, kıvrımlar ve mikrovillus bulunur. bitki hücreleri bu kabuğun dışı, kalın ve mikroskop altında açıkça ayırt edilebilen başka bir kabukla kaplıdır. Yapıldıkları lif, ahşap gibi bitki dokuları için destek oluşturmaya yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde ayrıca hücre zarının üzerinde oturan bir dizi dış yapı vardır. Doğaları gereği münhasıran koruyucudurlar, bunun bir örneği böceklerin deri hücrelerinde bulunan kitindir.

Hücre zarına ek olarak, hücre içi bir zar vardır. İşlevi, hücreyi birkaç özel kapalı bölmeye - belirli bir ortamın korunması gereken bölmeler veya organellere - bölmektir.

Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin hücre zarı gibi bir bileşeninin rolünü abartmak imkansızdır. Yapı ve işlevler, toplam hücre yüzey alanının önemli ölçüde genişlemesini, iyileştirmeyi içerir. metabolik süreçler. Bu moleküler yapı, proteinler ve lipitlerden oluşur. Hücreyi dış ortamdan ayıran zar, bütünlüğünü sağlar. Yardımı ile hücreler arası bağlar yeterince güçlü bir seviyede tutularak dokular oluşturulur. Bu bağlamda denilebilir ki, bunlardan biri kritik roller hücre zarı hücrede rol oynar. Gerçekleştirdiği yapı ve işlevler, amaçlarına bağlı olarak farklı hücrelerde kökten farklıdır. Bu özellikler sayesinde, hücre zarlarının çeşitli fizyolojik aktiviteleri ve hücre ve dokuların varlığındaki rolleri elde edilir.