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, üreme, yenilenme, beslenme, solunum ve diğer birçok önemli hücre işlevinde doğrudan yer alan karmaşık bir mekanizmadır.

"Hücre zarı" terimi yaklaşık yüz yıldır kullanılmaktadır. Latince'den çevrilen "zar" kelimesi "film" anlamına gelir. Ancak bir hücre zarı söz konusu olduğunda, belirli bir şekilde birbirine bağlı iki filmin bir kombinasyonundan bahsetmek daha doğru olur, ayrıca bu filmlerin farklı tarafları farklı özelliklere sahiptir.

Hücre zarı (sitolemma, plazmalemma), her hücreyi komşu hücrelerden ve çevreden ayıran, hücreler ve çevre arasında kontrollü bir alışverişi gerçekleştiren üç katmanlı bir lipoprotein (yağ-protein) kabuğudur.

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 zarının işleyişindeki bozulmaların insan sağlığına oluşturduğu tehlike hakkında her şeyi öğreneceksiniz.

Hücre zarı araştırmalarının tarihi

1925'te iki Alman bilim adamı Gorter ve Grendel, insan kırmızı kan hücreleri, eritrositler üzerinde karmaşık bir deney yapmayı başardılar. Ozmotik şok kullanarak, araştırmacılar sözde "gölgeler" - kırmızı kan hücrelerinin boş kabuklarını elde ettiler, 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 olduğunu belirlediler.

Ancak deney sırasında iki büyük hata yapıldı:

Aseton kullanımı, tüm lipidlerin zarlardan izole edilmesine izin vermez;

"Gölgelerin" yüzey alanı, aynı zamanda yanlış olan kuru ağırlık ile hesaplanmıştır.

İlk hata hesaplamalarda eksi ve ikincisi artı verdiğinden, genel sonucun şaşırtıcı derecede doğru olduğu ortaya çıktı ve Alman bilim adamları en önemli keşfi bilim dünyasına getirdi - hücre zarının lipid çift tabakası.

1935'te, Danielly ve Dawson adlı başka bir çift araştırmacı, bilipid filmler üzerinde uzun deneyler yaptıktan sonra, hücre zarlarında proteinlerin bulunduğu sonucuna vardılar. Bu filmlerin neden bu kadar yüksek yüzey gerilimine sahip olduğunu açıklamanın başka bir yolu yoktu. Bilim adamları, ekmek dilimlerinin rolünün homojen lipit-protein katmanları tarafından oynandığı ve aralarında yağ yerine boşluğun olduğu bir sandviçe benzer bir hücre zarının şematik bir modelini halkın dikkatine sundu.

1950'de, ilk elektron mikroskobu kullanılarak, Danielly-Dawson teorisi kısmen doğrulandı - lipit ve protein kafalarından oluşan iki katman, hücre zarının mikrograflarında açıkça görülüyordu ve aralarında sadece lipit kuyruklarıyla dolu şeffaf bir boşluk vardı. ve proteinler.

1960 yılında, bu verilerin rehberliğinde, Amerikalı mikrobiyolog J. Robertson, hücre zarlarının üç katmanlı yapısı hakkında, uzun süredir tek doğru olarak kabul edilen bir teori geliştirdi. Bununla birlikte, bilim geliştikçe, bu katmanların homojenliği hakkında giderek daha fazla şüphe doğdu. Termodinamik açısından, böyle bir yapı son derece elverişsizdir - hücrelerin tüm "sandviç" boyunca maddeleri içeri ve dışarı taşıması çok zor olacaktır. Ayrıca, farklı dokuların hücre zarlarının, organların farklı işlevlerinden dolayı farklı kalınlık ve bağlanma yöntemine sahip olduğu kanıtlanmıştır.

1972'de mikrobiyologlar S.D. Şarkıcı ve G.L. Nicholson, Robertson'ın teorisinin tüm tutarsızlıklarını hücre zarının yeni, sıvı mozaik 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 yerleştirilirler.

Hücre zarları üç tip protein içerir:

Çevresel - filmin yüzeyine bağlı;

yarı integral- bilipid tabakasına kısmen 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 katman oluşturmazlar.Yarı-integral ve integral proteinler, oksijeni ve besinleri hücreye taşımanın yanı sıra çürümeyi gidermeye de hizmet eder. ondan ürünler ve daha sonra öğreneceğiniz birkaç önemli özellik için daha fazlası.

Hücre zarı aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

Bariyer - farklı molekül türleri için zarın geçirgenliği aynı değildir.Hücre zarını atlamak için molekülün belirli bir boyuta, kimyasal özelliklere ve elektrik yüküne sahip olması gerekir. Zararlı veya uygun olmayan moleküller, hücre zarının bariyer işlevi nedeniyle hücreye giremezler. Örneğin, peroksit reaksiyonunun yardımıyla zar, sitoplazmayı kendisi için tehlikeli olan peroksitlerden korur;

Taşıma - pasif, aktif, düzenlenmiş ve seçici bir değişim zardan geçer. Pasif metabolizma, yağda çözünen maddeler ve çok küçük moleküllerden oluşan gazlar için uygundur. Bu tür maddeler, enerji harcamadan hücrenin içine ve dışına difüzyon yoluyla serbestçe girer ve çıkar. Hücre zarının aktif taşıma işlevi gerektiğinde etkinleştirilir, ancak taşınması zor olan maddelerin hücre içine veya dışına taşınması gerekir. Örneğin, moleküler boyutu büyük olanlar veya hidrofobiklik nedeniyle bilipid tabakasını geçemeyenler. Ardından, potasyum iyonlarının hücreye emilmesinden ve hücreden sodyum iyonlarının atılmasından sorumlu olan ATPaz dahil olmak üzere protein pompaları çalışmaya başlar. Düzenlenmiş taşıma, hücrelerin hormon veya mide suyu üretmesi ve salgılaması gibi 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 molekül türlerinin giriş ve çıkışı için bir kanal olarak hizmet eden entegral proteinlerle ilişkilidir;

matris - hücre zarı, organellerin birbirine göre (çekirdek, mitokondri, kloroplastlar) konumunu belirler ve sabitler ve aralarındaki etkileşimi düzenler;

mekanik - bir hücrenin diğerinden kısıtlanmasını ve aynı zamanda hücrelerin homojen bir dokuya doğru şekilde bağlanmasını ve organların deformasyona karşı direncini sağlar;

Koruyucu - hem bitkilerde hem de hayvanlarda hücre zarı koruyucu bir çerçeve oluşturmak için temel görevi görür. Bir örnek sert ağaç, yoğun kabuk, dikenli dikenlerdir. Hayvanlar dünyasında, hücre zarlarının koruyucu işlevinin birçok örneği vardır - kaplumbağa kabuğu, kitinli kabuk, toynaklar ve boynuzlar;

Enerji - hücre zarı 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, sinir uyarılarının iletilmesi ve hormonal süreçlerin normal seyri için gereklidir;

Enzimatik - hücre zarlarının bazı proteinlerinde bulunan bir başka önemli işlev. 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 içeriden daha fazladır. Bu potansiyel farkı açıklar: hücrenin içinde yük negatiftir, dışında pozitiftir, bu da maddelerin hücre içine ve üç metabolizma türünden herhangi birinde dışarı hareketine katkıda bulunur - 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” tanımasına ve onlara doğru tepki vermesine izin veren 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 hastalıklı, mutasyona uğramış ve yaşlı hücrelerde de olur - hücre zarlarındaki etiket değişir ve vücut onlardan kurtulur.

Hücresel değişim, zarlar arasında gerçekleşir ve üç ana reaksiyon türü ile gerçekleştirilebilir:

Fagositoz, zara gömülü fagositik hücrelerin katı besin parçacıklarını yakaladığı ve sindirdiği hücresel bir süreçtir. İnsan vücudunda fagositoz, iki tip hücrenin zarları tarafından gerçekleştirilir: granülositler (granül lökositler) ve makrofajlar (bağışıklık öldürücü hücreler);

Pinositoz, kendisiyle temas eden sıvı moleküllerin hücre zarının yüzeyi tarafından yakalanması işlemidir. Pinositoz tipine göre beslenme için hücre, zarında bir damla sıvıyı çevreleyen bir anten şeklinde ince kabarık büyümeler üretir ve bir kabarcık elde edilir. İlk önce, bu kesecik zarın yüzeyinin üzerinde çıkıntı yapar ve daha sonra "yutulur" - hücrenin içinde saklanır ve duvarları hücre zarının iç yüzeyi ile birleşir. Pinositoz hemen hemen tüm canlı hücrelerde görülür;

Ekzositoz, hücre içinde salgı fonksiyonel bir sıvıya (enzim, hormon) sahip veziküllerin oluştuğu ve bir şekilde hücreden çevreye atılması gereken ters işlemdir. Bunu yapmak için, kabarcık önce hücre zarının iç yüzeyi ile birleşir, daha sonra dışarı doğru şişer, patlar, içindekileri dışarı atar ve bu kez dışarıdan, zarın 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 bükülmelerine izin vermez, bu da bazı hücrelerin zarlarını sertleştirir. Ek olarak, kolesterol molekülleri hücre zarlarının yapısını düzene sokar ve polar moleküllerin bir hücreden diğerine geçişini engeller.

Ancak hücre zarlarının işlevleriyle ilgili bir önceki bölümde de görülebileceği gibi en önemli bileşen proteinlerdir. 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, bileşimlerinde daha fazla doymuş yağ asitleri bulunan 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 tür mozaikle kaplar ve kısmen kalınlığa nüfuz eder. Yani hücre zarlarının dış protein katmanlarının sürekli olduğunu düşünmek yanlış olur. Proteinler, karmaşık işlevlerine ek olarak, hücrelerin içine geçmek ve yağ tabakasına nüfuz edemeyen maddeleri onlardan taşımak için zarda gereklidir. Örneğin, potasyum ve sodyum iyonları. Onlar için özel protein yapıları sağlanır - aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışacağımız iyon kanalları.

Hücre zarına mikroskopla bakarsanız, deniz gibi çeşitli şekillerde büyük protein hücrelerinin yüzdüğü en küçük küresel moleküllerden oluşan bir lipit tabakası görebilirsiniz. Tam olarak aynı zarlar, her hücrenin iç alanını, çekirdeğin, kloroplastların ve mitokondrinin rahatça yerleştirildiği bölmelere böler. 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 kompleksinde yer alan zarlarla yapılandırılmış ve sınırlandırılmış bir dizi organeldir.

Bu tanımdan da anlaşılacağı gibi, zar herhangi bir hücrenin en önemli işlevsel bileşenidir. Önemi çekirdek, mitokondri ve diğer hücre organelleri kadar büyüktür. Ve zarın benzersiz özellikleri 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 ıslanmaz. Böylece, bu filmler birbirine ıslanmayan taraflarla içe doğru bağlanır ve protein molekülleri ile çevrili bir bilipid tabaka oluşturur. Bu, hücre zarının "sandviç" yapısıdır.

Hücre zarlarının iyon 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. Örneğin, kırmızı kan hücrelerinde sürekli bir oksijen ve karbondioksit değişimi vardır 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 maddelerin bilipid tabakasında önünü 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:

Taşıyıcılar yarı bütünleşik protein pompalarıdır;

Kanal oluşturucular integral proteinlerdir.

Birinci tip proteinler kısmen hücre zarının bilipid tabakasına daldırılır ve başlarıyla dışarı bakarlar ve istenen maddenin varlığında bir pompa gibi davranmaya başlarlar: bir molekülü çeker ve içine emerler. hücre. Ve ikinci tip proteinler, integral, uzun bir şekle sahiptir ve hücre zarının bilipid tabakasına dik olarak yerleştirilir ve içinden ve içinden geçer. Onlardan, tünellerden olduğu gibi, yağdan geçemeyen maddeler hücreye girip çıkar. Potasyum iyonlarının hücreye nüfuz etmesi ve içinde birikmesi iyon kanalları yoluyla gerçekleşirken, sodyum iyonları ise tam tersine dışarı çıkarılır. Vücudumuzun tüm hücrelerinin düzgün çalışması için gerekli olan elektrik potansiyellerinde bir fark vardır.

Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri hakkında en önemli sonuçlar

Teori, pratikte faydalı bir şekilde uygulanabilirse her zaman ilginç ve umut verici görünür. İnsan vücudunun hücre zarlarının yapısının ve işlevlerinin keşfi, bilim adamlarının genel olarak bilimde ve özel olarak tıpta gerçek bir atılım yapmalarını sağladı. İyon kanalları üzerinde bu kadar ayrıntılı durmamız tesadüf değil, çünkü zamanımızın en önemli sorularından birinin cevabı burada yatıyor: İnsanlar neden onkoloji ile giderek daha fazla hastalanıyor?

Kanser her yıl dünya çapında yaklaşık 17 milyon can alıyor ve tüm ölümlerin dördüncü önde gelen nedeni. WHO'ya 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, yetersiz beslenme, kötü alışkanlıklar ve şiddetli kalıtımdır. Ve elbette haklı olacaksınız, ancak sorun hakkında daha ayrıntılı konuşursak, bunun nedeni insan vücudunun asitlenmesidir. Yukarıda sayılan olumsuz etkenler hücre zarlarının bozulmasına, solunum ve beslenmenin engellenmesine 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 pH seviyeleri koşullarında sağlıklı hücreler mutasyona uğrar, çevreye uyum sağlamak ister ve kanserli hücreler haline gelir. Bir insan bu şekilde kanser olur. Bunu önlemek için günlük yeterli miktarda temiz su içmeniz ve yiyeceklerdeki kanserojenleri bırakmanız yeterlidir. Ancak, kural olarak, insanlar zararlı ürünlerin ve yüksek kaliteli suya duyulan ihtiyacın farkındadır ve hiçbir şey yapmazlar - sorunların onları atlayacağını umuyorlar.

Farklı hücrelerin hücre zarlarının yapı ve işlevlerinin özelliklerini bilen doktorlar, bu bilgiyi vücut üzerinde hedefe yönelik, hedefe yönelik terapötik etkiler sağlamak için kullanabilir. Vücudumuza giren birçok modern ilaç, iyon kanalları, enzimler, reseptörler ve hücre zarlarının biyobelirteçleri olabilen doğru "hedefi" arıyor. Bu tedavi yöntemi, minimum yan etki ile daha iyi sonuçlar elde etmenizi sağlar.

En yeni neslin antibiyotikleri, kana salındığında, arka arkaya tüm hücreleri öldürmez, hücre zarlarındaki belirteçlere odaklanarak tam olarak patojenin hücrelerini arar. En yeni anti-migren ilaçları olan triptanlar, kalp ve periferik dolaşım sistemi üzerinde neredeyse hiçbir etkisi olmaksızın sadece beyindeki iltihaplı damarları daraltır. Ve gerekli damarları hücre zarlarının proteinlerinden tam olarak tanırlar. Buna benzer pek çok örnek var, bu nedenle güvenle söyleyebiliriz ki, hücre zarlarının yapısı ve işlevleri, modern tıp biliminin gelişiminin temelini oluşturur ve her yıl milyonlarca hayat kurtarır.

Eğitim: Moskova Tıp Enstitüsü. I. M. Sechenov, uzmanlık - 1991'de "Tıp", 1993'te "Mesleki Hastalıklar", 1996'da "Terapi".

Hücre zarı oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. hangi bir elektron mikroskobu ile görülebilir. Kabaca söylemek gerekirse, farklı yerlerde farklı peptitlerin (proteinlerin) dahil edildiği bir çift lipit tabakasından (yağlardan) oluşur. Membranın toplam kalınlığı yaklaşık 5-10 nm'dir.

Hücre zarı yapısının genel planı, tüm canlılar dünyası için evrenseldir. Bununla birlikte, hayvan zarları, sertliğini belirleyen kolesterol kapanımları içerir. Farklı organizma krallıklarının zarları arasındaki fark, esas olarak zar üstü oluşumlarla (katmanlarla) ilgilidir. Yani bitkilerde ve mantarlarda zarın üzerinde (dışta) bir hücre duvarı vardır. Bitkilerde, esas olarak selülozdan ve mantarlarda - kitin maddesinden oluşur. Hayvanlarda epimembran tabakasına glikokaliks denir.

Hücre zarının diğer adı Sitoplazmik membran veya 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 ikinci ucu, hidrofobik özelliklere sahip (su ile hidrojen bağları oluşturmayan) bir yağ asitleri zinciridir.

Hücre zarındaki fosfolipid molekülleri, hidrofobik "uçları" içeride ve hidrofilik "başları" dışarıda olacak şekilde iki sıra halinde dizilirler. Hücrenin içeriğini dış ortamdan koruyan oldukça güçlü bir yapı ortaya çıkıyor.

Hücre zarındaki protein kapanımları eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır, ayrıca hareketlidirler (çünkü çift tabakadaki fosfolipitler yanal hareketliliğe sahiptir). XX yüzyılın 70'lerinden beri insanlar hakkında konuşmaya başladılar. hücre zarının sıvı-mozaik yapısı.

Proteinin zarın nasıl bir parçası olduğuna bağlı olarak, üç tip protein vardır: 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 ikincisi (dışarıdan veya içeriden) dışarı çıkar. 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 zar üstü tabakası), oligosakkaritler ve polisakaritler ile periferik proteinler ve integral proteinlerin çıkıntılı kısımları tarafından oluşturulur. Glikokaliksin bileşenleri bir reseptör işlevi görür.

Glikokalikse ek olarak, hayvan hücrelerinde başka zar üstü oluşumlar da vardır: mukus, kitin, perilemma (zara benzer).

Bitkilerde ve mantarlarda üst zar oluşumu hücre duvarıdır.

Hücrenin alt zar tabakası, fibrilleri hücre zarını oluşturan proteinlerle etkileşime giren, içinde yer alan hücrenin destekleyici-kontraktil sistemine sahip yüzey sitoplazmasıdır (hyaloplazma). Bu tür molekül bileşikleri aracılığıyla çeşitli sinyaller iletilir.

hücre zarı - lipidler ve proteinlerden oluşan moleküler yapı. Başlıca özellikleri ve işlevleri:

• herhangi bir hücrenin içeriğinin dış ortamdan ayrılması, bütünlüğünün sağlanması;
• çevre ve hücre arasındaki alışverişin yönetimi ve ayarlanması;
• hücre içi zarlar hücreyi özel bölmelere ayırır: organeller veya bölmeler.

Latince "zar" kelimesi "film" anlamına gelir. Hücre zarı hakkında konuşursak, bu, farklı özelliklere sahip iki filmin birleşimidir.

Biyolojik membran şunları içerir: üç tip protein:

1. Çevresel - filmin yüzeyinde bulunur;
2. İntegral - membrana tamamen nüfuz edin;
3. Yarı entegre - bir uçta bilipid tabakasına nüfuz eder.

hücre zarının görevleri nelerdir

1. Hücre duvarı - sitoplazmik zarın dışında bulunan hücrenin güçlü bir kabuğu. Koruyucu, taşıma ve yapısal işlevleri yerine getirir. Birçok bitkide, bakteride, mantarda ve arkelerde bulunur.

2. Dış çevre ile seçici, düzenli, aktif ve pasif metabolizma gibi bir bariyer işlevi sağlar.

3. Bilgiyi iletebilir ve saklayabilir ve ayrıca çoğaltma sürecinde yer alır.

4. Maddeleri zardan hücrenin içine ve dışına taşıyabilen bir taşıma işlevi görür.

5. Hücre zarı tek yönlü iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle, su molekülleri hücre zarından gecikmeden geçebilir ve diğer maddelerin molekülleri seçici olarak nüfuz eder.

6. Hücre zarı yardımıyla su, oksijen ve besinler elde edilir ve bunun aracılığıyla hücresel metabolizma ürünleri uzaklaştırılır.

7. Zarlar arasında hücre alışverişi yapar ve bunları 3 ana tip reaksiyonla gerçekleştirebilir: pinositoz, fagositoz, ekzositoz.

8. Zar, hücreler arası temasların özgüllüğünü sağlar.

9. Membran içinde kimyasal sinyalleri algılayabilen çok sayıda reseptör vardır - aracılar, hormonlar ve diğer birçok biyolojik olarak aktif madde. Böylece hücrenin metabolik aktivitesini değiştirebilir.

10. Hücre zarının ana özellikleri ve işlevleri:

• matris
• bariyer
• Ulaşım
• Enerji
• Mekanik
• enzimatik
• alıcı
• Koruyucu
• İşaretleme
• biyopotansiyel

Hücredeki plazma zarının görevi nedir?

1. Hücrenin içeriğini sınırlar;
2. Hücre içine madde akışını gerçekleştirir;
3. Hücreden bir takım maddelerin uzaklaştırılmasını sağlar.

hücre zarı yapısı

Hücre zarları 3 sınıf lipidleri içerir:

• Glikolipidler;
• fosfolipitler;
• Kolesterol.

Temel olarak hücre zarı proteinlerden ve lipitlerden oluşur ve kalınlığı 11 nm'den fazla değildir. Tüm lipidlerin %40 ila %90'ı fosfolipitlerdir. Membranın ana bileşenlerinden biri olan glikolipidleri not etmek de önemlidir.

Hücre zarının yapısı üç katmanlıdır. Merkezde homojen bir sıvı bilipid tabakası bulunur ve proteinler onu her iki taraftan (bir mozaik gibi) kaplar, kısmen kalınlığa nüfuz eder. Proteinler ayrıca zarın hücrelerin içinden geçmesi ve yağ tabakasına nüfuz edemeyen özel maddelerin hücre dışına taşınması için gereklidir. Örneğin, sodyum ve potasyum iyonları.

• Bu ilginç -

Hücre yapısı - video

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

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

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

Hücre Zarının Temel İşlevleri

Biyolojik membranların temel özelliklerinden biri seçici geçirgenliktir (yarı geçirgenlik).- bazı maddeler içinden zorlukla geçer, bazıları kolayca ve hatta daha yüksek bir konsantrasyona doğru geçer.Bu nedenle, çoğu hücre için, içindeki Na iyonlarının konsantrasyonu, ortamdakinden çok daha düşüktür. K iyonları için ters oran karakteristiktir: hücre içindeki konsantrasyonları dışarıdan daha yüksektir. Bu nedenle, Na iyonları her zaman hücreye girme ve K iyonları - dışarı çıkma eğilimindedir. Bu iyonların konsantrasyonlarının eşitlenmesi, Na iyonlarını hücre dışına pompalayan ve aynı anda K iyonlarını içeriye pompalayan bir pompa rolünü oynayan özel bir sistemin zarında bulunmasıyla önlenir.

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

Birçok hücrede maddelerin emilimi fagositoz ve pinositoz yoluyla da gerçekleşir. saat fagositoz esnek dış zar, yakalanan partikülün girdiği yerde küçük bir çöküntü oluşturur. Bu girinti artar ve dış zarın bir kısmı ile çevrelenen parçacık, hücrenin sitoplazmasına daldırılır. Fagositoz fenomeni, amip ve diğer bazı protozoaların yanı sıra lökositlerin (fagositler) karakteristiğidir. Benzer şekilde hücreler, hücre için gerekli maddeleri içeren sıvıları emer. Bu fenomen çağrıldı pinositoz.

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

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

Birçok hücre tipi, yüzeylerinde çok sayıda çıkıntı, kıvrım, mikrovillus varlığı ile karakterize edilir. Hem hücrelerin yüzey alanında önemli bir artışa hem de metabolizmada bir iyileşmeye ve ayrıca bireysel hücreler arasındaki daha güçlü bağlara katkıda bulunurlar.

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

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

Hücre zarının görevleri (kısaca)

hücre zarı

Bir hücre zarının görüntüsü. Küçük mavi ve beyaz toplar, fosfolipidlerin hidrofobik "kafalarına" karşılık gelir ve onlara bağlı çizgiler hidrofilik "kuyruklara" karşılık gelir. Şekil yalnızca integral zar proteinlerini (kırmızı küreler ve sarı sarmallar) göstermektedir. Zar içindeki sarı oval noktalar - kolesterol molekülleri Membranın dışındaki sarı-yeşil boncuk zincirleri - glikokaliksi oluşturan oligosakarit zincirleri

Biyolojik zar ayrıca çeşitli proteinler içerir: integral (zara nüfuz eden), yarı-integral (bir uçtan dış veya iç lipit tabakasına daldırılır), yüzey (zarın dış veya iç taraflarına bitişik olarak bulunur). Bazı proteinler, hücre zarının hücre içindeki hücre iskeleti ve (varsa) hücre duvarı ile temas noktalarıdır. İntegral proteinlerin bazıları iyon kanalları, çeşitli taşıyıcılar ve reseptörler olarak işlev görür.

Fonksiyonlar

• bariyer - çevre ile düzenlenmiş, seçici, pasif ve aktif bir metabolizma sağlar. Örneğin, peroksizom zarı sitoplazmayı hücre için tehlikeli olan peroksitlerden korur. Seçici geçirgenlik, bir zarın çeşitli atomlara veya moleküllere karşı geçirgenliğinin boyutlarına, elektrik yüklerine ve kimyasal özelliklerine bağlı olduğu anlamına gelir. Seçici geçirgenlik, hücre ve hücre bölümlerinin ortamdan ayrılmasını sağlar ve gerekli maddeleri sağlar.
• taşıma - zardan hücre içine ve hücre dışına maddelerin taşınması vardır. Membranlar aracılığıyla taşıma şunları sağlar: besinlerin verilmesi, metabolizmanın son ürünlerinin uzaklaştırılması, çeşitli maddelerin salgılanması, iyonik gradyanların oluşturulması, hücrede işlev için gerekli olan optimum iyonların ve konsantrasyonunun korunması hücresel enzimler.
  Herhangi bir nedenle fosfolipid çift katmanını geçemeyen (örneğin, membranın hidrofobik olması ve hidrofilik maddelerin geçmesine izin vermemesi veya büyük boyutları nedeniyle hidrofilik özellikler nedeniyle), ancak hücre için gerekli olan parçacıklar , özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) ve kanal proteinleri yoluyla veya endositoz yoluyla zara nüfuz edebilir.
  Pasif taşımada maddeler, difüzyon yoluyla konsantrasyon gradyanı boyunca enerji harcamadan lipid çift tabakasını geçerler. Bu mekanizmanın bir varyantı, belirli bir molekülün bir maddenin zardan geçmesine yardımcı olduğu kolaylaştırılmış difüzyondur. Bu molekül, yalnızca bir tür maddenin geçmesine izin veren bir kanala sahip olabilir.
  Aktif taşıma, bir konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştiği için enerji gerektirir. Zar üzerinde, potasyum iyonlarını (K +) aktif olarak hücre içine pompalayan ve sodyum iyonlarını (Na +) dışarı pompalayan ATPaz dahil olmak üzere özel pompa proteinleri vardır.
• matris - zar proteinlerinin belirli bir göreceli konumunu ve yönünü, optimal etkileşimlerini sağlar.
• mekanik - hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve diğer hücrelerle (dokularda) bağlantı sağlar. Hücre duvarları, mekanik işlevin sağlanmasında ve hayvanlarda - hücreler arası maddede önemli bir rol oynar.
• enerji - kloroplastlarda fotosentez ve mitokondride hücresel solunum sırasında, enerji transfer sistemleri proteinlerin de katıldığı zarlarında çalışır;
• reseptör - zarda bulunan bazı proteinler reseptörlerdir (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller).
  Örneğin kanda dolaşan hormonlar sadece bu hormonlara karşılık gelen alıcılara sahip olan hedef hücreler üzerinde etki gösterirler. Nörotransmiterler (sinir uyarılarını ileten kimyasallar) ayrıca hedef hücrelerdeki spesifik reseptör proteinlerine bağlanır.
• enzimatik - zar proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.
• biyopotansiyellerin üretilmesi ve iletilmesinin uygulanması.
  Membran yardımıyla, hücrede sabit bir iyon konsantrasyonu korunur: hücre içindeki K + iyonunun konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve Na + konsantrasyonu çok daha düşüktür, bu çok önemlidir, çünkü çok önemlidir. bu, zar boyunca potansiyel farkı korur ve bir sinir impulsu üretir.
• hücre işaretlemesi - hücrenin tanımlanmasına izin veren işaretler - "etiketler" olarak işlev gören zar üzerinde antijenler vardır. Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, onlara bağlı dallı oligosakarit yan zincirleri olan proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaretleyici yapmak mümkündür. İşaretleyicilerin yardımıyla hücreler, diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organ ve doku oluştururken onlarla uyum içinde hareket edebilir. Ayrıca bağışıklık sisteminin yabancı antijenleri tanımasını sağlar.

Biyomembranların yapısı ve bileşimi

Zarlar üç lipid sınıfından oluşur: fosfolipidler, glikolipidler ve kolesterol. Fosfolipidler ve glikolipidler (kendilerine bağlı karbonhidratlara sahip lipidler), yüklü bir hidrofilik "kafa" ile ilişkili iki uzun hidrofobik hidrokarbon "kuyruklarından" oluşur. Kolesterol, hidrofobik lipid kuyrukları arasındaki boş alanı kaplayarak ve bükülmelerini önleyerek zarı sertleştirir. Bu nedenle, kolesterol içeriği düşük olan zarlar daha esnek, kolesterol içeriği yüksek olanlar daha sert ve kırılgandır. Kolesterol ayrıca polar moleküllerin hücreden hücreye hareketini engelleyen bir “durdurucu” görevi görür. Zarın önemli bir kısmı, içine giren ve zarların çeşitli özelliklerinden sorumlu olan proteinlerden oluşur. Farklı membranlardaki bileşimleri ve yönelimleri farklıdır.

Hücre zarları genellikle asimetriktir, yani katmanlar lipid bileşiminde farklılık gösterir, tek bir molekülün bir katmandan diğerine geçişi (sözde takla) zor.

Zar organelleri

Bunlar, hyaloplazmadan membranlarla ayrılmış, sitoplazmanın kapalı tek veya birbirine bağlı bölümleridir. Tek zarlı organeller arasında endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, lizozomlar, vakuoller, peroksizomlar; iki zara - çekirdek, mitokondri, plastidler. Çeşitli organellerin zarlarının yapısı, lipitlerin ve zar proteinlerinin bileşiminde farklılık gösterir.

Seçici geçirgenlik

Hücre zarlarının seçici geçirgenliği vardır: glikoz, amino asitler, yağ asitleri, gliserol ve iyonlar bunlardan yavaşça yayılır ve zarların kendileri bu süreci belirli bir dereceye kadar aktif olarak düzenler - bazı maddeler geçer, diğerleri geçmez. Maddelerin hücreye girişi veya hücreden dışarıya atılması için dört ana mekanizma vardır: difüzyon, ozmoz, aktif taşıma ve ekzo- veya endositoz. İlk iki süreç doğada pasiftir, yani enerji gerektirmezler; son ikisi enerji tüketimi ile ilgili aktif süreçlerdir.

Pasif taşıma sırasında zarın seçici geçirgenliği, özel kanallar - integral proteinlerden kaynaklanmaktadır. Membranın içinden ve içinden geçerek bir tür geçit oluştururlar. K, Na ve Cl elementlerinin kendi kanalları vardır. Konsantrasyon gradyanı ile ilgili olarak, bu elementlerin molekülleri hücrenin içine ve dışına hareket eder. Tahriş olduğunda, sodyum iyonu kanalları açılır ve hücre içine keskin bir sodyum iyonu akışı meydana gelir. Bu, membran potansiyelinde bir dengesizliğe neden olur. Bundan sonra, membran potansiyeli geri yüklenir. Potasyum kanalları her zaman açıktır, bunların içinden potasyum iyonları yavaş yavaş hücreye girer.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

• Antonov V.F., Smirnova E.N., Shevchenko E.V. Faz geçişleri sırasında lipid zarları. - M.: Nauka, 1994.
• Gennis R. Biyomembranlar. Moleküler yapı ve fonksiyonlar: İngilizce'den çeviri. = Biyomembranlar. Moleküler yapı ve fonksiyon (Robert B. Gennis). - 1. baskı. - E.: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V.G., Berestovsky T.N. biyolojik zarların lipid çift tabakası. - M.: Nauka, 1982.
• Rubin A.B. Biyofizik, 2 ciltlik ders kitabı. - 3. baskı, gözden geçirilmiş ve genişletilmiş. - E.: Moskova University Press, 2004. - ISBN 5-211-06109-8
• Bruce Alberts, et al.