Hayvan hücre zarı yapısı ve işlevi. Hücre zarının işlevi nedir - özellikleri ve işlevleri
hücre zarı
Bir hücre zarı görüntüsü. Küçük mavi ve beyaz toplar, fosfolipidlerin hidrofobik "kafalarına" karşılık gelir ve bunlara bağlı çizgiler hidrofilik "kuyruklara" karşılık gelir. Şekil yalnızca entegre zar proteinlerini göstermektedir (kırmızı kürecikler ve sarı sarmallar). Zarın içinde sarı oval noktalar - kolesterol molekülleri Zarın dışında sarı-yeşil boncuk zincirleri - glikokaliksi oluşturan oligosakkarit zincirleri
Biyolojik zar ayrıca çeşitli proteinler içerir: integral (zara nüfuz eden), yarı tümleşik (bir ucu dış veya iç lipit tabakasına daldırılmış), yüzey (dışta veya zarın iç taraflarına bitişik olarak bulunur). Bazı proteinler, hücre zarının hücre içinde hücre iskeleti ve varsa hücre duvarı (varsa) dışında hücre duvarı ile temas noktalarıdır. İntegral proteinlerin bazıları iyon kanalları, çeşitli taşıyıcılar ve reseptörler olarak işlev görür.
Fonksiyonlar
- bariyer - çevre ile düzenlenmiş, seçici, pasif ve aktif bir metabolizma sağlar. Örneğin, peroksizom zarı sitoplazmayı hücre için tehlikeli olan peroksitlerden korur. Seçici geçirgenlik, bir zarın çeşitli atomlara veya moleküllere geçirgenliğinin boyutlarına, elektrik yüklerine ve kimyasal özelliklerine bağlı olduğu anlamına gelir. Seçici geçirgenlik, hücrenin ve hücre kompartımanlarının ortamdan ayrılmasını ve onlara gerekli maddeleri sağlamasını sağlar.
- taşıma - zar yoluyla maddelerin hücreye ve hücre dışına taşınması vardır. Zarlar yoluyla taşıma şunları sağlar: besinlerin verilmesini, metabolizmanın son ürünlerinin uzaklaştırılmasını, çeşitli maddelerin salgılanmasını, iyonik gradyanların oluşturulmasını, işleyişi için gerekli olan iyonların hücrede optimal konsantrasyonunun korunmasını sağlar. hücresel enzimler.
Herhangi bir nedenle fosfolipid çift tabakasını geçemeyen (örneğin, zarın içi hidrofobik olduğundan ve hidrofilik maddelerin geçmesine izin vermediğinden veya büyük boyutlarından dolayı hidrofilik özelliklerinden dolayı) ancak hücre için gerekli olan parçacıklar , özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) ve kanal proteinleri yoluyla veya endositoz yoluyla zara nüfuz edebilir.
Pasif taşımada maddeler, difüzyon yoluyla konsantrasyon gradyanı boyunca enerji harcamadan lipit çift tabakasını geçer. 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.
Aktif taşıma, bir konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştiği için enerji gerektirir. Potasyum iyonlarını (K+) aktif olarak hücreye pompalayan ve hücreden sodyum iyonlarını (Na+) pompalayan ATPaz da dahil olmak üzere zar üzerinde özel pompa proteinleri vardır. - matris - zar proteinlerinin belirli bir göreli konumunu ve yönünü, optimum etkileşimlerini sağlar.
- mekanik - hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve ayrıca diğer hücrelerle (dokularda) bağlantıyı sağlar. Hücre duvarları, mekanik işlevin sağlanmasında ve hayvanlarda - hücreler arası maddede önemli bir rol oynar.
- enerji - kloroplastlarda fotosentez ve mitokondride hücresel solunum sırasında, proteinlerin de katıldığı zarlarında enerji transfer sistemleri çalışır;
- reseptör - zarda bulunan bazı proteinler reseptörlerdir (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller).
Örneğin kanda dolaşan hormonlar sadece bu hormonlara karşılık gelen reseptörleri olan hedef hücrelere etki eder. Nörotransmiterler (sinir uyarılarını ileten kimyasallar) ayrıca hedef hücreler üzerindeki spesifik reseptör proteinlerine bağlanır. - enzimatik - zar proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.
- biyopotansiyellerin üretimi ve iletilmesinin uygulanması.
Zarın yardımıyla hücrede sabit bir iyon konsantrasyonu korunur: hücre içindeki K + iyonunun konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve Na + konsantrasyonu çok daha düşüktür, bu çok önemlidir, çünkü bu, zar boyunca potansiyel farkı korur ve bir sinir impulsu oluşturur. - hücre işaretlemesi - zar üzerinde, hücrenin tanımlanmasına izin veren işaretleyiciler - "etiketler" olarak hareket eden antijenler vardır. Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, kendilerine bağlı dallı oligosakarit yan zincirlere sahip proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaret yapmak mümkündür. İşaretleyiciler yardımıyla hücreler diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organ ve dokuları oluştururken onlarla uyum içinde hareket edebilir. Ayrıca bağışıklık sisteminin yabancı antijenleri tanımasını sağlar.
Biyomembranların yapısı ve bileşimi
Membranlar üç sınıf lipitten oluşur: fosfolipidler, glikolipidler ve kolesterol. Fosfolipidler ve glikolipidler (karbonhidratların bağlı olduğu lipidler), yüklü bir hidrofilik "baş" ile ilişkili iki uzun hidrofobik hidrokarbon "kuyruğundan" oluşur. Kolesterol, hidrofobik lipit kuyrukları arasındaki boş alanı işgal ederek ve bükülmelerini önleyerek zarı sertleştirir. Bu nedenle, kolesterol içeriği düşük olan zarlar daha esnekken, yüksek kolesterol içeriği olan zarlar daha sert ve kırılgandır. Kolesterol aynı zamanda polar moleküllerin hücreden hücre içine hareketini engelleyen bir “tıkayıcı” görevi görür. Zarın önemli bir kısmı, içine nüfuz eden ve zarların çeşitli özelliklerinden sorumlu olan proteinlerden oluşur. Farklı zarlardaki bileşimleri ve yönelimleri farklıdır.
Hücre zarları genellikle asimetriktir, yani katmanlar lipit bileşiminde farklılık gösterir, tek bir molekülün bir katmandan diğerine geçişi (sözde takla) zor.
Zar organelleri
Bunlar, hyaloplazmadan zarlarla ayrılmış, sitoplazmanın kapalı tek veya birbirine bağlı bölümleridir. Tek zarlı organeller arasında endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, lizozomlar, vakuoller, peroksizomlar; iki zara - çekirdek, mitokondri, plastidler. Çeşitli organellerin zarlarının yapısı, lipitlerin ve zar proteinlerinin bileşiminde farklılık gösterir.
Seçici geçirgenlik
Hücre zarları seçici geçirgenliğe sahiptir: glikoz, amino asitler, yağ asitleri, gliserol ve iyonlar içlerinden yavaşça yayılır ve zarların kendileri bu süreci bir dereceye kadar aktif olarak düzenler - bazı maddeler geçerken diğerleri geçmez. Maddelerin hücreye girişi veya hücreden dışarıya çıkarılması için dört ana mekanizma vardır: difüzyon, ozmoz, aktif taşıma ve ekzo- veya endositoz. İlk iki süreç doğası gereği pasiftir, yani enerji gerektirmezler; son ikisi, enerji tüketimi ile ilişkili aktif süreçlerdir.
Pasif taşıma sırasında zarın seçici geçirgenliği, özel kanallardan - integral proteinlerden kaynaklanmaktadır. Membranın içinden ve içinden geçerek bir tür geçit oluştururlar. K, Na ve Cl elementlerinin kendi kanalları vardır. Konsantrasyon gradyanına göre, bu elementlerin molekülleri hücrenin içine ve dışına hareket eder. Tahriş olduğunda, sodyum iyon kanalları açılır ve hücreye keskin bir sodyum iyon akışı olur. Bu, membran potansiyelinde bir dengesizliğe neden olur. Bundan sonra, zar potansiyeli geri yüklenir. Potasyum iyonlarının yavaşça hücreye girdiği potasyum kanalları her zaman açıktır.
Ayrıca bakınız
Edebiyat
- Antonov V.F., Smirnova E.N., Shevchenko E.V. Faz geçişleri sırasında lipid membranlar. - M.: Nauka, 1994.
- Gennis R. Biyozarlar. Moleküler yapı ve fonksiyonlar: İngilizce'den çeviri. = Biyomembranlar. Moleküler yapı ve işlev (Robert B. Gennis tarafından). - 1. baskı. - M.: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
- Ivanov V. G., Berestovsky T. N. biyolojik zarların lipit çift tabakası. - M.: Nauka, 1982.
- Rubin A. B. Biyofizik, 2 ciltlik ders kitabı. - 3. baskı, revize edilmiş ve genişletilmiştir. - M .: Moscow University Press, 2004. - ISBN 5-211-06109-8
- Bruce Alberts ve ark.
Organizmaların yanı sıra bitkiler, hayvanlar ve insanların yapısının incelenmesi, biyolojinin sitoloji adı verilen dalıdır. Bilim adamları, içinde bulunan hücrenin içeriğinin oldukça karmaşık olduğunu bulmuşlardır. Dış hücre zarını, zar üstü yapıları içeren sözde yüzey aparatı ile çevrilidir: zar altı kompleksini oluşturan glikokaliks ve mikrofilamentler, pelikül ve mikrotübüller.
Bu yazıda, çeşitli hücre türlerinin yüzey aparatının bir parçası olan dış hücre zarının yapısını ve işlevlerini inceleyeceğiz.
Dış hücre zarının görevleri nelerdir?
Daha önce açıklandığı gibi, dış zar, her hücrenin iç içeriğini başarıyla ayıran ve hücre organellerini olumsuz çevre koşullarından koruyan yüzey aparatının bir parçasıdır. Diğer bir işlevi de hücre içeriği ile doku sıvısı arasında madde alışverişini sağlamaktır, bu nedenle dış hücre zarı, sitoplazmaya giren molekülleri ve iyonları taşımakta, ayrıca toksinlerin ve fazla toksik maddelerin hücreden uzaklaştırılmasına yardımcı olmaktadır.
Hücre zarının yapısı
Farklı hücre türlerinin zarları veya plazmalemmaları birbirinden çok farklıdır. Esas olarak, kimyasal yapı ve ayrıca içlerindeki lipitlerin, glikoproteinlerin, proteinlerin nispi içeriği ve buna bağlı olarak içlerindeki reseptörlerin doğası. Öncelikle glikoproteinlerin bireysel bileşimi tarafından belirlenen dış, çevresel uyaranların tanınmasında ve hücrenin kendisinin eylemlerine verdiği tepkilerde yer alır. Bazı virüs türleri, hücre zarlarının proteinleri ve glikolipidleri ile etkileşime girerek hücreye nüfuz edebilir. Herpes ve influenza virüsleri koruyucu kabuklarını oluşturmak için kullanabilirler.
Ve bakteriyofaj denilen virüsler ve bakteriler, hücre zarına yapışır ve özel bir enzim yardımıyla temas noktasında onu çözer. Daha sonra oluşan deliğe bir viral DNA molekülü geçer.
Ökaryotların plazma zarının yapısının özellikleri
Dış hücre zarının taşıma işlevini yerine getirdiğini, yani maddelerin içine ve dışına dış ortama aktarılmasını hatırlayın. Böyle bir işlemi gerçekleştirmek için özel bir yapı gereklidir. Gerçekten de plazmalemma, herkes için sabit, evrensel bir yüzey aygıtı sistemidir. Bu, tüm hücreyi kaplayan ince (2-10 Nm), ancak oldukça yoğun çok katmanlı bir filmdir. Yapısı 1972'de D. Singer ve G. Nicholson gibi bilim adamları tarafından incelendi, ayrıca hücre zarının sıvı-mozaik bir modelini oluşturdular.
Onu oluşturan ana kimyasal bileşikler, sıvı bir lipit ortamında serpiştirilmiş ve bir mozaiği andıran düzenli protein molekülleri ve bazı fosfolipitlerdir. Bu nedenle, hücre zarı, polar olmayan hidrofobik "kuyrukları" zarın içinde bulunan ve polar hidrofilik başları hücrenin sitoplazmasına ve hücreler arası sıvıya bakan iki lipit tabakasından oluşur.
Lipit tabakasına hidrofilik gözenekler oluşturan büyük protein molekülleri nüfuz eder. Sulu glikoz ve mineral tuz çözeltilerinin taşınması bunlardan geçer. Bazı protein molekülleri, plazmalemmanın hem dış hem de iç yüzeylerinde bulunur. Böylece, çekirdekli tüm organizmaların hücrelerinde dış hücre zarı üzerinde, glikolipidler ve glikoproteinler ile kovalent bağlarla bağlanmış 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 işlevler gerçekleştirir: dış ortamdan gelen bilgilerin algılanması ve iletilmesi, iyonların ve çözeltilerin hücre içine ve dışına taşınması ve hücrenin korunması. dışarıdan yabancı reaktiflerden sitoplazma. Plazmalemma hücreye doğru çıkıntı yaptığında ortaya çıkan yapılar olan mezozomlar oluşturabilir. Prokaryotların metabolik reaksiyonlarında, örneğin DNA replikasyonunda, protein sentezinde yer alan enzimler içerebilirler.
Mezozomlar ayrıca redoks enzimleri içerirken, fotosentetikler bakteriyoklorofil (bakterilerde) ve fikobilin (siyanobakterilerde) içerir.
Hücreler arası temaslarda dış zarların rolü
Dış hücre zarının hangi görevleri yerine getirdiği sorusuna cevap vermeye devam ederek, bitki hücrelerindeki rolü üzerinde duralım.Bitki hücrelerinde, dış hücre zarının duvarlarında selüloz tabakasına geçerek gözenekler oluşur. Bunlar aracılığıyla hücrenin sitoplazmasının dışarıya çıkışı mümkündür, bu tür ince kanallara plasmodesmata denir.
Onlar sayesinde komşu bitki hücreleri arasındaki bağlantı çok güçlüdür. İnsan ve hayvan hücrelerinde, bitişik hücre zarları arasındaki temas bölgelerine desmozomlar denir. Endotel ve epitel hücrelerinin karakteristiğidirler ve ayrıca kardiyomiyositlerde bulunurlar.
Plazmalemmanın yardımcı oluşumları
Bitki hücrelerinin hayvanlardan nasıl farklı olduğunu anlamak için, dış hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğine bağlı olarak plazma zarlarının yapısal özelliklerini incelemeye yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde bunun üzerinde bir glikokaliks tabakası bulunur. Dış hücre zarının proteinleri ve lipidleri ile ilişkili polisakkarit moleküllerinden oluşur. Glikokaliks sayesinde hücreler arasında yapışma (yapışma) meydana gelir ve doku oluşumuna yol açar, bu nedenle plazmalemmanın sinyal işlevinde - çevresel uyaranların tanınmasında yer alır.
Bazı maddelerin hücre zarından pasif taşınması nasıl gerçekleşir?
Daha önce bahsedildiği gibi, dış hücre zarı, hücre ile dış ortam arasındaki maddelerin taşınması sürecinde yer alır. Plazmalemmadan iki tür taşıma vardır: pasif (difüzyon) ve aktif taşıma. İlki difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmozu içerir. Maddelerin konsantrasyon gradyanı boyunca hareketi, öncelikle hücre zarından geçen moleküllerin kütlesine ve boyutuna bağlıdır. Örneğin, polar olmayan küçük moleküller, plazmalemmanın orta lipid tabakasında kolayca çözünür, içinden geçer ve sitoplazmada son bulur.
Büyük organik madde molekülleri, özel taşıyıcı proteinlerin yardımıyla sitoplazmaya nüfuz eder. Türe özgüdürler ve bir parçacık veya iyonla birleştiklerinde, onları enerji harcamadan bir konsantrasyon gradyanı (pasif taşıma) boyunca zar boyunca pasif olarak taşırlar. Bu süreç, plazmalemmanın seçici geçirgenlik gibi özelliklerinin temelini oluşturur. Bu süreçte ATP moleküllerinin enerjisi kullanılmaz ve hücre onu diğer metabolik reaksiyonlar için saklar.
Kimyasal bileşiklerin plazmalemmadan aktif taşınması
Dış hücre zarı, moleküllerin ve iyonların dış ortamdan hücreye ve hücreye geri transferini sağladığından, toksinler olan disimilasyon ürünlerinin dışarıya, yani hücreler arası sıvıya atılması mümkün hale gelir. bir konsantrasyon gradyanına karşı oluşur ve ATP molekülleri formundaki enerjinin kullanılmasını gerektirir. Aynı zamanda enzim olan ATPaz adı verilen taşıyıcı proteinleri de içerir.
Bu tür taşımanın bir örneği, sodyum-potasyum pompasıdır (sodyum iyonları sitoplazmadan dış ortama geçer ve potasyum iyonları sitoplazmaya pompalanır). Bağırsak 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 lökositler gibi daha yüksek hayvan organizmalarının hücrelerinin pino- ve fagositoz yapabildikleri tespit edilebilir.
Hücre zarlarındaki biyoelektrik süreçler
Plazmalemmanın dış yüzeyi (pozitif yüklü) ile sitoplazmanın negatif yüklü parietal tabakası arasında potansiyel bir fark olduğu tespit edilmiştir. Dinlenme potansiyeli olarak adlandırıldı ve tüm canlı hücrelerin doğasında var. Ve sinir dokusu sadece dinlenme potansiyeline sahip değildir, aynı zamanda uyarma süreci olarak adlandırılan zayıf biyolojik akımları iletme yeteneğine de sahiptir. Reseptörlerden tahriş alan sinir hücrelerinin-nöronların dış zarları yükleri değiştirmeye başlar: sodyum iyonları büyük ölçüde hücreye girer ve plazmalemmanın yüzeyi elektronegatif hale gelir. Ve aşırı katyon nedeniyle sitoplazmanın parietal tabakası pozitif bir yük alır. Bu, nöronun dış hücre zarının neden uyarılma sürecinin altında yatan sinir uyarılarının iletilmesine neden olan yeniden şarj edildiğini açıklar.
Hücrenin dışında, yaklaşık 6-10 nm kalınlığında bir plazma zarı (veya dış hücre zarı) ile kaplıdır.
Hücre zarı, yoğun bir protein ve lipid filmidir (esas olarak fosfolipitler). Lipit molekülleri düzenli bir şekilde - yüzeye dik, iki katman halinde düzenlenir, böylece suyla yoğun etkileşime giren kısımları (hidrofilik) dışa doğru ve suya karşı inert olan kısımlar (hidrofobik) içe doğru yönlendirilir.
Protein molekülleri, her iki taraftaki lipit çerçevesinin yüzeyinde sürekli olmayan bir tabaka halinde bulunur. Bazıları lipit tabakasına daldırılır ve bazıları içinden geçerek su geçirgen alanlar oluşturur. Bu proteinler çeşitli işlevleri yerine getirir - bazıları enzimdir, diğerleri belirli maddelerin çevreden sitoplazmaya transferinde yer alan taşıma proteinleridir ve bunun tersi de geçerlidir.
Hücre Zarının Temel İşlevleri
Biyolojik zarların temel özelliklerinden biri seçici geçirgenliktir (yarı geçirgenlik).- bazı maddeler içlerinden zorlukla, diğerleri kolayca ve hatta daha yüksek bir konsantrasyona doğru geçer.Bu nedenle, çoğu hücre için, içerideki Na iyonlarının konsantrasyonu çevredekinden çok daha düşüktür. K iyonları için ters oran karakteristiktir: hücre içindeki konsantrasyonları dışarıdan daha yüksektir. Bu nedenle, Na iyonları her zaman hücreye girme ve K iyonları - dışarı çıkma eğilimindedir. Bu iyonların konsantrasyonlarının eşitlenmesi, Na iyonlarını hücre dışına pompalayan ve aynı anda K iyonlarını içeriye pompalayan bir pompanın rolünü oynayan özel bir sistemin zarında bulunmasıyla engellenir.
Na iyonlarının dışarıdan içeriye hareket etme isteği, şekerlerin ve amino asitlerin hücre içine taşınmasında kullanılır. Na iyonlarının hücreden aktif olarak uzaklaştırılmasıyla, içine glikoz ve amino asitlerin girmesi için koşullar yaratılır.
Birçok hücrede, maddelerin emilimi fagositoz ve pinositoz yoluyla da gerçekleşir. -de fagositoz esnek dış zar, yakalanan parçacığın girdiği yerde küçük bir çöküntü oluşturur. Bu girinti artar ve dış zarın bir kısmı tarafından çevrelenen parçacık, hücrenin sitoplazmasına daldırılır. Fagositoz fenomeni, amip ve diğer bazı protozoaların yanı sıra lökositlerin (fagositler) karakteristiğidir. Benzer şekilde hücreler, hücre için gerekli maddeleri içeren sıvıları emer. Bu fenomen denir pinositoz.
Çeşitli hücrelerin dış zarları, hem proteinlerinin ve lipitlerinin kimyasal bileşimi hem de nispi içerikleri bakımından önemli ölçüde farklılık gösterir. Çeşitli hücrelerin zarlarının fizyolojik aktivitesindeki çeşitliliği ve bunların hücre ve dokuların yaşamındaki rolünü belirleyen bu özelliklerdir.
Hücrenin endoplazmik retikulumu dış zara bağlıdır. Dış zarların yardımıyla, çeşitli hücreler arası temas türleri gerçekleştirilir, yani. bireysel hücreler arasındaki iletişim.
Birçok hücre tipi, yüzeylerinde çok sayıda çıkıntı, kıvrım, mikrovilli bulunmasıyla karakterize edilir. Hem hücrelerin yüzey alanında önemli bir artışa katkıda bulunurlar hem de metabolizmayı geliştirirler ve ayrıca tek tek hücrelerin birbirleriyle daha güçlü bağlarını güçlendirirler.
Bitki hücrelerinin hücre zarının dışında, selülozdan (selüloz) oluşan, optik mikroskopta açıkça görülebilen kalın zarları vardır. Bitki dokuları (ahşap) için güçlü bir destek oluştururlar.
Hayvansal kökenli bazı hücrelerde ayrıca hücre zarının üzerinde yer alan ve koruyucu bir karaktere sahip bir takım dış yapılar bulunur. Bir örnek, böceklerin deri hücrelerinin kitinidir.
Hücre zarının görevleri (kısaca)
| İşlev | Açıklama |
|---|---|
| koruyucu bariyer | Hücrenin iç organellerini dış ortamdan ayırır. |
| Düzenleyici | Hücrenin iç içeriği ile dış ortam arasındaki madde alışverişini düzenler. |
| Sınırlandırma (bölümlendirme) | Hücrenin iç boşluğunun bağımsız bloklara (bölmelere) ayrılması |
| Enerji | - Enerji birikimi ve dönüşümü; - kloroplastlarda fotosentezin hafif reaksiyonları; - Emme ve salgılama. |
| Alıcı (bilgi) | Uyarma oluşumuna ve davranışına katılır. |
| Motor | Hücrenin veya tek tek parçalarının hareketini gerçekleştirir. |
Zar, organellerin ve bir bütün olarak hücrenin yüzeyini oluşturan aşırı ince bir yapıdır. Tüm membranlar benzer bir yapıya sahiptir ve tek bir sistemde birbirine bağlıdır.
Kimyasal bileşim
Hücre zarları kimyasal olarak homojendir ve çeşitli grupların proteinlerinden ve lipitlerinden oluşur:
- fosfolipidler;
- galaktolipidler;
- sülfopidler.
Ayrıca nükleik asitler, polisakkaritler ve diğer maddeleri içerirler.
Fiziki ozellikleri
Normal sıcaklıkta, zarlar sıvı-kristal haldedir ve sürekli dalgalanır. Viskoziteleri bitkisel yağa yakındır.
Membran geri kazanılabilir, güçlü, elastik ve gözeneklidir. Zarların kalınlığı 7 - 14 nm'dir.
TOP 4 makalebununla birlikte okuyanlar
Büyük moleküller için zar geçirimsizdir. Küçük moleküller ve iyonlar, taşıma proteinlerinin yardımıyla olduğu kadar, zarın farklı taraflarındaki konsantrasyon farkının etkisi altında gözeneklerden ve zarın kendisinden geçebilir.
Modeli
Membranların yapısı genellikle bir sıvı mozaik modeli kullanılarak tanımlanır. Membranın bir çerçevesi vardır - birbirine bitişik tuğlalar gibi sıkıca iki sıra lipit molekülü.
Pirinç. 1. Sandviç tipi biyolojik zar.
Her iki tarafta da lipitlerin yüzeyi proteinlerle kaplıdır. Mozaik desen, zarın yüzeyinde eşit olmayan bir şekilde dağılmış protein molekülleri tarafından oluşturulur.
Bilipid tabakasındaki daldırma derecesine göre, protein molekülleri ayrılır üç grup:
- transmembran;
- batık;
- yüzeysel.
Proteinler, zarın ana özelliğini sağlar - çeşitli maddeler için seçici geçirgenliği.
membran türleri
Lokalizasyona göre tüm hücre zarları ayrılabilir aşağıdaki türler:
- dış mekan;
- nükleer;
- organel zarları.
Dış sitoplazmik zar veya plazmolemma, hücrenin sınırıdır. Hücre iskeletinin elemanları ile bağlantı kurarak şeklini ve boyutunu korur.
Pirinç. 2. Hücre iskeleti.
Nükleer zar veya karyolemma, nükleer içeriğin sınırıdır. Dışa çok benzeyen iki zardan yapılmıştır. Çekirdeğin dış zarı, endoplazmik retikulumun (ER) zarlarına ve gözenekler yoluyla iç zara bağlanır.
EPS zarları, tüm sitoplazmaya nüfuz ederek, zar proteinleri de dahil olmak üzere çeşitli maddelerin sentezlendiği yüzeyler oluşturur.
Organoid membranlar
Organellerin çoğu zar yapısına sahiptir.
Duvarlar bir zardan yapılmıştır:
- Golgi kompleksi;
- boşluklar;
- lizozomlar.
Plastidler ve mitokondri, iki zar tabakasından yapılmıştır. Dış zarları pürüzsüzdür ve iç zar birçok kıvrım oluşturur.
Kloroplastların fotosentetik zarlarının özellikleri gömülü klorofil molekülleridir.
Hayvan hücrelerinin dış zarının yüzeyinde glikokaliks adı verilen bir karbonhidrat tabakası vardır.
Pirinç. 3. Glikokaliks.
Glikokaliks en çok, sindirim için koşullar yarattığı ve plazmolemmayı koruduğu bağırsak epiteli hücrelerinde gelişmiştir.
Tablo "Hücre zarının yapısı"
Ne öğrendik?
Hücre zarının yapısını ve görevlerini inceledik. Zar, hücre, çekirdek ve organellerin seçici (seçici) bir engelidir. Hücre zarının yapısı, bir sıvı-mozaik modeli ile tanımlanır. Bu modele göre, protein molekülleri çift katlı bir viskoz lipit tabakasına gömülür.
konu sınavı
Rapor Değerlendirmesi
Ortalama puanı: 4.5. Alınan toplam puan: 100.
Canlı bir organizmanın temel yapısal birimi, bir hücre zarı ile çevrili sitoplazmanın farklılaşmış bir bölümü olan bir hücredir. Hücrenin üreme, beslenme, hareket gibi birçok önemli işlevi yerine getirdiğine göre, kabuğun plastik ve yoğun olması gerekir.
Hücre zarının keşfi ve araştırılmasının tarihi
1925'te Grendel ve Gorder, eritrositlerin "gölgelerini" veya boş kabukları tanımlamak için başarılı bir deney yaptı. Yapılan birkaç büyük hataya rağmen, bilim adamları lipit çift katmanını keşfettiler. Çalışmaları 1935'te Danielli, Dawson, 1960'ta Robertson tarafından sürdürüldü. Singer ve Nicholson, 1972'de uzun yıllar süren çalışmaların ve tartışmaların birikmesinin bir sonucu olarak, zarın yapısının akışkan mozaik modelini yarattılar. Daha ileri deneyler ve çalışmalar, bilim adamlarının çalışmalarını doğruladı.
Anlam
Hücre zarı nedir? Bu kelime yüz yıldan daha uzun bir süre önce kullanılmaya başlandı, Latince'den çevrildiğinde "film", "cilt" anlamına geliyor. Bu nedenle, iç içerik ile dış ortam arasında doğal bir engel olan hücrenin sınırını belirleyin. Hücre zarının yapısı, nem ve besinlerin ve çürüme ürünlerinin içinden serbestçe geçebilmesi nedeniyle yarı geçirgenliği gösterir. Bu kabuk, hücre organizasyonunun ana yapısal bileşeni olarak adlandırılabilir.
Hücre zarının ana işlevlerini düşünün
1. Hücrenin iç içeriğini ve dış ortamın bileşenlerini ayırır.
2. Hücrenin sabit bir kimyasal bileşimini korumaya yardımcı olur.
3. Doğru metabolizmayı düzenler.
4. Hücreler arası bağlantıyı sağlar.
5. Sinyalleri tanır.
6. Koruma işlevi.
"Plazma Kabuğu"
Plazma zarı olarak da adlandırılan dış hücre zarı, beş ila yedi nanometre kalınlığında ultramikroskopik bir filmdir. Esas olarak protein bileşikleri, fosfolid, sudan oluşur. Film elastiktir, suyu kolayca emer ve ayrıca hasardan sonra bütünlüğünü hızla geri kazandırır.
Evrensel bir yapıda farklılık gösterir. Bu zar bir sınır pozisyonu işgal eder, seçici geçirgenlik sürecine katılır, bozunma ürünlerinin atılımını yapar, bunları sentezler. "Komşularla" olan ilişki ve iç içeriğin hasardan güvenilir bir şekilde korunması, onu hücrenin yapısı gibi bir konuda önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen proteinleri ve polisakkaritleri içeren en ince tabaka olan glikokaliks ile kaplanır. Membranın dışındaki bitki hücreleri, destek görevi gören ve şeklini koruyan bir hücre duvarı tarafından korunur. Bileşiminin ana bileşeni, suda çözünmeyen bir polisakarit olan elyaftır (selüloz).
Böylece dış hücre zarı onarım, koruma ve diğer hücrelerle etkileşim işlevini yerine getirir.
Hücre zarının yapısı
Bu hareketli kabuğun kalınlığı altı ila on nanometre arasında değişiyor. Bir hücrenin hücre zarı, temeli lipit çift tabakası olan özel bir bileşime sahiptir. Suya karşı inert olan hidrofobik kuyruklar iç kısımda yer alırken, su ile etkileşime giren hidrofilik başlıklar dışa dönüktür. Her lipit, gliserol ve sfingosin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipittir. Lipit iskelesi, sürekli olmayan bir tabakada bulunan proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı içinden geçer. Sonuç olarak, su geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunların bir kısmı enzim, bir kısmı ise çeşitli maddeleri dış ortamdan sitoplazmaya ve tersi yönde taşıyan taşıma proteinleridir.
Hücre zarı, entegre proteinlere nüfuz eder ve bunlarla yakından bağlantılıdır, periferik olanlarla bağlantı ise daha az güçlüdür. Bu proteinler, zarın yapısını korumak, çevreden gelen sinyalleri alıp dönüştürmek, maddeleri taşımak ve zarlarda meydana gelen reaksiyonları katalize etmek gibi önemli bir işlevi yerine getirir.
Kompozisyon
Hücre zarının temeli bimoleküler bir tabakadır. Hücre sürekliliği nedeniyle bariyer ve mekanik özelliklere sahiptir. Yaşamın farklı evrelerinde bu çift tabaka bozulabilir. Sonuç olarak, hidrofilik gözeneklerin yapısal kusurları oluşur. Bu durumda, hücre zarı gibi bir bileşenin kesinlikle tüm işlevleri değişebilir. Bu durumda, çekirdek dış etkilerden muzdarip olabilir.
Özellikler
Bir hücrenin hücre zarı ilginç özelliklere sahiptir. Akışkanlığı nedeniyle bu kabuk katı bir yapı değildir ve bileşimini oluşturan proteinlerin ve lipitlerin büyük kısmı zar düzleminde serbestçe hareket eder.
Genel olarak, hücre zarı asimetriktir, bu nedenle protein ve lipit tabakalarının bileşimi farklıdır. Hayvan hücrelerindeki plazma zarlarının dış tarafında, reseptör ve sinyal fonksiyonlarını yerine getiren ve ayrıca hücrelerin dokuya dönüşme sürecinde önemli bir rol oynayan bir glikoprotein tabakası vardır. Hücre zarı kutupsaldır, yani dıştaki yük pozitif, içteki yük ise negatiftir. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, hücre zarı seçici içgörüye sahiptir.
Bu, suya ek olarak, hücreye yalnızca belirli bir molekül grubunun ve çözünmüş maddelerin iyonlarının girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu dış ortamdakinden çok daha düşüktür. Potasyum iyonları için farklı bir oran karakteristiktir: hücredeki sayıları çevredekinden çok daha yüksektir. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindedir ve potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında, zar, maddelerin konsantrasyonunu dengeleyerek "pompalama" rolü üstlenen özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücre yüzeyine, potasyum iyonları ise içe doğru pompalanır. Bu özelliği hücre zarının en önemli fonksiyonları arasında yer alır.
Sodyum ve potasyum iyonlarının yüzeyden içe doğru hareket etme eğilimi, şeker ve amino asitlerin hücre içine taşınmasında büyük rol oynar. Sodyum iyonlarının hücreden aktif olarak uzaklaştırılması sürecinde, zar, içeriye yeni glikoz ve amino asit girişleri için koşullar yaratır. Aksine, potasyum iyonlarının hücreye aktarılması sürecinde, bozunma ürünlerinin hücre içinden dış ortama "taşıyıcı" sayısı yenilenir.
Hücre, hücre zarından nasıl beslenir?
Birçok hücre, fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla maddeleri alır. İlk varyantta, içinde yakalanan parçacığın bulunduğu esnek bir dış zar tarafından küçük bir girinti oluşturulur. Ardından, çevreleyen parçacık hücre sitoplazmasına girene kadar girintinin çapı büyür. Fagositoz yoluyla, amip gibi bazı protozoaların yanı sıra kan hücreleri - lökositler ve fagositler beslenir. Benzer şekilde, hücreler gerekli besinleri içeren sıvıyı emer. Bu fenomene pinositoz denir.
Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.
Birçok temel doku bileşeninde, zarın yüzeyinde çıkıntılar, kıvrımlar ve mikrovillus bulunur. Bu kabuğun dışındaki bitki hücreleri, kalın ve mikroskop altında açıkça görülebilen başka bir hücre ile kaplıdır. Yapıldıkları lif, ahşap gibi bitki dokuları için destek oluşturmaya yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde ayrıca hücre zarının üzerinde oturan bir dizi dış yapı vardır. Doğaları gereği münhasıran koruyucudurlar, bunun bir örneği böceklerin deri hücrelerinde bulunan kitindir.
Hücre zarına ek olarak, hücre içi bir zar vardır. İşlevi, hücreyi birkaç özel kapalı bölmeye - belirli bir ortamın korunması gereken bölmeler veya organellere - bölmektir.
Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin hücre zarı gibi bir bileşeninin rolünü abartmak imkansızdır. Yapı ve işlevler, toplam hücre yüzey alanında önemli bir genişleme, metabolik süreçlerin iyileştirilmesi anlamına gelir. Bu moleküler yapı, proteinler ve lipitlerden oluşur. Hücreyi dış ortamdan ayıran zar, bütünlüğünü sağlar. Yardımı ile hücreler arası bağlar yeterince güçlü bir seviyede tutularak dokular oluşturulur. Bu bakımdan hücredeki en önemli rollerden birinin hücre zarı tarafından oynandığı sonucuna varabiliriz. Gerçekleştirdiği yapı ve işlevler, amaçlarına bağlı olarak farklı hücrelerde kökten farklıdır. Bu özellikler sayesinde, hücre zarlarının çeşitli fizyolojik aktiviteleri ve hücre ve dokuların varlığındaki rolleri elde edilir.
