Hücre zarı oluşur. Plazma zarının işlevleri, anlamı ve yapısı

metin_alanları

ok_upward

Hücreler, vücudun iç ortamından bir hücre veya plazma zarı ile ayrılır.

Membran şunları sağlar:

1) Spesifik hücre fonksiyonlarını gerçekleştirmek için gerekli molekül ve iyonların hücre içine ve dışına seçici penetrasyon;
2) İyonların bir transmembran elektrik potansiyeli farkını koruyarak membran boyunca seçici olarak taşınması;
3) Hücreler arası temasların özellikleri.

Hormonlar, aracılar ve diğer biyolojik olarak aktif maddeler gibi kimyasal sinyalleri algılayan çok sayıda reseptörün zarında bulunması nedeniyle, hücrenin metabolik aktivitesini değiştirebilir. Zarlar, üzerlerinde antijenlerin bulunması nedeniyle bağışıklık belirtilerinin özgüllüğünü sağlar - bu antijenlere spesifik olarak bağlanabilen antikorların oluşumuna neden olan yapılar.
Hücrenin çekirdeği ve organelleri ayrıca suyun ve içinde çözünen maddelerin sitoplazmadan kendilerine serbest hareketini önleyen zarlarla sitoplazmadan ayrılır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, hücre içinde farklı bölmelerde (bölmelerde) meydana gelen biyokimyasal süreçlerin ayrılması için koşullar yaratır.

hücre zarı yapısı

metin_alanları

ok_upward

Hücre zarı, 7 ila 11 nm kalınlığında elastik bir yapıdır (Şekil 1.1). Esas olarak lipitlerden ve proteinlerden oluşur. Tüm lipidlerin %40 ila %90'ı fosfolipidlerdir - fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin, sfingomiyelin ve fosfatidilinositol. Membranın önemli bir bileşeni, serebrositler, sülfatidler, gangliosidler ve kolesterol ile temsil edilen glikolipidlerdir.

Pirinç. 1.1 Membranın organizasyonu.

Hücre zarının ana yapısıçift katlı fosfolipid molekülüdür. Hidrofobik etkileşimler nedeniyle, lipid moleküllerinin karbonhidrat zincirleri, uzun bir durumda birbirine yakın tutulur. Her iki tabakanın fosfolipid molekül grupları, lipid membrana daldırılmış protein molekülleri ile etkileşime girer. Çift tabakanın lipit bileşenlerinin çoğunun sıvı halde olması nedeniyle, zar hareketlidir ve dalgalıdır. Bölümleri ve ayrıca lipid çift tabakasına daldırılmış proteinler bir parçadan diğerine karışacaktır. Hücre zarlarının hareketliliği (akışkanlığı), maddelerin zardan taşınmasını kolaylaştırır.

hücre zarı proteinleri esas olarak glikoproteinler tarafından temsil edilir. Ayırmak:

integral proteinler Membranın tüm kalınlığı boyunca nüfuz eden ve
periferik proteinler sadece zarın yüzeyine, esas olarak iç kısmına bağlanır.

Periferik proteinler hemen hepsi enzim olarak işlev görür (asetilkolinesteraz, asit ve alkalin fosfatazlar, vb.). Ancak bazı enzimler ayrıca integral proteinler - ATPaz ile temsil edilir.

integral proteinler hücre dışı ve hücre içi sıvı arasındaki zar kanallarından seçici bir iyon değişimi sağlar ve ayrıca büyük moleküllerin taşıyıcıları olan proteinler olarak işlev görür.

Zar reseptörleri ve antijenler, hem integral hem de periferal proteinler tarafından temsil edilebilir.

Sitoplazmik taraftan zara bitişik proteinler, hücre iskeleti . Membran proteinlerine bağlanabilirler.

Böyle, protein şeridi 3 (protein elektroforezi sırasında bant numarası) eritrosit zarlarının diğer hücre iskeleti molekülleri ile bir topluluk halinde birleştirilir - düşük moleküler ağırlıklı protein ankirin yoluyla spektrin (Şekil 1.2).

Pirinç. 1.2 Eritrositlerin zar hücre iskeletindeki proteinlerin düzeninin şeması.
1 - spektrin; 2 - ankirin; 3 - protein bandı 3; 4 - protein bandı 4.1; 5 - protein bandı 4.9; 6 - aktin oligomeri; 7 - protein 6; 8 - gpikoforin A; 9 - membran.

spektrin aktin'in bağlı olduğu iki boyutlu bir ağ oluşturan hücre iskeletinin ana proteinidir.

aktin hücre iskeletinin kasılma aparatı olan mikrofilamentleri oluşturur.

hücre iskeleti hücrenin esnek elastik özellikler sergilemesini sağlar, zara ek güç sağlar.

İntegral proteinlerin çoğu glikoproteinlerdir.. Karbonhidrat kısmı çıkıntı yapar hücre zarı dışarı. Birçok glikoprotein, önemli sialik asit içeriği (örneğin, glikoforin molekülü) nedeniyle büyük bir negatif yüke sahiptir. Çoğu hücrenin yüzeyini sağlar negatif yük, diğer negatif yüklü nesneleri itmeye yardımcı olur. Glikoproteinlerin karbonhidrat çıkıntıları, kan grubu antijenlerini, hücrenin diğer antijenik belirleyicilerini taşır ve hormon bağlayıcı reseptörler olarak işlev görür. Glikoproteinler, hücrelerin birbirine bağlanmasına neden olan yapışkan moleküller oluşturur, yani. hücreler arası bağlantıları kapatın.

Membrandaki metabolizmanın özellikleri

metin_alanları

ok_upward

Membran bileşenleri, zarlarının üzerinde veya içinde bulunan enzimlerin etkisi altında birçok metabolik dönüşüme tabi tutulur. Bunlar, membranların hidrofobik elementlerini - kolesterol vb. modifiye etmede önemli bir rol oynayan oksidatif enzimleri içerir. Membranlarda, enzimler - fosfolipazlar aktive edildiğinde, biyolojik olarak aktif bileşikler - prostaglandinler ve bunların türevleri - araşidonik asitten oluşur. Zardaki fosfolipid metabolizmasının aktivasyonunun bir sonucu olarak, trombosit yapışması, iltihaplanma vb. Üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan tromboksanlar ve lökotrienler oluşur.

Membran, bileşenlerinin sürekli yenilenme süreçlerinden geçer. . Böylece, zar proteinlerinin ömrü 2 ila 5 gün arasında değişmektedir. Ancak hücrede yeni sentezlenen protein moleküllerinin zar reseptörlerine iletilmesini sağlayan ve proteinin zara dahil edilmesini kolaylaştıran mekanizmalar vardır. Bu reseptörün yeni sentezlenen protein tarafından "tanınması", zar üzerinde reseptörün bulunmasına yardımcı olan bir sinyal peptidinin oluşumu ile kolaylaştırılır.

Membran lipidleri de önemli bir metabolik hıza sahiptir. Bu membran bileşenlerinin sentezi için gerekli olan Büyük bir sayı yağ asitleri.
Hücre zarlarının lipid bileşiminin özellikleri, insan ortamındaki değişikliklerden ve diyetinin doğasından etkilenir.

Örneğin, doymamış bağlara sahip diyet yağ asitlerinde bir artışçeşitli dokuların hücre zarlarındaki lipidlerin sıvı durumunu arttırır, hücre zarının işlevi için uygun olan fosfolipidlerin sfingomiyelinlere ve lipidlerin proteinlere oranında bir değişikliğe yol açar.

Aksine, zarlardaki aşırı kolesterol, çift katmanlı fosfolipid moleküllerinin mikro viskozitesini arttırır ve bazı maddelerin hücre zarlarından difüzyon hızını azaltır.

A, E, C, P vitaminleri ile zenginleştirilmiş gıdalar, eritrosit zarlarındaki lipid metabolizmasını iyileştirir, zar mikroviskozitesini azaltır. Bu, eritrositlerin deforme olma kabiliyetini arttırır, taşıma fonksiyonlarını kolaylaştırır (Bölüm 6).

Yağ asitleri ve kolesterol eksikliği gıdada hücre zarlarının lipid bileşimini ve işlevini bozar.

Örneğin, bir yağ eksikliği, nötrofil zarının işlevini bozar, bu da hareket etme ve fagositoz (mikroskobik yabancı canlı cisimlerin ve katı parçacıkların aktif olarak yakalanması ve emilmesi) yeteneklerini engeller. Tek hücreli organizmalar veya bazı hücreler).

Membranların lipid bileşiminin ve geçirgenliğinin düzenlenmesinde, hücre çoğalmasının düzenlenmesinde hücrede normal metabolik reaksiyonlarla (mikrozomal oksidasyon vb.) birlikte oluşan reaktif oksijen türleri önemli bir rol oynar.

Oluşan reaktif oksijen türleri- süperoksit radikali (O 2), hidrojen peroksit (H 2 O 2) vb. son derece reaktif maddelerdir. Serbest radikal oksidasyon reaksiyonlarındaki ana substratları, hücre zarı fosfolipitlerinin (lipid peroksidasyon reaksiyonları olarak adlandırılan) bir parçası olan doymamış yağ asitleridir. Bu reaksiyonların yoğunlaşması hücre zarında, bariyerinde, reseptör ve metabolik fonksiyonlarında hasara, nükleik asit moleküllerinin ve proteinlerin modifikasyonuna, bu da mutasyonlara ve enzimlerin inaktivasyonuna neden olabilir.

Fizyolojik koşullar altında, lipid peroksidasyonunun yoğunlaşması, reaktif oksijen türlerini - süperoksit dismutaz, katalaz, peroksidaz ve antioksidan aktiviteye sahip maddeler - tokoferol (E vitamini), ubikinon, vb. inaktive eden enzimlerle temsil edilen hücrelerin antioksidan sistemi tarafından düzenlenir. vücut üzerinde çeşitli zararlı etkileri olan hücre zarları üzerinde belirgin koruyucu etki (sitoprotektif etki), prostaglandinler E ve J2, serbest radikal oksidasyonunun aktivasyonunu "söndürür". Prostaglandinler mide mukozasını ve hepatositleri kimyasal hasardan, nöronlardan, nöroglial hücrelerden, kardiyomiyositlerden - hipoksik hasardan, iskelet kaslarından - şiddetli durumlarda korur. fiziksel aktivite. Hücre zarları üzerindeki spesifik reseptörlere bağlanan prostaglandinler, ikincisinin çift katmanını stabilize eder, zarlar tarafından fosfolipit kaybını azaltır.

Membran reseptör fonksiyonları

metin_alanları

ok_upward

Kimyasal veya mekanik bir sinyal önce hücre zarı reseptörleri tarafından algılanır. Bunun sonucu, hücredeki sinyalin genomuna, enzimlerine, kasılma elemanlarına vb. hızlı bir şekilde yayılmasını sağlayan "ikinci habercilerin" aktivasyonuna yol açan zar proteinlerinin kimyasal modifikasyonudur.

Şematik olarak, bir hücredeki transmembran sinyalleme aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

1) Algılanan sinyal tarafından heyecanlanan reseptör, hücre zarının y-proteinlerini aktive eder. Bu, guanozin trifosfata (GTP) bağlandıklarında meydana gelir.

2) "GTP-y-proteinleri" kompleksinin etkileşimi, sırayla, zarın iç tarafında bulunan ikincil habercilerin öncüsü olan enzimi aktive eder.

ATP'den oluşturulan bir ikincil haberci - cAMP'nin öncüsü, adenilat siklaz enzimidir;
Diğer ikincil habercilerin öncüsü - membran fosfatidilinositol-4,5-difosfattan oluşan inositol trifosfat ve diaçilgliserol, enzim fosfolipaz C'dir. Ayrıca, inositol trifosfat hücrede başka bir ikincil haberciyi harekete geçirir - kalsiyum iyonları, hemen hemen hücredeki tüm düzenleyici süreçler. Örneğin, ortaya çıkan inositol trifosfat, endoplazmik retikulumdan kalsiyumun salınmasına ve sitoplazmadaki konsantrasyonunda bir artışa neden olur, böylece aşağıdakileri içerir: çeşitli formlar hücresel yanıt. İnositol trifosfat ve diasilgliserol yardımıyla, pankreasın düz kaslarının ve B hücrelerinin işlevi, ön hipofiz tiropin salma faktörü, lenfositlerin antijene tepkisi vb. Asetilkolin tarafından düzenlenir.
Bazı hücrelerde ikinci haberci rolü, guanilat siklaz enzimi yardımıyla GTP'den oluşturulan cGMP tarafından gerçekleştirilir. Örneğin, düz kas duvarlarında natriüretik hormon için ikinci bir haberci olarak hizmet eder. kan damarları. cAMP, adrenalin, eritropoietin, vb. gibi birçok hormon için ikinci bir haberci olarak hizmet eder (Bölüm 3).

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

Hücre zarının keşfi ve araştırmasının tarihi

1925'te Grendel ve Gorder, eritrositlerin veya boş kabukların "gölgelerini" belirlemek için başarılı bir deney yaptılar. Yapılan birkaç büyük hataya rağmen, bilim adamları lipid çift katmanını keşfettiler. Çalışmalarına 1935'te Danielli, Dawson, 1960'ta Robertson tarafından devam edildi. Uzun yıllar süren çalışmaların ve 1972'deki argümanların birikiminin bir sonucu olarak, Singer ve Nicholson, zarın yapısının bir akışkan mozaik modelini oluşturdular. Daha ileri deneyler ve çalışmalar bilim adamlarının çalışmalarını doğruladı.

Anlam

Hücre zarı nedir? Bu kelime yüz yıldan fazla bir süre önce kullanılmaya başlandı, Latince'den çevrilmiş, "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 önerir. 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, fosfolit, sudan oluşur. Film elastiktir, suyu kolayca emer ve ayrıca hasardan sonra bütünlüğünü hızla geri yükler.

Evrensel bir yapıda farklılık gösterir. Bu zar bir sınır pozisyonu kaplar, seçici geçirgenlik sürecine katılır, bozunma ürünlerinin atılımı, bunları sentezler. komşularla ilişkiler ve güvenilir koruma hasardan kaynaklanan iç içerik, hücrenin yapısı gibi bir konuda onu önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen en ince tabaka ile kaplanır - proteinler ve polisakkaritler içeren glikokaliks. Zar dışındaki bitki hücreleri korunur hücre çeperi, destek ve şekli koruma işlevlerini yerine getirir. Bileşiminin ana bileşeni lif (selüloz) - suda çözünmeyen bir polisakarittir.

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 değişmektedir. Bir hücrenin hücre zarı, temeli lipid çift tabakası olan özel bir bileşime sahiptir. Suya karşı inert olan hidrofobik kuyruklar iç kısımda bulunurken, su ile etkileşime giren hidrofilik kafalar dışa dönüktür. Her lipid, gliserol ve sfingosin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipiddir. Lipid iskelesi, sürekli olmayan bir katmanda bulunan proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı içinden geçer. Bunun sonucunda su geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunların bir kısmı enzim, bir kısmı da taşıyıcı proteinlerdir. çeşitli maddeler ortamdan sitoplazmaya ve tersi.

Hücre zarı geçirgendir ve integral proteinlerle yakından bağlantılıyken, çevresel olanlarla bağlantı daha az güçlüdür. Bu proteinler, zarın yapısını korumak, çevreden gelen sinyalleri almak ve dönüştürmek, maddeleri taşımak ve zarlarda meydana gelen reaksiyonları katalize etmek gibi önemli bir işlevi yerine getirir.

Kompozisyon

Hücre zarının temeli bimoleküler tabakadır. Sürekliliğinden dolayı hücre bariyer ve mekanik özelliklere sahiptir. Yaşamın farklı aşamalarında, bu çift katman bozulabilir. Sonuç olarak, hidrofilik gözeneklerin yapısal kusurları oluşur. Bu durumda, hücre zarı gibi bir bileşenin kesinlikle tüm işlevleri değişebilir. Bu durumda, çekirdek dış etkilerden zarar görebilir.

Özellikleri

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

Genel olarak hücre zarı asimetriktir, bu nedenle protein ve lipit katmanlarının bileşimi farklıdır. Hayvan hücrelerindeki plazma zarlarının dış tarafında, reseptör ve sinyal işlevlerini yerine getiren ve ayrıca hücrelerin dokuya birleştirilmesi sürecinde önemli bir rol oynayan bir glikoprotein tabakası bulunur. Hücre zarı polardır, yani dıştaki yük pozitif, içteki negatiftir. Yukarıdakilerin tümüne ek olarak, hücre zarı seçici bir içgörüye sahiptir.

Bu, suya ek olarak, hücreye yalnızca belirli bir molekül grubu ve çözünmüş madde iyonlarının girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu, dış ortama göre 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 oynayan özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücre yüzeyine pompalanır ve potasyum iyonları içeriye pompalanır. Bu özellik aşağıdakilere dahildir: 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 iyonlarını hücreden aktif olarak uzaklaştırma sürecinde, zar içeriye yeni glikoz ve amino asit girişleri için koşullar yaratır. Aksine, potasyum iyonlarının hücreye aktarılması sürecinde, bozunma ürünlerinin hücre içinden dış ortama "taşıyıcılarının" sayısı yenilenir.

Hücre zarından hücre nasıl beslenir?

Birçok hücre, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi süreçler yoluyla alır. İlk varyantta, yakalanan partikülün yerleştirildiği esnek bir dış zar tarafından küçük bir girinti oluşturulur. Daha sonra, çevrelenen 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 sıvıyı içeren sıvıyı emer. faydalı malzeme. Bu fenomene pinositoz denir.

Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.

Birçok temel doku bileşeni türünde, zarın yüzeyinde çıkıntılar, kıvrımlar ve mikroviller bulunur. bitki hücreleri Bu kabuğun dışı, mikroskop altında kalın ve açıkça ayırt edilebilen başka bir kabukla kaplıdır. Yaptıkları lif dokuları desteklemeye yardımcı olur. bitki kökenli, örneğin, ahşap. Hayvan hücreleri ayrıca hücre zarının üzerine oturan bir dizi dış yapıya sahiptir. Doğada sadece koruyucudurlar, bunun bir örneği böceklerin deri hücrelerinde bulunan kitindir.

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

Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin böyle bir bileşeninin hücre zarı gibi 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, hücre bütünlüğünü sağlar. Yardımı ile hücreler arası bağlar, dokuları oluşturan yeterince güçlü bir seviyede tutulur. Bu bağlamda, hücredeki en önemli rollerden birinin hücre zarı tarafından oynandığı sonucuna varabiliriz. Onun tarafından gerçekleştirilen yapı ve işlevler kökten farklıdır. çeşitli hücreler, amaçlarına bağlı olarak. Bu özellikler sayesinde çeşitli fizyolojik aktiviteler elde edilir. hücre zarları ve hücre ve dokuların varlığındaki rolleri.

biyolojik membranlar.
"Zar" (Latin membrana - deri, film) terimi, bir yandan hücrenin içeriği ile dış çevre arasında bir bariyer görevi gören hücre sınırını belirtmek için 100 yıldan daha uzun bir süre önce kullanılmaya başlandı. ve diğer yandan, içinden suyun ve bazı maddelerin geçebileceği yarı geçirgen bir bölme olarak. Ancak zarın işlevleri tükenmez,çünkü biyolojik zarlar hücrenin yapısal organizasyonunun temelini oluşturur.
Membranın yapısı. Bu modele göre, ana zar, moleküllerin hidrofobik kuyruklarının içe ve hidrofilik başlarının dışa dönük olduğu bir lipid çift tabakasıdır. Lipitler, fosfolipidler - gliserol veya sfingosin türevleri ile temsil edilir. Proteinler lipid tabakasına bağlanır. İntegral (zar-ötesi) proteinler zara nüfuz eder ve onunla sıkı bir şekilde bağlantılıdır; periferik nüfuz etmez ve zarla daha az sıkı bir şekilde ilişkilidir. Zar proteinlerinin işlevleri: zarların yapısını korumak, çevreden sinyalleri almak ve dönüştürmek. çevre, belirli maddelerin taşınması, zarlarda meydana gelen reaksiyonların katalizi. membran kalınlığı 6 ila 10 nm arasındadır.

Membran özellikleri:
1. Akışkanlık. Membran katı bir yapı değildir - çoğu kurucu proteinleri ve lipidleri, zarların düzleminde hareket edebilir.
2. Asimetri. Hem proteinlerin hem de lipidlerin dış ve iç katmanlarının bileşimi farklıdır. Ek olarak, hayvan hücrelerinin plazma zarlarının dışında bir glikoprotein tabakası vardır (sinyal ve reseptör işlevlerini yerine getiren ve ayrıca hücreleri dokulara birleştirmek için önemli olan glikokaliks)
3. Polarite. Membranın dışı pozitif bir yük taşırken, içi negatif bir yük taşır.
4. Seçici geçirgenlik. Canlı hücrelerin zarları, suya ek olarak, yalnızca çözünmüş maddelerin belirli moleküllerini ve iyonlarını geçer (Hücre zarlarıyla ilgili olarak "yarı geçirgenlik" teriminin kullanılması, bu kavram, zarın yalnızca çözücüden geçtiğini ima ettiğinden, tamamen doğru değildir. moleküller, tüm molekülleri ve çözünen iyonları korurken.)

Dış hücre zarı (plazmalemma), proteinler, fosfolipitler ve sudan oluşan 7.5 nm kalınlığında ultramikroskopik bir filmdir. Elastik film, suyla iyice ıslanır ve hasardan sonra bütünlüğünü hızla geri kazanır. Herkes için tipik olan evrensel bir yapıya sahiptir biyolojik zarlar. Bu zarın sınır konumu, seçici geçirgenlik, pinositoz, fagositoz, boşaltım ürünlerinin atılımı ve sentez süreçlerine katılımı, komşu hücrelerle birlikte ve hücreyi hasardan korumak, rolünü son derece önemli kılar. Zarın dışındaki hayvan hücreleri bazen polisakkaritler ve proteinlerden oluşan ince bir tabaka olan glikokaliks ile kaplanır. Hücre zarının dışındaki bitki hücreleri, dış destek oluşturan ve hücrenin şeklini koruyan güçlü bir hücre duvarına sahiptir. Suda çözünmeyen bir polisakarit olan lif (selüloz) içerir.

Hücre zarının keşfi ve araştırmasının tarihi

Anlam

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"

Evrensel bir yapıda farklılık gösterir. Bu zar bir sınır pozisyonu kaplar, seçici geçirgenlik sürecine katılır, bozunma ürünlerinin atılımı, bunları sentezler. "Komşular" ile olan ilişki ve iç içeriğin güvenilir bir şekilde hasardan korunması, hücrenin yapısı gibi bir konuda onu önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen en ince tabaka ile kaplanır - proteinler ve polisakkaritler içeren glikokaliks. Zar dışındaki bitki hücreleri, destek görevi gören ve şeklini koruyan bir hücre duvarı tarafından korunur. Bileşiminin ana bileşeni lif (selüloz) - suda çözünmeyen bir polisakarittir.

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 değişmektedir. Bir hücrenin hücre zarı, temeli lipid çift tabakası olan özel bir bileşime sahiptir. Suya karşı inert olan hidrofobik kuyruklar iç kısımda bulunurken, su ile etkileşime giren hidrofilik kafalar dışa dönüktür. Her lipid, gliserol ve sfingosin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipiddir. Lipid iskelesi, sürekli olmayan bir katmanda bulunan proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı içinden geçer. Bunun sonucunda su geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bazıları enzimler, diğerleri ise çeşitli maddeleri dış ortamdan sitoplazmaya veya tam tersi şekilde aktaran taşıyıcı proteinlerdir.

Kompozisyon

Özellikleri

Bir hücrenin hücre zarı ilginç özelliklere sahiptir. Akışkanlığından dolayı bu kabuk katı bir yapı değildir ve bileşimini oluşturan proteinlerin ve lipidlerin büyük kısmı zar düzleminde serbestçe hareket eder.

Bu, suya ek olarak, hücreye yalnızca belirli bir molekül grubu ve çözünmüş madde iyonlarının girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu, dış ortama göre çok daha düşüktür. Potasyum iyonları için farklı bir oran karakteristiktir: hücredeki sayıları ortamdakinden çok daha fazladır. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindedir ve potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında, zar, maddelerin konsantrasyonunu dengeleyerek "pompalama" rolü oynayan özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücre yüzeyine pompalanır ve potasyum iyonları içeriye pompalanır. Bu özellik hücre zarının en önemli fonksiyonları arasında yer almaktadır.

Hücre zarından hücre nasıl beslenir?

Birçok hücre, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi süreçler yoluyla alır. İlk varyantta, yakalanan partikülün yerleştirildiği esnek bir dış zar tarafından küçük bir girinti oluşturulur. Daha sonra, çevrelenen 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 besinleri içeren sıvıyı emer. Bu fenomene pinositoz denir.

Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.

Birçok temel doku bileşeni türünde, zarın yüzeyinde çıkıntılar, kıvrımlar ve mikroviller bulunur. Bu kabuğun dışındaki bitki hücreleri, mikroskop altında açıkça görülebilen kalın ve başka bir kabukla kaplıdır. Yapıldıkları lif, ahşap gibi bitki dokuları için destek oluşturmaya yardımcı olur. Hayvan hücreleri ayrıca hücre zarının üzerine oturan bir dizi dış yapıya sahiptir. Doğada sadece koruyucudurlar, bunun bir örneği böceklerin deri hücrelerinde bulunan kitindir.

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

Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin böyle bir bileşeninin hücre zarı gibi rolünü abartmak imkansızdır. Yapı ve işlevler, toplam hücre yüzey alanında önemli bir genişleme, metabolik süreçlerin iyileştirilmesi anlamına gelir. Bu moleküler yapı, proteinler ve lipitlerden oluşur. Hücreyi dış ortamdan ayıran zar, hücre bütünlüğünü sağlar. Yardımı ile hücreler arası bağlar, dokuları oluşturan yeterince güçlü bir seviyede tutulur. Bu bağlamda, hücredeki en önemli rollerden birinin hücre zarı tarafından oynandığı sonucuna varabiliriz. Onun tarafından gerçekleştirilen yapı ve işlevler, amaçlarına bağlı olarak farklı hücrelerde kökten farklıdır. Bu özellikler sayesinde hücre zarlarının çeşitli fizyolojik aktiviteleri ve hücre ve dokuların varlığındaki rolleri sağlanır.

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 böler - belirli çevresel koşulların korunduğu bölmeler veya organeller.
Yapı.
Hücre zarı, çoğu sözde karmaşık lipitler - fosfolipitler olan lipit sınıfının (yağlar) moleküllerinin çift tabakasıdır (çift tabaka). Lipid moleküllerinin hidrofilik ("baş") ve hidrofobik ("kuyruk") bölümleri vardır. Zarlar oluştuğunda, moleküllerin hidrofobik kısımları içe, 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 ıslanabilme özelliği.
hidrofobiklik- bir maddenin su ile ıslanamaması.
Biyolojik zar ayrıca çeşitli proteinler içerir:
- integral (zardan geçen)
- yarı integral (bir uçtan dış veya iç lipid tabakasına daldırılmış)
- yüzeysel (dışta veya bitişiğinde bulunur iç taraflar membranlar).
Bazı proteinler, hücre zarının hücre içindeki hücre iskeleti ve (varsa) hücre duvarı ile temas noktalarıdır.
hücre iskeleti- hücre içinde hücre iskelesi.
Fonksiyonlar.
1) Bariyer- Çevre ile düzenli, seçici, pasif ve aktif bir metabolizma sağlar.
2) ulaşım- maddeler hücrenin içine ve dışına zardan taşınır matris - zar proteinlerinin belirli bir göreceli pozisyonunu ve oryantasyonunu, optimal etkileşimlerini sağlar.
3) Mekanik- hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve diğer hücrelerle (dokularda) bağlantıyı sağlar.Hücreler arası madde mekanik işlevin sağlanmasında önemli bir rol oynar.
4) alıcı- zardaki bazı proteinler reseptördür (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller).
Örneğin, kanda dolaşan hormonlar, yalnızca bu hormonlara karşılık gelen alıcılara sahip olan hedef hücrelere etki eder. nörotransmitterler ( kimyasal maddeler sinir uyarılarının iletilmesini sağlayan) ayrıca hedef hücrelerin spesifik reseptör proteinlerine de bağlanır.
hormonlar- biyolojik olarak aktif sinyal kimyasalları.
5) enzimatik Zar proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.
6) Biyopotansiyellerin üretimi ve iletiminin uygulanması.
Membran 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 çok önemlidir. bu, zar boyunca potansiyel farkı korur ve bir sinir impulsu üretir.
sinir dürtüsü – bir sinir lifi boyunca iletilen bir uyarma dalgası.
7) Hücre etiketleme- zar üzerinde belirteç görevi gören antijenler vardır - hücreyi tanımlamanıza izin veren "etiketler". Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, onlara bağlı dallı oligosakarit yan zincirleri olan proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaretleyici yapmak mümkündür. İşaretleyicilerin yardımıyla hücreler, diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organlar ve dokular oluştururken onlarla uyum içinde hareket edebilir. Bu da izin verir bağışıklık sistemi yabancı antijenleri tanır.
geçirgenlik özellikleri.
Hücre zarlarının seçici geçirgenliği vardır: çeşitli şekillerde yavaşça içinden geçerler:
Glikoz ana enerji kaynağıdır.

Amino asitler vücuttaki tüm proteinleri oluşturan yapı taşlarıdır.

Yağ asitleri - yapısal, enerji ve diğer fonksiyonlar.

Gliserol - vücudun su tutmasını sağlar ve idrar üretimini azaltır.

İyonlar reaksiyonlar için enzimlerdir.

Ayrıca, zarların kendileri bu süreci belirli bir dereceye kadar aktif olarak düzenler - bazı maddeler geçer, diğerleri geçmez. Maddelerin hücre içine 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 arasına karşılıklı nüfuz etme süreci.
ozmoz– Çözücü moleküllerinin yarı geçirgen bir zarından daha yüksek bir çözünen konsantrasyonuna doğru tek yönlü difüzyon süreci.
Normal bir kan hücresini çevreleyen zar sadece su moleküllerini, oksijeni ve kanda çözünenlerin bir kısmını geçirebilir. besinler ve hücresel aktivite ürünleri
Aktif geçirgenlik mekanizmaları:
1) Aktif taşıma.
aktif taşımacılık– bir maddenin düşük konsantrasyonlu bir alandan yüksek konsantrasyonlu bir alana transferi.
Aktif taşıma, düşük konsantrasyonlu bir alandan yüksek konsantrasyonlu bir alana hareket ettiği için enerji gerektirir. Zar üzerinde aktif olarak potasyum iyonlarını (K+) hücre içine 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 yoluyla zardan geçebilir.
endositoz– hücre tarafından dış materyalin alınması süreci.
Pasif taşıma sırasında zarın seçici geçirgenliği, özel kanallar - integral proteinlerden kaynaklanmaktadır. Membranın içinden ve içinden geçerek bir tür geçit oluştururlar. K, Na ve Cl elementlerinin kendi kanalları vardır. Konsantrasyon gradyanı ile ilgili olarak, bu elementlerin molekülleri hücrenin içine ve dışına hareket eder. Tahriş olduğunda, sodyum iyonu kanalları açılır ve hücreye keskin bir sodyum iyonu akışı olur. Bu, membran potansiyelinde bir dengesizliğe neden olur. Bundan sonra, membran potansiyeli geri yüklenir. Potasyum kanalları, potasyum iyonlarının hücreye yavaşça girdiği her zaman açıktır.
membran yapısı
geçirgenlik
aktif taşımacılık
ozmoz
endositoz