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. Birçok ciddi hataya rağmen bilim insanları lipit çift katmanını keşfettiler. 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 tercüme edildiğinde “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 konumundadır, seçici geçirgenlik sürecine katılır, çürüme ürünlerinin uzaklaştırılması ve sentezlenmesine yardımcı olur. "Komşuları" ile olan ilişkisi ve iç içeriğin hasara karşı güvenilir bir şekilde 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 bunun içinden geçer. Bunun sonucunda suya geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunlardan bazıları enzimler, geri kalanı ise çeşitli maddeleri dış ortamdan sitoplazmaya ve geriye aktaran taşıma proteinleridir.
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. Yaşamın farklı aşamalarında bu çift katman 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
Hücrenin hücre zarı ilginç özelliklere sahiptir. 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 çevreye göre çok daha yüksektir. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindeyken, potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında zar, "pompalama" rolü oynayan ve maddelerin konsantrasyonunu dengeleyen özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücrenin yüzeyine pompalanır ve potasyum iyonları içeriye pompalanır. Bu özellik hücre zarının en önemli işlevlerinden biridir.
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, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla alır. İlk seçenekte esnek bir dış zar, yakalanan parçacığın son bulduğu küçük bir çöküntü oluşturur. 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, hücrenin toplam yüzey alanında önemli bir genişleme ve metabolik süreçlerde bir iyileşme olduğunu göstermektedir. 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.
Membranlar son derece viskoz ve aynı zamanda tüm canlı hücreleri çevreleyen plastik yapılardır. Fonksiyonlar hücre zarları:
1. Plazma zarı, hücre dışı ve hücre içi ortamın farklı bileşimini koruyan bir bariyerdir.
2.Membranlar hücre içinde özel bölmeler oluşturur; çok sayıda organel - mitokondri, lizozomlar, Golgi kompleksi, endoplazmik retikulum, nükleer membranlar.
3. Oksidatif fosforilasyon ve fotosentez gibi işlemlerde enerji dönüşümünde rol alan enzimler membranlarda lokalizedir.
Membranların yapısı ve bileşimi
Membranın temeli, oluşumu fosfolipitleri ve glikolipitleri içeren çift lipit tabakasıdır. Lipid çift katmanı, hidrofobik radikalleri içe doğru gizlenmiş ve hidrofilik gruplar dışarı doğru bakan ve sulu ortamla temas halinde olan iki sıra lipitten oluşur. Protein molekülleri, lipit çift katmanında olduğu gibi "çözünür".
Membran lipitlerinin yapısı
Membran lipitleri amfifilik moleküllerdir, çünkü molekül hem hidrofilik bir bölgeye (kutup başları) hem de kendiliğinden bir çift katman oluşturan yağ asitlerinin hidrokarbon radikalleri ile temsil edilen bir hidrofobik bölgeye sahiptir. Membranlar üç ana tip lipit içerir: fosfolipitler, glikolipitler ve kolesterol.
Lipid bileşimi farklıdır. Belirli bir lipidin içeriği, görünüşe göre, bu lipidlerin membranlarda gerçekleştirdiği çeşitli işlevler tarafından belirlenir.
Fosfolipitler. Tüm fosfolipidler iki gruba ayrılabilir: gliserofosfolipitler ve sfingofosfolipidler. Gliserofosfolipidler fosfatidik asit türevleri olarak sınıflandırılır. En yaygın gliserofosfolipitler fosfatidilkolinler ve fosfatidiletanolaminlerdir. Sfingofosfolipidler amino alkol sfingozine dayanmaktadır.
Glikolipidler. Glikolipidlerde hidrofobik kısım alkol seramid ile temsil edilir ve hidrofilik kısım bir karbonhidrat kalıntısı ile temsil edilir. Karbonhidrat kısmının uzunluğuna ve yapısına bağlı olarak serebrosidler ve gangliosidler ayırt edilir. Glikolipidlerin polar “başları” plazma membranlarının dış yüzeyinde bulunur.
Kolesterol (CS). CS, hayvan hücrelerinin tüm zarlarında bulunur. Molekülü sert bir hidrofobik çekirdek ve esnek bir hidrokarbon zincirinden oluşur. 3-pozisyonundaki tek hidroksil grubu “kutup başı”dır. Bir hayvan hücresinde kolesterol/fosfolipitlerin ortalama molar oranı 0,3-0,4 iken, plazma zarında bu oran çok daha yüksektir (0,8-0,9). Membranlarda kolesterol varlığı, yağ asitlerinin hareketliliğini azaltır, lipitlerin yanal difüzyonunu azaltır ve dolayısıyla membran proteinlerinin fonksiyonlarını etkileyebilir.
Membran özellikleri:
1. Seçici geçirgenlik. Kapalı çift katman, zarın ana özelliklerinden birini sağlar: Suda çözünen moleküllerin çoğuna karşı geçirimsizdir, çünkü bunlar hidrofobik çekirdeğinde çözünmezler. Oksijen, CO2 ve nitrojen gibi gazlar, moleküllerinin küçük olması ve solventlerle zayıf etkileşimi nedeniyle hücrelere kolaylıkla nüfuz etme özelliğine sahiptir. Steroid hormonları gibi lipid yapıdaki moleküller de çift tabakaya kolayca nüfuz eder.
2. Likidite. Membranlar likidite (akışkanlık), lipitlerin ve proteinlerin hareket etme yeteneği ile karakterize edilir. İki tür fosfolipit hareketi mümkündür: takla (bilimsel literatürde "flip-flop" olarak adlandırılır) ve yanal difüzyon. İlk durumda, bimoleküler katmanda birbirine karşıt olan fosfolipit molekülleri birbirine doğru döner (veya takla atar) ve zardaki yerleri değiştirir, yani. dışarısı içeriye dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu tür sıçramalar enerji tüketimiyle ilişkilidir. Daha sık olarak, eksen etrafında dönüşler (dönme) ve yanal yayılma gözlenir - membran yüzeyine paralel katman içinde hareket. Moleküllerin hareket hızı, membranların mikroviskozitesine bağlıdır ve bu da, lipit bileşimindeki doymuş ve doymamış yağ asitlerinin göreceli içeriği ile belirlenir. Lipid bileşiminde doymamış yağ asitleri baskınsa mikroviskozite daha düşük, doymuş yağ asitlerinin içeriği yüksekse daha yüksektir.
3. Membran asimetrisi. Aynı zarın yüzeyleri, lipitlerin, proteinlerin ve karbonhidratların bileşimi bakımından farklılık gösterir (enine asimetri). Örneğin, dış katmanda fosfatidilkolinler baskındır ve iç katmanda fosfatidiletanolaminler ve fosfatidilserinler baskındır. Glikoproteinlerin ve glikolipidlerin karbonhidrat bileşenleri dış yüzeye gelerek glikokaliks adı verilen sürekli bir yapı oluşturur. İç yüzeyinde karbonhidrat yoktur. Proteinler - hormon reseptörleri, plazma zarının dış yüzeyinde bulunur ve düzenledikleri enzimler - adenilat siklaz, fosfolipaz C - iç yüzeyde vb.
Membran proteinleri
Membran fosfolipitleri, membran proteinleri için bir çözücü görevi görerek, ikincisinin işlev görebileceği bir mikro ortam yaratır. Proteinler membran kütlesinin %30 ila %70'ini oluşturur. Membrandaki farklı proteinlerin sayısı sarkoplazmik retikulumda 6-8 arasında değişirken, plazma membranında 100'ün üzerindedir. Bunlar enzimler, taşıma proteinleri, yapısal proteinler, ana doku uyumluluk sisteminin antijenleri de dahil olmak üzere antijenler, çeşitli moleküller için reseptörlerdir.
Membrandaki lokalizasyonlarına bağlı olarak proteinler, integral (kısmen veya tamamen membrana daldırılmış) ve periferik (yüzeyinde bulunur) olarak ikiye ayrılır. Bazı integral proteinler zarı bir kez geçer (glikoforin), diğerleri zarı birçok kez geçer. Örneğin, retinal fotoreseptör ve β2-adrenerjik reseptör çift tabakayı 7 kez geçer.
Tüm membranların dış yüzeyinde bulunan periferik proteinler ve integral proteinlerin alanları neredeyse her zaman glikosile edilmiştir. Oligosakkarit kalıntıları, proteini proteolizden korur ve aynı zamanda ligand tanıma veya yapışmada da rol oynar.
1972 yılında kısmen geçirgen bir zarın hücreyi çevrelediği ve birçok hayati görevi yerine getirdiği, hücre zarlarının yapısı ve fonksiyonunun vücuttaki tüm hücrelerin düzgün işleyişi açısından önemli konular olduğu teorisi ortaya atıldı. 17. yüzyılda mikroskobun icadıyla birlikte yaygınlaştı. Bitki ve hayvan dokularının hücrelerden oluştuğu biliniyordu ancak cihazın çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle hayvan hücresinin etrafında herhangi bir engel görmek imkansızdı. 20. yüzyılda zarın kimyasal yapısı daha detaylı incelendi ve esasının lipitlerden oluştuğu anlaşıldı.
Hücre zarlarının yapısı ve fonksiyonları
Hücre zarı, canlı hücrelerin sitoplazmasını çevreleyerek hücre içi bileşenleri fiziksel olarak dış ortamdan ayırır. Mantarlar, bakteriler ve bitkilerde de koruma sağlayan ve büyük moleküllerin geçişini önleyen hücre duvarları bulunur. Hücre zarları aynı zamanda hücre iskeletinin oluşumunda ve diğer hayati parçacıkların hücre dışı matrikse bağlanmasında da rol oynar. Bu, onları bir arada tutmak, vücudun dokularını ve organlarını oluşturmak için gereklidir. Hücre zarı yapısının özellikleri geçirgenliği içerir. Ana işlev korumadır. Membran, gömülü proteinlere sahip bir fosfolipid tabakasından oluşur. Bu kısım, hücre yapışması, iyonik iletkenlik ve sinyal sistemleri gibi işlemlerde yer alır ve duvar, glikokaliks ve iç hücre iskeleti dahil olmak üzere çeşitli hücre dışı yapılar için bir bağlanma yüzeyi görevi görür. Membran ayrıca seçici bir filtre görevi görerek hücre potansiyelini korur. İyonlara ve organik moleküllere karşı seçici olarak geçirgendir ve parçacıkların hareketini kontrol eder.
Hücre zarını içeren biyolojik mekanizmalar
1. Pasif difüzyon: Karbondioksit (CO2) ve oksijen (O2) gibi bazı maddeler (küçük moleküller, iyonlar) difüzyon yoluyla plazma zarından geçebilirler. Kabuk belirli moleküller ve iyonlar için bariyer görevi görür ve her iki tarafta da yoğunlaşabilirler.
2. Transmembran kanalı ve taşıyıcı protein: Glikoz veya amino asitler gibi besinlerin hücreye girmesi, bazı metabolik ürünlerin ise hücreyi terk etmesi gerekir.
3. Endositoz, moleküllerin alındığı süreçtir. Taşınacak maddenin yutulduğu plazma zarında hafif bir deformasyon (invajinasyon) oluşturulur. Bu enerji gerektirir ve dolayısıyla bir aktif taşıma şeklidir.
4. Ekzositoz: Çeşitli hücrelerde endositozla getirilen maddelerin sindirilmemiş kalıntılarını uzaklaştırmak, hormon ve enzim gibi maddeleri salgılamak ve maddeyi hücre bariyerinden tamamen geçirmek için oluşur.
Moleküler yapı
Hücre zarı, esas olarak fosfolipitlerden oluşan ve tüm hücrenin içeriğini dış ortamdan ayıran biyolojik bir zardır. Oluşum süreci normal koşullar altında kendiliğinden gerçekleşir. Bu süreci anlamak ve hücre zarlarının yapısını ve işlevlerini ve özelliklerini doğru bir şekilde tanımlamak için, yapısal polarizasyonla karakterize edilen fosfolipit yapıların doğasını değerlendirmek gerekir. Sitoplazmanın sulu ortamındaki fosfolipidler kritik bir konsantrasyona ulaştığında, sulu ortamda daha stabil olan miseller halinde birleşirler.
Membran özellikleri
- İstikrar. Bu, bir kez oluştuktan sonra membranın parçalanmasının olası olmadığı anlamına gelir.
- Kuvvet. Lipid kabuğu, polar bir maddenin geçişini önleyecek kadar güvenilirdir; hem çözünen maddeler (iyonlar, glikoz, amino asitler) hem de çok daha büyük moleküller (proteinler) oluşan sınırdan geçemez.
- Dinamik karakter. Bu belki de hücrenin yapısı dikkate alındığında en önemli özelliktir. Hücre zarı çeşitli deformasyonlara uğrayabilir, zarar görmeden katlanıp bükülebilir. Özel koşullar altında, örneğin keseciklerin kaynaşması veya tomurcuklanması sırasında, bu durum bozulabilir, ancak yalnızca geçici olarak. Oda sıcaklığında, lipit bileşenleri sabit, kaotik bir hareket halindedir ve stabil bir sıvı sınırı oluşturur.
Sıvı mozaik modeli
Hücre zarlarının yapısı ve işlevlerinden bahsederken, modern konseptte zarın sıvı mozaik modeli olarak 1972 yılında Singer ve Nicholson bilim adamları tarafından ele alındığını belirtmek önemlidir. Teorileri membran yapısının üç ana özelliğini yansıtıyor. İntegraller, zar için mozaik bir deseni teşvik eder ve lipit organizasyonunun değişken doğası nedeniyle yanal düzlem içi hareket yeteneğine sahiptirler. Transmembran proteinleri de potansiyel olarak hareketlidir. Membran yapısının önemli bir özelliği asimetrisidir. Hücrenin yapısı nedir? Hücre zarı, çekirdek, proteinler vb. Hücre, yaşamın temel birimidir ve tüm organizmalar, her biri kendisini çevreden ayıran doğal bir bariyere sahip olan bir veya daha fazla hücreden oluşur. Hücrenin bu dış sınırına plazma zarı da denir. Dört farklı molekül türünden oluşur: fosfolipidler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar. Akışkan mozaik modeli, hücre zarının yapısını şu şekilde tanımlar: esnek ve elastik, bitkisel yağa benzer bir kıvamda, böylece tüm bireysel moleküller sıvı bir ortamda yüzer ve hepsi bu zar içinde yanal olarak hareket edebilir. Mozaik birçok farklı parçayı barındıran bir şeydir. Plazma zarında fosfolipidler, kolesterol molekülleri, proteinler ve karbonhidratlar ile temsil edilir.
Fosfolipitler
Fosfolipidler hücre zarının ana yapısını oluşturur. Bu moleküllerin iki farklı ucu vardır: baş ve kuyruk. Baş ucu bir fosfat grubu içerir ve hidrofiliktir. Bu, su moleküllerine çekildiği anlamına gelir. Kuyruk, yağ asidi zincirleri adı verilen hidrojen ve karbon atomlarından oluşur. Bu zincirler hidrofobiktir, su molekülleriyle karışmayı sevmezler. Bu işlem, bitkisel yağı suya döktüğünüzde olana benzer, yani içinde çözünmez. Hücre zarının yapısal özellikleri, fosfolipitlerden oluşan lipit çift katmanıyla ilişkilidir. Hidrofilik fosfat kafaları her zaman hücre içi ve hücre dışı sıvı formunda suyun bulunduğu yerde bulunur. Membrandaki fosfolipidlerin hidrofobik kuyrukları onları sudan uzak tutacak şekilde düzenlenmiştir.
Kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar
İnsanlar kolesterol kelimesini duyduklarında genellikle bunun kötü olduğunu düşünürler. Ancak kolesterol aslında hücre zarlarının çok önemli bir bileşenidir. Molekülleri dört hidrojen halkası ve karbon atomundan oluşur. Hidrofobiktirler ve lipit çift katmanındaki hidrofobik kuyruklar arasında meydana gelirler. Bunların önemi tutarlılığın korunmasında yatmaktadır; zarları güçlendirerek geçişin önlenmesinde yatmaktadır. Kolesterol molekülleri ayrıca fosfolipid kuyruklarının temas etmesini ve sertleşmesini de önler. Bu akışkanlık ve esneklik sağlar. Membran proteinleri, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için enzim görevi görür, belirli moleküller için reseptör görevi görür veya maddeleri hücre zarı boyunca taşır.
Karbonhidratlar veya sakkaritler hücre zarının yalnızca hücre dışı tarafında bulunur. Birlikte glikokaliksi oluştururlar. Plazma membranına yastıklama ve koruma sağlar. Vücut, glikokaliksteki karbonhidratların yapısına ve türüne göre hücreleri tanıyabilir ve orada olup olmamalarına karar verebilir.
Membran proteinleri
Protein gibi önemli bir bileşen olmadan hücre zarının yapısı düşünülemez. Buna rağmen, boyut olarak başka bir önemli bileşen olan lipitlerden önemli ölçüde daha küçük olabilirler. Üç tip ana membran proteini vardır.
- İntegral. Çift tabakayı, sitoplazmayı ve hücre dışı ortamı tamamen kaplarlar. Taşıma ve sinyalizasyon işlevlerini yerine getirirler.
- Çevresel. Proteinler, sitoplazmik veya hücre dışı yüzeylerindeki elektrostatik veya hidrojen bağları ile membrana bağlanır. Esas olarak integral proteinler için bir bağlanma aracı olarak rol oynarlar.
- Transmembran. Enzimatik ve sinyal fonksiyonlarını yerine getirirler ve ayrıca zarın lipit çift katmanının temel yapısını modüle ederler.
Biyolojik membranların fonksiyonları
Hidrokarbonların sudaki davranışını düzenleyen hidrofobik etki, membran lipitleri ve membran proteinlerinin oluşturduğu yapıları kontrol eder. Birçok membran özelliği, tüm biyolojik membranların temel yapısını oluşturan taşıyıcı lipit çift katmanları tarafından sağlanır. İntegral membran proteinleri, lipit çift katmanında kısmen gizlenmiştir. Transmembran proteinleri, birincil dizilerinde amino asitlerden oluşan özel bir organizasyona sahiptir.
Periferik membran proteinleri, çözünür proteinlere çok benzer, ancak aynı zamanda membrana da bağlıdırlar. Özelleşmiş hücre zarları özel hücre fonksiyonlarına sahiptir. Hücre zarlarının yapısı ve fonksiyonları vücudu nasıl etkiler? Tüm organizmanın işlevselliği biyolojik zarların nasıl yapılandırıldığına bağlıdır. Hücre içi organellerden, zarların hücre dışı ve hücreler arası etkileşimlerinden, biyolojik fonksiyonların organizasyonu ve performansı için gerekli yapılar oluşturulur. Birçok yapısal ve işlevsel özellik bakteriler ve zarflı virüsler için ortaktır. Tüm biyolojik membranlar, bir takım ortak özelliklerle sonuçlanan bir lipit çift katmanı üzerine inşa edilmiştir. Membran proteinlerinin birçok spesifik işlevi vardır.
- Kontrol ediyorum. Hücrelerin plazma zarları, hücre ile çevre arasındaki etkileşimin sınırlarını belirler.
- Ulaşım. Hücrelerin hücre içi zarları, farklı iç bileşimlere sahip çeşitli fonksiyonel birimlere bölünmüştür; bunların her biri, geçirgenlik kontrolü ile birlikte gerekli taşıma fonksiyonu ile desteklenir.
- Sinyal iletimi. Membran füzyonu, hücre içi veziküler sinyalleşme için bir mekanizma sağlar ve çeşitli virüs türlerinin hücreye serbestçe girmesini önler.
Önem ve sonuçlar
Dış hücre zarının yapısı tüm vücudu etkiler. Sadece seçilen maddelerin nüfuz etmesine izin vererek bütünlüğün korunmasında önemli bir rol oynar. Aynı zamanda hücre iskeletinin ve hücre duvarının bağlanması için iyi bir temel oluşturur ve hücrenin şeklinin korunmasına yardımcı olur. Lipitler, çoğu hücrenin membran kütlesinin yaklaşık %50'sini oluşturur, ancak bu, membranın türüne bağlı olarak değişir. Memelilerin dış hücre zarının yapısı daha karmaşıktır ve dört ana fosfolipid içerir. Lipid çift katmanlarının önemli bir özelliği, bireysel moleküllerin serbestçe dönebildiği ve yanal olarak hareket edebildiği iki boyutlu sıvılar gibi davranmalarıdır. Bu akışkanlık, sıcaklığa ve lipit bileşimine bağlı olarak belirlenen, membranların önemli bir özelliğidir. Hidrokarbon halka yapısı nedeniyle kolesterol, membran akışkanlığının belirlenmesinde rol oynar. Küçük moleküller için biyolojik zarlar, hücrenin iç yapısını kontrol etmesine ve sürdürmesine olanak tanır.
Hücrenin yapısını (hücre zarı, çekirdek vb.) göz önüne aldığımızda, vücudun, dışarıdan yardım almadan kendine zarar veremeyen ve her zaman onarmanın, korumanın ve uygun şekilde onarmanın yollarını arayacak, kendi kendini düzenleyen bir sistem olduğu sonucuna varabiliriz. her hücreyi çalıştırır.
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:
- fosfolipitler;
- galaktolipitler;
- sülfolipidler.
Ayrıca nükleik asitler, polisakkaritler ve diğer maddeleri de içerirler.
Fiziki ozellikleri
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 geçirgen değildir. 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. Sandviç tipi biyolojik membran.
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 sitoplazmik membran veya plazmolemma 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, endoplazmik retikulumun (ER) zarlarına ve gözenekler yoluyla iç zara bağlanır.
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 puanı: 4.5. Alınan toplam puan: 109.
