Hücre zarı yeterli karmaşık yapı elektron mikroskobu ile görüntülenebilen bir olaydır. Kabaca söylemek gerekirse, çeşitli peptitlerin (proteinlerin) farklı yerlerde birleştiği bir çift lipit tabakasından (yağlardan) oluşur. Toplam membran kalınlığı yaklaşık 5-10 nm'dir.
Genel Plan hücre zarının yapısı tüm canlılar dünyası için evrenseldir. Bununla birlikte, hayvan zarları, sertliğini belirleyen kolesterol kapanımları içerir. Farklı organizma krallıklarının zarları arasındaki fark, esas olarak supramembran oluşumları (katmanları) ile ilgilidir. Yani bitki ve mantarlarda zarın üzerinde (birlikte dıştan) hücre duvarı vardır. Bitkilerde esas olarak selülozdan ve mantarlarda kitin maddesinden oluşur. Hayvanlarda, supramembran tabakasına glikokaliks denir.
Başka bir şekilde hücre zarı denir Sitoplazmik membran veya bir plazma zarı.
Hücre zarının yapısının daha derin bir incelemesi, gerçekleştirilen işlevlerle ilişkili birçok özelliğini ortaya çıkarır.
Lipid çift tabakası esas olarak fosfolipitlerden oluşur. Bunlar, bir ucunda hidrofilik özelliklere sahip (yani su moleküllerini çeken) bir fosforik asit kalıntısı içeren yağlardır. Fosfolipidin diğer ucu, hidrofobik özelliklere sahip yağ asidi zincirleridir (su ile hidrojen bağı oluşturmazlar).
Hücre zarındaki fosfolipid molekülleri, hidrofobik "uçları" içeride, hidrofilik "başları" dışarıda olacak şekilde iki sıra halinde düzenlenmiştir. Hücrenin içeriğini dış ortamdan koruyan oldukça güçlü bir yapı ortaya çıkıyor.
Hücre zarındaki protein kapanımları eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır, ayrıca hareketlidirler (çift tabakadaki fosfolipitlerin yanal hareketliliği olduğu için). XX yüzyılın 70'lerinden beri hakkında konuşmaya başladılar. hücre zarının sıvı mozaik yapısı.
Proteinin zarın nasıl bir parçası olduğuna bağlı olarak, üç tip protein ayırt edilir: integral, yarı integral ve çevresel. İntegral proteinler zarın tüm kalınlığından geçer ve uçları zarın her iki yanından dışarı çıkar. Esas olarak bir taşıma işlevi görürler. Yarı integral proteinlerde, bir uç zarın kalınlığında bulunur ve diğer uç (dış veya iç taraftan) dışa doğru uzanır. Enzimatik ve reseptör fonksiyonlarını yerine getirirler. Periferik proteinler, zarın dış veya iç yüzeyinde bulunur.
Hücre zarının yapısal özellikleri, hücrenin yüzey kompleksinin ana bileşeni olduğunu, ancak tek olmadığını gösterir. Diğer bileşenleri, üst zar tabakası ve alt zar tabakasıdır.
Glikokaliks (hayvanların supramembran tabakası), oligosakaritler ve polisakaritler ile periferik proteinler ve integral proteinlerin çıkıntılı kısımları tarafından oluşturulur. Glikokaliksin bileşenleri bir reseptör işlevi görür.
Glikokalikse ek olarak, hayvan hücrelerinde başka supramembran oluşumları da vardır: mukus, kitin, perilemma (zara benzer).
Bitkilerde ve mantarlarda supramembran oluşumu hücre duvarıdır.
Hücrenin alt zar tabakası, fibrilleri hücre zarına giren proteinlerle etkileşime giren hücrenin destekleyici-kontraktil sistemi ile yüzey sitoplazmasıdır (hyaloplazma). Bu tür molekül bileşikleri aracılığıyla çeşitli sinyaller iletilir.
Zar, organellerin ve bir bütün olarak hücrenin yüzeylerini oluşturan çok ince bir yapıdır. Tüm membranlar benzer bir yapıya sahiptir ve tek bir sisteme bağlanmıştır.
Kimyasal bileşim
Hücre zarları kimyasal olarak homojendir ve çeşitli grupların protein ve lipidlerinden oluşur:
- fosfolipidler;
- galaktolipidler;
- sülfolipidler.
Ayrıca şunları içerir: nükleik asitler, polisakkaritler ve diğer maddeler.
Fiziki ozellikleri
NS normal sıcaklık zarlar sıvı kristal haldedir ve sürekli titreşirler. Viskoziteleri bitkisel yağınkine yakındır.
Membran geri kazanılabilir, dayanıklı, elastik ve gözeneklidir. Membranların kalınlığı 7-14 nm'dir.
TOP-4 makalelerbununla birlikte okuyanlar
Zar, büyük moleküller için geçirimsizdir. Küçük moleküller ve iyonlar, bir konsantrasyon farkının etkisi altında gözeneklerden ve zarın kendisinden geçebilir. farklı taraflar membranların yanı sıra taşıma proteinlerinin yardımıyla.
modeli
Tipik olarak, membranların yapısı bir akışkan mozaik modeli kullanılarak tarif edilir. Membranın bir çerçevesi vardır - birbirine bitişik tuğlalar gibi sıkıca iki sıra lipit molekülü.
Pirinç. 1. Sandviç tipi biyolojik membran.
Her iki tarafta da lipidlerin yüzeyi proteinlerle kaplıdır. Mozaik desen, zar yüzeyinde eşit olmayan şekilde dağılmış protein molekülleri tarafından oluşturulur.
Bilipid tabakasına daldırma derecesine göre, protein molekülleri ayrılır: üç grup:
- transmembran;
- batık;
- yüzeysel.
Proteinler, zarın ana özelliğini sağlar - çeşitli maddelere seçici geçirgenliği.
Membran türleri
Lokalizasyona göre tüm hücre zarları bölünebilir aşağıdaki türler:
- dış mekan;
- nükleer;
- organellerin zarları.
Dış sito hücre zarı veya plazmolemma, hücrenin sınırıdır. Hücre iskeletinin elemanları ile bağlantı kurarak şeklini ve boyutunu korur.
Pirinç. 2. Hücre iskeleti.
Nükleer zar veya karyolemma, nükleer içeriğin sınırıdır. Dıştakine çok benzeyen iki zardan yapılmıştır. Çekirdeğin dış zarı, endoplazmik retikulumun (EPS) zarlarına ve gözenekler yoluyla iç zara bağlanır.
EPS membranları, membran proteinleri dahil olmak üzere çeşitli maddelerin sentezlendiği yüzeyler oluşturarak tüm sitoplazmaya nüfuz eder.
Organoid membranlar
Organellerin çoğu bir zar yapısına sahiptir.
Duvarlar tek bir zardan yapılmıştır:
- Golgi kompleksi;
- vakuoller;
- lizozomlar.
Plastidler ve mitokondri, iki kat zardan oluşur. Dış zarları pürüzsüz, iç zarları ise birçok kıvrım oluşturur.
Fotosentetik kloroplast zarlarının özellikleri, gömülü klorofil molekülleridir.
Hayvan hücrelerinin dış zarının yüzeyinde glikokaliks adı verilen bir karbonhidrat tabakası vardır.
Pirinç. 3. Glikokaliks.
Glikokaliks en çok sindirim için koşullar yarattığı ve plazmolemmayı koruduğu bağırsak epitel hücrelerinde gelişir.
Tablo "Hücre zarının yapısı"
Ne öğrendik?
Hücre zarının yapısını ve işlevini inceledik. Zar, hücre, çekirdek ve organellerin seçici (seçici) bir bariyeridir. Hücre zarının yapısı bir sıvı mozaik modeli ile tanımlanmaktadır. Bu modele göre, protein molekülleri çift katmanlı viskoz lipidler içinde gömülüdür.
Konuya göre test edin
Raporun değerlendirilmesi
Ortalama puanı: 4.5. Alınan toplam puan: 270.
Tüm hücre zarları, tek bir yapısal ilke ile karakterize edilir (Şekil 1). İki lipid katmanına dayanırlar (aralarında en çok fosfolipid bulunan yağ molekülleri, ancak kolesterol ve glikolipidler de vardır).
1. Hücre zarının yapısının şeması
Zar lipid moleküllerinin bir başı (suyu çeken ve onunla etkileşime girme eğiliminde olan, hidrofilik olarak adlandırılan bir bölge) ve hidrofobik (su moleküllerini iten, onların yakınlığından kaçınan) bir kuyruğu vardır. Lipid moleküllerinin baş ve kuyruğunun özelliklerindeki bu farklılığın bir sonucu olarak, ikincisi, su yüzeyine çarptıklarında, sıralar halinde sıralanır: baştan başa, kuyruktan kuyruğa ve hidrofilik başların olduğu bir çift katman oluşturur. suya bakar ve hidrofobik kuyruklar birbirine bakar. Kuyruklar bu çift tabakanın içindedir. Lipid tabakasının varlığı kapalı bir alan oluşturur, sitoplazmayı çevreleyen su ortamından izole eder ve su ve içinde çözünen maddelerin hücre zarından geçişine engel oluşturur. Böyle bir lipid çift tabakasının kalınlığı yaklaşık 5 nm'dir.
Zarlar ayrıca proteinler içerir. Hacim ve kütledeki molekülleri, zar lipidlerinin moleküllerinden 40-50 kat daha büyüktür. Proteinler nedeniyle, zarın kalınlığı 7-10 nm'ye ulaşır. Çoğu zardaki protein ve lipidlerin toplam kütleleri hemen hemen eşit olmasına rağmen, zardaki protein moleküllerinin sayısı lipid moleküllerinden onlarca kat daha azdır. Genellikle protein molekülleri saçılır. Sanki zar içinde çözülürler, yer değiştirebilirler ve içindeki konumlarını değiştirebilirler. Bu, zarın yapısının sıvı mozaik olarak adlandırılmasına neden oldu. Lipid molekülleri ayrıca zar boyunca hareket edebilir ve hatta bir lipid tabakasından diğerine atlayabilir. Sonuç olarak, zar akışkanlık belirtilerine sahiptir ve aynı zamanda kendi kendine toplanma özelliğine sahiptir, lipit moleküllerinin çift lipit tabakasında birikme özelliği nedeniyle hasardan kurtulabilir.
Protein molekülleri tüm zara nüfuz edebilir, böylece uçları enine sınırlarının ötesine taşar. Bu tür proteinlere transmembran veya integral proteinler denir. Ayrıca, zara yalnızca kısmen gömülü olan veya yüzeyinde bulunan proteinler de vardır.
Hücre zarı proteinlerinin birden fazla işlevi vardır. Her işlevin uygulanması için hücrenin genomu, belirli bir proteinin sentezini tetikler. Nispeten basit bir şekilde düzenlenmiş bir eritrosit zarında bile, yaklaşık 100 farklı protein vardır.
Membran proteinlerinin en önemli işlevleri arasında şunlar belirtilmiştir:
1) reseptör - sinyal molekülleri ile etkileşim ve hücreye sinyal iletimi;
2) taşıma - maddelerin zarlardan aktarılması ve sitozol ile çevre arasındaki alışverişin sağlanması. Transmembran taşınmasını sağlayan birkaç tip protein molekülü (translokaz) vardır. Bunlar arasında, zara nüfuz eden kanallar oluşturan proteinler vardır ve bunlar aracılığıyla sitozol ile hücre dışı boşluk arasında belirli maddelerin difüzyonu gerçekleşir. Bu tür kanallar çoğunlukla iyon seçicidir, yani. sadece bir maddenin iyonlarının geçmesine izin verilir. Seçiciliği daha az olan kanallar da vardır, örneğin Na + ve K, K ve C1 ~ iyonlarını geçerler. Maddelerin bu zardaki konumlarını değiştirerek zardan geçişini sağlayan taşıyıcı proteinler de vardır;
3) yapışkan - proteinler, karbonhidratlarla birlikte, yapışmanın uygulanmasında rol oynar (yapışma, bağışıklık reaksiyonları sırasında hücrelerin yapışması, hücrelerin katmanlara ve dokulara birleştirilmesi);
4) enzimatik - zarın içine yerleştirilmiş bazı proteinler, seyri yalnızca hücre zarları ile temas halinde mümkün olan biyokimyasal reaksiyonlar için katalizör görevi görür;
5) mekanik - proteinler, zarların gücünü ve elastikiyetini, hücre iskeleti ile bağlantılarını sağlar. Örneğin, eritrositlerde böyle bir rol, eritrosit zarının iç yüzeyine retiküler bir yapı şeklinde bağlanan ve hücre iskeletini oluşturan hücre içi proteinlerle bağlantısı olan spektrin proteini tarafından oynanır. Bu, eritrositlere esneklik, kan kılcal damarlarından geçerken şekillerini değiştirme ve geri kazanma yeteneği verir. Hücre zarı // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66.htm
Karbonhidratlar zar kütlesinin sadece %2-10'unu oluşturur; farklı hücrelerdeki miktarları değişkendir. Karbonhidratlar sayesinde bazı hücrelerarası etkileşim türleri gerçekleştirilir, hücre tarafından yabancı antijenlerin tanınmasında yer alırlar ve proteinlerle birlikte kendi hücresinin yüzey zarının bir tür antijenik yapısını oluştururlar. Bu tür antijenler için hücreler birbirini tanır, dokuya birleşir ve sinyal moleküllerini iletmek için kısa bir süre birbirine yapışır. Proteinlerin şekerli bileşiklerine glikoproteinler denir. Karbonhidratlar lipidlerle birleşirse, bu tür moleküllere glikolipidler denir.
Hücre zarına giren maddelerin etkileşimi ve bunların düzenlenmesinin göreli sıralaması nedeniyle, hücre zarı, kendisini oluşturan maddelerin özelliklerinin basit bir toplamına indirgenemeyecek bir dizi özellik ve işlev kazanır.
Dünyadaki tüm canlı organizmalar hücrelerden oluşur ve her hücre koruyucu bir kabuk - bir zar ile çevrilidir. Ancak zarın işlevleri sadece organelleri korumak ve bir hücreyi diğerinden ayırmakla sınırlı değildir. Hücre zarı, hücrenin üreme, yenilenme, beslenme, solunum ve diğer birçok önemli işlevinde doğrudan yer alan karmaşık bir mekanizmadır.
"Hücre zarı" terimi yaklaşık bir asırdır kullanılmaktadır. Latince'den çevrilen "zar" kelimesi "film" anlamına gelir. Ancak bir hücre zarı söz konusu olduğunda, belirli bir şekilde birbirine bağlı iki film kümesinden bahsetmek daha doğru olur ve ayrıca bu filmlerin farklı tarafları farklı özelliklere sahiptir.
Hücre zarı (sitolemma, plazmalemma), her hücreyi komşu hücrelerden ve çevreden ayıran, hücreler ve çevre arasında kontrollü alışverişi gerçekleştiren üç katmanlı bir lipoprotein (yağ-protein) zarıdır.
Bu tanımda belirleyici olan, hücre zarının bir hücreyi diğerinden ayırması değil, onun diğer hücreler ve çevre ile etkileşimini sağlamasıdır. Zar, hücrenin çok aktif, sürekli çalışan, doğası gereği birçok işlevin verildiği bir yapıdır. Makalemizden hücre zarının bileşimi, yapısı, özellikleri ve işlevleri ile hücre zarlarının işleyişindeki ihlallerin insan sağlığı için oluşturduğu tehlike hakkında her şeyi öğreneceksiniz.
Hücre zarı araştırmalarının tarihi
1925'te iki Alman bilim adamı Gorter ve Grendel, kırmızı kan hücreleri üzerinde karmaşık bir deney yapmayı başardılar. insan kanı, eritrositler. Ozmotik bir darbe yardımıyla, araştırmacılar sözde "gölgeler" - kırmızı kan hücrelerinin boş kabuklarını elde ettiler, daha sonra bunları bir yığına koydular ve yüzey alanını ölçtüler. Bir sonraki adım, hücre zarındaki lipid miktarını hesaplamaktı. Bilim adamları, aseton yardımıyla "gölgelerden" lipitleri izole ettiler ve bunların sadece bir çift sürekli katman için yeterli olduklarını belirlediler.
Ancak deney sırasında iki büyük hata yapıldı:
Aseton kullanımı, zarlardan kesinlikle tüm lipidlerin izolasyonuna izin vermez;
"Gölgelerin" yüzey alanı, aynı zamanda yanlış olan kuru ağırlığa göre hesaplanmıştır.
İlk hata hesaplamalarda eksi ve ikincisi - bir artı verdiğinden, genel sonucun şaşırtıcı derecede doğru olduğu ortaya çıktı ve Alman bilim adamları bilim dünyasına en önemli keşfi getirdi - hücre zarının lipid çift tabakası.
1935 yılında, Danielle ve Dawson adındaki diğer bir çift araştırmacı, bilipid filmler üzerinde uzun deneyler yaptıktan sonra, hücre zarlarında proteinlerin varlığı hakkında bir sonuca vardılar. Bu filmlerin neden bu kadar yüksek yüzey gerilimine sahip olduğunu açıklamanın başka bir yolu yoktu. Bilim insanları halka arz edildi şematik model homojen lipid-protein katmanlarının ekmek dilimleri rolünü oynadığı ve aralarında tereyağı yerine bir boşluk olduğu bir sandviçe benzer hücre zarı.
1950 yılında ilk yardımla elektron mikroskobu Danielle-Dawson'ın teorisi kısmen doğrulandı - hücre zarının mikrograflarında, lipit ve protein kafalarından oluşan iki katman ve aralarında sadece lipit ve protein kuyruklarıyla dolu şeffaf bir boşluk açıkça görülüyordu.
1960 yılında, bu verilerin rehberliğinde Amerikalı mikrobiyolog J. Robertson, hücre zarlarının üç katmanlı yapısı hakkında bir teori geliştirdi. uzun zaman tek gerçek olarak kabul edildi. Bununla birlikte, bilim geliştikçe, bu katmanların homojenliği hakkında giderek daha fazla şüphe ortaya çıktı. Termodinamik açısından, böyle bir yapı son derece dezavantajlıdır - hücrelerin tüm "sandviç" boyunca maddeleri içeri ve dışarı taşıması çok zor olacaktır. Ayrıca, farklı dokuların hücre zarlarının, organların farklı işlevlerinden dolayı farklı kalınlıklara ve bağlanma yöntemlerine sahip olduğu kanıtlanmıştır.
1972'de mikrobiyologlar S.D. Şarkıcı ve G.L. Nicholson, Robertson'ın teorisindeki tüm tutarsızlıkları yeni, sıvı mozaik hücre zarı modelinin yardımıyla açıklayabildi. Bilim adamları, zarın heterojen, asimetrik, sıvı ile dolu olduğunu ve hücrelerinin sürekli hareket halinde olduğunu bulmuşlardır. Ve onu oluşturan proteinler farklı bir yapıya ve amaca sahiptir, ayrıca zarın bilipid tabakasına göre farklı şekillerde bulunurlar.
Hücre zarlarının bileşimi üç tip protein içerir:
Çevresel - filmin yüzeyine bağlı;
yarı entegre- kısmen bilipid tabakasına nüfuz eder;
İntegral - membrana tamamen nüfuz eder.
Periferik proteinler, elektrostatik etkileşim yoluyla zar lipidlerinin başlarıyla ilişkilidir ve daha önce inanıldığı gibi hiçbir zaman sürekli bir tabaka oluşturmazlar, yarı-entegre ve integral proteinler ise hücre içinde oksijen ve besinleri taşımanın yanı sıra çürümeyi ortadan kaldırmaya hizmet eder. ondan ürünler ve daha fazlası, daha sonra öğreneceğiniz birkaç önemli işlev için.
Hücre zarı aşağıdaki işlevleri yerine getirir:
Bariyer - membran geçirgenliği farklı şekiller moleküller aynı değildir. Hücre zarını atlamak için molekülün belirli bir büyüklüğe sahip olması gerekir, Kimyasal özellikler ve elektrik şarjı... Zararlı veya uygun olmayan moleküller, hücre zarının bariyer işlevi nedeniyle hücrenin içine giremezler. Örneğin, peroksis reaksiyonunun yardımıyla zar, sitoplazmayı kendisi için tehlikeli olan peroksitlerden korur;
Taşıma - pasif, aktif, düzenlenmiş ve seçici değişim zardan geçer. Pasif metabolizma, yağda çözünen maddeler ve çok küçük moleküllerden oluşan gazlar için uygundur. Bu tür maddeler difüzyon yöntemi ile enerji harcamadan hücrenin içine ve dışına serbestçe girer ve çıkar. Hücre zarının aktif taşıma işlevi, gerektiğinde etkinleştirilir, ancak taşınması zor olan maddelerin hücre içine veya dışına taşınması gerekir. Örneğin, sahip büyük boy moleküller veya hidrofobiklik nedeniyle bilipid tabakayı geçemezler. Ardından, potasyum iyonlarının hücreye emilmesinden ve hücreden sodyum iyonlarının atılmasından sorumlu olan ATPaz dahil olmak üzere protein pompaları çalışmaya başlar. Düzenlenmiş taşıma, örneğin hücreler hormon veya mide suyu üretip salgıladığında, salgılama ve fermantasyon işlevleri için gereklidir. Bütün bu maddeler belirli bir hacimde ve özel kanallardan hücrelerden çıkarlar. Ve seçici taşıma işlevi, zara nüfuz eden ve kesin olarak tanımlanmış türdeki moleküllerin giriş ve çıkışı için bir kanal olarak hizmet eden entegral proteinlerle ilişkilidir;
matris - hücre zarı, organellerin birbirine göre (çekirdek, mitokondri, kloroplastlar) düzenini belirler ve sabitler ve aralarındaki etkileşimi düzenler;
Mekanik - bir hücrenin diğerinden sınırlandırılmasını sağlar ve aynı zamanda zaman doğru hücrelerin homojen bir dokuya bağlanması ve organların deformasyona karşı direnci;
Koruyucu - hem bitkilerde hem de hayvanlarda hücre zarı koruyucu bir çerçeve oluşturmak için temel görevi görür. Bir örnek sert ahşap, yoğun cilt, dikenli dikenlerdir. Hayvanlar aleminde, hücre zarlarının koruyucu işlevinin birçok örneği vardır - kaplumbağa kabuğu, ince zar, toynaklar ve boynuzlar;
Enerji - hücre zarının proteinlerinin katılımı olmadan fotosentez ve hücresel solunum süreçleri imkansız olurdu, çünkü hücrelerin enerji alışverişinde bulunduğu protein kanallarının yardımıyla;
Reseptör - hücre zarına gömülü proteinlerin başka bir önemli işlevi olabilir. Hücrenin hormonlardan ve nörotransmiterlerden bir sinyal aldığı reseptörler olarak hizmet ederler. Ve bu da, sinir uyarılarının iletilmesi ve hormonal süreçlerin normal seyri için gereklidir;
Enzimatik, hücre zarlarının bazı proteinlerinde bulunan bir başka önemli işlevdir. Örneğin bağırsak epitelinde bu tür proteinlerin yardımıyla sindirim enzimleri sentezlenir;
biyopotansiyel- hücre içindeki potasyum iyonlarının konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve aksine sodyum iyonlarının konsantrasyonu dışarıdan içeriden daha yüksektir. Bu, potansiyel farkı açıklar: hücrenin içinde yük negatiftir, dışında pozitiftir, bu da maddelerin hücreye hareketini ve üç metabolizma türünden herhangi birinde dışa doğru hareketini teşvik eder - fagositoz, pinositoz ve ekzositoz;
İşaretleme - hücre zarlarının yüzeyinde "etiketler" vardır - glikoproteinlerden (bunlara bağlı dallı oligosakarit yan zincirleri olan proteinler) oluşan antijenler. Yan zincirler çok çeşitli konfigürasyonlara sahip olabileceğinden, her hücre tipi, vücuttaki diğer hücrelerin onları görerek tanımasını ve onlara doğru tepki vermesini sağlayan kendi benzersiz etiketini alır. Bu nedenle örneğin insan bağışıklık hücreleri, makrofajlar, vücuda giren bir yabancıyı (enfeksiyon, virüs) kolayca tanır ve onu yok etmeye çalışır. Aynı şey hasta, mutasyona uğramış ve yaşlı hücrelerde de olur - hücre zarlarındaki etiket değişir ve vücut onlardan kurtulur.
Hücresel değişim, zarlar aracılığıyla gerçekleşir ve üç ana reaksiyon türü kullanılarak gerçekleştirilebilir:
Fagositoz, zarın içine yerleştirilmiş fagosit hücrelerinin katı besin parçacıklarını yakaladığı ve sindirdiği hücresel bir süreçtir. İnsan vücudunda fagositoz, iki tip hücrenin zarları tarafından gerçekleştirilir: granülositler (granüler lökositler) ve makrofajlar (bağışıklık öldürücü hücreler);
Pinositoz, onunla temas halinde olan sıvı moleküllerin hücre zarının yüzeyi tarafından yakalanma işlemidir. Pinositoz tipine göre beslenmek için hücre, zarında, bir damla sıvıyı çevreleyen dallar şeklinde ince kabarık çıkıntılar üzerinde büyür ve bir kabarcık elde edilir. İlk önce, bu kabarcık zar yüzeyinin üzerine çıkar ve sonra "yutulur" - hücrenin içinde saklanır ve duvarları ile birleşir. iç yüzey hücre zarı. Pinositoz hemen hemen tüm canlı hücrelerde görülür;
ekzositoz - ters işlem hücre içinde salgı fonksiyonel sıvı (enzim, hormon) ile kabarcıkların oluştuğu ve bir şekilde hücreden çevreye atılması gereken . Bunun için kabarcık önce hücre zarının iç yüzeyi ile birleşir, daha sonra dışa doğru çıkıntı yapar, patlar, içindekileri dışarı atar ve yine bu sefer dışarıdan zar yüzeyi ile birleşir. Ekzositoz, örneğin, bağırsak epiteli ve adrenal korteks hücrelerinde gerçekleşir.
Hücre zarları üç sınıf lipid içerir:
fosfolipitler;
Glikolipidler;
Kolesterol.
Fosfolipidler (yağların ve fosforun bir kombinasyonu) ve glikolipidler (yağların ve karbonhidratların bir kombinasyonu), sırayla, iki uzun hidrofobik kuyruğun uzandığı bir hidrofilik kafadan oluşur. Ancak kolesterol bazen bu iki kuyruk arasındaki boşluğu kaplar ve bükülmelerini engeller, bu da bazı hücrelerin zarlarını sertleştirir. Ayrıca kolesterol molekülleri hücre zarlarının yapısını düzenler ve polar moleküllerin bir hücreden diğerine geçişini engeller.
Ancak en önemli bileşen, görüldüğü gibi önceki bölüm hücre zarlarının işlevleri hakkında proteinler vardır. Bileşimleri, amaçları ve yerleri çok çeşitlidir, ancak hepsini birleştiren ortak bir nokta vardır: halka şeklindeki lipidler her zaman hücre zarlarının proteinlerinin çevresinde bulunur. Bunlar, açıkça yapılandırılmış, kararlı, daha fazla doymuş yağ asitleri içeren ve "sponsorlu" proteinlerle birlikte zarlardan salınan özel yağlardır. Bu, proteinler için bir tür kişisel koruyucu kabuktur, bunlar olmadan işe yaramazlar.
Hücre zarının yapısı üç katmanlıdır. Ortada nispeten homojen bir sıvı bilipid tabakası bulunur ve proteinler onu her iki tarafta bir mozaik gibi kaplar ve kısmen kalınlığa nüfuz eder. Yani hücre zarlarının dış protein katmanlarının sürekli olduğunu düşünmek yanlış olur. Proteinler, karmaşık işlevlerine ek olarak, hücrelere geçmek ve yağ tabakasına nüfuz edemeyen maddeleri onlardan taşımak için zarda gereklidir. Örneğin, potasyum ve sodyum iyonları. Onlar için özel var protein yapıları- aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışacağımız iyon kanalları.
Hücre zarına mikroskopla bakarsanız, denizdeki gibi büyük protein hücrelerinin üzerinde yüzdüğü en küçük küresel moleküllerin oluşturduğu bir lipit tabakası görebilirsiniz. farklı şekiller... Tam olarak aynı zarlar bölünür iç boşluk her hücre, çekirdeğin, kloroplastların ve mitokondrinin rahatça yerleştirildiği bölmelere ayrılır. Hücre içinde ayrı "odalar" olmasaydı, organeller birbirine yapışır ve işlevlerini doğru bir şekilde yerine getiremezlerdi.
Bir hücre, organizmanın hayati aktivitesini sağlayan bir enerji, metabolik, bilgi ve üreme süreçleri kompleksine katılan, zarlarla yapılandırılmış ve sınırlandırılmış bir organeller kompleksidir.
Bu tanımdan da anlaşılacağı gibi, zar herhangi bir hücrenin en önemli işlevsel bileşenidir. Önemi, çekirdek, mitokondri ve diğer hücresel organellerin önemi kadar büyüktür. A benzersiz özellikler membranlar yapısından kaynaklanmaktadır: özel bir şekilde birbirine yapıştırılmış iki filmden oluşur. Zardaki fosfolipid molekülleri, hidrofilik başları dışa ve hidrofobik kuyrukları içe doğru olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu nedenle filmin bir tarafı su ile ıslanırken diğer tarafı ıslatılmaz. Böylece, bu filmler birbirine ıslanmayan taraflarla içe doğru bağlanır ve protein molekülleri ile çevrili bir bilipid tabaka oluşturur. Bu, hücre zarının çok "sandviç" yapısıdır.
Hücre zarlarının iyonik kanalları
İyon kanallarının çalışma prensibini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Ne için ihtiyaç duyuyorlar? Gerçek şu ki, yalnızca yağda çözünen maddeler lipit zarından serbestçe geçebilir - bunlar gazlar, alkoller ve yağlardır. Yani örneğin kırmızı kan hücreleri oksijen sürekli değiştirilir ve karbon dioksit, ve bunun için vücudumuzun herhangi bir ek numaraya başvurması gerekmez. Peki ya sodyum ve potasyum tuzları gibi sulu çözeltilerin hücre zarından taşınması gerektiğinde?
Bu tür maddelere bilipid tabakada bir yol açmak imkansız olurdu, çünkü delikler hemen sıkılaşıp tekrar birbirine yapışacaktı, herhangi bir yağ dokusunun yapısı böyledir. Ancak doğa, her zaman olduğu gibi, durumdan bir çıkış yolu buldu ve özel protein taşıma yapıları yarattı.
İki tür iletken protein vardır:
Konveyörler - yarı entegre protein pompaları;
Kanal oluşturucular integral proteinlerdir.
Birinci tip proteinler kısmen hücre zarının bilipid tabakasına daldırılır ve başlarıyla dışarı bakarlar ve gerekli maddenin varlığında bir pompa gibi davranmaya başlarlar: molekülü çeker ve hücreye emerler. . Ve ikinci tip proteinler, integral, uzun bir şekle sahiptir ve hücre zarının bilipid tabakasına dik olarak yerleştirilir ve içinden ve içinden geçer. Bunlar boyunca, tüneller gibi, yağdan geçemeyen maddeler hücreye girip çıkar. Potasyum iyonlarının hücreye nüfuz etmesi ve içinde birikmesi iyon kanalları aracılığıyla, sodyum iyonları ise tam tersine dışarıya çıkarılır. Vücudumuzdaki tüm hücrelerin düzgün çalışması için çok gerekli olan elektriksel potansiyellerde bir fark vardır.
Hücre zarlarının yapısı ve işlevi hakkında en önemli sonuçlar
Bir teori, pratikte iyi bir şekilde kullanılabilirse her zaman ilginç ve umut verici görünür. Hücre zarlarının yapı ve işlevinin keşfi insan vücudu bilim adamlarının genel olarak bilimde ve özel olarak tıpta gerçek bir atılım yapmalarına izin verdi. İyon kanalları üzerinde bu kadar ayrıntılı durmamız tesadüf değil, çünkü zamanımızın en önemli sorularından birinin cevabı burada yatıyor: İnsanlar neden onkolojiye giderek daha fazla hastalanıyor?
Kanser her yıl dünya çapında yaklaşık 17 milyon can alıyor ve tüm ölümlerin en yaygın dördüncü nedeni. Dünya Sağlık Örgütü'ne göre, kanser insidansı giderek artıyor ve 2020'nin sonunda yılda 25 milyona ulaşabilir.
Gerçek kanser salgınını ne açıklıyor ve hücre zarlarının işlevinin bununla ne ilgisi var? Diyeceksiniz ki: nedeni kötü çevre koşulları, yanlış beslenme, Kötü alışkanlıklar ve şiddetli kalıtım. Ve elbette haklı olacaksınız, ancak sorun hakkında daha ayrıntılı konuşursak, bunun nedeni insan vücudunun asitlenmesidir. Yukarıda listelenen olumsuz faktörler hücre zarlarının bozulmasına, solunum ve beslenmenin baskılanmasına neden olur.
Artı olması gereken yerde eksi oluşur ve hücre normal şekilde çalışamaz. Ancak kanser hücrelerinin oksijene veya alkali bir ortama ihtiyacı yoktur - anaerobik bir beslenme türü kullanabilirler. Bu nedenle, oksijen açlığı ve ölçek dışı bir pH seviyesi koşulları altında, sağlıklı hücreler mutasyona uğrayarak uyum sağlamak isterler. Çevre ve kanser hücreleri haline gelir. Bir kişi onkoloji ile bu şekilde hastalanır. Bunu önlemek için yeterli miktarda tüketmeniz yeterlidir. saf su günlük olarak tüketin ve yiyeceklerde kanserojen maddelerden kaçının. Ancak, bir kural olarak, insanlar tamamen farkındadır. zararlı ürünler ve yüksek kaliteli su ihtiyacı ve hiçbir şey yapmıyorlar - sorunun onları atlayacağını umuyorlar.
Farklı hücrelerin hücre zarlarının yapı özelliklerini ve işlevlerini bilen doktorlar, bu bilgiyi vücut üzerinde hedefe yönelik, hedefe yönelik terapötik etkiler sağlamak için kullanabilir. birçok modern ilaçlar Vücudumuza girdikten sonra, iyon kanalları, enzimler, reseptörler ve hücre zarlarının biyobelirteçleri olabilecek istenen “hedefi” ararlar. Bu tedavi yöntemi, minimum yan etki ile daha iyi sonuçlar elde etmenizi sağlar.
Son neslin antibiyotikleri kan dolaşımına girdiklerinde arka arkaya tüm hücreleri öldürmezler, ancak hücre zarlarındaki belirteçlere odaklanarak patojenin hücrelerini ararlar. En yeni anti-migren ilaçları olan triptanlar, kalp ve periferik dolaşım sistemi üzerinde neredeyse hiçbir etkisi olmaksızın sadece beynin iltihaplı kan damarlarını daraltır. Ve gerekli damarları hücre zarlarının proteinlerinden tam olarak tanırlar. Buna benzer pek çok örnek var, bu nedenle hücre zarlarının yapısı ve işlevleri hakkındaki bilgilerin modern tıp biliminin gelişiminin merkezinde yer aldığını ve her yıl milyonlarca hayat kurtardığını söylemek güvenlidir.
Eğitim: Moskova Tıp Enstitüsü. IM Sechenov, uzmanlık - 1991'de "Genel Tıp", 1993'te "Meslek Hastalıkları", 1996'da "Terapi".
Hücre zarı, hücrenin inşa edildiği düzlemsel yapıdır. Tüm organizmalarda bulunur. Eşsiz özellikleri, hücrelerin hayati aktivitesini sağlar.
Membran türleri
Üç tip hücre zarı vardır:
- dış mekan;
- nükleer;
- organellerin zarları.
Dış sitoplazmik zar, hücrenin sınırlarını oluşturur. Bitkilerde, mantarlarda ve bakterilerde bulunan hücre duvarı veya zarı ile karıştırılmamalıdır.
Hücre duvarı ve hücre zarı arasındaki fark, çok daha kalın ve koruyucu işlevin değişim işlevine göre üstünlüğüdür. Zar hücre duvarının altında bulunur.
Nükleer zar, çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayırır.
TOP-4 makalelerbununla birlikte okuyanlar
Hücrenin organelleri arasında, şekli bir veya iki zardan oluşanlar vardır:
- mitokondri;
- plastidler;
- vakuoller;
- Golgi kompleksi;
- lizozomlar;
- endoplazmik retikulum (EPS).
membran yapısı
Modern kavramlara göre, hücre zarının yapısı sıvı-mozaik bir model kullanılarak tanımlanır. Zar, bir bilipid tabakasına dayanır - bir düzlem oluşturan iki lipid molekülü seviyesi. Protein molekülleri, bilipid tabakasının her iki tarafında bulunur. Bazı proteinler bilipid tabakasına daldırılır, bazıları ise içinden geçer.
Pirinç. 1. Hücre zarı.
Zar yüzeyindeki hayvan hücreleri bir karbonhidrat kompleksine sahiptir. Bir hücreyi mikroskop altında incelerken, zarın sürekli hareket halinde olduğu ve yapı olarak heterojen olduğu kaydedildi.
Membran, çeşitli bölümleri içerdiği için hem morfolojik hem de işlevsel anlamda bir mozaiktir. çeşitli maddeler ve farklı fizyolojik özelliklere sahiptir.
Özellikler ve fonksiyonlar
Herhangi bir sınır yapısı koruyucu ve değişim işlevlerini yerine getirir. Bu aynı zamanda tüm membran türleri için de geçerlidir.
Bu işlevlerin uygulanması aşağıdaki gibi özelliklerle kolaylaştırılır:
- plastik;
- yüksek kurtarma yeteneği;
- yarı geçirgenlik.
Yarı geçirgenliğin özelliği, bazı maddelerin zardan geçmesine izin verilmezken, diğerlerinin serbestçe geçmesine izin verilmesidir. Bu, zarın kontrol işlevidir.
Ayrıca dış zar, çok sayıda büyüme ve hücreler arası boşluğu dolduran bir yapıştırıcının salınması nedeniyle hücreler arasında iletişim sağlar.
Membran boyunca maddelerin taşınması
Maddelerin dış zardan girişi aşağıdaki şekillerde gerçekleşir:
- enzimlerin yardımıyla gözeneklerden;
- doğrudan membrandan;
- pinositoz;
- fagositoz.
İlk iki yöntem iyonları ve küçük molekülleri taşımak için kullanılır. Büyük moleküller hücreye pinositoz yoluyla girerler. sıvı hal) ve fagositoz (katı formda).
Pirinç. 2. Pino ve fagositoz şeması.
Zar, yiyecek parçacığının etrafını sarar ve onu sindirim vakuolünde çevreler.
Su ve iyonlar, pasif taşıma ile enerji tüketimi olmadan hücreye geçer. Büyük moleküller, enerji kaynaklarının harcanmasıyla aktif taşıma ile hareket eder.
hücre içi taşıma
Hücre hacminin %30 ila %50'si endoplazmik retikulum tarafından işgal edilir. Bu, hücrenin tüm kısımlarını birbirine bağlayan ve düzenli hücre içi madde taşınmasını sağlayan bir tür boşluk ve kanal sistemidir.
Raporun değerlendirilmesi
Ortalama puanı: 4.7. Alınan toplam puan: 190.
