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

Hücre zarının keşfi ve araştırmasının tarihi

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

Anlam

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

Hücre zarının ana işlevlerini düşünün

1. Hücrenin iç içeriğini ve dış ortamın bileşenlerini ayırır.

2. Hücrenin sabit bir kimyasal bileşimini korumaya yardımcı olur.

3. Doğru metabolizmayı düzenler.

4. Hücreler arası bağlantıyı sağlar.

5. Sinyalleri tanır.

6. Koruma işlevi.

"Plazma Kabuğu"

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

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

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

Hücre zarının yapısı

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

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

Birleştirmek

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

Özellikleri

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

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

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

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

Hücre zarından hücre nasıl beslenir?

Birçok hücre, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi süreçler yoluyla alır. İlk varyantta, yakalanan partikülün yerleştirildiği esnek bir dış zar tarafından küçük bir girinti oluşturulur. Daha sonra, çevrelenen parçacık hücre sitoplazmasına girene kadar girintinin çapı büyür. Fagositoz yoluyla, amip gibi bazı protozoaların yanı sıra kan hücreleri - lökositler ve fagositler beslenir. Benzer şekilde, hücreler gerekli besinleri içeren sıvıyı emer. Bu fenomene pinositoz denir.

Dış zar, hücrenin endoplazmik retikulumuna yakından bağlıdır.

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

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

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

Hücrenin dışında, yaklaşık 6-10 nm kalınlığında bir plazma zarı (veya dış hücre zarı) ile kaplıdır.

Hücre zarı, yoğun bir protein ve lipit filmidir (esas olarak fosfolipitler). Lipid molekülleri düzenli bir şekilde - yüzeye dik, iki katman halinde düzenlenir, böylece suyla yoğun şekilde etkileşime giren kısımları (hidrofilik) dışa doğru, suya inert olan kısımları (hidrofobik) içe doğru yönlendirilir.

Protein molekülleri, her iki taraftaki lipit çerçevesinin yüzeyinde sürekli olmayan bir katmanda bulunur. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, bazıları ise içinden geçerek su geçirgen alanlar oluşturur. Bu proteinler çeşitli işlevleri yerine getirir - bazıları enzimdir, diğerleri belirli maddelerin ortamdan sitoplazmaya transferinde rol oynayan taşıma proteinleridir ve bunun tersi de geçerlidir.

Hücre Zarının Temel İşlevleri

Biyolojik membranların temel özelliklerinden biri seçici geçirgenliktir (yarı geçirgenlik).- bazı maddeler içinden zorlukla geçer, bazıları kolayca ve hatta daha yüksek bir konsantrasyona doğru geçer.Bu nedenle, çoğu hücre için, içindeki Na iyonlarının konsantrasyonu, ortamdakinden 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 pompa rolünü oynayan özel bir sistemin zarında bulunmasıyla önlenir.

Na iyonlarının dışarıdan içeriye hareket etme isteği şeker ve amino asitlerin hücre içine taşınmasında kullanılır. Na iyonlarının hücreden aktif olarak çıkarılmasıyla, içine glikoz ve amino asitlerin girişi için koşullar yaratılır.

Birçok hücrede maddelerin emilimi fagositoz ve pinositoz yoluyla da gerçekleşir. saat fagositoz esnek dış zar, yakalanan partikülün girdiği yerde küçük bir çöküntü oluşturur. Bu girinti artar ve dış zarın bir kısmı ile 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 çağrıldı pinositoz.

Çeşitli hücrelerin dış zarları, hem proteinlerinin ve lipitlerinin kimyasal bileşiminde hem de nispi içeriklerinde önemli ölçüde farklılık gösterir. Çeşitli hücrelerin zarlarının fizyolojik aktivitesindeki çeşitliliği ve hücre ve dokuların yaşamındaki rollerini belirleyen bu özelliklerdir.

Hücrenin endoplazmik retikulumu dış zara bağlanır. Dış zarların yardımıyla çeşitli tipte hücreler arası temaslar gerçekleştirilir, yani. bireysel hücreler arasındaki iletişim.

Birçok hücre tipi, yüzeylerinde çok sayıda çıkıntı, kıvrım, mikrovillus varlığı ile karakterize edilir. Hem hücrelerin yüzey alanında önemli bir artışa hem de metabolizmayı iyileştirmeye ve ayrıca bireysel hücrelerin birbirleriyle daha güçlü bağlarına katkıda bulunurlar.

Hücre zarının dışında, bitki hücreleri, optik mikroskopta açıkça görülebilen, selülozdan (selüloz) oluşan kalın zarlara sahiptir. Bitki dokuları (ahşap) için güçlü bir destek oluştururlar.

Bazı hayvansal kökenli hücreler de hücre zarının üzerinde yer alan ve koruyucu karaktere sahip birtakım dış yapılara sahiptir. Bir örnek, böceklerin örtücü hücrelerinin kitinidir.

Hücre zarının görevleri (kısaca)

İşlev	Tanım
koruyucu bariyer	Hücrenin iç organellerini dış ortamdan ayırır.
Düzenleyici	Hücrenin iç içeriği ile dış ortam arasındaki madde alışverişini düzenler.
Sınırlandırma (bölmelere ayırma)	Hücrenin iç boşluğunun bağımsız bloklara (bölmelere) ayrılması
Enerji	- Enerji birikimi ve dönüşümü; - kloroplastlarda fotosentezin hafif reaksiyonları; - Emilim ve salgılama.
Alıcı (bilgi)	Uyarma oluşumuna ve davranışına katılır.
Motor	Hücrenin veya tek tek parçalarının hareketini gerçekleştirir.

Gezegenimizdeki tüm canlıların kendi hücrelerinden, bu sayısız "" organik maddeden oluştuğu kimsenin sırrı değildir. Hücreler de özel bir koruyucu kabukla çevrilidir - hücrenin yaşamında çok önemli bir rol oynayan bir zar ve hücre zarının işlevleri hücreyi korumakla sınırlı değildir, ilgili en karmaşık mekanizmayı temsil eder. hücre üremesi, beslenmesi ve yenilenmesinde.

hücre zarı nedir

"Zar" kelimesinin kendisi Latince'den "film" olarak çevrilir, ancak zar sadece hücrenin sarıldığı bir tür film değil, birbirine bağlı ve farklı özelliklere sahip iki filmin birleşimidir. Aslında hücre zarı, her hücreyi komşu hücrelerden ve çevreden ayıran ve hücreler ile çevre arasında kontrollü bir alışverişi gerçekleştiren üç katmanlı bir lipoprotein (yağ-protein) kabuğudur, hücrenin ne olduğunun akademik tanımı budur. membran olduğunu.

Zarın değeri çok büyüktür, çünkü sadece bir hücreyi diğerinden ayırmakla kalmaz, aynı zamanda hücrenin hem diğer hücrelerle hem de çevre ile etkileşimini sağlar.

Hücre zarı araştırmalarının tarihi

Hücre zarı çalışmasına önemli bir katkı, 1925'te iki Alman bilim adamı Gorter ve Grendel tarafından yapıldı. O zaman, kırmızı kan hücreleri - eritrositler üzerinde karmaşık bir biyolojik deney yapmayı başardılar, bu sırada bilim adamları sözde "gölgeler", bir yığın halinde katlanan ve yüzey alanını ölçen boş eritrosit kabukları aldılar ve ayrıca İçlerindeki lipid miktarını hesapladı. Bilim adamları, elde edilen lipid miktarına dayanarak, hücre zarının çift tabakası için yeterli oldukları sonucuna vardılar.

1935'te başka bir hücre zarı araştırmacısı çifti, bu kez Amerikalı Daniel ve Dawson, bir dizi uzun deneyden sonra hücre zarındaki protein içeriğini belirlediler. Aksi takdirde, zarın neden bu kadar yüksek bir yüzey gerilimine sahip olduğunu açıklamak imkansızdı. Bilim adamları, ekmeğin rolünün homojen lipid-protein katmanları tarafından oynandığı ve aralarında tereyağı yerine boşluk olduğu bir sandviç şeklinde hücre zarının bir modelini akıllıca sundular.

1950'de Daniel ve Dawson'ın elektronik teorisinin ortaya çıkmasıyla, pratik gözlemleri doğrulamak zaten mümkündü - hücre zarının mikrografları, lipid katmanları ve protein kafaları ve ayrıca aralarındaki boşluk açıkça görülebiliyordu.

1960 yılında, Amerikalı biyolog J. Robertson, hücre zarlarının üç katmanlı yapısı hakkında, uzun süredir tek gerçek olarak kabul edilen bir teori geliştirdi, ancak bilimin daha da gelişmesiyle, yanılmazlığı konusunda şüpheler ortaya çıkmaya başladı. Bu nedenle, örneğin, hücreler açısından, gerekli faydalı maddeleri tüm "sandviç" boyunca taşımak zor ve zahmetli olacaktır.

Ve sadece 1972'de Amerikalı biyologlar S. Singer ve G. Nicholson, Robertson'ın teorisinin tutarsızlıklarını hücre zarının yeni bir sıvı-mozaik modelinin yardımıyla açıklayabildiler. Özellikle hücre zarının bileşim olarak homojen olmadığını, ayrıca asimetrik olduğunu ve sıvı ile dolu olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca hücreler sürekli hareket halindedir. Ve hücre zarını oluşturan ünlü proteinlerin farklı yapıları ve işlevleri vardır.

Hücre zarının özellikleri ve işlevleri

Şimdi hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğine bakalım:

Hücre zarının bariyer işlevi - gerçek bir sınır muhafızı olarak zar, hücrenin sınırları üzerinde nöbet tutar, geciktirir, zararlı veya basitçe uygunsuz moleküllerin geçmesine izin vermez.

Hücre zarının taşıma işlevi - zar sadece hücrenin kapılarında bir sınır muhafızı değil, aynı zamanda diğer hücreler ve çevre ile faydalı maddelerin değiş tokuşunun sürekli olarak geçtiği bir tür gümrük kontrol noktasıdır.

Matris işlevi - birbirine göre konumu belirleyen hücre zarıdır, aralarındaki etkileşimi düzenler.

Mekanik fonksiyon - bir hücrenin diğerinden kısıtlanmasından ve hücrelerin birbirleriyle doğru şekilde bağlanmasından, homojen bir dokuya dönüşmelerinden sorumludur.

Hücre zarının koruyucu işlevi, hücrenin koruyucu bir kalkanını oluşturmanın temelidir. Doğada, bu işlev, zarın koruyucu işlevi nedeniyle sert ahşap, yoğun bir kabuk, koruyucu bir kabuk ile örneklenebilir.

Enzimatik fonksiyon, bazı hücre proteinleri tarafından gerçekleştirilen bir diğer önemli fonksiyondur. Örneğin, bu fonksiyon nedeniyle bağırsak epitelinde sindirim enzimlerinin sentezi gerçekleşir.

Ayrıca tüm bunlara ek olarak hücre metabolizması, hücre zarı aracılığıyla gerçekleşir ve bu da üç farklı reaksiyonla gerçekleşebilir:

• Fagositoz, zara gömülü fagositik hücrelerin çeşitli besinleri yakalayıp sindirdiği hücresel bir değişimdir.
• Pinositoz - hücre zarı, onunla temas halinde olan sıvı molekülleri tarafından yakalanma sürecidir. Bunu yapmak için, zarın yüzeyinde, bir damla sıvıyı çevreliyor gibi görünen ve daha sonra zar tarafından "yutulan" bir kabarcık oluşturan özel dallar oluşur.
• Ekzositoz - hücre, salgı fonksiyonel sıvıyı zardan yüzeye serbest bıraktığında, bunun tersi bir süreçtir.

Hücre zarının yapısı

Hücre zarında üç sınıf lipid vardır:

• fosfolipidler (yağ ve fosforun bir kombinasyonudur),
• glikolipidler (yağ ve karbonhidrat kombinasyonu),
• kolesterol.

Fosfolipidler ve glikolipidler, iki uzun hidrofobik kuyruğun uzandığı hidrofilik bir kafadan oluşur. Kolesterol ise bu kuyrukların arasındaki boşluğu kaplar ve bükülmelerini engeller, tüm bunlar bazı durumlarda bazı hücrelerin zarını çok sert hale getirir. Tüm bunlara ek olarak kolesterol molekülleri hücre zarının yapısını da düzenler.

Ancak her ne olursa olsun hücre zarının yapısının en önemli parçası proteindir, daha doğrusu çeşitli önemli roller oynayan farklı proteinlerdir. Zarda bulunan proteinlerin çeşitliliğine rağmen, onları birleştiren bir şey vardır - halka şeklindeki lipitler tüm zar proteinlerinin etrafında bulunur. Halka şeklindeki lipitler, proteinler için bir tür koruyucu kabuk görevi gören özel yapılı yağlardır ve bunlar olmadan çalışmazlar.

Hücre zarının yapısı üç katmana sahiptir: hücre zarının temeli homojen bir sıvı lipid tabakasıdır. Proteinler her iki tarafını mozaik gibi kaplar. Yukarıda açıklanan fonksiyonlara ek olarak, aynı zamanda, zarın sıvı tabakasına nüfuz edemeyen maddelerin zardan geçtiği özel kanalların rolünü oynayan proteinlerdir. Bunlar, örneğin potasyum ve sodyum iyonlarını içerir; zardan geçmeleri için doğa, hücre zarlarının özel iyon kanalları sağlar. Başka bir deyişle, proteinler hücre zarlarının geçirgenliğini sağlar.

Hücre zarına mikroskopla bakarsak, proteinlerin denizde olduğu gibi üzerinde yüzdüğü küçük küresel moleküllerin oluşturduğu bir lipid tabakası görürüz. Artık hangi maddelerin hücre zarının bir parçası olduğunu biliyorsunuz.

Hücre zarı, video

Ve son olarak hücre zarı ile ilgili eğitici bir video.

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

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

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

sitoplazma- plazma zarı ve çekirdek arasında bulunan hücrenin zorunlu bir parçası; Hyaloplazma (sitoplazmanın ana maddesi), organellere (sitoplazmanın kalıcı bileşenleri) ve inklüzyonlara (sitoplazmanın geçici bileşenleri) bölünmüştür. Sitoplazmanın kimyasal bileşimi: temel sudur (toplam sitoplazma kütlesinin% 60-90'ı), çeşitli organik ve inorganik bileşikler. Sitoplazma alkalidir. Ökaryotik bir hücrenin sitoplazmasının karakteristik bir özelliği sürekli harekettir ( sikloz). Öncelikle kloroplastlar gibi hücre organellerinin hareketi ile tespit edilir. Sitoplazmanın hareketi durursa, hücre ölür, çünkü sadece sürekli hareket halindeyken işlevlerini yerine getirebilir.

hyaloplazma ( sitozol) renksiz, yapışkan, kalın ve şeffaf bir kolloidal çözeltidir. İçinde tüm metabolik süreçler gerçekleşir, çekirdeğin ve tüm organellerin birbirine bağlanmasını sağlar. Hiyaloplazmadaki sıvı kısmın veya büyük moleküllerin baskınlığına bağlı olarak, iki hyaloplazma formu ayırt edilir: sol- daha fazla sıvı hiyaloplazma ve jel- daha yoğun hyaloplazma. Aralarında karşılıklı geçişler mümkündür: jel bir sola dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir.

Sitoplazmanın işlevleri:

1. hücrenin tüm bileşenlerinin tek bir sisteme entegrasyonu,
2. birçok biyokimyasal ve fizyolojik sürecin geçişi için ortam,
3. organellerin varlığı ve işleyişi için ortam.

Hücre duvarları

Hücre duvarlarıökaryotik hücreleri sınırlar. Her hücre zarında en az iki katman ayırt edilebilir. İç katman sitoplazmaya bitişiktir ve ile temsil edilir. hücre zarı(eşanlamlılar - plazmalemma, hücre zarı, sitoplazmik zar), üzerinde dış tabaka oluşur. Bir hayvan hücresinde incedir ve denir glikokaliks(glikoproteinler, glikolipidler, lipoproteinler tarafından oluşturulur), bir bitki hücresinde - kalın, denir hücre çeperi(selülozdan oluşur).

Tüm biyolojik membranların ortak yapısal özellikleri ve özellikleri vardır. Şu anda genel kabul görmüş membran yapısının sıvı mozaik modeli. Membranın temeli, esas olarak fosfolipitlerden oluşan bir lipit çift tabakasıdır. Fosfolipidler, bir yağ asidi kalıntısının bir fosforik asit kalıntısı ile değiştirildiği trigliseritlerdir; Molekülün fosforik asit kalıntısının bulunduğu bölüme hidrofilik başlık, yağ asidi kalıntılarının bulunduğu bölümlere hidrofobik kuyruk adı verilir. Zarda, fosfolipidler kesinlikle düzenli bir şekilde düzenlenir: moleküllerin hidrofobik kuyrukları birbirine bakar ve hidrofilik kafalar dışarıya, suya bakar.

Lipidlere ek olarak, zar proteinler içerir (ortalama olarak ≈ %60). Membranın belirli işlevlerinin çoğunu belirlerler (belirli moleküllerin taşınması, reaksiyonların katalizi, çevreden sinyallerin alınması ve dönüştürülmesi vb.). Ayırt etmek: 1) periferik proteinler(lipid çift tabakasının dış veya iç yüzeyinde bulunur), 2) yarı integral proteinler(farklı derinliklerde lipit çift tabakasına daldırılır), 3) integral veya transmembran proteinler(hücrenin hem dış hem de iç ortamı ile temas halindeyken zarın içinden ve içinden nüfuz eder). İntegral proteinlere bazı durumlarda kanal oluşturan veya kanal denir, çünkü bunlar polar moleküllerin hücreye geçtiği hidrofilik kanallar olarak kabul edilebilirler (zarın lipid bileşeni onların geçmesine izin vermez).

A - fosfolipidin hidrofilik başı; C, fosfolipidin hidrofobik kuyrukları; 1 - E ve F proteinlerinin hidrofobik bölgeleri; 2, protein F'nin hidrofilik bölgeleri; 3 - bir glikolipid molekülündeki bir lipide bağlı dallı bir oligosakarit zinciri (glikolipitler, glikoproteinlerden daha az yaygındır); 4 - bir glikoprotein molekülündeki bir proteine ​​bağlı dallı oligosakarit zinciri; 5 - hidrofilik kanal (iyonların ve bazı polar moleküllerin geçebileceği bir gözenek işlevi görür).

Membran karbonhidrat içerebilir (%10'a kadar). Zarların karbonhidrat bileşeni, protein molekülleri (glikoproteinler) veya lipidler (glikolipidler) ile ilişkili oligosakarit veya polisakarit zincirleri ile temsil edilir. Temel olarak, karbonhidratlar zarın dış yüzeyinde bulunur. Karbonhidratlar, zarın reseptör işlevlerini sağlar. Hayvan hücrelerinde, glikoproteinler, onlarca nanometre kalınlığında bir epimembran kompleksi olan glikokaliks oluşturur. İçinde birçok hücre reseptörü bulunur, onun yardımıyla hücre yapışması gerçekleşir.

Proteinlerin, karbonhidratların ve lipidlerin molekülleri hareketlidir, zar düzleminde hareket edebilir. Plazma zarının kalınlığı yaklaşık 7.5 nm'dir.

membran fonksiyonları

Membranlar aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

1. hücresel içeriğin dış ortamdan ayrılması,
2. hücre ve çevre arasındaki metabolizmanın düzenlenmesi,
3. hücrenin bölmelere bölünmesi ("bölmeler"),
4. "enzimatik konveyörlerin" yeri,
5. çok hücreli organizmaların dokularında hücreler arası iletişimi sağlamak (adhezyon),
6. sinyal tanıma.

En önemli zar özelliği- seçici geçirgenlik, yani zarlar bazı maddeler veya moleküller için oldukça geçirgendir ve diğerleri için zayıf geçirgendir (veya tamamen geçirimsizdir). Bu özellik, hücre ve dış ortam arasında madde alışverişini sağlayan zarların düzenleyici işlevinin temelini oluşturur. Maddelerin hücre zarından geçme işlemine ne denir maddelerin taşınması. Ayırt etmek: 1) pasif ulaşım- maddelerin geçiş süreci, enerjisiz gidiş; 2) aktif taşımacılık- Enerji maliyeti ile giden maddelerin geçiş süreci.

saat pasif ulaşım maddeler, konsantrasyonu daha yüksek olan bir alandan daha düşük olan bir alana hareket eder, yani. konsantrasyon gradyanı boyunca. Herhangi bir çözeltide çözücü ve çözünenin molekülleri vardır. Çözünen moleküllerin hareket sürecine difüzyon, çözücü moleküllerinin hareketine ozmoz denir. Molekül yüklüyse, taşınması elektrik gradyanından etkilenir. Bu nedenle, genellikle her iki gradyanı bir araya getiren bir elektrokimyasal gradyandan söz edilir. Taşıma hızı, eğimin büyüklüğüne bağlıdır.

Aşağıdaki pasif taşıma türleri ayırt edilebilir: 1) Basit difüzyon- maddelerin doğrudan lipid çift tabakası (oksijen, karbon dioksit) yoluyla taşınması; 2) membran kanallarından difüzyon- kanal oluşturan proteinler (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) yoluyla taşıma; 3) Kolaylaştırılmış difüzyon- her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının (glikoz, amino asitler, nükleotitler) hareketinden sorumlu olan özel taşıma proteinleri kullanılarak maddelerin taşınması; dört) ozmoz- su moleküllerinin taşınması (tüm biyolojik sistemlerde su çözücüdür).

İhtiyaç aktif taşımacılık Elektrokimyasal gradyan karşısında moleküllerin zardan geçişini sağlamak gerektiğinde ortaya çıkar. Bu taşıma, aktivitesi enerji harcaması gerektiren özel taşıyıcı proteinler tarafından gerçekleştirilir. Enerji kaynağı ATP molekülleridir. Aktif taşıma şunları içerir: 1) Na + /K + -pompa (sodyum-potasyum pompası), 2) endositoz, 3) ekzositoz.

Çalışma Na + /K + -pompa. Normal işleyişi için hücre, sitoplazmada ve dış ortamda belirli bir K + ve Na + iyonu oranını korumalıdır. Hücre içindeki K + konsantrasyonu, dışından önemli ölçüde daha yüksek olmalıdır ve Na + - bunun tersi de geçerlidir. Na + ve K + 'nın membran gözeneklerinden serbestçe yayılabileceğine dikkat edilmelidir. Na+/K+ pompası, bu iyon konsantrasyonlarının eşitlenmesine karşı koyar ve aktif olarak Na+'yı hücreden ve K+'yı hücreye pompalar. Na + /K + -pompa, hem K + hem de Na + bağlayabilmesi için konformasyonel değişiklikler yapabilen bir transmembran proteindir. Na + /K + -pompasının çalışma döngüsü aşağıdaki aşamalara ayrılabilir: 1) Na + 'nın zarın içinden bağlanması, 2) pompa proteininin fosforilasyonu, 3) Na +'nın hücre içine salınması. hücre dışı boşluk, 4) zarın dışından K+ bağlanması, 5) pompa proteininin fosforilasyonu, 6) hücre içi boşlukta K+ salınımı. Sodyum-potasyum pompası, hücrenin ömrü için gerekli olan enerjinin neredeyse üçte birini tüketir. Bir çalışma çevrimi sırasında, pompa hücreden 3Na+'yı dışarı pompalar ve 2K+'da pompalar.

endositoz- büyük parçacıkların ve makromoleküllerin hücresi tarafından emilim süreci. İki tip endositoz vardır: 1) fagositoz- büyük parçacıkların (hücreler, hücre parçaları, makromoleküller) yakalanması ve emilmesi ve 2) pinositoz- sıvı malzemenin (çözelti, kolloidal çözelti, süspansiyon) yakalanması ve emilmesi. Fagositoz fenomeni I.I. 1882'de Mechnikov. Endositoz sırasında, plazma zarı bir istila oluşturur, kenarları birleşir ve sitoplazmadan tek bir zar ile ayrılan yapılar sitoplazmaya bağlanır. Birçok protozoa ve bazı lökositler fagositoz yapabilir. Pinositoz, bağırsağın epitel hücrelerinde, kan kılcal damarlarının endotelinde görülür.

ekzositoz- endositozun ters süreci: hücreden çeşitli maddelerin uzaklaştırılması. Ekzositoz sırasında vezikül zarı dış sitoplazmik zar ile birleşir, vezikül içeriği hücrenin dışına çıkarılır ve zarı dış sitoplazmik zara dahil edilir. Bu şekilde hormonlar endokrin bezlerinin hücrelerinden atılır ve protozoalarda sindirilmemiş gıda kalır.

git 5 numaralı ders"Hücre Teorisi. Hücresel organizasyon türleri»

git 7 numaralı ders"Ökaryotik hücre: organellerin yapısı ve işlevleri"