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 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. "Komşuları" ile olan ilişkisi ve iç içeriğinin hasara karşı güvenilir bir şekilde korunması, onu hücrenin yapısı gibi konularda 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, fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla maddeleri 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. Görevi, 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.
Kalınlığı 8-12 nm olduğundan ışık mikroskobuyla incelemek imkansızdır. Membranın yapısı elektron mikroskobu kullanılarak incelenir.
Plazma zarı iki lipit tabakasından oluşur - bir bilipid tabakası veya iki tabaka. Her molekül hidrofilik bir baş ve hidrofobik bir kuyruktan oluşur ve biyolojik membranlarda lipitler başları dışarıda ve kuyrukları içe doğru olacak şekilde bulunur.
Bilipid tabakasına çok sayıda protein molekülü daldırılmıştır. Bazıları membranın yüzeyinde (dış veya iç) bulunur, diğerleri membrana nüfuz eder.
Plazma zarının işlevleri
Membran, hücre içeriğini hasardan korur, hücrenin şeklini korur, gerekli maddelerin seçici olarak hücreye girmesine izin verir ve metabolik ürünleri uzaklaştırır, ayrıca hücreler arasındaki iletişimi sağlar.
Membranın sınırlayıcı işlevi olan bariyer, çift katmanlı bir lipit tarafından sağlanır. Hücre içeriğinin yayılmasını, çevreye veya hücreler arası sıvıya karışmasını engeller, tehlikeli maddelerin hücre içerisine girmesini engeller.
Sitoplazmik membranın en önemli fonksiyonlarından bazıları, içine daldırılmış proteinler tarafından gerçekleştirilir. Reseptör proteinlerinin yardımıyla yüzeyindeki çeşitli tahrişleri algılayabilir. Taşıma proteinleri, potasyum, kalsiyum ve diğer küçük çaplı iyonların hücreye girip çıktığı en ince kanalları oluşturur. Proteinler vücudun kendisinde hayati süreçleri sağlar.
İnce membran kanallarından geçemeyen büyük besin parçacıkları fagositoz veya pinositoz yoluyla hücreye girer. Bu işlemlerin genel adı endositozdur.
Endositoz nasıl oluşur - büyük gıda parçacıklarının hücreye nüfuz etmesi?
Besin parçacığı hücrenin dış zarı ile temas eder ve bu noktada bir invaginasyon oluşur. Daha sonra bir zarla çevrelenen parçacık hücreye girer, bir sindirim keseciği oluşur ve sindirim enzimleri ortaya çıkan keseciğe nüfuz eder.
Yabancı bakterileri yakalayıp sindirebilen beyaz kan hücrelerine fagosit denir.
Pinositoz durumunda, zarın içeri girmesi katı parçacıkları değil, içinde çözünmüş maddeler içeren sıvı damlacıklarını yakalar. Bu mekanizma, maddelerin hücreye girmesinin ana yollarından biridir.
Membranın üstünde sert bir hücre duvarı tabakasıyla kaplı bitki hücreleri fagositoz yeteneğine sahip değildir.
Endositozun ters süreci ekzositozdur. Sentezlenen maddeler (örneğin hormonlar) membran keseciklerinde paketlenir, zara yaklaşır, içine gömülür ve keseciğin içeriği hücreden salınır. Bu sayede hücre gereksiz metabolik ürünlerden kurtulabilir.
9.5.1. Membranların temel işlevlerinden biri madde transferine katılmaktır. Bu süreç üç ana mekanizma aracılığıyla gerçekleştirilir: basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma (Şekil 9.10). Bu mekanizmaların en önemli özelliklerini ve her durumda taşınan maddelerin örneklerini hatırlayın.
Şekil 9.10. Moleküllerin membran boyunca taşınma mekanizmaları
Basit difüzyon- Özel mekanizmaların katılımı olmadan maddelerin membrandan aktarılması. Taşıma, enerji tüketimi olmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleşir. Basit difüzyonla küçük biyomoleküller taşınır - H2O, CO2, O2, üre, hidrofobik düşük moleküllü maddeler. Basit difüzyon hızı konsantrasyon gradyanı ile orantılıdır.
Kolaylaştırılmış difüzyon- Protein kanalları veya özel taşıyıcı proteinler kullanılarak maddelerin membrandan aktarılması. Enerji tüketimi olmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleştirilir. Monosakkaritler, amino asitler, nükleotitler, gliserol ve bazı iyonlar taşınır. Doyma kinetiği karakteristiktir - taşınan maddenin belirli bir (doygunluk) konsantrasyonunda, taşıyıcının tüm molekülleri aktarıma katılır ve taşıma hızı maksimum değere ulaşır.
Aktif taşıma- ayrıca özel taşıma proteinlerinin katılımını gerektirir, ancak taşıma bir konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir ve bu nedenle enerji harcaması gerektirir. Bu mekanizmayı kullanarak Na+, K+, Ca2+, Mg2+ iyonları hücre zarından, protonlar ise mitokondri zarından taşınır. Maddelerin aktif taşınması doyma kinetiği ile karakterize edilir.
9.5.2. İyonların aktif taşınmasını gerçekleştiren bir taşıma sisteminin bir örneği, Na+,K+-adenosin trifosfatazdır (Na+,K+-ATPaz veya Na+,K+-pompa). Bu protein, plazma zarının derinliklerinde bulunur ve ATP hidroliz reaksiyonunu katalize etme kapasitesine sahiptir. 1 ATP molekülünün hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji, hücreden 3 Na+ iyonunu hücre dışı boşluğa ve 2 K+ iyonunu ters yönde aktarmak için kullanılır (Şekil 9.11). Na+,K+-ATPaz'ın etkisi sonucunda hücre sitozolü ile hücre dışı sıvı arasında konsantrasyon farkı oluşur. İyonların aktarımı eşdeğer olmadığından elektriksel potansiyel farkı oluşur. Böylece, zarın her iki tarafındaki Δφ elektrik potansiyellerindeki farkın enerjisinden ve ΔC maddelerinin konsantrasyonlarındaki farkın enerjisinden oluşan bir elektrokimyasal potansiyel ortaya çıkar.
Şekil 9.11. Na+, K+ pompa diyagramı.
9.5.3. Partiküllerin ve yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin membranlar boyunca taşınması
Hücrede, organik madde ve iyonların taşıyıcılar aracılığıyla taşınmasının yanı sıra, yüksek moleküllü bileşiklerin hücre içine alınması ve biyomembranın şeklini değiştirerek yüksek moleküllü bileşiklerin hücreden uzaklaştırılması için tasarlanmış çok özel bir mekanizma bulunmaktadır. Bu mekanizmaya denir veziküler taşıma.
Şekil 9.12. Veziküler taşıma türleri: 1 - endositoz; 2 - ekzositoz.
Makromoleküllerin transferi sırasında, membranla çevrili keseciklerin (veziküllerin) sıralı oluşumu ve füzyonu meydana gelir. Taşıma yönüne ve taşınan maddelerin doğasına bağlı olarak, aşağıdaki veziküler taşıma türleri ayırt edilir:
Endositoz(Şekil 9.12, 1) - maddelerin hücreye aktarılması. Ortaya çıkan keseciklerin boyutuna bağlı olarak ayırt edilirler:
A) pinositoz - küçük kabarcıklar (çapı 150 nm) kullanılarak sıvı ve çözünmüş makromoleküllerin (proteinler, polisakkaritler, nükleik asitler) emilmesi;
B) fagositoz — Mikroorganizmalar veya hücre artıkları gibi büyük parçacıkların emilmesi. Bu durumda fagozom adı verilen çapı 250 nm'den büyük büyük kesecikler oluşur.
Pinositoz çoğu ökaryotik hücrenin karakteristik özelliğidir, büyük parçacıklar ise özel hücreler (lökositler ve makrofajlar) tarafından emilir. Endositozun ilk aşamasında, maddeler veya parçacıklar membran yüzeyine adsorbe edilir; bu işlem enerji tüketimi olmadan gerçekleşir. Bir sonraki aşamada adsorbe edilen maddeyi içeren membran sitoplazmaya doğru derinleşir; Plazma zarının sonuçta ortaya çıkan lokal istilaları hücre yüzeyinden ayrılarak veziküller oluşturur ve bunlar daha sonra hücrenin içine göç eder. Bu süreç bir mikrofilament sistemi ile birbirine bağlıdır ve enerjiye bağlıdır. Hücreye giren kesecikler ve fagozomlar lizozomlarla birleşebilir. Lizozomlarda bulunan enzimler, keseciklerde ve fagozomlarda bulunan maddeleri, hücre tarafından kullanılabilecekleri sitozole taşınan düşük moleküler ağırlıklı ürünlere (amino asitler, monosakkaritler, nükleotitler) parçalar.
Ekzositoz(Şekil 9.12, 2) - parçacıkların ve büyük bileşiklerin hücreden transferi. Bu süreç, endositoz gibi, enerjinin emilmesiyle gerçekleşir. Başlıca ekzositoz türleri şunlardır:
A) salgı - kullanılan veya vücudun diğer hücrelerini etkileyen suda çözünebilen bileşiklerin hücreden uzaklaştırılması. Hem uzmanlaşmamış hücreler hem de vücudun özel ihtiyaçlarına bağlı olarak ürettikleri maddelerin (hormonlar, nörotransmiterler, proenzimler) salgılanmasına uyarlanmış, gastrointestinal sistemin mukoza zarı olan endokrin bezlerinin hücreleri tarafından gerçekleştirilebilir.
Salgılanan proteinler, kaba endoplazmik retikulumun zarlarıyla ilişkili ribozomlarda sentezlenir. Bu proteinler daha sonra Golgi aygıtına taşınır, burada değiştirilir, konsantre edilir, sınıflandırılır ve daha sonra kesecikler halinde paketlenir, bunlar sitozole salınır ve ardından plazma zarı ile birleşerek keseciklerin içerikleri hücrenin dışında kalır.
Makromoleküllerin aksine, protonlar gibi salgılanan küçük parçacıklar, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma mekanizmaları kullanılarak hücre dışına taşınır.
B) boşaltım - kullanılamayan maddelerin hücreden uzaklaştırılması (örneğin, eritropoez sırasında, organel kalıntılarının toplandığı ağ maddesinin retikülositlerden uzaklaştırılması). Boşaltım mekanizması, atılan parçacıkların başlangıçta sitoplazmik bir kesecik içinde tutulması ve daha sonra plazma zarı ile kaynaşması gibi görünmektedir.
Hücre zarı, belirli bir hücre ile dış çevre arasında bir tür bariyer görevi gören en önemli organellerden biridir. Bilimsel isimleri plazmalemma, sitolemma veya plazma membranıdır. Hücrenin dış çevreyle etkileşime girmesi, besinlerin içeri girmesi ve işlenmiş olanın dışarı çıkması bu sayede gerçekleşir. Plazmalemma oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir ve vücutta birçok işlevi de yerine getirir. Bu makalede hücre zarı ve yapısı ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Bu organoid nispeten yakın zamanda, yalnızca yirminci yüzyılın başında keşfedildi. Keşif Alman bilim adamları Gorter ve Grendel tarafından yapıldı. Geçtiğimiz yüzyıl boyunca bilim adamları sitolemmayı aktif olarak incelediler; yapısı hakkında çeşitli teoriler ortaya atıldı, bunlar zamanla çürütüldü ve yerini yenileri aldı. Ve sadece yetmişli yıllarda bilim adamları yapısını güvenilir bir şekilde belirleyebildiler.
Peki hücre zarı nelerden oluşur? Çok sayıda çalışma sonucunda üç katmandan oluştuğu tespit edildi. Üst ve alt katmanlar, protein moleküllerinin birleşimlerinin kesintili bölümleridir ve iç katman ise tam tersine, dış ortamdan yalıtımın sağlandığı ana katmandır, yağlardan oluşur. Yağ tabakası iki sıra lipit içerir (aksi takdirde buna bilipid tabakası denir).
Sitolemmada aşağıdaki lipit türleri bulunur:
- fosfolipidler (yağlar ve fosfor);
- glikolipitler (yağlar ve karbonhidratlar);
- kolesterol
Protein dış ve iç katmanları, yağ katmanından içeriye nüfuz edemeyen maddelerin bu katmanlardan oraya ulaşmasını sağlamaya hizmet eder, yani suda çözünen maddeler için "geçişleri" temsil ederler.
Yani hücre zarı üç seviyeden oluşur, bunlardan ikisi üçüncü seviyeye nüfuz edemeyen maddeler için özel taşıyıcılardır, ki bu ana seviyedir, bu iç içerikleri izole eden bariyerdir, ancak aynı zamanda aynı zamanda sonuçta diğer hücrelerle bağlantı, besinlerin ana miktarının içeri girmesinden geçer.
Hücre zarı ile hücre duvarının farklı organeller olduğunun anlaşılması da önemlidir. Pek çok farklılık vardır ve bunlar önemlidir; duvar sitolemmanın üzerinde bulunur ve mekanik hasara ve basınca karşı koruma görevi görür. Sitolemmanın işlevleri ise farklıdır.
Hücre zarı ve işlevleri hakkında bir video izleyin.
Hücre zarının görevleri şunları içerir:
- Bariyer. İçeriye nüfuz etmek üzere olan moleküller için doğal bir filtre görevi görür ve yalnızca belirli parametreleri karşılayanların geçmesine izin verir.
- Koruyucu. Hayvanların çoğunda hücre duvarı bulunmadığından plazmalemma aynı zamanda mekanik strese karşı koruma görevi görür ve hasarı önler. Bitki hücresindeki hücre zarı, bitki hücrelerinde kendilerini koruyabilecek karmaşık yapılı bir duvara sahip olduğundan benzer bir işlevi yerine getirmez.
- Matris. Tam aktivite için gerekli iç dengeyi korumak amacıyla iç organellerin birbirine göre düzenlenmesinden sorumludur.
- Taşıma. Gerekli maddelerin dış ortamla değişimini tamamen kontrol eder ve özel özellikleri sayesinde yaşam için gerekli olan ancak aynı zamanda kendi başlarına içeriye nüfuz edemeyen maddelere yardımcı olur.
- Enzimatik. Örneğin yiyeceklerin sindirilmesi için gerekli olan enzimlerin üretimi için gereklidir.
- Reseptör. Dış ortamda olup bitenlerle ilgili sinyalleri almak için gereklidir.
- İşaretleme. Her hücre benzersizdir ve hücreler birbirini tanıyabilir, birbirleriyle etkileşime girebilmek için bu gereklidir. Tanıma sitolemmanın tekrarlanmayan yapısından dolayı meydana gelir.
Herhangi bir canlı varlığın sitolemması, sitolemmanın dikkate alınıp alınmadığına bakılmaksızın (bir hayvan, bir insan, bir böcek veya bir bitkinin hücre zarı) yalnızca küçük değişikliklerle, esas olarak aynı sayıda işlevi yerine getirir.
Plazmalemma ile ilgili sonuçlar
Bu organelin yapısı ve işlevleri incelendiğinde, hücre zarının, hücrenin diğer bileşenlerinin özelliği olmayan özelliklere sahip olduğu fark edilebilir. Geçen yüzyılın başındaki keşfi, tıbbın daha da gelişmesine katkıda bulundu ve birçok insan hastalığının yanı sıra bunları tedavi etme yöntemlerinin anlaşılmasında da anahtar görevi gördü.
Hücre zarı her organizmanın hücrelerinin karakteristik özelliğidir. Koruma görevi görür ve aynı zamanda çok önemli işlevleri yerine getirir çünkü çeşitli maddeler içeriye nüfuz eder. Bu organelin normal şekilde çalışabilmesi ve dolayısıyla hücrenin bir bütün olarak normal şekilde çalışabilmesi için vücudun, faaliyetlerine müdahale etmeyen koşulları sağlaması gerekir.
Bilindiği gibi membran plazmatiktir; yapısı çok sayıda kanaldan oluşur ve bu sayede dış ortamla alışveriş sağlanır. Bilim adamları, normal işleyiş için, özellikle hücrenin kanserli bir hücreye dönüşmeye başlamamasını sağlamak için, plazmalemma kanallarının düzgün çalışmasının, tıkanmamasının ve uygunsuz moleküllerin geçişine izin vermemesinin gerekli olduğunu bulmuşlardır. başından sonuna kadar.
- doğru beslenme;
- temiz havada düzenli yürüyüşler;
- vücudun su dengesini korumak.
Bu şaşırtıcı, ancak bir kişinin refahını ve sağlığını büyük ölçüde etkileyebilecek, görünüşte önemsiz bir organeldir. Bu nedenle plazmalemmanın keşfi biyolojik bilim için ileriye doğru atılmış büyük bir adımdı.
Sizce hücrenin işleyişinde en önemli rolü hücre zarı mı oynuyor yoksa daha önemli bileşenler var mı? Hakkındaki düşüncenizi paylaşın
Hücre- bu sadece sıvı, enzimler ve diğer maddeler değil aynı zamanda hücre içi organel adı verilen oldukça organize yapılardır. Bir hücrenin organelleri, kimyasal bileşenlerinden daha az önemli değildir. Böylece mitokondri gibi organellerin yokluğunda besinlerden elde edilen enerjinin temini anında %95 oranında azalacaktır.
Hücredeki organellerin çoğu kapalıdır membranlar Esas olarak lipitler ve proteinlerden oluşur. Hücre zarları, endoplazmik retikulum, mitokondri, lizozomlar ve Golgi aparatı vardır.
Lipitler suda çözünmezler, dolayısıyla hücrede suyun ve suda çözünen maddelerin bir bölmeden diğerine hareketini önleyen bir bariyer oluştururlar. Ancak protein molekülleri, gözenek adı verilen özel yapılar aracılığıyla zarı çeşitli maddelere karşı geçirgen hale getirir. Diğer birçok membran proteini, sonraki bölümlerde tartışılacak olan çok sayıda kimyasal reaksiyonu katalize eden enzimlerdir.
Hücre (veya plazma) zarı kalınlığı yalnızca 7,5-10 nm olan ince, esnek ve elastik bir yapıdır. Esas olarak proteinler ve lipitlerden oluşur. Bileşenlerinin yaklaşık oranı şu şekildedir: proteinler - %55, fosfolipitler - %25, kolesterol - %13, diğer lipitler - %4, karbonhidratlar - %3.
Hücre zarının lipit tabakası suyun nüfuz etmesini önler. Membranın temeli, iki tek katmandan oluşan ve hücreyi tamamen kaplayan ince bir lipit film olan bir lipit çift katmanıdır. Proteinler membran boyunca büyük kürecikler şeklinde bulunur.
Bir hücre zarının ana unsurlarını yansıtan şematik gösterimi- fosfolipid çift katmanı ve membran yüzeyinin üzerinde çıkıntı yapan çok sayıda protein molekülü.
Karbonhidrat zincirleri dış yüzeydeki proteinlere bağlanır
ve hücre içindeki ilave protein moleküllerine (şekilde gösterilmemiştir).
Lipid çift katmanı Esas olarak fosfolipid moleküllerinden oluşur. Böyle bir molekülün bir ucu hidrofiliktir, yani. suda çözünür (üzerinde bir fosfat grubu bulunur), diğeri hidrofobiktir, yani. sadece yağlarda çözünür (bir yağ asidi içerir).
Molekülün hidrofobik kısmının olması nedeniyle fosfolipit Suyu iten ancak aynı moleküllerin benzer kısımları tarafından çekilen fosfolipidler, Şekil 2'de gösterildiği gibi zarın kalınlığında birbirlerine bağlanma gibi doğal bir özelliğe sahiptir. 2-3. Fosfat grubuna sahip hidrofilik kısım iki membran yüzeyi oluşturur: hücre dışı sıvı ile temas halinde olan dış kısım ve hücre içi sıvı ile temas halinde olan iç kısım.
Lipid tabakasının ortasıİyonlara ve glikoz ve ürenin sulu çözeltilerine karşı geçirimsizdir. Aksine, oksijen, karbondioksit ve alkol dahil olmak üzere yağda çözünen maddeler, zarın bu bölgesine kolaylıkla nüfuz eder.
Moleküller Membranın bir parçası olan kolesterol de doğası gereği lipitlere aittir, çünkü steroid grupları yağlarda yüksek oranda çözünür. Bu moleküller lipit çift katmanında çözünmüş gibi görünüyor. Ana amaçları, vücut sıvılarının suda çözünebilen bileşenleri için membranların geçirgenliğini (veya geçirimsizliğini) düzenlemektir. Ayrıca kolesterol, membran viskozitesinin ana düzenleyicisidir.
Hücre zarı proteinleri. Şekilde, lipit çift katmanında küresel parçacıklar görülebilmektedir; bunlar çoğu glikoprotein olan membran proteinleridir. İki tip membran proteini vardır: (1) membrana nüfuz eden integral; (2) yüzeylerinden yalnızca birinin üzerinde çıkıntı yapan, diğerine ulaşmayan çevresel.
Birçok integral protein su ve suda çözünebilen maddelerin, özellikle de iyonların hücre içi ve hücre dışı sıvıya yayılabileceği kanallar (veya gözenekler) oluşturur. Kanalların seçiciliği nedeniyle bazı maddeler diğerlerinden daha iyi yayılır.
Diğer integral proteinler taşıyıcı proteinler olarak işlev görür ve lipit çift katmanının geçirimsiz olduğu maddeleri taşır. Bazen taşıyıcı proteinler difüzyonun tersi yönde hareket eder; bu tür taşımaya aktif taşıma denir. Bazı integral proteinler enzimlerdir.
İntegral membran proteinleri Membran onlara karşı geçirimsiz olduğundan, peptit hormonları da dahil olmak üzere suda çözünebilen maddeler için reseptör görevi görebilir. Bir reseptör proteininin spesifik bir ligand ile etkileşimi, protein molekülünde konformasyonel değişikliklere yol açar, bu da protein molekülünün hücre içi bölümünün enzimatik aktivitesini veya bir sinyalin reseptörden hücreye bir sinyalin iletilmesini uyarır. ikinci haberci. Böylece, hücre zarına gömülü integral proteinler, onu dış ortam hakkındaki bilgilerin hücreye iletilmesi sürecine dahil eder.
Periferik membran proteinlerinin molekülleri genellikle integral proteinlerle ilişkilidir. Periferik proteinlerin çoğu enzimlerdir veya maddelerin membran gözenekleri yoluyla taşınmasında dağıtıcı rol oynarlar.