Membranın kalınlığı. Hücre zarı

metin_alanları

ok_yukarı doğru

Hücreler vücudun iç ortamından bir hücre veya plazma zarı ile ayrılır.

Membran şunları sağlar:

1) Spesifik hücre fonksiyonlarını gerçekleştirmek için gerekli moleküllerin ve iyonların hücrenin içine ve dışına seçici nüfuz etmesi;
2) Zar ötesi elektriksel potansiyel farkını koruyarak iyonların zar boyunca seçici taşınması;
3) Hücreler arası temasların özgüllüğü.

Kimyasal sinyalleri (hormonlar, aracılar ve diğer biyolojik olarak aktif maddeler) algılayan çok sayıda reseptörün zarındaki varlığı nedeniyle, hücrenin metabolik aktivitesini değiştirebilir. Membranlar, üzerlerinde antijenlerin bulunması nedeniyle bağışıklık belirtilerinin özgüllüğünü sağlar - bu antijenlere spesifik olarak bağlanabilen antikorların oluşumuna neden olan yapılar.
Hücrenin çekirdeği ve organelleri aynı zamanda sitoplazmadan, suyun ve içinde çözünen maddelerin sitoplazmadan sitoplazmaya serbestçe hareket etmesini önleyen ve bunun tersi de geçerli olan zarlarla ayrılır. Bu, hücre içindeki farklı bölmelerde meydana gelen biyokimyasal süreçlerin ayrılması için koşullar yaratır.

Hücre zarı yapısı

metin_alanları

ok_yukarı doğru

Hücre zarı, kalınlığı 7 ila 11 nm olan elastik bir yapıdır (Şekil 1.1). Esas olarak lipitler ve proteinlerden oluşur. Tüm lipitlerin% 40 ila 90'ı fosfolipitlerdir - fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin, sfingomiyelin ve fosfatidilinositol. Membranın önemli bir bileşeni, serebrosidler, sülfatidler, gangliosidler ve kolesterol ile temsil edilen glikolipidlerdir.

Pirinç. 1.1 Membranın organizasyonu.

Hücre zarının temel yapısıÇift katlı fosfolipid moleküllerinden oluşur. Hidrofobik etkileşimler nedeniyle, lipit moleküllerinin karbonhidrat zincirleri uzun bir durumda birbirine yakın tutulur. Her iki katmandaki fosfolipid molekül grupları, lipit zarına batırılmış protein molekülleri ile etkileşime girer. Çift tabakanın lipit bileşenlerinin çoğunun sıvı halde olması nedeniyle membran hareketlidir ve dalga benzeri hareketler yapar. Bölümleri ve lipit çift katmanına batırılmış proteinler bir parçadan diğerine karıştırılır. Hücre zarlarının hareketliliği (akışkanlığı), maddelerin zar boyunca taşınması işlemlerini kolaylaştırır.

Hücre zarı proteinleri esas olarak glikoproteinlerle temsil edilir. Var:

integral proteinler membranın tüm kalınlığı boyunca nüfuz eder ve
periferik proteinler, yalnızca zarın yüzeyine, esas olarak iç kısmına bağlanır.

Periferik proteinler hemen hepsi enzim olarak işlev görür (asetilkolinesteraz, asit ve ipek fosfatazlar, vb.). Ancak bazı enzimler aynı zamanda integral proteinler olan ATPaz ile de temsil edilir.

İntegral proteinler hücre dışı ve hücre içi sıvı arasındaki membran kanalları aracılığıyla iyonların seçici değişimini sağlar ve ayrıca büyük molekülleri taşıyan proteinler olarak da görev yapar.

Membran reseptörleri ve antijenleri hem integral hem de periferik proteinlerle temsil edilebilir.

Sitoplazmik taraftan membrana bitişik olan proteinler şu şekilde sınıflandırılır: hücre hücre iskeleti . Membran proteinlerine bağlanabilirler.

Bu yüzden, protein bandı 3 (protein elektroforezi sırasındaki bant numarası) eritrosit membranlarının diğer hücre iskeleti molekülleri ile bir topluluk halinde birleştirilir - düşük moleküler ağırlıklı protein ankirin yoluyla spektrin (Şekil 1.2).

Pirinç. 1.2 Eritrositlerin zara yakın hücre iskeletindeki proteinlerin düzenlenme şeması.
1 - spektrin; 2 - ankirin; 3 - bant 3'ün proteini; 4 - protein bandı 4.1; 5 - bant proteini 4.9; 6 - aktin oligomeri; 7 - protein 6; 8 - gpikoforin A; 9 - membran.

Spektrin aktin'in bağlandığı iki boyutlu bir ağ oluşturan önemli bir hücre iskeleti proteinidir.

Aktin Hücre iskeletinin kasılma aparatı olan mikrofilamentleri oluşturur.

Hücre iskeleti hücrenin esnek-elastik özellikler sergilemesini sağlar ve zara ilave dayanıklılık sağlar.

İntegral proteinlerin çoğu glikoproteinlerdir. Karbonhidrat kısmı hücre zarından dışarıya doğru çıkıntı yapar. Pek çok glikoprotein, önemli sialik asit içeriğinden (örneğin glikoforin molekülü) dolayı büyük bir negatif yüke sahiptir. Bu, çoğu hücrenin yüzeyine negatif yük sağlar ve diğer negatif yüklü nesnelerin itilmesine yardımcı olur. Glikoproteinlerin karbonhidrat çıkıntıları, hücrenin diğer antijenik belirleyicileri olan kan grubu antijenlerinin taşıyıcılarıdır ve hormonları bağlayan reseptörler olarak görev yaparlar. Glikoproteinler, hücrelerin birbirine bağlanmasına neden olan yapışkan moleküller oluşturur; Hücreler arası bağlantıları kapatın.

Membrandaki metabolizmanın özellikleri

metin_alanları

ok_yukarı doğru

Membran bileşenleri, membran üzerinde veya içinde bulunan enzimlerin etkisi altında birçok metabolik dönüşüme maruz kalır. Bunlar, membranların hidrofobik elemanlarının (kolesterol vb.) modifikasyonunda önemli bir rol oynayan oksidatif enzimleri içerir. Membranlarda, enzimler - fosfolipazlar aktive edildiğinde - biyolojik olarak aktif bileşikler - prostaglandinler ve bunların türevleri - araşidonik asitten oluşur. Fosfolipid metabolizmasının aktivasyonunun bir sonucu olarak, membranda trombosit yapışması, iltihaplanma süreci vb. üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan tromboksanlar ve lökotrienler oluşur.

Bileşenlerinin yenilenme süreçleri sürekli olarak membranda meydana gelir. . Dolayısıyla membran proteinlerinin ömrü 2 ile 5 gün arasında değişmektedir. Ancak hücrede yeni sentezlenen protein moleküllerinin membran reseptörlerine ulaşmasını sağlayan ve proteinin membrana yerleşmesini kolaylaştıran mekanizmalar bulunmaktadır. Bu reseptörün yeni sentezlenen protein tarafından "tanınması", reseptörün zar üzerinde bulunmasına yardımcı olan bir sinyal peptidinin oluşmasıyla kolaylaştırılır.

Membran lipitleri ayrıca önemli bir değişim oranıyla da karakterize edilir. Bu membran bileşenlerinin sentezi için büyük miktarlarda yağ asitleri gerektirir.
Hücre zarlarının lipit bileşiminin özgüllüğü, insan ortamındaki değişikliklerden ve diyetinin doğasından etkilenir.

Örneğin, doymamış bağlara sahip diyet yağ asitlerinde artışçeşitli dokuların hücre zarlarındaki lipitlerin sıvı durumunu arttırır, hücre zarının işlevi için fosfolipitlerin sfingomiyelinlere ve lipitlerin proteinlere oranında olumlu bir değişikliğe yol açar.

Aksine, membranlardaki aşırı kolesterol, fosfolipid moleküllerinin çift katmanının mikroviskozitesini arttırır ve bazı maddelerin hücre membranlarından difüzyon hızını azaltır.

A, E, C, P vitaminleriyle zenginleştirilmiş gıdalar, eritrosit zarlarındaki lipit metabolizmasını iyileştirir ve zar mikroviskozitesini azaltır. Bu, kırmızı kan hücrelerinin deforme olabilirliğini arttırır ve taşıma fonksiyonlarını kolaylaştırır (Bölüm 6).

Yağ asitleri ve kolesterol eksikliği Gıdalarda bulunan lipit kompozisyonunu ve hücre zarlarının fonksiyonlarını bozar.

Örneğin, yağ eksikliği, nötrofil zarının fonksiyonlarını bozar; bu da onların hareket etme ve fagositoz (mikroskobik yabancı canlı nesnelerin ve partikül maddelerin tek hücreli organizmalar veya bazı hücreler tarafından aktif olarak yakalanması ve emilmesi) yeteneklerini engeller.

Membranların lipit bileşiminin ve geçirgenliğinin düzenlenmesinde, hücre çoğalmasının düzenlenmesinde Normal olarak meydana gelen metabolik reaksiyonlarla (mikrozomal oksidasyon vb.) birlikte hücrede oluşan reaktif oksijen türleri önemli bir rol oynar.

Üretilen reaktif oksijen türleri- süperoksit radikali (O2), hidrojen peroksit (H2O2), vb. son derece reaktif maddelerdir. Serbest radikal oksidasyon reaksiyonlarındaki ana substratları, hücre zarlarının fosfolipidlerinin bir parçası olan doymamış yağ asitleridir (lipit peroksidasyon reaksiyonları olarak adlandırılır). Bu reaksiyonların yoğunlaşması, hücre zarına, bariyerine, reseptör ve metabolik fonksiyonlarına zarar verebilir, nükleik asit molekülleri ve proteinlerinde değişikliklere neden olabilir, bu da mutasyonlara ve enzimlerin inaktivasyonuna yol açar.

Fizyolojik koşullar altında, lipit peroksidasyonunun yoğunlaşması, reaktif oksijen türlerini (süperoksit dismutaz, katalaz, peroksidaz ve antioksidan aktiviteye sahip maddeler - tokoferol (E vitamini), ubikinon vb.) etkisiz hale getiren enzimler tarafından temsil edilen hücrelerin antioksidan sistemi tarafından düzenlenir. A prostaglandinler E ve J2, vücut üzerinde çeşitli zararlı etkilere sahip hücre zarları üzerinde belirgin koruyucu etki (sitokoruyucu etki) serbest radikal oksidasyonunun aktivasyonunu “söndürür”. Prostaglandinler, ağır fiziksel aktivite sırasında mide mukozasını ve hepatositleri kimyasal hasardan, nöronları, nöroglial hücreleri, kardiyomiyositleri hipoksik hasardan, iskelet kaslarından korur. Prostaglandinler, hücre zarları üzerindeki spesifik reseptörlere bağlanarak, ikincisinin çift katmanını stabilize eder ve zarlardan fosfolipit kaybını azaltır.

Membran reseptörlerinin işlevleri

metin_alanları

ok_yukarı doğru

Kimyasal veya mekanik bir sinyal ilk olarak hücre zarı reseptörleri tarafından algılanır. Bunun sonucu, hücre içindeki sinyalin genomuna, enzimlerine, kasılma elemanlarına vb. hızla yayılmasını sağlayan "ikinci habercilerin" aktivasyonuna yol açan, membran proteinlerinin kimyasal bir modifikasyonudur.

Bir hücrede transmembran sinyal iletimi şematik olarak aşağıdaki gibi gösterilebilir:

1) Alınan sinyalle uyarılan reseptör, hücre zarının γ-proteinlerini aktive eder. Bu, guanozin trifosfata (GTP) bağlandıklarında meydana gelir.

2) GTP-γ-protein kompleksinin etkileşimi, zarın iç tarafında bulunan ikincil habercilerin öncüsü olan enzimi aktive eder.

ATP'den oluşan ikinci haberci cAMP'nin öncüsü, adenilat siklaz enzimidir;
Diğer ikincil habercilerin öncüsü - membran fosfatidilinositol-4,5-difosfattan oluşan inositol trifosfat ve diaçilgliserol, fosfolipaz C enzimidir. Ek olarak, inositol trifosfat hücredeki başka bir ikincil haberciyi - kalsiyum iyonlarını harekete geçirir. Hücredeki tüm düzenleyici süreçler. Örneğin, ortaya çıkan inositol trifosfat, kalsiyumun endoplazmik retikulumdan salınmasına ve sitoplazmadaki konsantrasyonunda bir artışa neden olur, böylece çeşitli hücresel tepki formlarını başlatır. İnositol trifosfat ve diaçilgliserolün yardımıyla, pankreasın düz kaslarının ve B hücrelerinin işlevi asetilkolin, hipofiz bezinin ön lobu tirogropin salgılayan faktör, lenfositlerin antijene tepkisi vb. tarafından düzenlenir.
Bazı hücrelerde ikinci habercinin rolü, guanilat siklaz enziminin yardımıyla GTP'den oluşturulan cGMP tarafından oynanır. Örneğin kan damarı duvarlarının düz kasındaki natriüretik hormonun ikinci habercisi olarak görev yapar. cAMP, adrenalin, eritropoietin vb. gibi birçok hormon için ikincil haberci görevi görür (Bölüm 3).

Hücre yapısı

Hücre teorisi.

Planı

Hücre, canlı bir organizmanın temel yapısal birimidir.

1.Hücre teorisi.

2. Hücre yapısı.

3. Hücre evrimi.

1665 yılında Bitki hücrelerini ilk keşfeden R. Hooke'tur. 1674'te A. Leeuwenhoek hayvan hücresini keşfetti. 1839'da T. Schwann ve M. Schleiden hücre teorisini formüle ettiler. Hücre teorisinin ana ilkesi, hücrenin canlı sistemlerin yapısal ve işlevsel temeli olduğuydu. Ancak yanlışlıkla hücrelerin yapısız maddeden oluştuğuna inanıyorlardı. 1859'da R. Virchow, yeni hücrelerin yalnızca önceki hücrelerin bölünmesiyle oluştuğunu kanıtladı.

Hücre teorisinin temel prensipleri :

1) Hücre, tüm canlıların yapısal ve işlevsel birimidir. Tüm canlı organizmalar hücrelerden oluşur.

2) Tüm hücreler temel olarak kimyasal bileşim ve metabolik süreçler bakımından benzerdir.

3) Mevcut hücrelerin bölünmesiyle yeni hücreler oluşur.

4) Tüm hücreler kalıtsal bilgiyi aynı şekilde saklar ve uygular.

5) Çok hücreli bir organizmanın bir bütün olarak yaşam aktivitesi, onu oluşturan hücrelerin etkileşimi ile belirlenir.

Yapılarına göre 2 tip hücre vardır:

Prokaryotlar

Ökaryotlar

Prokaryotlar bakterileri ve mavi-yeşil algleri içerir. Prokaryotlar ökaryotlardan şu açılardan farklılık gösterir: ökaryotik bir hücrede bulunan membran organellerine (mitokondri, endoplazmik retikulum, lizozomlar, Golgi kompleksi, kloroplastlar) sahip değildirler.

En önemli farkları zarla çevrili bir çekirdeğe sahip olmamalarıdır. Prokaryotik DNA, katlanmış bir dairesel molekülle temsil edilir. Prokaryotların hücre merkezinde sentriolleri yoktur, dolayısıyla asla mitoz bölünmezler. Amitoz - doğrudan hızlı bölünme ile karakterize edilirler.

Ökaryotik hücreler, tek hücreli ve çok hücreli organizmaların hücreleridir. Üç ana bileşenden oluşurlar:

Hücreyi saran ve onu dış ortamdan ayıran hücre zarı;

Su, mineral tuzları, organik bileşikler, organeller ve kalıntılar içeren sitoplazma;

Hücrenin genetik materyalini içeren çekirdek.

1 – fosfolipit molekülünün kutup başı

2 – fosfolipid molekülünün yağ asidi kuyruğu

3 – integral protein

4 – periferik protein

5 - yarı entegre protein

6 – glikoprotein

7 - glikolipid

Dış hücre zarı tüm hücrelerde (hayvan ve bitki) doğaldır, yaklaşık 7,5 (10'a kadar) nm kalınlığa sahiptir ve lipit ve protein moleküllerinden oluşur.

Şu anda hücre zarı yapısının sıvı-mozaik modeli yaygındır. Bu modele göre lipit molekülleri, suyu iten uçları (hidrofobik - yağda çözünen) birbirine bakacak ve suda çözünen (hidrofilik) uçları çevreye bakacak şekilde iki katman halinde düzenlenir. Protein molekülleri lipit tabakasına gömülüdür. Bazıları lipid kısmın dış veya iç yüzeyinde bulunur, diğerleri ise kısmen suya batmış veya membranın içinden geçerek nüfuz eder.

Membranların işlevleri :

Koruyucu, sınır, bariyer;

Ulaşım;

Reseptör - proteinler nedeniyle gerçekleştirilir - belirli maddelere (hormonlar, antijenler vb.) karşı seçici bir yeteneğe sahip olan, onlarla kimyasal etkileşime giren, hücreye sinyaller ileten reseptörler;

Hücreler arası temasların oluşumuna katılın;

Bazı hücrelerin hareketini sağlar (amip hareketi).

Hayvan hücrelerinde dış hücre zarının üstünde ince bir glikokaliks tabakası bulunur. Karbonhidratların lipitlerle, karbonhidratların ise proteinlerle oluşturduğu bir komplekstir. Glikokaliks hücreler arası etkileşimlerde rol oynar. Çoğu hücre organelinin sitoplazmik membranları tamamen aynı yapıya sahiptir.

Bitki hücrelerinde sitoplazmik membranın dışında bulunur. selülozdan oluşan bir hücre duvarı vardır.

Maddelerin sitoplazmik membrandan taşınması .

Hücreye giren veya çıkan maddelerin iki ana mekanizması vardır:

1.Pasif taşıma.

2. Aktif taşıma.

Maddelerin pasif taşınması enerji tüketimi olmadan gerçekleşir. Bu tür bir taşımanın bir örneği, moleküllerin veya iyonların yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana, örneğin su moleküllerine hareketinin meydana geldiği difüzyon ve ozmozdur.

Aktif taşıma: Bu tür taşımada moleküller veya iyonlar, enerji gerektiren bir konsantrasyon gradyanına karşı membrana nüfuz eder. Aktif taşımanın bir örneği, sodyumu hücre dışına aktif olarak pompalayan ve dış ortamdan potasyum iyonlarını emerek hücrenin içine taşıyan sodyum-potasyum pompasıdır. Pompa, ATP'yi çalıştıran özel bir membran proteinidir.

Aktif taşıma, sabit hücre hacminin ve membran potansiyelinin korunmasını sağlar.

Maddelerin taşınması endositoz ve ekzositoz ile gerçekleştirilebilir.

Endositoz maddelerin hücre içine girmesi, ekzositoz ise hücreden çıkmasıdır.

Endositoz sırasında, plazma zarı daha sonra maddeyi saran ve serbest bırakıldığında keseciklere dönüşen girintiler veya çıkıntılar oluşturur.

İki tip endositoz vardır:

1) fagositoz - katı parçacıkların (fagosit hücreleri) emilimi,

2) pinositoz - sıvı malzemenin emilimi. Pinositoz amipli protozoonların karakteristik özelliğidir.

Ekzositozla hücrelerden çeşitli maddeler uzaklaştırılır: sindirilmemiş yiyecek kalıntıları sindirim boşluklarından uzaklaştırılır ve sıvı salgıları salgı hücrelerinden uzaklaştırılır.

Sitoplazma –(sitoplazma + çekirdek protoplazmayı oluşturur). Sitoplazma, sulu bir öğütülmüş maddeden (sitoplazmik matris, hiyaloplazma, sitozol) ve bunun içinde bulunan çeşitli organellerden ve kapanımlardan oluşur.

Kapsamalar– hücrelerin atık ürünleri. 3 grup kapanım vardır - trofik, salgı (bez hücreleri) ve özel (pigment) önemi.

Organeller – Bunlar hücrede belirli işlevleri yerine getiren sitoplazmanın kalıcı yapılarıdır.

Genel öneme sahip organeller ve özel organeller ayırt edilir. Özeller çoğu hücrede bulunur, ancak yalnızca belirli bir işlevi yerine getiren hücrelerde önemli miktarlarda bulunur. Bunlar arasında bağırsak epitel hücrelerinin mikrovillusları, trakea ve bronşların epitelyumunun kirpikleri, flagella, miyofibriller (kas kasılmasını sağlar, vb.) bulunur.

Genel öneme sahip organeller arasında ER, Golgi kompleksi, mitokondri, ribozomlar, lizozomlar, hücre merkezinin sentriyolleri, peroksizomlar, mikrotübüller, mikrofilamentler bulunur. Bitki hücrelerinde plastidler ve kofullar bulunur. Genel öneme sahip organeller, membranlı ve membransız yapıya sahip organellere ayrılabilir.

Membran yapısına sahip organeller ya çift membranlı ya da tek membranlıdır. Mitokondri ve plastidler çift membranlı hücreler olarak sınıflandırılır. Tek membranlı hücreler arasında endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi, lizozomlar, peroksizomlar ve vakuoller bulunur.

Zarı olmayan organeller: ribozomlar, hücre merkezi, mikrotübüller, mikrofilamentler.

Mitokondri – bunlar yuvarlak veya oval şekilli organellerdir. İki zardan oluşurlar: iç ve dış. İç zar, mitokondriyi bölmelere bölen krista adı verilen çıkıntılara sahiptir. Bölmeler bir madde matrisi ile doldurulur. Matris DNA, mRNA, tRNA, ribozomlar, kalsiyum ve magnezyum tuzlarını içerir. Otonom protein biyosentezi burada gerçekleşir. Mitokondrinin ana işlevi enerjinin sentezi ve ATP moleküllerinde birikmesidir. Hücrede eski mitokondrilerin bölünmesi sonucu yeni mitokondriler oluşur.

Plastidler – Esas olarak bitki hücrelerinde bulunan organeller. Üç tipte bulunurlar: Yeşil pigment içeren kloroplastlar; kromoplastlar (kırmızı, sarı, turuncu pigmentler); lökoplastlar (renksiz).

Kloroplastlar, yeşil pigment klorofil sayesinde güneş enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik maddeleri sentezleyebilirler.

Kromoplastlar çiçeklere ve meyvelere parlak renkler verir.

Lökoplastlar yedek besinleri biriktirebilir: nişasta, lipitler, proteinler vb.

Endoplazmik retikulum ( EPS ) zarlarla sınırlanan karmaşık bir boşluk ve kanal sistemidir. Pürüzsüz (agranüler) ve pürüzlü (granüler) EPS vardır. Pürüzsüzün zarında ribozom yoktur. Lipidlerin, lipoproteinlerin sentezini, toksik maddelerin hücreden birikmesini ve uzaklaştırılmasını içerir. Granüler ER'nin membranlarında proteinlerin sentezlendiği ribozomlar bulunur. Proteinler daha sonra Golgi kompleksine girer ve oradan dışarı çıkar.

Golgi kompleksi (Golgi aygıtı) Düzleştirilmiş zar keselerinden oluşan bir yığındır - sarnıçlar ve buna bağlı bir kabarcık sistemi. Bir sarnıç yığınına diktozom denir.

Golgi kompleksinin işlevleri : protein modifikasyonu, polisakkarit sentezi, madde taşınması, hücre zarı oluşumu, lizozom oluşumu.

Lizozomlar – Enzimler içeren, zarla çevrili keseciklerdir. Maddelerin hücre içi parçalanmasını gerçekleştirirler ve birincil ve ikincil olarak ayrılırlar. Birincil lizozomlar aktif olmayan formda enzimler içerir. Çeşitli maddeler organellere girdikten sonra enzimler aktive olur ve sindirim süreci başlar - bunlar ikincil lizozomlardır.

Peroksizomlar tek bir zarla sınırlanmış kabarcıklar görünümündedir. Hücreler için toksik olan hidrojen peroksiti parçalayan enzimler içerirler.

Kofullar – Bunlar hücre özsuyu içeren bitki hücrelerinin organelleridir. Hücre özsuyu yedek besin maddeleri, pigmentler ve atık ürünler içerebilir. Kofullar turgor basıncının oluşmasına ve su-tuz metabolizmasının düzenlenmesine katılır.

Ribozomlar – büyük ve küçük alt birimlerden oluşan organeller. ER'de bulunabilirler veya hücre içinde serbestçe yerleşerek polisomlar oluşturabilirler. RRNA ve proteinden oluşurlar ve nükleolusta oluşurlar. Protein biyosentezi ribozomlarda gerçekleşir.

Hücre merkezi – Hayvanların, mantarların ve alt bitkilerin hücrelerinde bulunur ve yüksek bitkilerde yoktur. İki merkezden ve yayılan bir küreden oluşur. Centriole, duvarı 9 üçlü mikrotübülden oluşan içi boş bir silindir görünümündedir. Hücreler bölündüğünde, mitozun anafazındaki kromatidlerin ve mayoz sırasında homolog kromozomların ayrılmasını sağlayan mitotik iğ iplikleri oluştururlar.

Mikrotübüller – çeşitli uzunluklarda boru şeklinde oluşumlar. Bunlar merkezcillerin, mitotik iğlerin, flagellaların, kirpiklerin bir parçasıdır, destekleyici bir işlev görür ve hücre içi yapıların hareketini destekler.

Mikrofilamentler – sitoplazma boyunca yer alan filamentli ince oluşumlar, ancak özellikle hücre zarının altında birçoğu vardır. Mikrotübüllerle birlikte hücrenin hücre iskeletini oluştururlar, sitoplazmanın akışını, veziküllerin, kloroplastların ve diğer organellerin hücre içi hareketlerini belirlerler.

Dünya'da yaşayan organizmaların büyük çoğunluğu kimyasal bileşimleri, yapıları ve yaşamsal işlevleri bakımından büyük ölçüde birbirine benzeyen hücrelerden oluşur. Metabolizma ve enerji dönüşümü her hücrede gerçekleşir. Hücre bölünmesi organizmaların büyüme ve üreme süreçlerinin temelini oluşturur. Dolayısıyla hücre, organizmaların yapısının, gelişiminin ve üremesinin bir birimidir.

Bir hücre ancak parçalara bölünemeyen bir bütünlük sistemi olarak var olabilir. Hücre bütünlüğü biyolojik membranlar tarafından sağlanır. Bir hücre, daha yüksek dereceli bir sistemin - bir organizmanın - bir öğesidir. Karmaşık moleküllerden oluşan hücre parçaları ve organeller, daha düşük dereceli integral sistemleri temsil eder.

Hücre, madde ve enerji alışverişi yoluyla çevreye bağlanan açık bir sistemdir. Her molekülün belirli işlevleri yerine getirdiği fonksiyonel bir sistemdir. Hücrenin stabilitesi, kendi kendini düzenleme ve kendini çoğaltma yeteneği vardır.

Hücre kendi kendini yöneten bir sistemdir. Bir hücrenin kontrol genetik sistemi, karmaşık makromoleküller - nükleik asitler (DNA ve RNA) ile temsil edilir.

1838-1839'da Alman biyologlar M. Schleiden ve T. Schwann, hücre hakkındaki bilgileri özetlediler ve özü, hem bitki hem de hayvan olmak üzere tüm organizmaların hücrelerden oluşması olan hücre teorisinin ana konumunu formüle ettiler.

1859'da R. Virchow hücre bölünmesi sürecini tanımladı ve hücre teorisinin en önemli hükümlerinden birini formüle etti: "Her hücre başka bir hücreden gelir." Yeni hücreler, daha önce sanıldığı gibi hücresel olmayan maddelerden değil, ana hücrenin bölünmesi sonucu oluşur.

Memeli yumurtalarının 1826 yılında Rus bilim adamı K. Baer tarafından keşfi, çok hücreli organizmaların gelişiminin temelinde hücrenin yattığı sonucuna varılmasına yol açtı.

Modern hücre teorisi aşağıdaki hükümleri içerir:

1) hücre - tüm organizmaların yapı ve gelişim birimi;

2) canlı doğanın farklı krallıklarından organizma hücreleri yapı, kimyasal bileşim, metabolizma ve yaşam aktivitesinin temel belirtileri bakımından benzerdir;

3) ana hücrenin bölünmesi sonucu yeni hücreler oluşur;

4) çok hücreli bir organizmada hücreler dokuları oluşturur;

5) Organlar dokulardan oluşur.

Modern biyolojik, fiziksel ve kimyasal araştırma yöntemlerinin biyolojiye girmesiyle hücrenin çeşitli bileşenlerinin yapısını ve işleyişini incelemek mümkün hale geldi. Hücreleri incelemenin yöntemlerinden biri mikroskopi. Modern bir ışık mikroskobu, nesneleri 3000 kat büyütür ve en büyük hücre organellerini görmenizi, sitoplazmanın hareketini ve hücre bölünmesini gözlemlemenizi sağlar.

40'lı yıllarda icat edildi. XX yüzyıl Bir elektron mikroskobu onlarca ve yüzbinlerce kez büyütme sağlar. Elektron mikroskobunda ışık yerine elektron akışı ve mercek yerine elektromanyetik alanlar kullanılır. Bu nedenle elektron mikroskobu çok daha yüksek büyütmelerde net görüntüler üretir. Böyle bir mikroskop kullanarak hücre organellerinin yapısını incelemek mümkün oldu.

Hücre organellerinin yapısı ve bileşimi bu yöntem kullanılarak incelenir. santrifüjleme. Hücre zarları tahrip olmuş doğranmış dokular test tüplerine yerleştirilir ve yüksek hızda bir santrifüjde döndürülür. Yöntem, farklı hücresel organoidlerin farklı kütle ve yoğunluğa sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Düşük santrifüj hızlarında bir test tüpünde daha yoğun organeller biriktirilir, yüksek santrifüj hızlarında daha az yoğundur. Bu katmanlar ayrı ayrı incelenir.

Yaygın olarak kullanılan hücre ve doku kültürü yöntemi Bu, özel bir besin ortamındaki bir veya birkaç hücreden aynı tipte hayvan veya bitki hücresinden bir grup elde edilebilmesi ve hatta bütün bir bitkiyi yetiştirebilmesi gerçeğinden oluşur. Bu yöntemi kullanarak vücuttaki çeşitli doku ve organların tek bir hücreden nasıl oluştuğu sorusuna cevap alabilirsiniz.

Hücre teorisinin temel prensipleri ilk olarak M. Schleiden ve T. Schwann tarafından formüle edildi. Hücre, tüm canlı organizmaların yapısının, hayati aktivitesinin, üremesinin ve gelişiminin bir birimidir. Hücreleri incelemek için mikroskopi, santrifüjleme, hücre ve doku kültürü vb. yöntemler kullanılır.

Mantarların, bitkilerin ve hayvanların hücreleri yalnızca kimyasal bileşimde değil aynı zamanda yapıda da pek çok ortak noktaya sahiptir. Bir hücreyi mikroskop altında incelerken, içinde çeşitli yapılar görülür. organoidler. Her organel belirli işlevleri yerine getirir. Bir hücrede üç ana kısım vardır: plazma zarı, çekirdek ve sitoplazma (Şekil 1).

Plazma zarı Hücreyi ve içeriğini ortamdan ayırır. Şekil 2'de şunu görüyorsunuz: zar iki katman lipitten oluşuyor ve protein molekülleri zarın kalınlığına nüfuz ediyor.

Plazma zarının ana işlevi ulaşım. Besinlerin hücreye akışını ve metabolik ürünlerin hücreden uzaklaştırılmasını sağlar.

Membranın önemli bir özelliği seçici geçirgenlik veya yarı geçirgenlik, hücrenin çevreyle etkileşime girmesine izin verir: yalnızca belirli maddeler girer ve oradan çıkarılır. Küçük su molekülleri ve diğer bazı maddeler, kısmen membrandaki gözeneklerden difüzyon yoluyla hücreye nüfuz eder.

Şekerler, organik asitler ve tuzlar, bitki hücresinin kofullarının hücre özsuyu olan sitoplazmada çözülür. Üstelik hücredeki konsantrasyonları çevreye göre çok daha yüksektir. Bu maddelerin hücredeki konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, hücre o kadar fazla su emer. Hücre özsuyu konsantrasyonunun artması ve suyun tekrar hücreye girmesi nedeniyle suyun hücre tarafından sürekli tüketildiği bilinmektedir.

Daha büyük moleküllerin (glikoz, amino asitler) hücreye girişi, taşınan maddelerin molekülleriyle birleşerek onları zar boyunca taşıyan zar taşıma proteinleri tarafından sağlanır. Bu süreç ATP'yi parçalayan enzimleri içerir.

Şekil 1. Ökaryotik bir hücrenin yapısının genelleştirilmiş diyagramı.
(Resmi büyütmek için resmin üzerine tıklayın)

Şekil 2. Plazma zarının yapısı.
1 - delici proteinler, 2 - batık proteinler, 3 - dış proteinler

Şekil 3. Pinositoz ve fagositoz diyagramı.

Daha büyük protein ve polisakkarit molekülleri bile hücreye fagositoz yoluyla girer (Yunancadan. fagos- yiyici ve kitolar- damar, hücre) ve sıvı damlaları - pinositozla (Yunanca'dan. pinot- içerim ve kitolar) (Şekil 3).

Hayvan hücreleri, bitki hücrelerinden farklı olarak, bazı zar proteinlerini ve lipitleri birleştirerek hücreyi dışarıdan saran, esas olarak polisakkarit moleküllerinden oluşan yumuşak ve esnek bir "kılıf" ile çevrilidir. Polisakkaritlerin bileşimi, hücrelerin birbirini "tanıması" ve birbirine bağlanması nedeniyle farklı dokulara özgüdür.

Bitki hücrelerinde böyle bir "kılıf" yoktur. Üstlerinde gözeneklerle dolu bir plazma zarı bulunur. hücre zarı ağırlıklı olarak selülozdan oluşur. Gözenekler boyunca sitoplazma iplikleri hücreden hücreye uzanarak hücreleri birbirine bağlar. Hücreler arasındaki iletişim bu şekilde sağlanır ve vücut bütünlüğü sağlanır.

Bitkilerdeki hücre zarı güçlü bir iskelet görevi görür ve hücreyi hasarlardan korur.

Çoğu bakteri ve mantarın hücre zarı vardır, yalnızca kimyasal bileşimi farklıdır. Mantarlarda kitin benzeri bir maddeden oluşur.

Mantar, bitki ve hayvan hücreleri benzer yapıya sahiptir. Bir hücrenin üç ana kısmı vardır: çekirdek, sitoplazma ve plazma zarı. Plazma zarı lipitler ve proteinlerden oluşur. Maddelerin hücreye girişini ve hücreden salınmasını sağlar. Bitki hücrelerinde, mantarlarda ve çoğu bakteride, plazma zarının üzerinde bir hücre zarı bulunur. Koruyucu bir işlevi yerine getirir ve bir iskeletin rolünü oynar. Bitkilerde hücre duvarı selülozdan oluşur ve mantarlarda kitin benzeri bir maddeden yapılır. Hayvan hücreleri, aynı dokudaki hücreler arasındaki teması sağlayan polisakkaritlerle kaplıdır.

Hücrenin ana bölümünün sitoplazma. Su, amino asitler, proteinler, karbonhidratlar, ATP ve inorganik maddelerin iyonlarından oluşur. Sitoplazma hücrenin çekirdeğini ve organellerini içerir. İçinde maddeler hücrenin bir kısmından diğerine hareket eder. Sitoplazma tüm organellerin etkileşimini sağlar. Burada kimyasal reaksiyonlar meydana gelir.

Sitoplazmanın tamamı, ince protein mikrotübülleri ile kaplanmıştır. hücre hücre iskeleti sayesinde sabit bir şekli korur. Mikrotübüller konumlarını değiştirebildikleri, bir uçtan hareket edebildikleri ve diğer uçtan kısalabildikleri için hücre hücre iskeleti esnektir. Hücreye çeşitli maddeler girer. Kafeste onlara ne olacak?

Lizozomlarda - küçük yuvarlak membran kesecikleri (bkz. Şekil 1), karmaşık organik maddelerin molekülleri, hidrolitik enzimlerin yardımıyla daha basit moleküllere ayrılır. Örneğin proteinler amino asitlere, polisakkaritler monosakkaritlere, yağlar glisirin ve yağ asitlerine parçalanır. Bu işlevi nedeniyle lizozomlara genellikle hücrenin "sindirim istasyonları" adı verilir.

Lizozom zarı tahrip olursa, içerdikleri enzimler hücrenin kendisini sindirebilir. Bu nedenle lizozomlara bazen "hücre öldürücü silahlar" da denir.

Lizozomlarda oluşan küçük amino asit, monosakkaritler, yağ asitleri ve alkol moleküllerinin karbondioksit ve suya enzimatik oksidasyonu sitoplazmada başlar ve diğer organellerde biter. mitokondri. Mitokondri, sitoplazmadan iki zarla ayrılan çubuk şeklinde, iplik benzeri veya küresel organellerdir (Şekil 4). Dış zar pürüzsüzdür ve iç kısım kıvrımlar oluşturur - Kristalar yüzeyini artıran. İç zar, organik maddelerin karbondioksit ve suya oksidasyonuna katılan enzimler içerir. Bu, hücre tarafından ATP moleküllerinde depolanan enerjiyi serbest bırakır. Bu nedenle mitokondriye hücrenin “güç santralleri” adı verilir.

Hücrede organik maddeler sadece oksitlenmekle kalmaz, aynı zamanda sentezlenir. Lipidlerin ve karbonhidratların sentezi, endoplazmik retikulum - EPS (Şekil 5) ve proteinler - ribozomlarda gerçekleştirilir. EPS nedir? Bu, duvarları bir zar tarafından oluşturulan bir tübül ve sarnıç sistemidir. Tüm sitoplazmaya nüfuz ederler. Maddeler ER kanalları aracılığıyla hücrenin farklı bölgelerine doğru hareket eder.

Pürüzsüz ve pürüzlü EPS vardır. Pürüzsüz ER'nin yüzeyinde enzimlerin katılımıyla karbonhidratlar ve lipitler sentezlenir. ER'nin pürüzlülüğü, üzerinde bulunan küçük yuvarlak gövdelerden kaynaklanmaktadır - ribozomlar(bkz. Şekil 1), protein sentezinde yer alır.

Organik maddelerin sentezi de gerçekleşir. plastidler sadece bitki hücrelerinde bulunan maddelerdir.

Pirinç. 4. Mitokondri yapısının şeması.
1.- dış zar; 2.- iç zar; 3.- iç zarın kıvrımları - cristae.

Pirinç. 5. Kaba EPS yapısının şeması.

Pirinç. 6. Kloroplastın yapısının şeması.
1.- dış zar; 2.- iç zar; 3.- kloroplastın iç içeriği; 4.- “yığınlar” halinde toplanan ve grana oluşturan iç zarın kıvrımları.

Renksiz plastidlerde - lökoplastlar(Yunanca'dan leukos- beyaz ve plastikler- oluşturulan) nişasta birikir. Patates yumruları lökoplastlar açısından çok zengindir. Meyve ve çiçeklere sarı, turuncu ve kırmızı renkler verilir. kromoplastlar(Yunanca'dan krom- renk ve plastikler). Fotosentezde yer alan pigmentleri sentezlerler. karotenoidler. Bitki yaşamında özellikle önemlidir kloroplastlar(Yunanca'dan kloro- yeşilimsi ve plastikler) - yeşil plastidler. Şekil 6'da kloroplastların iki zarla kaplı olduğunu görüyorsunuz: bir dış ve bir iç. İç zar kıvrımlar oluşturur; kıvrımlar arasında yığınlar halinde düzenlenmiş kabarcıklar var - tahıllar. Granas, fotosentezde rol oynayan klorofil moleküllerini içerir. Her kloroplastın dama tahtası şeklinde düzenlenmiş yaklaşık 50 taneciği vardır. Bu düzenleme her yüzün maksimum düzeyde aydınlatılmasını sağlar.

Sitoplazmada proteinler, lipitler ve karbonhidratlar taneler, kristaller ve damlacıklar şeklinde birikebilir. Bunlar içerme- Hücrenin ihtiyaç duyduğu şekilde kullandığı besinleri rezerve edin.

Bitki hücrelerinde, bazı yedek besinler ve parçalanma ürünleri, vakuollerin hücre özsuyunda birikir (bkz. Şekil 1). Bir bitki hücresinin hacminin %90'ını oluşturabilirler. Hayvan hücrelerinde hacimlerinin %5'inden fazlasını kaplamayan geçici vakuoller bulunur.

Pirinç. 7. Golgi kompleksinin yapısının şeması.

Şekil 7'de bir zarla çevrelenmiş boşluklardan oluşan bir sistem görüyorsunuz. Bu Golgi kompleksi hücrede çeşitli işlevleri yerine getiren: maddelerin birikmesine ve taşınmasına, bunların hücreden uzaklaştırılmasına, lizozomların ve hücre zarının oluşumuna katılır. Örneğin, selüloz molekülleri, veziküller kullanılarak hücre yüzeyine hareket eden ve hücre zarına dahil edilen Golgi kompleksinin boşluğuna girer.

Çoğu hücre bölünerek çoğalır. Bu sürece katılmak hücre merkezi. Yoğun sitoplazma ile çevrelenmiş iki merkezden oluşur (bkz. Şekil 1). Bölünmenin başlangıcında sentriyoller hücrenin kutuplarına doğru hareket eder. Onlardan, kromozomlara bağlanan ve bunların iki yavru hücre arasında eşit dağılımını sağlayan protein iplikleri çıkar.

Tüm hücre organelleri birbirine yakından bağlıdır. Örneğin protein molekülleri ribozomlarda sentezlenir, ER kanalları aracılığıyla hücrenin farklı bölgelerine taşınır ve lizozomlarda proteinler yok edilir. Yeni sentezlenen moleküller, hücre yapıları oluşturmak için kullanılır veya yedek besin olarak sitoplazma ve vakuollerde birikir.

Hücre sitoplazma ile doludur. Sitoplazma çekirdeği ve çeşitli organelleri içerir: lizozomlar, mitokondri, plastidler, vakuoller, ER, hücre merkezi, Golgi kompleksi. Yapıları ve işlevleri bakımından farklılık gösterirler. Sitoplazmanın tüm organelleri birbirleriyle etkileşime girerek hücrenin normal işleyişini sağlar.

Tablo 1. HÜCRE YAPISI

ORGANELLER	YAPISI VE ÖZELLİKLERİ	FONKSİYONLAR
Kabuk	Selülozdan oluşur. Bitki hücrelerini çevreler. Gözenekleri var	Hücreye güç verir, belli bir şekli korur ve korur. Bitkilerin iskeleti mi
Dış hücre zarı	Çift membranlı hücre yapısı. Bilipid bir tabaka ve mozaik serpiştirilmiş proteinlerden oluşur ve karbonhidratlar dışarıda bulunur. Yarı geçirgen	Tüm organizmaların hücrelerinin canlı içeriğini sınırlar. Seçici geçirgenlik sağlar, su-tuz dengesini korur, düzenler, dış ortamla alışverişi sağlar.
Endoplazmik retikulum (ER)	Tek membranlı yapı. Tübüller, tüpler, sarnıçlar sistemi. Hücrenin tüm sitoplazmasına nüfuz eder. Ribozomlu pürüzsüz ER ve granüler ER	Hücreyi kimyasal işlemlerin gerçekleştiği ayrı bölmelere böler. Hücre içindeki maddelerin iletişimini ve taşınmasını sağlar. Protein sentezi granüler ER'de meydana gelir. Pürüzsüz lipit sentezi hakkında
Golgi aygıtı	Tek membranlı yapı. Sentez ve ayrışma ürünlerinin bulunduğu kabarcıklar, tanklar sistemi	Hücredeki maddelerin paketlenmesini ve uzaklaştırılmasını sağlar, birincil lizozomları oluşturur
Lizozomlar	Tek membranlı küresel hücre yapıları. Hidrolitik enzimler içerir	Yüksek moleküllü maddelerin parçalanmasını ve hücre içi sindirimi sağlar
Ribozomlar	Membran olmayan mantar şeklindeki yapılar. Küçük ve büyük alt birimlerden oluşur	Çekirdekte, sitoplazmada ve granüler ER'de bulunur. Protein biyosentezine katılır.
Mitokondri	Dikdörtgen şekilli çift membranlı organeller. Dış zar pürüzsüzdür, iç zar kristaları oluşturur. Matrisle doldurulmuş. Mitokondriyal DNA, RNA ve ribozomlar vardır. Yarı özerk yapı	Hücrelerin enerji istasyonlarıdır. Organik maddelerin solunum sürecini - oksijen oksidasyonunu sağlarlar. ATP sentezi devam ediyor
Plastidler Kloroplastlar	Bitki hücrelerinin özellikleri. Dikdörtgen şekilli, çift zarlı, yarı özerk organeller. İçeride granaların bulunduğu stroma ile doludurlar. Granaslar membran yapılarından - tilakoidlerden oluşur. DNA, RNA, ribozomlar var	Fotosentez meydana gelir. Işık fazı reaksiyonları tilakoid membranlarda meydana gelir ve karanlık faz reaksiyonları stromada meydana gelir. Karbonhidrat sentezi
Kromoplastlar	Çift membranlı küresel organeller. Pigmentler içerir: kırmızı, turuncu, sarı. Kloroplastlardan oluşur	Çiçeklere ve meyvelere renk verin. Sonbaharda kloroplastlardan oluşan yapraklara sarı renk verirler.
Lökoplastlar	Çift membranlı, renksiz, küresel plastidler. Işıkta kloroplastlara dönüşebilirler	Besinleri nişasta taneleri şeklinde depolayın
Hücre merkezi	Membran olmayan yapılar. İki merkez ve bir merkez küreden oluşur	Hücre bölünme milini oluşturur ve hücre bölünmesine katılır. Hücreler bölündükten sonra ikiye katlanır
koful	Bitki hücresinin özelliği. Hücre özsuyuyla dolu membran boşluğu	Hücrenin ozmotik basıncını düzenler. Hücrenin besinlerini ve atık ürünlerini biriktirir
Çekirdek	Hücrenin ana bileşeni. İki katmanlı gözenekli bir nükleer zarla çevrilidir. Karyoplazma ile doludur. Kromozom (kromatin) formunda DNA içerir	Hücredeki tüm süreçleri düzenler. Kalıtsal bilgilerin aktarımını sağlar. Her tür için kromozom sayısı sabittir. DNA replikasyonunu ve RNA sentezini sağlar
Çekirdekçik	Çekirdekte karyoplazmadan ayrılmayan karanlık oluşum	Ribozom oluşum yeri
Hareket organelleri. Kirpikler. Kamçılı	Bir zarla çevrili sitoplazmanın aşırı büyümesi	Hücre hareketini sağlayın, toz parçacıklarının uzaklaştırılmasını sağlayın (siliyer epitel)

Mantar, bitki ve hayvan hücrelerinin yaşam aktivitesinde ve bölünmesinde en önemli rol çekirdeğe ve içinde yer alan kromozomlara aittir. Bu organizmaların çoğu hücresi tek bir çekirdeğe sahiptir, ancak kas hücreleri gibi çok çekirdekli hücreler de vardır. Çekirdek sitoplazmada bulunur ve yuvarlak veya oval bir şekle sahiptir. İki zardan oluşan bir kabuk ile kaplıdır. Nükleer zarf, çekirdek ile sitoplazma arasında madde alışverişinin gerçekleştiği gözeneklere sahiptir. Çekirdek, nükleollerin ve kromozomların bulunduğu nükleer meyve suyuyla doludur.

Nükleoller- bunlar çekirdekte üretilen ribozomal RNA ve sitoplazmada sentezlenen proteinlerden oluşan ribozomların “üretim atölyeleridir”.

Çekirdeğin ana işlevi - kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi - ile ilişkilidir. kromozomlar. Her organizma türünün kendi kromozom seti vardır: belirli bir sayı, şekil ve boyut.

Cinsiyet hücreleri dışında vücuttaki tüm hücrelere denir. somatik(Yunanca'dan soma- vücut). Aynı türden bir organizmanın hücreleri aynı kromozom setini içerir. Örneğin insanlarda vücudun her hücresinde 46 kromozom bulunur, meyve sineği Drosophila'da ise 8 kromozom bulunur.

Somatik hücreler genellikle çift kromozom setine sahiptir. Buna denir diploit ve 2 ile gösterilir N. Yani bir insanda 23 çift kromozom vardır, yani 2 N= 46. Cinsiyet hücreleri bunun yarısı kadar kromozom içerir. Bekar mı yoksa haploit, kit. Kişinin 1 adeti var N = 23.

Somatik hücrelerdeki tüm kromozomlar, germ hücrelerindeki kromozomların aksine eşleşmiştir. Bir çifti oluşturan kromozomlar birbirinin aynısıdır. Eşleşmiş kromozomlara denir homolog. Farklı çiftlere ait olan, şekil ve büyüklükleri farklı olan kromozomlara denir. homolog olmayan(Şekil 8).

Bazı türlerde kromozom sayısı aynı olabilir. Örneğin kırmızı yonca ve bezelyede 2 tane var N= 14. Ancak kromozomları şekil, boyut ve DNA moleküllerinin nükleotit bileşimi bakımından farklılık gösterir.

Pirinç. 8. Drosophila hücrelerindeki kromozom seti.

Pirinç. 9. Kromozom yapısı.

Kalıtsal bilginin aktarımında kromozomların rolünü anlamak için yapılarına ve kimyasal bileşimlerine aşina olmak gerekir.

Bölünmeyen bir hücrenin kromozomları uzun ince ipliklere benzer. Hücre bölünmesinden önce her kromozom iki özdeş şeritten oluşur. kromatid belin bel kısımları arasına bağlanan - (Şek. 9).

Kromozomlar DNA ve proteinlerden oluşur. DNA'nın nükleotid bileşimi türler arasında farklılık gösterdiğinden, kromozomların bileşimi her türe özgüdür.

Bakteri hücreleri dışındaki her hücrenin, içinde nükleollerin ve kromozomların bulunduğu bir çekirdeği vardır. Her tür belirli bir kromozom seti ile karakterize edilir: sayı, şekil ve boyut. Çoğu organizmanın somatik hücrelerinde kromozom seti diploid, cinsiyet hücrelerinde ise haploiddir. Eşleşmiş kromozomlara homolog denir. Kromozomlar DNA ve proteinlerden oluşur. DNA molekülleri, kalıtsal bilgilerin hücreden hücreye ve organizmadan organizmaya depolanmasını ve iletilmesini sağlar.

Bu konular üzerinde çalıştıktan sonra şunları yapabilmelisiniz:

Hangi durumlarda ışık mikroskobu (yapı) veya transmisyon elektron mikroskobu kullanılması gerektiğini açıklayın.
Hücre zarının yapısını tanımlayın ve zarın yapısı ile hücre ile çevresi arasındaki madde alışverişi yeteneği arasındaki ilişkiyi açıklayın.
Süreçleri tanımlayın: difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, aktif taşıma, endositoz, ekzositoz ve ozmoz. Bu süreçler arasındaki farkları belirtiniz.
Yapıların fonksiyonlarını adlandırın ve hangi hücrelerde (bitki, hayvan veya prokaryotik) bulunduğunu belirtin: çekirdek, nükleer membran, nükleoplazma, kromozomlar, plazma zarı, ribozom, mitokondri, hücre duvarı, kloroplast, koful, lizozom, pürüzsüz endoplazmik retikulum (agranüler) ve pürüzlü (granüler), hücre merkezi, Golgi aparatı, silyum, flagellum, mesosoma, pili veya fimbria.
Bir bitki hücresinin bir hayvan hücresinden ayırt edilebildiği en az üç özelliği belirtin.
Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki en önemli farkları listeleyin.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Genel Biyoloji". Moskova, "Aydınlanma", 2000

Konu 1. "Plazma zarı." §1, §8 s. 5;20
Konu 2. "Kafes." §8-10 s. 20-30
Konu 3. "Prokaryotik hücre. Virüsler." §11 s. 31-34

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. Birkaç 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 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, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi işlemlerle 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.