Membranların fonksiyonları. Hücre zarı: yapısı ve fonksiyonları

Biyolojinin sitoloji adı verilen dalı, organizmaların yanı sıra bitkilerin, hayvanların ve insanların yapısını da inceler. Bilim adamları, içinde yer alan hücrenin içeriğinin oldukça karmaşık bir yapıya sahip olduğunu bulmuşlardır. Dış hücre zarını, zar üstü yapıları içeren yüzey aparatı olarak adlandırılan şeyle çevrilidir: glikokaliks ve ayrıca alt zar kompleksini oluşturan mikrofilamentler, pelikül ve mikrotübüller.

Bu yazımızda yüzey aparatında yer alan dış hücre zarının yapısını ve fonksiyonlarını inceleyeceğiz. çeşitli türler hücreler.

Dış hücre zarı hangi işlevleri yerine getirir?

Daha önce açıklandığı gibi, dış zar, her hücrenin iç içeriğini başarıyla ayıran ve hücresel organelleri olumsuz çevresel koşullardan koruyan yüzey aparatının bir parçasıdır. Bir diğer işlevi ise hücre içeriği ile doku sıvısı arasındaki metabolizmayı sağlamak, böylece dış hücre zarı sitoplazmaya giren molekülleri ve iyonları taşımakta, ayrıca atıkların ve fazla toksik maddelerin hücreden uzaklaştırılmasına yardımcı olmaktadır.

Hücre zarının yapısı

Membranlar veya plazma membranları çeşitli türler hücreler birbirinden çok farklıdır. Daha çok, kimyasal yapı ve ayrıca içlerindeki lipitlerin, glikoproteinlerin, proteinlerin göreceli içeriği ve buna göre içlerinde bulunan reseptörlerin doğası. Öncelikle belirlenen dış bireysel kompozisyon glikoproteinler, çevresel uyaranların tanınmasında ve hücrenin kendisinin bunların eylemlerine verdiği tepkilerde rol alır. Bazı virüs türleri, hücre zarlarının proteinleri ve glikolipitleriyle etkileşime girebilir ve bunun sonucunda hücreye nüfuz edebilir. Herpes ve influenza virüsleri koruyucu kabuklarını oluşturmak için kullanılabilir.

Ve bakteriyofajlar olarak adlandırılan virüsler ve bakteriler, hücre zarına yapışır ve temas noktasında özel bir enzim kullanarak onu çözer. Daha sonra ortaya çıkan deliğe bir viral DNA molekülü geçer.

Ökaryotların plazma zarı yapısının özellikleri

Dış hücre zarının taşıma, yani içindeki ve dışındaki maddelerin dış ortama aktarılması işlevini yerine getirdiğini hatırlayalım. Böyle bir işlemi gerçekleştirmek için özel bir yapıya ihtiyaç vardır. Aslında plazmalemma kalıcı, evrensel bir yüzey aparatı sistemidir. Bu, tüm hücreyi kaplayan ince (2-10 Nm), ancak oldukça yoğun, çok katmanlı bir filmdir. Yapısı 1972 yılında D. Singer ve G. Nicholson gibi bilim adamları tarafından incelenmiş ve hücre zarının akışkan mozaik modeli de oluşturulmuştur.

Bunu oluşturan ana kimyasal bileşikler, sıvı bir lipit ortamına gömülü olan ve bir mozaiği andıran düzenli protein molekülleri ve belirli fosfolipitlerdir. Bu nedenle, hücre zarı, polar olmayan hidrofobik "kuyrukları" zarın içinde bulunan ve polar hidrofilik kafalar hücre sitoplazmasına ve hücreler arası sıvıya bakan iki lipit katmanından oluşur.

Lipid tabakasına, hidrofilik gözenekler oluşturan büyük protein molekülleri nüfuz eder. Onlar aracılığıyla taşınıyorlar sulu çözeltiler glikoz ve mineral tuzları. Plazmalemmanın hem dış hem de iç yüzeylerinde bazı protein molekülleri bulunur. Böylece, çekirdeği olan tüm organizmaların hücrelerinin dış hücre zarında, glikolipidlere ve glikoproteinlere kovalent bağlarla bağlanan karbonhidrat molekülleri bulunur. Hücre zarlarındaki karbonhidrat içeriği %2 ila %10 arasında değişir.

Prokaryotik organizmaların plazmalemmasının yapısı

Prokaryotlardaki dış hücre zarı, nükleer organizma hücrelerinin plazma zarlarına benzer işlevleri yerine getirir: dış ortamdan gelen bilgilerin algılanması ve iletilmesi, iyonların ve çözeltilerin hücre içine ve dışına taşınması, sitoplazmanın yabancı maddelerden korunması. reaktifler dışarıdan. Plazma zarı hücrenin içine girdiğinde ortaya çıkan yapılar olan mezozomları oluşturabilir. DNA replikasyonu ve protein sentezi gibi prokaryotların metabolik reaksiyonlarında yer alan enzimleri içerebilirler.

Mezozomlar ayrıca redoks enzimleri içerir ve fotosentetikler bakteriyoklorofil (bakterilerde) ve fikobilin (siyanobakterilerde) içerir.

Hücreler arası temaslarda dış zarların rolü

Dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiği sorusuna cevap vermeye devam ederek, rolü üzerinde duralım. Bitki hücrelerinde, dış hücre zarının duvarlarında selüloz tabakasına geçen gözenekler oluşur. Bunlar aracılığıyla hücrenin sitoplazması dışarıya çıkabilir; bu tür ince kanallara plazmodesmata adı verilir.

Onlar sayesinde komşu bitki hücreleri arasındaki bağlantı çok güçlüdür. İnsan ve hayvan hücrelerinde, bitişik hücre zarları arasındaki temas noktalarına desmozom adı verilir. Endotel ve epitel hücrelerinin karakteristiğidirler ve ayrıca kardiyomiyositlerde de bulunurlar.

Plazmalemmanın yardımcı oluşumları

Bitki hücrelerinin hayvan hücrelerinden nasıl farklılaştığını anlamak, dış hücre zarının işlevlerine bağlı olan plazma zarlarının yapısal özelliklerinin incelenmesine yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde bunun üstünde bir glikokaliks tabakası vardır. Dış hücre zarının proteinleri ve lipitleriyle ilişkili polisakkarit moleküllerinden oluşur. Glikokaliks sayesinde hücreler arasında yapışma (birbirine yapışma) meydana gelir ve doku oluşumuna yol açar, bu nedenle plazmalemmanın çevresel uyaranları tanıyan sinyal verme fonksiyonunda rol alır.

Bazı maddelerin hücre zarlarından pasif taşınması nasıl gerçekleştirilir?

Daha önce de belirtildiği gibi, dış hücre zarı, maddelerin hücre ile dış ortam arasında taşınması sürecine dahil olur. Plazmalemma yoluyla iki tür taşıma vardır: pasif (difüzyon) ve aktif taşıma. Bunlardan ilki difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmozdur. Maddelerin konsantrasyon gradyanı boyunca hareketi, her şeyden önce hücre zarından geçen moleküllerin kütlesine ve boyutuna bağlıdır. Örneğin, küçük polar olmayan moleküller, plazmalemmanın orta lipit tabakasında kolayca çözünür, içinden geçerek sitoplazmaya ulaşır.

Büyük moleküller organik maddeözel taşıyıcı proteinlerin yardımıyla sitoplazmaya nüfuz eder. Türe özgüdürler ve bir parçacık veya iyonla bağlandıklarında bunları, enerji harcamadan (pasif taşıma) bir konsantrasyon gradyanı boyunca zar boyunca pasif olarak aktarırlar. Bu süreç, plazmalemmanın seçici geçirgenlik gibi bir özelliğinin temelini oluşturur. İşlem sırasında ATP moleküllerinin enerjisi kullanılmaz ve hücre bunu diğer metabolik reaksiyonlar için saklar.

Kimyasal bileşiklerin plazmalemma yoluyla aktif taşınması

Dış hücre zarı, moleküllerin ve iyonların dış ortamdan hücre içine ve arkasına aktarılmasını sağladığından, toksinler olan disimilasyon ürünlerinin dışarıya yani hücreler arası sıvıya atılması mümkün hale gelir. konsantrasyon gradyanına karşı oluşur ve enerjinin ATP molekülleri formunda kullanılmasını gerektirir. Aynı zamanda ATPaz adı verilen ve aynı zamanda enzim olan taşıyıcı proteinleri de içerir.

Bu tür taşımanın bir örneği, sodyum-potasyum pompasıdır (sodyum iyonları sitoplazmadan dış ortama hareket eder ve potasyum iyonları sitoplazmaya pompalanır). Bağırsakların ve böbreklerin epitel hücreleri bunu yapabilir. Bu transfer yönteminin çeşitleri pinositoz ve fagositoz süreçleridir. Böylece, dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğini inceledikten sonra, heterotrofik protistlerin yanı sıra daha yüksek hayvan organizmalarının hücrelerinin, örneğin lökositlerin, pino ve fagositoz işlemlerini yapabildikleri tespit edilebilir.

Hücre zarlarındaki biyoelektrik süreçler

Plazmalemmanın dış yüzeyi (pozitif yüklüdür) ile sitoplazmanın negatif yüklü duvar tabakası arasında potansiyel bir fark olduğu tespit edilmiştir. Buna dinlenme potansiyeli adı verildi ve tüm canlı hücrelerin doğasında var. Ve sinir dokusu sadece dinlenme potansiyeline sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda uyarma süreci adı verilen zayıf biyoakımları da iletebiliyor. Reseptörlerden tahriş alan sinir hücrelerinin-nöronların dış zarları yükleri değiştirmeye başlar: sodyum iyonları hücreye kitlesel olarak girer ve plazmalemmanın yüzeyi elektronegatif hale gelir. Ve fazla katyon nedeniyle sitoplazmanın duvara yakın tabakası pozitif bir yük alır. Bu, uyarılma sürecinin altında yatan sinir uyarılarının iletilmesine neden olan nöronun dış hücre zarının neden yeniden yüklendiğini açıklar.

Membran, organellerin ve hücrenin bir bütün olarak yüzeyini oluşturan ultra ince bir yapıdır. Tüm membranlar benzer bir yapıya sahiptir ve tek bir sisteme bağlanır.

Kimyasal bileşim

Hücre zarları kimyasal olarak homojendir ve çeşitli grupların proteinlerinden ve lipitlerinden oluşur:

• fosfolipidler;
• galaktolipidler;
• sülfolipitler.

Ayrıca nükleik asitler, polisakkaritler ve diğer maddeleri de içerirler.

Fiziksel özellikler

Normal sıcaklıklarda membranlar sıvı kristal halindedir ve sürekli dalgalanır. Viskoziteleri bitkisel yağlara yakındır.

Membran geri kazanılabilir, dayanıklı, elastik ve gözeneklidir. Membran kalınlığı 7 - 14 nm'dir.

EN İYİ 4 makalebununla birlikte okuyanlar

Membran büyük moleküllere karşı geçirimsizdir. Küçük moleküller ve iyonlar, zarın farklı taraflarındaki konsantrasyon farklılıklarının etkisi altında ve ayrıca taşıma proteinlerinin yardımıyla gözeneklerden ve zarın kendisinden geçebilir.

Modeli

Tipik olarak membranların yapısı akışkan bir mozaik model kullanılarak tanımlanır. Membranın bir çerçevesi vardır - tuğla gibi birbirine sıkı sıkıya bitişik iki sıra lipit molekülü.

Pirinç. 1. Biyolojik membran bir çeşit sandviç.

Her iki tarafta lipitlerin yüzeyi proteinlerle kaplıdır. Mozaik desen, zarın yüzeyinde eşit olmayan şekilde dağılmış protein moleküllerinden oluşur.

Bilipid tabakasına dalma derecesine göre protein molekülleri ikiye ayrılır. üç grup:

• transmembran;
• batık;
• yüzeysel.

Proteinler, zarın ana özelliğini sağlar - çeşitli maddelere karşı seçici geçirgenliği.

Membran türleri

Lokalizasyona göre tüm hücre zarları ayrılabilir aşağıdaki türler:

• harici;
• nükleer;
• organel zarları.

Dış sito plazma zarı veya plazmalemma hücrenin sınırıdır. Hücre iskeletinin elemanlarına bağlanarak şeklini ve boyutunu korur.

Pirinç. 2. Hücre iskeleti.

Nükleer membran veya karyolemma nükleer içeriğin sınırıdır. Dıştakine çok benzeyen iki zardan yapılmıştır. Çekirdeğin dış zarı zarlarla ilişkilidir endoplazmik retikulum(EPS) ve gözenekler yoluyla iç zarla.

ER membranları sitoplazmanın tamamına nüfuz ederek, membran proteinleri de dahil olmak üzere çeşitli maddelerin sentezinin gerçekleştiği yüzeyler oluşturur.

Organel zarları

Organellerin çoğu membran yapısına sahiptir.

Duvarlar tek membrandan yapılmıştır:

• Golgi kompleksi;
• kofullar;
• lizozomlar

Plastidler ve mitokondri iki kat zardan oluşur. Dış zarları pürüzsüzdür ve iç kısmı birçok kıvrım oluşturur.

Kloroplastların fotosentetik membranlarının özellikleri yerleşik klorofil molekülleridir.

Hayvan hücrelerinin dış zarlarının yüzeyinde glikokaliks adı verilen bir karbonhidrat tabakası bulunur.

Pirinç. 3. Glikokaliks.

Glikokaliks en çok bağırsak epitel hücrelerinde gelişir; burada sindirim için koşullar yaratır ve plazmalemmayı korur.

Tablo "Hücre zarının yapısı"

Ne öğrendik?

Hücre zarının yapısına ve işlevlerine baktık. Membran, hücrenin, çekirdeğin ve organellerin seçici (seçici) bir bariyeridir. Hücre zarının yapısı akışkan mozaik modeliyle tanımlanır. Bu modele göre, protein molekülleri viskoz lipitlerin çift katmanına yerleştirilmiştir.

Konuyla ilgili deneme

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama derecelendirme: 4.5. Alınan toplam puan: 270.

sınırlayıcı ( bariyer) - hücresel içerikleri dış ortamdan ayırın;

Hücre ile çevre arasındaki alışverişi düzenler;

Hücreleri belirli özel metabolik yollara yönelik bölmelere veya bölmelere bölerler. bölme);

Bazı kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği yerdir (kloroplastlarda fotosentezin hafif reaksiyonları, mitokondride solunum sırasında oksidatif fosforilasyon);

Çok hücreli organizmaların dokularındaki hücreler arasındaki iletişimi sağlamak;

Taşıma- Zarlar arası taşımayı gerçekleştirir.

Reseptör- dış uyaranları tanıyan reseptör bölgelerinin konumudur.

Maddelerin taşınması zar aracılığıyla - zarın önde gelen işlevlerinden biri, hücre ile dış çevre arasındaki madde alışverişini sağlar. Maddelerin transferi için enerji tüketimine bağlı olarak bunlar ayırt edilir:

pasif taşıma veya kolaylaştırılmış difüzyon;

ATP ve enzimlerin katılımıyla aktif (seçici) taşıma.

Membran ambalajında ​​taşıma. Büyük parçacıkları ve makromolekülleri zardan taşıyan mekanizmalar olan endositoz (hücrenin içine) ve ekzositoz (hücrenin dışına) vardır. Endositoz sırasında, plazma zarı bir istila oluşturur, kenarları birleşir ve sitoplazmaya bir kesecik salınır.

Vezikül, sitoplazmadan, dış sitoplazmik membranın bir parçası olan tek bir membranla sınırlandırılır. Fagositoz ve pinositoz vardır. Fagositoz, oldukça sert olan büyük parçacıkların emilmesidir.

Örneğin, lenfositlerin, protozoanın vb. fagositozu. Pinositoz, içinde çözünmüş maddeler içeren sıvı damlacıklarını yakalama ve emme işlemidir. Ekzositoz, çeşitli maddelerin hücreden uzaklaştırılması işlemidir. Ekzositoz sırasında kesecik veya vakuolün zarı dış sitoplazmik zarla birleşir. Keseciğin içeriği hücre yüzeyinin ötesine çıkarılır ve zar, dış sitoplazmik zara dahil edilir.Çekirdekte

Basit difüzyon, maddelerin doğrudan lipit çift katmanından taşınmasıdır.

Yağlarda çözünen, polar olmayan veya küçük yüksüz polar moleküller olan gazların karakteristiği. Su çift katmana hızla nüfuz eder çünkü molekülü küçük ve elektriksel olarak nötrdür. Suyun zarlardan difüzyonuna ozmoz denir.

Membran kanalları yoluyla difüzyon, su gözenekleri oluşturan özel kanal oluşturucu proteinlerin varlığı nedeniyle membrandan geçen yüklü moleküllerin ve iyonların (Na, K, Ca, Cl) taşınmasıdır.

Kolaylaştırılmış difüzyon, maddelerin özel taşıma proteinleri kullanılarak taşınmasıdır. Her protein, kesin olarak tanımlanmış bir molekülden veya ilgili molekül grubundan sorumludur, onunla etkileşime girer ve zar boyunca hareket eder. Örneğin şekerler, amino asitler, nükleotidler ve diğer polar moleküller. Aktif taşıma

taşıyıcı proteinler (ATPase) tarafından elektrokimyasal bir değişime karşı enerji tüketimiyle gerçekleştirilir. Kaynağı ATP molekülleridir. Örneğin sodyum bir potasyum pompasıdır.

Hücre içindeki potasyum konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve sodyum da bunun tersidir. Bu nedenle, potasyum ve sodyum katyonları, membranın su gözenekleri boyunca bir konsantrasyon gradyanı boyunca pasif olarak yayılır. Bu, zarın potasyum iyonları için geçirgenliğinin sodyum iyonlarından daha yüksek olmasıyla açıklanmaktadır. Buna göre potasyum hücre dışına sodyumdan daha hızlı hücre içine yayılır. Ancak normal hücre işleyişi için 3 potasyum ve 2 sodyum iyonundan oluşan belirli bir oran gereklidir. Bu nedenle, zarda aktif olarak sodyumu hücre dışına ve potasyumu hücrenin içine pompalayan bir sodyum-potasyum pompası vardır. Bu pompa, konformasyonel yeniden düzenleme yapabilen bir transmembran membran proteinidir. Bu nedenle hem potasyum hem de sodyum iyonlarını (antiport) kendine bağlayabilir. Süreç enerji yoğundur: İLE içeri

membranlar, sodyum iyonları ve bir ATP molekülü pompa proteinine girer ve potasyum iyonları dış membrandan gelir.

Sodyum iyonları bir protein molekülü ile birleşir ve protein, ATPaz aktivitesi kazanır, yani. Pompayı çalıştıran enerjinin salınımının eşlik ettiği ATP hidrolizine neden olma yeteneği.

ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan fosfat proteine ​​bağlanır; proteini fosforile eder.

Fosforilasyon proteinde konformasyonel değişikliklere neden olur; sodyum iyonlarını tutamaz hale gelir. Serbest bırakılırlar ve hücrenin dışına çıkarlar.

Potasyum iyonlarının eklenmesi proteinin fosforilasyonuna neden olur. Tekrar konformasyonunu değiştirir.

Protein konformasyonundaki bir değişiklik hücre içinde potasyum iyonlarının salınmasına yol açar.

Protein yine sodyum iyonlarını kendisine bağlamaya hazırdır.

Bir çalışma döngüsünde pompa, hücreden 3 sodyum iyonunu dışarı pompalar ve 2 potasyum iyonunu içeri pompalar.

sitoplazma – gerekli bileşen Hücrenin yüzey aparatı ile çekirdek arasında yer alan hücre. Bu, aşağıdakilerden oluşan karmaşık bir heterojen yapısal komplekstir:

hiyaloplazma

organeller (sitoplazmanın kalıcı bileşenleri)

kapanımlar sitoplazmanın geçici bileşenleridir.

Sitoplazmik matris(hyaloplazma) hücrenin iç içeriğidir - renksiz, kalın ve şeffaf bir kolloidal çözelti. Sitoplazmik matrisin bileşenleri hücrede biyosentez işlemlerini gerçekleştirir ve esas olarak anaerobik glikoliz nedeniyle enerji üretimi için gerekli enzimleri içerir.

Sitoplazmik matrisin temel özellikleri.

Hücrenin koloidal özelliklerini belirler. Vakuolar sistemin hücre içi membranlarıyla birlikte oldukça heterojen veya çok fazlı bir kolloidal sistem olarak düşünülebilir.

Sitoplazmanın viskozitesinde bir değişiklik, dış ve iç faktörlerin etkisi altında meydana gelen bir jelden (daha kalın) bir sol'a (daha fazla sıvı) geçiş sağlar.

Kromatoforlarda siklozis, amoeboid hareket, hücre bölünmesi ve pigmentin hareketini sağlar.

Hücre içi bileşenlerin konumunun polaritesini belirler.

Hücrelerin mekanik özelliklerini sağlar - esneklik, birleşme yeteneği, sertlik.

Organeller– Hücrenin belirli işlevleri yerine getirmesini sağlayan kalıcı hücresel yapılar. Yapısal özelliklere bağlı olarak ayırt edilirler:

zar organelleri - bir zar yapısına sahiptir.

Tek membranlı olabilirler (ER, Golgi aparatı, lizozomlar, bitki hücrelerinin vakuolleri). Çift zar (mitokondri, plastidler, çekirdek).

Membran olmayan organeller - zar yapısına sahip değildir (kromozomlar, ribozomlar, hücre merkezi, hücre iskeleti). Genel amaçlı organeller tüm hücrelerin karakteristiğidir: çekirdek, mitokondri, hücre merkezi, Golgi aygıtı, ribozomlar, EPS, lizozomlar. Organeller karakteristik ise belirli türler

hücrelere özel organeller denir (örneğin kas liflerini kasan miyofibriller).- zarı tübüllere, mikro boşluklara ve büyük sarnıçlara benzeyen birçok girinti ve kıvrım oluşturan tek bir sürekli yapı. ER zarları bir yandan hücre sitoplazmik zarına, diğer yandan nükleer zarın dış kabuğuna bağlanır.

İki tür EPS vardır - pürüzlü ve pürüzsüz.

Pürüzlü veya granüler ER'de sarnıçlar ve tübüller ribozomlarla ilişkilidir. zarın dış tarafıdır. Pürüzsüz veya agranüler ER'nin ribozomlarla bağlantısı yoktur. Bu zarın iç tarafıdır.

Canlı bir organizmanın temel yapısal birimi, hücre zarıyla çevrili sitoplazmanın farklılaşmış bir bölümü olan hücredir. Hücrenin üreme, beslenme, hareket gibi birçok önemli işlevi yerine getirmesi nedeniyle zarın plastik ve yoğun olması gerekir.

Hücre zarının keşfi ve araştırılmasının tarihi

1925'te Grendel ve Gorder, kırmızı kan hücrelerinin veya boş zarların "gölgelerini" tanımlamak için başarılı bir deney gerçekleştirdi. Pek çok hataya rağmen bilim insanları lipit çift katmanını keşfetti. Çalışmaları 1935'te Danielli, Dawson ve 1960'ta Robertson tarafından sürdürüldü. Uzun yıllar süren çalışmalar ve tartışma birikiminin bir sonucu olarak, 1972'de Singer ve Nicholson, membran yapısının akışkan mozaik modelini oluşturdular. Daha sonraki deneyler ve çalışmalar bilim adamlarının çalışmalarını doğruladı.

Anlam

Hücre zarı nedir? Bu kelime yüz yıldan fazla bir süre önce kullanılmaya başlandı; Latince'den çevrildiğinde “film”, “deri” anlamına geliyor. İç içerik ile dış ortam arasında doğal bir bariyer olan hücre sınırı bu şekilde belirlenir. Hücre zarının yapısı, nemin, besinlerin ve parçalanma ürünlerinin içinden serbestçe geçebilmesi nedeniyle yarı geçirgenliği ifade eder. Bu kabuğa hücre organizasyonunun ana yapısal bileşeni denilebilir.

Hücre zarının ana fonksiyonlarını ele alalım

1. Hücrenin iç içeriği ile dış ortamın bileşenlerini ayırır.

2. Hücrenin sabit bir kimyasal bileşiminin korunmasına yardımcı olur.

3. Uygun metabolizmayı düzenler.

4. Hücreler arası iletişimi sağlar.

5. Sinyalleri tanır.

6. Koruma fonksiyonu.

"Plazma Kabuğu"

Plazma zarı olarak da adlandırılan dış hücre zarı, kalınlığı beş ila yedi nanomilimetre arasında değişen ultramikroskopik bir filmdir. Esas olarak protein bileşikleri, fosfolidler ve sudan oluşur. Film elastiktir, suyu kolayca emer ve hasar sonrasında bütünlüğünü hızla geri kazanır.

Evrensel bir yapıya sahiptir. Bu zar sınır pozisyonunda bulunur, seçici geçirgenlik sürecine katılır, çürüme ürünlerinin uzaklaştırılması ve sentezlenmesine yardımcı olur. Komşularla ilişkiler ve güvenilir koruma iç içeriğin hasardan korunması onu hücrenin yapısı gibi bir konuda önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen proteinleri ve polisakkaritleri içeren ince bir tabaka olan glikokaliks ile kaplanır. Membranın dışındaki bitki hücreleri, destek görevi gören ve şekli koruyan bir hücre duvarı tarafından korunur. Bileşiminin ana bileşeni, suda çözünmeyen bir polisakarit olan elyaftır (selüloz).

Böylece dış hücre zarının onarım, koruma ve diğer hücrelerle etkileşim işlevi vardır.

Hücre zarının yapısı

Bu hareketli kabuğun kalınlığı altı ila on nanomilimetre arasında değişmektedir. Bir hücrenin hücre zarı, temeli bir lipit çift katmanı olan özel bir bileşime sahiptir. Suya karşı etkisiz olan hidrofobik kuyruklar iç tarafta bulunurken, suyla etkileşime giren hidrofilik kafalar dışarı doğru bakar. Her lipit, gliserol ve sfingozin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipiddir. Lipid çerçevesi, sürekli olmayan bir tabaka halinde düzenlenmiş proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı ise içinden geçer. Bunun sonucunda su geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunların bir kısmı enzim, bir kısmı da taşıyıcı proteinlerdir. çeşitli maddeler dış ortamdan sitoplazmaya ve geriye.

Hücre zarı, integral proteinlerin içinden geçer ve bunlar tarafından yakından bağlanır ve periferik 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.

Birleştirmek

Hücre zarının temeli bimoleküler bir katmandır. Sürekliliği sayesinde hücre bariyer ve mekanik özelliklere sahiptir. Açık farklı aşamalar bu çift tabakanın hayati aktivitesi bozulabilir. Sonuç olarak, hidrofilik gözeneklerin yapısal kusurları oluşur. Bu durumda hücre zarı gibi bir bileşenin kesinlikle tüm fonksiyonları değişebilir. Çekirdek dış etkilerden zarar görebilir.

Özellikler

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

Genel olarak hücre zarı asimetrik olduğundan protein ve lipit katmanlarının bileşimi farklılık gösterir. Hayvan hücrelerindeki plazma zarlarının dış tarafında, reseptör ve sinyal fonksiyonlarını yerine getiren ve aynı zamanda hücrelerin doku halinde birleştirilmesi sürecinde büyük rol oynayan bir glikoprotein tabakası bulunur. Hücre zarı polardır, yani dıştaki yük pozitif, içteki yük ise negatiftir. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak hücre zarı seçici bir içgörüye sahiptir.

Bu, suya ek olarak yalnızca belirli bir grup molekülün ve çözünmüş madde iyonlarının hücreye girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu dış ortama göre çok daha düşüktür. Potasyum iyonlarının farklı bir oranı vardır: hücredeki miktarları, hücredekinden çok daha yüksektir. çevre. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindeyken, potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında membran aktive olur. özel sistem Maddelerin konsantrasyonunu dengeleyen bir "pompalama" rolü üstlenir: sodyum iyonları hücrenin yüzeyine pompalanır ve potasyum iyonları içeriye pompalanır. Bu özellik Hücre zarının en önemli fonksiyonları arasında yer alır.

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

Hücre zarından hücre beslenmesi nasıl gerçekleşir?

Birçok hücre, fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla maddeleri alır. Esnekliğin ilk seçeneğiyle dış zar yakalanan parçacığın son bulduğu küçük bir çöküntü yaratılır. Daha sonra girintinin çapı, kapalı parçacık hücre sitoplazmasına girene kadar büyür. Fagositoz yoluyla, amipler gibi bazı protozoaların yanı sıra kan hücreleri - lökositler ve fagositler de beslenir. Benzer şekilde hücreler, gerekli besinleri içeren sıvıyı emer. Bu olaya pinositoz denir.

Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.

Birçok ana doku bileşeni türü, membran yüzeyinde çıkıntılara, kıvrımlara ve mikrovilluslara sahiptir. Bu kabuğun dışındaki bitki hücreleri, kalın ve mikroskop altında açıkça görülebilen bir başka hücreyle kaplıdır. Yapıldıkları lif, ahşap gibi bitki dokuları için destek oluşturmaya yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde ayrıca hücre zarının üstünde yer alan çok sayıda dış yapı bulunur. Doğası gereği yalnızca koruyucudurlar; bunun bir örneği böceklerin örtü hücrelerinde bulunan kitindir.

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

Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin hücre zarı gibi bir bileşeninin rolünü abartmak imkansızdır. Yapı ve işlevler, toplam hücre yüzey alanında önemli bir genişleme olduğunu, iyileşme olduğunu göstermektedir. metabolik süreçler. Bu moleküler yapı proteinlerden ve lipitlerden oluşur. Hücreyi dış ortamdan ayıran zar, onun bütünlüğünü sağlar. Onun yardımıyla hücreler arası bağlantılar oldukça güçlü bir seviyede tutularak dokular oluşturulur. Bu bakımdan hücre zarının hücredeki en önemli rollerden birini oynadığı sonucuna varabiliriz. Yapısı ve gerçekleştirdiği işlevler, amaçlarına bağlı olarak farklı hücrelerde kökten farklılık gösterir. Bu özellikleri sayesinde hücre zarlarının çeşitli fizyolojik aktiviteleri, hücre ve dokuların varlığındaki rolleri sağlanmaktadır.

Hücre zarı- bu görevi yerine getiren hücre zarıdır aşağıdaki işlevler: hücre içeriğinin ve dış ortamın ayrılması, maddelerin seçici taşınması (hücrenin dışındaki çevre ile değişim), bazı biyolojik oluşumların meydana geldiği yer kimyasal reaksiyonlar, hücrelerin dokularla birleşmesi ve alımı.

Hücre zarları plazma (hücre içi) ve dış olarak ikiye ayrılır. Herhangi bir zarın temel özelliği yarı geçirgenlik, yani yalnızca belirli maddeleri geçirme yeteneğidir. Bu, hücre ile dış ortam arasında seçici değişime veya hücre bölmeleri arasında değişime izin verir.

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

Membranların kalınlıkları genellikle 5 ila 10 nm arasında değişir. Kalınlık, amfifilik lipit molekülünün boyutuna göre belirlenir ve 5,3 nm'dir. Membran kalınlığındaki daha fazla artış, membran protein komplekslerinin boyutundan kaynaklanmaktadır. Dış koşullara bağlı olarak (kolesterol düzenleyicidir), çift tabakanın yapısı daha yoğun veya sıvı olacak şekilde değişebilir - maddelerin zarlar boyunca hareket hızı buna bağlıdır.

Hücre zarları şunları içerir: plazma zarı, karyolemma, endoplazmik retikulumun zarları, Golgi aparatı, lizozomlar, peroksizomlar, mitokondri, kapanımlar vb.

Lipitler suda çözünmez (hidrofobiklik), ancak organik çözücüler ve yağlarda kolayca çözünür (lipofillik). Farklı membranlardaki lipitlerin bileşimi aynı değildir. Örneğin, plazma zarı çok fazla kolesterol içerir. Membrandaki en yaygın lipitler fosfolipidler (gliserofosfatidler), sfingomiyelinler (sfingolipidler), glikolipitler ve kolesteroldür.

Fosfolipitler, sfingomiyelinler, glikolipitler iki fonksiyonel gruptan oluşur çeşitli parçalar: hidrofobik polar olmayan, yük taşımayan - yağ asitlerinden oluşan "kuyruklar" ve yüklü polar "kafalar" içeren hidrofilik - alkol grupları (örneğin, gliserol).

Molekülün hidrofobik kısmı genellikle iki yağ asidinden oluşur. Asitlerden biri doymuş, ikincisi doymamış. Bu, lipitlerin kendiliğinden çift katmanlı (bilipid) membran yapıları oluşturma yeteneğini belirler. Membran lipitleri aşağıdaki işlevleri yerine getirir: bariyer, taşıma, protein mikro ortamı, zarın elektriksel direnci.

Membranlar protein molekülleri kümesi bakımından birbirinden farklıdır. Birçok membran proteini, polar (yük taşıyan) amino asitler açısından zengin bölgeler ve polar olmayan amino asitler (glisin, alanin, valin, lösin) içeren bölgelerden oluşur. Membranların lipit katmanlarındaki bu tür proteinler, polar olmayan bölümleri, lipitlerin hidrofobik bölümlerinin bulunduğu zarın "yağ" kısmına daldırılacak şekilde yerleştirilir. Bu proteinlerin polar (hidrofilik) kısmı lipit başlarıyla etkileşime girer ve sulu faza bakar.

Biyolojik membranların ortak özellikleri vardır:

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

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

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