Hücre zarının temel işlevleri. Biyolojik zarların yapısı ve işlevi

Yeryüzünde yaşayan organizmaların ezici çoğunluğu, birçok yönden kimyasal bileşimleri, yapıları ve yaşamsal faaliyetleriyle benzer hücrelerden oluşur. Her hücre metabolize olur ve enerji dönüştürülür. Hücre bölünmesi, organizmaların büyümesinin ve çoğalmasının temelini oluşturur. Böylece hücre, organizmaların yapı, gelişme ve üreme birimidir.

Bir hücre, yalnızca parçalara bölünemeyen bütünsel bir sistem olarak var olabilir. Hücrenin bütünlüğü biyolojik zarlar tarafından sağlanır. Hücre, daha yüksek dereceli bir sistemin bir unsurudur - bir organizma. Karmaşık moleküllerden oluşan hücre parçaları ve organeller, daha düşük seviyeli bütünsel sistemlerdir.

Hücre, çevreye metabolizma ve enerji ile bağlı açık bir sistemdir. Her molekülün belirli işlevleri yerine getirdiği işlevsel bir sistemdir. Hücre dirençlidir, kendi kendini düzenler ve kendi kendine çoğalır.

Hücre kendi kendini yöneten bir sistemdir. Bir hücrenin kontrol genetik sistemi, karmaşık makromoleküller - nükleik asitler (DNA ve RNA) ile temsil edilir.

1838-1839'da. Alman biyologlar M. Schleiden ve T. Schwann, hücre hakkındaki bilgileri özetlediler ve özü, hem bitki hem de hayvan tüm organizmaların hücrelerden oluşması olan hücre teorisinin temel önermesini formüle ettiler.

1859'da R. Virkhov hücre bölünmesi sürecini tanımladı ve hücre teorisinin en önemli hükümlerinden birini formüle etti: "Her hücre başka bir hücreden gelir." Yeni hücreler, daha önce düşünüldüğü gibi hücresel olmayan maddeden değil, ana hücrenin bölünmesinin bir sonucu olarak oluşur.

Rus bilim adamı K. Baer tarafından 1826'da memeli yumurta hücrelerinin keşfi, hücrenin çok hücreli organizmaların gelişiminin temelini oluşturduğu sonucuna götürdü.

Modern hücresel teori aşağıdaki hükümleri içerir:

1) hücre, tüm organizmaların yapısının ve gelişiminin bir birimidir;

2) farklı canlı krallıkların organizmalarının hücreleri yapı, kimyasal bileşim, metabolizma ve hayati aktivitenin ana tezahürleri bakımından benzerdir;

3) ana hücrenin bölünmesinin bir sonucu olarak yeni hücreler oluşur;

4) çok hücreli bir organizmada hücreler dokuları oluşturur;

5) organlar dokulardan yapılır.

Modern biyolojik, fiziksel ve kimyasal araştırma yöntemlerinin biyolojiye girmesiyle, çeşitli hücre bileşenlerinin yapısını ve işleyişini incelemek mümkün hale geldi. Bir hücreyi incelemenin yöntemlerinden biri mikroskopi... Modern bir ışık mikroskobu, nesneleri 3000 kat büyütür ve en büyük hücre organellerini görmenizi, sitoplazmanın hareketini gözlemlemenizi ve hücre bölünmesini sağlar.

40'lı yıllarda icat edildi. XX yüzyıl bir elektron mikroskobu, onlarca ve yüzbinlerce kez artış sağlar. Bir elektron mikroskobu, ışık yerine bir elektron akışı ve lensler yerine elektromanyetik alanlar kullanır. Bu nedenle, elektron mikroskobu çok daha yüksek büyütmelerde net bir görüntü verir. Böyle bir mikroskop yardımıyla hücre organellerinin yapısını incelemek mümkün oldu.

Hücre organellerinin yapısı ve bileşimi, yöntem kullanılarak incelenir. santrifüj... Hücre zarları tahrip olmuş parçalanmış dokular test tüplerine yerleştirilir ve yüksek hızda santrifüjde döndürülür. Yöntem, farklı hücresel organoidlerin farklı kütle ve yoğunluğa sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Düşük santrifüj hızlarında, daha az yoğun - yüksek hızlarda bir test tüpünde daha yoğun organeller biriktirilir. Bu katmanlar ayrı ayrı incelenmiştir.

Yaygın olarak kullanılan hücre ve doku kültürü yöntemiBu, özel bir besiyerindeki bir veya daha fazla hücreden aynı tür hayvan veya bitki hücresinden bir grup elde edebileceğiniz ve hatta bütün bir bitkiyi yetiştirebileceğiniz gerçeğinden oluşur. Bu yöntemle vücudun çeşitli doku ve organlarının bir hücreden nasıl oluştuğu sorusuna cevap almak mümkündür.

Hücre teorisinin ana hükümleri ilk olarak M. Schleiden ve T. Schwann tarafından formüle edildi. Hücre, tüm canlı organizmaların yapı, hayati aktivite, üreme ve gelişme birimidir. Hücreleri incelemek için mikroskopi, santrifüjleme, hücre ve doku kültürü vb. Yöntemler kullanılır.

Mantarların, bitkilerin ve hayvanların hücreleri, sadece kimyasal bileşimde değil, aynı zamanda yapı olarak da birçok ortak noktaya sahiptir. Bir hücreyi mikroskop altında incelerken, içinde çeşitli yapılar görülebilir - organeller... Her organoid belirli işlevleri yerine getirir. Hücrede üç ana bölüm vardır: plazma zarı, çekirdek ve sitoplazma (Şekil 1).

Hücre zarı hücreyi ve içeriğini çevreden ayırır. Şekil 2'de şunu görüyorsunuz: zar, iki lipid katmanından oluşur ve protein molekülleri, zarın kalınlığına nüfuz eder.

Plazma zarının ana işlevi ulaşım... Hücreye besin temini ve metabolik ürünlerin buradan uzaklaştırılmasını sağlar.

Membranın önemli bir özelliği seçici geçirgenlikveya yarı geçirgenlik, hücrenin çevre ile etkileşime girmesine izin verir: sadece belirli maddeler girer ve oradan çıkarılır. Küçük su molekülleri ve diğer bazı maddeler hücreye difüzyon yoluyla, kısmen de zardaki gözeneklerden girer.

Şekerler, organik asitler, tuzlar, bitki hücresi boşluklarının hücre özü olan sitoplazmada çözülür. Dahası, hücredeki konsantrasyonları çevrede olduğundan çok daha yüksektir. Hücredeki bu maddelerin konsantrasyonu ne kadar yüksekse, suyu o kadar çok emer. Hücre özsuyunun konsantrasyonunun artması ve tekrar hücreye su girmesi nedeniyle hücre tarafından sürekli su tüketildiği bilinmektedir.

Daha büyük moleküllerin (glikoz, amino asitler) hücreye girişi, taşınan maddelerin molekülleri ile birleşerek onları zar boyunca taşıyan zarın taşıma proteinleri tarafından sağlanır. Bu süreç, ATP'yi parçalayan enzimleri içerir.

Şekil 1. Ökaryotik bir hücrenin yapısının genelleştirilmiş diyagramı.
(resmi büyütmek için resmin üzerine tıklayın)

Şekil 2. Plazma zarının yapısı.
1 - delici proteinler, 2 - daldırılmış proteinler, 3 - dış proteinler

Şekil 3. Pinositoz ve fagositoz şeması.

Daha büyük protein ve polisakkarit molekülleri, hücreye fagositozla girer (Yunanca. phagos - yiyor ve kithos - damar, hücre) ve sıvı damlalar - pinositozla (Yunanca'dan. pinot - İçiyorum ve kithos) (Figür 3).

Hayvan hücreleri, bitki hücrelerinin aksine, esas olarak polisakkarit molekülleri tarafından oluşturulan yumuşak ve esnek bir "kaplama" ile çevrilidir; bu, zarın bazı proteinlerine ve lipidlerine bağlanarak, hücreyi dışarıda sarar. Polisakkaritlerin bileşimi, hücrelerin birbirini "tanıdığı" ve birbirine bağlandığı için farklı dokulara özgüdür.

Bitki hücrelerinin böyle bir "kabuğu" yoktur. Plazma zarının üzerinde gözenekli bir yüzeye sahiptirler hücre zarıesas olarak selülozdan oluşur. Hücreden hücreye gözenekler yoluyla, sitoplazma ipleri gerilerek hücreleri birbirine bağlar. Hücreler arası bağlantı bu şekilde gerçekleştirilir ve organizmanın bütünlüğü sağlanır.

Bitkilerdeki hücre zarı, güçlü bir iskelet görevi görür ve hücreyi hasardan korur.

Çoğu bakteri ve tüm mantarların bir hücre zarı vardır, sadece kimyasal bileşimi farklıdır. Mantarlarda kitin benzeri bir maddeden oluşur.

Mantar, bitki ve hayvanların hücreleri benzer bir yapıya sahiptir. Hücrede üç ana bölüm vardır: çekirdek, sitoplazma ve plazma zarı. Plazma zarı, lipit ve proteinlerden oluşur. Maddelerin hücreye girişini ve hücreden salınmasını sağlar. Bitki, mantar ve çoğu bakterinin hücrelerinde, plazma zarının üzerinde bir hücre zarı vardır. Koruyucu bir işlev görür ve bir iskeletin rolünü oynar. Bitkilerde hücre zarı selülozdan ve mantarlarda kitin benzeri bir maddeden oluşur. Hayvan hücreleri, aynı dokudaki hücreler arasında temas sağlayan polisakkaritlerle kaplanır.

Hücrenin ana bölümünün sitoplazma... Su, amino asitler, proteinler, karbonhidratlar, ATP, inorganik maddelerin iyonlarını içerir. Hücre çekirdeği ve organelleri sitoplazmada bulunur. İçinde maddeler hücrenin bir bölümünden diğerine hareket eder. Sitoplazma, tüm organellerin etkileşimini sağlar. Kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği yer burasıdır.

Tüm sitoplazma, oluşan ince protein mikrotübülleriyle nüfuz eder. hücre hücre iskeleti, sabit bir şekli koruduğu için. Hücre hücre iskeleti esnektir, çünkü mikrotübüller konumlarını değiştirebilir, bir uçtan hareket edebilir ve diğerinde kısalabilir. Hücreye çeşitli maddeler girer. Kafeste onlara ne oluyor?

Lizozomlarda - küçük yuvarlak zar veziküller (bkz. Şekil 1), hidrolitik enzimlerin yardımıyla karmaşık organik maddelerin molekülleri daha basit moleküllere ayrılır. Örneğin, proteinler amino asitlere, polisakkaritler monosakkaritlere, yağlar glisin ve yağ asitlerine parçalanır. Bu işlev için lizozomlara genellikle hücrenin "sindirim istasyonları" denir.

Lizozomların zarı tahrip olursa, içlerinde bulunan enzimler hücrenin kendisini sindirebilir. Bu nedenle, bazen lizozomlara "hücre öldürme araçları" denir.

Lizozomlarda oluşan küçük amino asit, monosakkarit, yağ asitleri ve alkol moleküllerinin karbonik asit gazı ve suya enzimatik oksidasyonu sitoplazmada başlar ve diğer organellerde sona erer - mitokondri... Mitokondri, sitoplazmadan iki zarla ayrılan çubuk şekilli, filamentli veya küresel organellerdir (Şekil 4). Dış zar pürüzsüzdür ve iç zar kıvrımlar oluşturur - cristayüzeyini artıran. Organik maddelerin karbondioksit ve suya oksidasyon reaksiyonlarına katılan enzimler, iç zar üzerinde yer almaktadır. Aynı zamanda, hücre tarafından ATP moleküllerinde depolanan enerji açığa çıkar. Bu nedenle mitokondri, hücrenin "güç istasyonları" olarak adlandırılır.

Hücrede organik maddeler sadece oksitlenmekle kalmaz, aynı zamanda sentezlenir. Lipitlerin ve karbonhidratların sentezi endoplazmik retikulum - EPS (Şekil 5) ve proteinler - ribozomlar üzerinde gerçekleştirilir. EPS nedir? Duvarları zar ile oluşturulmuş tübül ve sarnıç sistemidir. Tüm sitoplazmaya nüfuz ederler. Maddeler, EPS kanalları boyunca hücrenin farklı kısımlarına hareket eder.

Pürüzsüz ve pürüzlü bir EPS var. Pürüzsüz EPS yüzeyinde enzimlerin katılımıyla karbonhidratlar ve lipitler sentezlenir. EPS'nin pürüzlülüğü, üzerinde bulunan küçük yuvarlak gövdelerle verilir - ribozomlar (bkz. Şekil 1), protein sentezinde yer alır.

Organik maddelerin sentezi, plastitlersadece bitki hücrelerinde bulunur.

Şekil: 4. Mitokondri yapısının şeması.
1. - dış zar; 2. - iç zar; 3. - iç zarın kıvrımları - cristae.

Şekil: 5. Kaba bir EPS'nin yapısının şeması.

Şekil: 6. Kloroplast yapısının şeması.
1. - dış zar; 2. - iç zar; 3. - kloroplastın iç içeriği; 4. - "yığınlar" halinde toplanan ve granüller oluşturan iç zarın kıvrımları.

Renksiz plastidlerde - lökoplastlar (Yunancadan. leucos - beyaz ve plastos - oluşturulan) nişasta birikir. Patates yumruları lökoplastlar açısından çok zengindir. Sarı, turuncu, kırmızı meyve ve çiçeklere renk verilir kromoplastlar (Yunancadan. krom - renk ve plastos). Fotosentezle ilgili pigmentleri sentezlerler - karotenoidler... Bitki yaşamında önemi kloroplastlar (Yunancadan. chloros - yeşilimsi ve plastos) - yeşil plastitler. Şekil 6'da, kloroplastların iki zarla kaplandığını görebilirsiniz: dış ve iç. İç zar kıvrımlar oluşturur; kıvrımlar arasında yığınlanmış kabarcıklar var - taneler... Taneler, fotosentezde rol oynayan klorofil molekülleri içerir. Her kloroplast, kademeli olarak yaklaşık 50 tane içerir. Bu düzenleme, her yüzün maksimum aydınlatılmasını sağlar.

Sitoplazmada proteinler, lipitler, karbonhidratlar tahıllar, kristaller, damlacıklar şeklinde birikebilir. Bunlar dahil etme - gerektiği gibi hücre tarafından tüketilen besinleri ayırın.

Bitki hücrelerinde, yedek besinlerin bir kısmı ve ayrıca çürüme ürünleri, vakuollerin hücre özsuyunda birikir (bkz. Şekil 1). Bitki hücre hacminin% 90'ını oluşturabilirler. Hayvan hücreleri, hacimlerinin% 5'inden fazlasını kaplamayan geçici boşluklara sahiptir.

Şekil: 7. Golgi kompleksinin yapısının şeması.

Şekil 7'de, bir zarla çevrili bir boşluklar sistemi görüyorsunuz. o golgi kompleksiHücrede çeşitli işlevleri yerine getiren: maddelerin birikmesine ve taşınmasına, hücreden çıkarılmasına, lizozom oluşumuna, hücre zarına katılır. Örneğin selüloz molekülleri, kabarcıkların yardımıyla hücre yüzeyine hareket eden ve hücre zarına dahil olan Golgi kompleksinin boşluğuna girer.

Çoğu hücre bölünerek çoğalır. Bu süreç şunları içerir: çağrı Merkezi... Yoğun sitoplazma ile çevrili iki merkezden oluşur (bkz.Şekil 1). Bölünmenin başlangıcında, merkezler hücrenin kutuplarına ayrılır. Protein filamentleri, kromozomlara bağlanan ve iki yavru hücre arasında eşit dağılımını sağlayan onlardan ayrılır.

Tüm hücre organelleri birbirleriyle yakından ilişkilidir. Örneğin protein molekülleri ribozomlarda sentezlenir, EPS kanallarından hücrenin farklı bölgelerine taşınır ve proteinler lizozomlarda yok edilir. Yeni sentezlenen moleküller, hücre yapıları oluşturmak veya sitoplazma ve vakuollerde yedek besin olarak birikmek için kullanılır.

Hücre sitoplazma ile doludur. Sitoplazma, çekirdeği ve çeşitli organelleri içerir: lizozomlar, mitokondri, plastitler, vakuoller, EPS, hücre merkezi, Golgi kompleksi. Yapıları ve işlevleri bakımından farklılık gösterirler. Sitoplazmanın tüm organelleri birbirleriyle etkileşime girerek hücrenin normal çalışmasını sağlar.

Tablo 1. HÜCRE YAPISI

Mantarların, bitkilerin ve hayvanların yaşamında ve hücre bölünmesinde en önemli rol, çekirdek ve içindeki kromozomlara aittir. Bu organizmaların hücrelerinin çoğunun bir çekirdeği vardır, ancak kas hücreleri gibi çok çekirdekli hücreler de vardır. Çekirdek, sitoplazmada bulunur ve yuvarlak veya oval bir şekle sahiptir. İki zardan oluşan bir zarla kaplıdır. Nükleer zar, çekirdek ve sitoplazma arasındaki madde değişiminin gerçekleştiği gözeneklere sahiptir. Çekirdek, nükleollerin ve kromozomların bulunduğu çekirdek özüyle doldurulur.

Nucleoli - bunlar çekirdekte oluşan ribozomal RNA ve sitoplazmada sentezlenen proteinlerden oluşan ribozomların "üretimi için atölyelerdir".

Çekirdeğin ana işlevi - kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi - aşağıdakilerle ilişkilidir: kromozomlar... Her organizma türünün kendi kromozomları vardır: belirli bir sayı, şekil ve boyut.

Üreme hücreleri hariç vücudun tüm hücrelerine somatik (Yunancadan. kedi balığı - vücut). Aynı türden bir organizmanın hücreleri aynı kromozom setini içerir. Örneğin, insanlarda, vücudun her hücresi 46 kromozom içerirken, meyve sineği Drosophila 8 kromozoma sahiptir.

Somatik hücreler genellikle çift kromozom setine sahiptir. Denir diploid ve 2 ile gösterilir n... Yani bir kişinin 23 çift kromozomu vardır, yani 2 n \u003d 46. Germ hücreleri, kromozom sayısının yarısını içerir. Tek mi yoksa haploid, Ayarlamak. 1. erkekte n = 23.

Germ hücrelerindeki kromozomların aksine somatik hücrelerdeki tüm kromozomlar çiftlenir. Bir çifti oluşturan kromozomlar birbiriyle aynıdır. Eşleştirilmiş kromozomlar denir homolog... Farklı çiftlere ait olan, şekil ve boyut olarak farklılık gösteren kromozomlar denir. homolog olmayan (şek. 8).

Bazı türlerde kromozomların sayısı aynı olabilir. Örneğin kırmızı yonca ve tohum bezelyesinde 2 n \u003d 14. Bununla birlikte, kromozomları şekil, boyut ve DNA moleküllerinin nükleotid bileşimi bakımından farklılık gösterir.

Şekil: 8. Drosophila hücrelerinde bir dizi kromozom.

Şekil: 9. Kromozomun yapısı.

Kalıtsal bilgilerin iletiminde kromozomların rolünü anlamak için, yapılarına ve kimyasal bileşimlerine aşina olmak gerekir.

Bölünmeyen bir hücrenin kromozomları, uzun ince filamentlere benzer. Hücre bölünmesinden önceki her bir kromozom iki özdeş iplikten oluşur - kromatitler, belin kaburgaları arasına bağlanan - (şek.9).

Kromozomlar, DNA ve proteinlerden oluşur. DNA'nın nükleotid bileşimi türden türe değiştiğinden, kromozomların bileşimi her türe özgüdür.

Bakteriyel hücre hariç her hücre, nükleol ve kromozom içeren bir çekirdeğe sahiptir. Her tür belirli bir dizi kromozomla karakterize edilir: sayı, şekil ve boyut. Çoğu organizmanın somatik hücrelerinde, kromozom seti diploiddir, üreme hücrelerinde ise haploiddir. Eşleştirilmiş kromozomlara homolog denir. Kromozomlar, DNA ve proteinlerden oluşur. DNA molekülleri, kalıtsal bilgilerin hücreden hücreye ve organizmadan organizmaya depolanmasını ve aktarılmasını sağlar.

Bu konular üzerinde çalıştıktan sonra şunları yapabilmelisiniz:

1. Hangi durumlarda ışık mikroskobu (yapısı), geçirimli elektron mikroskobu kullanılması gerektiğini açıklayın.
2. Hücre zarının yapısını tanımlayın ve zarın yapısı ile hücre ve çevre arasında madde değiştirme yeteneği arasındaki ilişkiyi açıklayın.
3. Süreçleri tanımlayın: difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, aktif taşıma, endositoz, ekzositoz ve ozmoz. Bu süreçler arasındaki farklara dikkat edin.
4. Yapıların işlevlerini adlandırın ve hangi hücrelerde (bitki, hayvan veya prokaryotik) bulunduklarını belirtin: çekirdek, nükleer membran, nükleoplazma, kromozomlar, plazma zarı, ribozom, mitokondri, hücre duvarı, kloroplast, vakuol, lizozom, pürüzsüz endoplazmik retikulum ( agranüler) ve pürüzlü (granüler), hücre merkezi, Golgi aygıtı, silium, flagellum, mezozom, pili veya fimbria.
5. Bir bitki hücresini bir hayvandan ayırabileceğiniz en az üç işaret söyleyin.
6. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki temel farkları listeleyin.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Genel biyoloji". Moskova, "Eğitim", 2000

• Konu 1. "Plazma zarı." §1, §8 sayfa 5; 20
• Konu 2. "Hücre." §8-10 s. 20-30
• Konu 3. "Prokaryotik hücre. Virüsler." §11 sayfa 31-34

Organizmaların, bitkilerin, hayvanların ve insanların yapısının incelenmesi, sitoloji adı verilen bir biyoloji bölümünde yer almaktadır. Bilim adamları, içindeki hücrenin içeriğinin oldukça karmaşık olduğunu keşfettiler. Dış hücre zarı, supramembran yapıları: glikokaliks ve alt zar kompleksini oluşturan mikrofilamentler, peliküller ve mikrotübüller içeren sözde yüzey aparatı ile çevrilidir.

Bu yazıda, çeşitli hücre türlerinin yüzey aparatının bir parçası olan dış hücre zarının yapısını ve işlevini inceleyeceğiz.

Dış hücre zarı hangi işlevleri yerine getirir?

Daha önce açıklandığı gibi, dış zar, her hücrenin iç içeriğini başarıyla ayıran ve hücre organellerini olumsuz çevresel koşullardan koruyan yüzey aparatının bir parçasıdır. Diğer bir işlevi, hücresel içerikler ile doku sıvısı arasındaki maddelerin değişimini sağlamaktır, bu nedenle dış hücre zarı, sitoplazmaya giren molekül ve iyonların taşınmasını gerçekleştirir ve ayrıca toksinlerin ve fazla toksik maddelerin hücreden atılmasına yardımcı olur.

Hücre zarı yapısı

Farklı hücre türlerinin zarları veya plazmalemmaları birbirinden çok farklıdır. Esas olarak, kimyasal yapı ve ayrıca lipitlerin, glikoproteinlerin, içlerindeki proteinlerin nispi içeriği ve buna bağlı olarak içlerinde bulunan reseptörlerin doğası. Öncelikle glikoproteinlerin ayrı ayrı bileşimi tarafından belirlenen dışsal olan, çevresel uyaranların tanınmasında ve hücrenin kendi eylemlerine tepkisinde yer alır. Bazı virüs türleri, hücre zarlarının proteinleri ve glikolipitleri ile etkileşime girebilir ve bunun sonucunda hücreye girerler. Herpes ve influenza virüsleri, koruyucu kabuklarını oluşturmak için kullanılabilir.

Bakteriyofaj adı verilen virüsler ve bakteriler ise hücre zarına yapışarak temas noktasında özel bir enzim yardımıyla onu çözer. Sonra deliğe bir viral DNA molekülü geçer.

Ökaryotik plazmalemmanın yapısal özellikleri

Dış hücre zarının taşıma işlevini, yani maddelerin içine ve dışına dış ortama transferini gerçekleştirdiğini hatırlayın. Böyle bir işlemi gerçekleştirmek için özel bir yapıya ihtiyaç vardır. Gerçekte, plazmalemma yüzey aparatının sabit, evrensel bir sistemidir. İnce (2-10 Nm), ancak tüm hücreyi kaplayan oldukça yoğun, çok katmanlı bir filmdir. Yapısı 1972'de D. Singer ve G. Nicholson gibi bilim adamları tarafından incelendi, ayrıca hücre zarının sıvı mozaik modelini yarattılar.

Onu oluşturan ana kimyasal bileşikler, sıvı bir lipit ortamına serpiştirilmiş ve bir mozaiğe benzeyen düzenli protein molekülleri ve belirli fosfolipidlerdir. Bu nedenle hücre zarı, polar olmayan hidrofobik "kuyrukları" zarın içinde bulunan ve polar hidrofilik başları hücrenin sitoplazmasına ve hücreler arası sıvıya yönlendirilen iki lipit katmanından oluşur.

Lipit tabakasına, hidrofilik gözenekler oluşturan büyük protein molekülleri nüfuz eder. Sulu glikoz ve mineral tuz çözeltileri taşınır. Plazmalemmanın hem dış hem de iç yüzeylerinde bazı protein molekülleri bulunur. Bu nedenle, çekirdekli tüm organizmaların hücrelerinde dış hücre zarında, glikolipidlere ve glikoproteinlere kovalent olarak bağlı karbonhidrat molekülleri vardır. Hücre zarlarındaki karbonhidrat içeriği% 2 ila% 10 arasında değişmektedir.

Prokaryotik organizmaların plazmalemmasının yapısı

Prokaryotlardaki dış hücre zarı, nükleer organizma hücrelerinin plazmalemmalarına benzer işlevleri yerine getirir, yani: dış ortamdan gelen bilgilerin algılanması ve iletilmesi, iyonların ve çözeltilerin hücre içine ve dışına taşınması, sitoplazmanın yabancı reaktiflerden korunması dışarıdan. Mezozomlar oluşturabilir - plazmalemma hücreye girdiğinde ortaya çıkan yapılar. Prokaryotların metabolik reaksiyonlarında, örneğin DNA replikasyonunda, protein sentezinde rol oynayan enzimleri içerebilirler.

Mezozomlar ayrıca redoks enzimleri içerirken, fotosentetiklerde bakteriyoklorofil (bakterilerde) ve fikobin (siyanobakterilerde) bulunur.

Hücreler arası temaslarda dış zarların rolü

Dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiği sorusuna cevap vermeye devam ederek, dış hücre zarının duvarlarındaki bitki hücrelerinde oynadığı rol üzerinde duralım, selüloz tabakasına geçen gözenekler oluşur. Bunlar aracılığıyla hücrenin sitoplazması dışarıya çıkabilir, bu tür ince kanallara plazmodezma denir.

Onlar sayesinde komşu bitki hücreleri arasındaki bağlantı çok güçlü. İnsan ve hayvan hücrelerinde, komşu hücre zarları arasındaki temas yerlerine desmozom denir. Endotel ve epitel hücrelerinin karakteristiğidir ve ayrıca kardiyomiyositlerde de görülürler.

Plazmalemma yardımcı oluşumları

Bitki hücrelerinin hayvanlardan nasıl farklılaştığını anlamak için, dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğine bağlı olan plazmalemmalarının yapısal özelliklerini incelemeye yardımcı olur. Bunun üzerinde hayvan hücrelerinde glikokaliks tabakası bulunur. Dış hücre zarının proteinleri ve lipidleri ile ilişkili polisakkarit molekülleri tarafından oluşturulur. Glikokaliks sayesinde hücreler arasında yapışma (kümelenme) meydana gelir ve bu da doku oluşumuna yol açar, bu nedenle plazmalemmanın sinyal verme işlevinde - çevresel uyaranların tanınmasında rol alır.

Bazı maddelerin hücre zarlarından pasif taşınması nasıldır?

Daha önce de belirtildiği gibi, dış hücre zarı, maddelerin hücre ile dış ortam arasında taşınması sürecinde yer alır. Plazma zarından iki tür taşıma vardır: pasif (difüzyon) ve aktif taşıma. İlki difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmozu içerir. Maddelerin konsantrasyon gradyanı boyunca hareketi, her şeyden önce, hücre zarından geçen moleküllerin kütlesine ve boyutuna bağlıdır. Örneğin, küçük polar olmayan moleküller, plazmalemmanın orta lipit katmanında kolayca çözülür, içinden geçer ve sitoplazmada son bulur.

Büyük organik madde molekülleri, özel taşıyıcı proteinler yardımıyla sitoplazmaya nüfuz eder. Tür özgüllüğüne sahiptirler ve bir partikül veya iyonla birleştirildiklerinde, onları enerji harcamadan konsantrasyon gradyanı (pasif taşıma) boyunca pasif olarak membran boyunca aktarırlar. Bu süreç, seçici geçirgenlik gibi bir plazmalemma özelliğinin temelini oluşturur. Bu süreçte ATP moleküllerinin enerjisi kullanılmaz ve hücre onu diğer metabolik reaksiyonlar için korur.

Kimyasal bileşiklerin plazmalemma yoluyla aktif taşınması

Dış hücre zarı, moleküllerin ve iyonların dış ortamdan hücre içine ve hücreye geçişini sağladığından, toksin olan disimilasyon ürünlerinin dışarıya yani hücreler arası sıvıya atılması mümkün hale gelir. bir konsantrasyon gradyanına karşı oluşur ve ATP molekülleri şeklinde enerji kullanımını gerektirir. Aynı zamanda enzimler olan ATPase adı verilen taşıyıcı proteinleri de içerir.

Böyle bir taşınmanın bir örneği, bir sodyum-potasyum pompasıdır (sodyum iyonları sitoplazmadan dış ortama aktarılır ve potasyum iyonları sitoplazmaya pompalanır). Bağırsak ve böbreklerin epitel hücreleri bunu yapabilir. Pinositoz ve fagositoz süreçleri bu transfer yönteminin çeşitleridir. Bu nedenle, dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğini inceledikten sonra, heterotrofik protistlerin yanı sıra daha yüksek hayvan organizmalarının hücrelerinin, örneğin lökositlerin, pino- ve fagositoz işlemlerini yapabildiği tespit edilebilir.

Hücre zarlarında biyoelektrik işlemler

Plazmalemmanın dış yüzeyi (pozitif yüklüdür) ile sitoplazmanın negatif yüklü paryetal tabakası arasında potansiyel bir fark olduğu bulunmuştur. Dinlenme potansiyeli olarak adlandırıldı ve tüm canlı hücrelerde içseldir. Ve sinir dokusu sadece dinlenme potansiyeline sahip değildir, aynı zamanda uyarma süreci olarak adlandırılan zayıf biyolojik akımları da yürütebilir. Reseptörlerden tahriş alan sinir hücrelerinin-nöronlarının dış zarları, yükleri değiştirmeye başlar: sodyum iyonları büyük ölçüde hücreye girer ve plazmalemmanın yüzeyi elektronegatif hale gelir. Ve sitoplazmanın paryetal tabakası, fazla katyon nedeniyle pozitif bir yük alır. Bu, uyarım sürecinin altında yatan sinir uyarılarının iletilmesine neden olan nöronun dış hücre zarının yeniden şarj olmasının nedenini açıklar.

Fonksiyonel özelliklerine göre hücre zarı, kendisi tarafından gerçekleştirilen 9 işleve ayrılabilir.
Hücre zarı fonksiyonları:
1. Taşıma. Maddelerin hücreden hücreye taşınmasını gerçekleştirir;
2. Bariyer. Seçici geçirgenliğe sahiptir, gerekli metabolizmayı sağlar;
3. Reseptör. Membrandaki bazı proteinler reseptördür;
4. Mekanik. Hücrenin ve mekanik yapılarının özerkliğini sağlar;
5. Matris. Matris proteinlerinin optimal etkileşimini ve yönlenmesini sağlar;
6. Enerji. Enerji transfer sistemleri, mitokondride hücresel solunum sırasında zarlarda çalışır;
7. Enzimatik. Membran proteinleri bazen enzimlerdir. Örneğin bağırsak hücre zarları;
8. İşaretleme. Zar üzerinde hücreyi tanımlamayı mümkün kılan antijenler (glikoproteinler) vardır;
9. Oluşturma. Biyopotansiyeller üretir ve yürütür.

Bir hayvan hücresinin veya bitki hücresinin yapısı örneğini kullanarak hücre zarının neye benzediğini görebilirsiniz.

& nbsp

Şekil, hücre zarının yapısını göstermektedir.
Hücre zarının bileşenleri, hücre zarının çeşitli proteinlerini (küresel, çevresel, yüzey) ve ayrıca hücre zarı lipidlerini (glikolipid, fosfolipid) içerir. Ayrıca hücre zarının yapısında karbonhidratlar, kolesterol, glikoprotein ve protein alfa sarmal bulunur.

Hücre zarı bileşimi

Hücre zarının ana bileşimi şunları içerir:
1. Proteinler - zarın çeşitli özelliklerinden sorumludur;
2. Membranın sertliğinden üç tip lipid (fosfolipidler, glikolipidler ve kolesterol) sorumludur.
Hücre zarı proteinleri:
1. Küresel protein;
2. Yüzey proteini;
3. Çevresel protein.

Hücre zarının temel amacı

Hücre zarının temel amacı:
1. Hücre ve çevre arasındaki alışverişi düzenlemek;
2. Herhangi bir hücrenin içeriğini dış ortamdan ayırın, böylece bütünlüğünü sağlayın;
3. Hücre içi zarlar, hücreyi özel kapalı bölmelere - belirli çevresel koşulların korunduğu organeller veya bölmelere - böler.

Hücre zarı yapısı

Hücre zarının yapısı, sıvı bir fosfolipid matrisinde çözünen küresel integral proteinlerin iki boyutlu bir çözeltisidir. Membran yapısının bu modeli, 1972'de iki bilim adamı Nicholson ve Singer tarafından önerildi. Bu nedenle, zarların temeli, üzerinde görebileceğiniz sıralı bir molekül düzenlemesine sahip bimoleküler bir lipit tabakasıdır.

Hücre zarı - bu, aşağıdaki işlevleri yerine getiren bir hücre zarıdır: hücre içeriğinin ve dış ortamın ayrılması, maddelerin seçici taşınması (hücre için dış ortamla değişim), bazı biyokimyasal reaksiyonların gerçekleştiği yer, birleşme hücrelerin dokulara ve alımına.

Hücre zarları, plazmaya (hücre içi) ve dışarıya ayrılır. Herhangi bir zarın ana özelliği yarı geçirgenliktir, yani sadece belirli maddeleri geçirme kabiliyetidir. Bu, hücre ve çevre arasında seçici değiş tokuşa veya hücre bölmeleri arasında değiş tokuşa izin verir.

Plazma zarları, lipoprotein yapılardır. Lipitler kendiliğinden bir çift katman (çift katman) oluşturur ve zar proteinleri bunun içinde "yüzer". Membranlar birkaç bin farklı protein içerir: yapısal, taşıyıcılar, enzimler, vb. Protein molekülleri arasında hidrofilik maddelerin geçtiği gözenekler vardır (lipit çift tabakası bunların hücreye doğrudan nüfuz etmesine engel olur). Glikosil grupları (monosakkaritler ve polisakkaritler), doku oluşumu sırasında hücre tanıma sürecine dahil olan membran yüzeyindeki bazı moleküllere bağlanır.

Membranlar, kalınlıkları bakımından, genellikle 5 ila 10 nm arasında farklılık gösterir. Kalınlık, amfifilik lipid molekülünün boyutuna göre belirlenir ve 5,3 nm'dir. Membran kalınlığındaki bir başka artış, membran protein komplekslerinin boyutundan kaynaklanmaktadır. Dış koşullara bağlı olarak (kolesterol düzenleyicidir), iki katmanın yapısı daha yoğun veya daha sıvı hale gelecek şekilde değişebilir - zarlar boyunca maddelerin hareket hızı buna bağlıdır.

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

Lipitler suda çözünmezler (hidrofobiklik), ancak organik çözücüler ve yağlarda iyi çözünürler (lipofiliklik). Farklı zarlardaki lipidlerin bileşimi aynı değildir. Örneğin, plazma zarı çok fazla kolesterol içerir. Zardaki en yaygın lipidler, fosfolipidler (gliserofosfatidler), sfingomiyelinler (sfingolipidler), glikolipidler ve kolesteroldür.

Fosfolipitler, sfingomiyelinler, glikolipitler işlevsel olarak iki farklı kısımdan oluşur: yük taşımayan hidrofobik polar olmayan - yağ asitlerinden oluşan "kuyruklar" ve yüklü polar "başlıklar" içeren hidrofilik - alkol grupları (örneğin, gliserol ).

Molekülün hidrofobik kısmı genellikle iki yağ asidinden oluşur. Asitlerden biri sınırlayıcı, ikincisi ise doymamış. Bu, lipidlerin kendiliğinden iki tabakalı (bilipid) zar yapıları oluşturma yeteneğini belirler. Membran lipidleri aşağıdaki işlevleri yerine getirir: bariyer, taşıma, protein mikro ortamı, membran elektrik direnci.

Zarlar, bir dizi protein molekülünde birbirinden farklıdır. Çoğu membran proteini, polar (yük taşıyan) amino asitler bakımından zengin bölgelerden ve polar olmayan amino asitler (glisin, alanin, valin, lösin) içeren bölgelerden oluşur. Membranların lipit katmanlarındaki bu tür proteinler, polar olmayan bölgeleri, olduğu gibi, lipitlerin hidrofobik bölgelerinin bulunduğu membranın "yağlı" kısmına batırılacak şekilde düzenlenir. Bu proteinlerin polar (hidrofilik) kısmı, lipid başları ile etkileşime girer ve sulu faza bakar.

Biyolojik membranlar ortak özellikleri paylaşır:

membranlar, hücre içeriğinin ve bölmelerinin karışmasına izin vermeyen kapalı sistemlerdir. Zarın bütünlüğünün ihlali hücre ölümüne yol açabilir;

yüzeysel (düzlemsel, yanal) hareketlilik. Membranlarda, yüzey boyunca sürekli bir madde hareketi vardır;

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

Hücre zarı, hücrenin dışını kaplayan yapıdır. Ayrıca sitolemma veya plazmolemma olarak da adlandırılır.

Bu oluşum, içinde proteinlerin gömülü olduğu bilipid bir katmandan (çift katmanlı) oluşur. Plazmolemmayı oluşturan karbonhidratlar bağlı durumda.

Plazmolemmanın ana bileşenlerinin dağılımı şu şekildedir: proteinler kimyasal bileşimin yarısından fazlasını oluşturur, fosfolipitler dörtte birini kaplar ve kolesterol onda birini kaplar.

Hücre zarı ve çeşitleri

Hücre zarı, lipoprotein ve protein katmanlarına dayanan ince bir filmdir.

Lokalizasyonla, bitki ve hayvan hücrelerinde bazı özelliklere sahip olan zar organelleri ayırt edilir:

• mitokondri;
• çekirdek;
• endoplazmik retikulum;
• golgi kompleksi;
• lizozomlar;
• kloroplastlar (bitki hücrelerinde).

Ayrıca bir iç ve dış (plazmolemma) hücre zarı vardır.

Hücre zarı yapısı

Hücre zarı, onu bir glikokaliks şeklinde kaplayan karbonhidratlar içerir. Bariyer işlevi gören supramembran bir yapıdır. Burada bulunan proteinler serbest durumdadır. Bağlanmamış proteinler enzimatik reaksiyonlarda yer alır ve maddelerin hücre dışı bozunmasını sağlar.

Sitoplazmik zarın proteinleri, glikoproteinler tarafından temsil edilir. Kimyasal bileşime göre, lipid katmanına tamamen (tüm uzunluk boyunca) dahil edilen proteinler - integral proteinler - izole edilir. Ayrıca periferiktir, plazmolemmanın yüzeylerinden birine ulaşmaz.

İlki, nörotransmiterler, hormonlar ve diğer maddelerle bağlanan reseptörler olarak işlev görür. İyonların, hidrofilik substratların taşınmasının gerçekleştiği iyon kanallarının inşası için ek proteinler gereklidir. İkincisi, hücre içi reaksiyonları katalize eden enzimlerdir.

Plazma zarının temel özellikleri

Lipid çift tabakası suyun nüfuz etmesini önler. Lipidler, hücrede fosfolipidlerle temsil edilen hidrofobik bileşiklerdir. Fosfat grubu dışa doğru bakar ve iki katmandan oluşur: hücre dışı ortama yönlendirilen dış ve hücre içi içerikleri sınırlayan iç.

Suda çözünen alanlara hidrofilik kafalar denir. Yağ asidi içeren alanlar, hidrofobik kuyruklar şeklinde hücreye yönlendirilir. Hidrofobik kısım, birbirine bağlanmalarını sağlayan komşu lipidlerle etkileşime girer. Çift katman, farklı alanlarda seçici olarak geçirgendir.

Böylece ortadaki zar glikoz ve üre geçirimsizdir, hidrofobik maddeler buradan serbestçe geçer: karbondioksit, oksijen, alkol. Kolesterol önemlidir, ikincisinin içeriği plazmolemmanın viskozitesini belirler.

Hücrenin dış zarının işlevleri

Fonksiyonların özellikleri tabloda özetlenmiştir:

Hücre zarının önemi nedir

Hücre zarı, hücreye giren ve çıkan maddelerin yüksek seçiciliğine bağlı olarak homeostazın korunmasında rol oynar (biyolojide buna seçici geçirgenlik denir).

Plazmolemmanın büyümeleri, hücreyi belirli işlevleri yerine getirmekten sorumlu bölmelere (bölmelere) böler. Sıvı mozaik desenine karşılık gelen özel olarak düzenlenmiş zarlar, hücrenin bütünlüğünü sağlar.