1 Zar organizmalarının yapı ve görevlerini tanımlar. Hücre zarı: tanımı, görevleri, fiziksel özellikleri. Pinositoz sürecindeki adımlar

Hücre zarı, bir hücrenin veya hücre organelinin yüzeyinde bulunan, gömülü proteinler ve polisakkaritler içeren bimoleküler bir lipit tabakasından oluşan ultra ince bir filmdir.

Membran fonksiyonları:

· 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 geçirgenliğinin boyutlarına, elektrik yüklerine ve kimyasal özelliklerine bağlı olduğu anlamına gelir. Seçici geçirgenlik, hücrenin ve hücre kompartımanlarının ortamdan ayrılmasını ve onlara gerekli maddeleri sağlamasını sağlar.
· Taşıma - zar yoluyla maddelerin hücre içine ve hücre dışına taşınması vardır. Membranlar yoluyla taşıma, besinlerin verilmesini, metabolizmanın son ürünlerinin uzaklaştırılmasını, çeşitli maddelerin salgılanmasını, iyonik gradyanların oluşturulmasını, hücrede optimum pH'ın korunmasını ve işleyişi için gerekli iyonların konsantrasyonunu sağlar. hücresel enzimler. Herhangi bir nedenle fosfolipid çift tabakasını geçemeyen (örneğin, zarın içi hidrofobik olduğundan ve hidrofilik maddelerin geçmesine izin vermediğinden veya büyük boyutlarından dolayı hidrofilik özelliklerinden dolayı) 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 lipit çift tabakasını geçer. 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. Potasyum iyonlarını (K+) aktif olarak hücreye pompalayan ve hücreden sodyum iyonlarını (Na+) pompalayan ATPaz da dahil olmak üzere zar üzerinde özel pompa proteinleri vardır.
· matris - zar proteinlerinin belirli bir göreli konumunu ve yönünü, optimum etkileşimlerini sağlar.
mekanik - hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve ayrıca diğer hücrelerle (dokularda) bağlantıyı sağlar. Hücre duvarları, mekanik işlevin sağlanmasında ve hayvanlarda - hücreler arası maddede önemli bir rol oynar.
enerji - kloroplastlarda fotosentez ve mitokondride hücresel solunum sırasında, proteinlerin de katıldığı zarlarında enerji transfer sistemleri çalışır;
Reseptör - zarda bulunan bazı proteinler reseptörlerdir (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller). Örneğin, kanda dolaşan hormonlar, yalnızca bu hormonlara karşılık gelen reseptörleri olan hedef hücrelere etki eder. Nörotransmiterler (sinir uyarılarını ileten kimyasallar) ayrıca hedef hücreler üzerindeki spesifik reseptör proteinlerine bağlanır.
Enzimatik - Membran proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.
· Biyopotansiyellerin üretilmesi ve iletilmesinin uygulanması. Zarın 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 bu, zar boyunca potansiyel farkı korur ve bir sinir impulsu oluşturur.
Hücrenin işaretlenmesi - zar üzerinde, hücrenin tanımlanmasına izin veren işaretleyiciler - "etiketler" olarak hareket eden antijenler vardır. Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, kendilerine bağlı dallı oligosakarit yan zincirlere sahip proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaret yapmak mümkündür. İşaretleyiciler yardımıyla hücreler diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organ ve dokuları oluştururken onlarla uyum içinde hareket edebilir. Ayrıca bağışıklık sisteminin yabancı antijenleri tanımasını sağlar.

Bazı protein molekülleri, lipid tabakasının düzleminde serbestçe dağılır; normal durumda, protein moleküllerinin hücre zarının zıt taraflarında ortaya çıkan kısımları konumlarını değiştirmez.

Hücre zarlarının özel morfolojisi, aralarında en önemlileri kapasitans ve iletkenlik olan elektriksel özelliklerini belirler.

Kapasitans özellikleri temel olarak, hidratlı iyonlara karşı geçirimsiz olan ve aynı zamanda yüklerin verimli bir şekilde ayrılmasını ve birikmesini ve katyonların ve anyonların elektrostatik etkileşimini sağlamak için yeterince ince (yaklaşık 5 nm) olan fosfolipid çift tabakası tarafından belirlenir. Ayrıca hücre zarlarının kapasitif özellikleri, hücre zarları üzerinde meydana gelen elektriksel işlemlerin zamansal özelliklerini belirleyen sebeplerden biridir.

İletkenlik (g), elektrik direncinin tersidir ve belirli bir iyon için toplam zardan geçen akımın zardan geçen potansiyel farkına neden olan değere oranına eşittir.

Çeşitli maddeler fosfolipid çift katmanından geçebilir ve geçirgenlik derecesi (P), yani hücre zarının bu maddeleri geçirme yeteneği, difüzyon maddesinin zarın her iki tarafındaki konsantrasyonlarındaki farka, çözünürlüğüne bağlıdır. lipitler ve hücre zarının özellikleri. Zarda sabit bir alanda yüklü iyonların difüzyon hızı, iyonların hareketliliği, zarın kalınlığı ve zardaki iyonların dağılımı ile belirlenir. Elektrolit olmayanlar için, zarın geçirgenliği iletkenliğini etkilemez, çünkü elektrolit olmayanlar yük taşımazlar, yani elektrik akımı taşıyamazlar.

Bir zarın iletkenliği, iyon geçirgenliğinin bir ölçüsüdür. İletkenlikteki bir artış, zardan geçen iyonların sayısında bir artışı gösterir.

Biyolojik zarların önemli bir özelliği akışkanlıktır. Tüm hücre zarları hareketli sıvı yapılarıdır: onları oluşturan lipit ve protein moleküllerinin çoğu, zar düzleminde oldukça hızlı hareket edebilir.

1972 yılında, hücreyi kısmen geçirgen bir zarın çevrelediği ve bir takım hayati görevleri yerine getirdiği teorisi ortaya atılmıştır ve hücre zarlarının yapı ve işlevi, vücuttaki tüm hücrelerin düzgün çalışması için önemli bir konudur. 17. yüzyılda mikroskobun icadıyla birlikte yaygınlaştı. Bitki ve hayvan dokularının hücrelerden oluştuğu anlaşıldı ancak cihazın çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle hayvan hücresinin etrafında herhangi bir engel görmek imkansızdı. 20. yüzyılda, zarın kimyasal yapısı daha ayrıntılı olarak incelendi, lipitlerin temeli olduğu bulundu.

Hücre zarlarının yapısı ve görevleri

Hücre zarı, canlı hücrelerin sitoplazmasını çevreler ve hücre içi bileşenleri dış ortamdan fiziksel olarak ayırır. Mantarlar, bakteriler ve bitkiler de koruma sağlayan ve büyük moleküllerin geçişini engelleyen hücre duvarlarına sahiptir. Hücre zarları ayrıca hücre iskeletinin gelişiminde ve diğer hayati parçacıkların hücre dışı matrise bağlanmasında da rol oynar. Bu, onları bir arada tutmak, vücudun dokularını ve organlarını oluşturmak için gereklidir. Hücre zarının yapısal özellikleri geçirgenliği içerir. Ana işlev korumadır. Zar, gömülü proteinler içeren bir fosfolipid tabakasından oluşur. Bu kısım, hücre yapışması, iyonik iletim ve sinyal sistemleri gibi işlemlerde yer alır ve duvar, glikokaliks ve iç hücre iskeleti dahil olmak üzere birçok hücre dışı yapı için bir bağlantı yüzeyi görevi görür. Zar ayrıca seçici bir filtre görevi görerek hücrenin potansiyelini korur. İyonlara ve organik moleküllere seçici olarak geçirgendir ve parçacıkların hareketini kontrol eder.

Hücre zarını içeren biyolojik mekanizmalar

1. Pasif difüzyon: karbondioksit (CO2) ve oksijen (O2) gibi bazı maddeler (küçük moleküller, iyonlar) plazma zarından geçebilir. Kabuk, her iki tarafta da konsantre olabilen belirli moleküllere ve iyonlara karşı bir bariyer görevi görür.

2. Transmembran protein kanalları ve taşıyıcılar: Glikoz veya amino asitler gibi besinler hücreye girmeli ve bazı metabolik ürünler hücreden çıkmalıdır.

3. Endositoz, moleküllerin alındığı süreçtir. Taşınacak maddenin yutulduğu plazma zarında hafif bir deformasyon (invaginasyon) oluşur. Enerji gerektirir ve bu nedenle bir aktif taşıma şeklidir.

4. Ekzositoz: Çeşitli hücrelerde endositozla getirilen maddelerin sindirilmemiş artıklarını uzaklaştırmak, hormon ve enzim gibi maddeleri salgılamak ve maddenin tamamını hücre bariyerinden geçirmek için meydana gelir.

moleküler yapı

Hücre zarı, esas olarak fosfolipitlerden oluşan ve tüm hücrenin içeriğini dış ortamdan ayıran biyolojik bir zardır. Oluşum süreci normal koşullar altında kendiliğinden gerçekleşir. Bu süreci anlamak ve hücre zarlarının yapısını ve işlevlerini ve ayrıca özelliklerini doğru bir şekilde tanımlamak için, yapısal polarizasyon ile karakterize edilen fosfolipid yapılarının doğasını değerlendirmek gerekir. Sitoplazmanın sulu ortamındaki fosfolipitler kritik bir konsantrasyona ulaştıklarında, sulu ortamda daha kararlı olan miselleri oluşturmak üzere birleşirler.

membran özellikleri

İstikrar. Bu, zarın oluşumundan sonra parçalanmasının olası olmadığı anlamına gelir.
Kuvvet. Lipid membran polar bir maddenin geçişini engelleyecek kadar güvenilirdir; hem çözünmüş maddeler (iyonlar, glikoz, amino asitler) hem de çok daha büyük moleküller (proteinler) oluşan sınırdan geçemezler.
dinamik doğa. Bu, hücrenin yapısı düşünüldüğünde belki de en önemli özelliktir. Hücre zarı çeşitli deformasyonlara maruz kalabilir, çökmeden katlanıp bükülebilir. Veziküllerin füzyonu veya tomurcuklanma gibi özel koşullar altında kırılabilir, ancak yalnızca geçici olarak. Oda sıcaklığında, lipit bileşenleri sabit, kaotik hareket halindedir ve kararlı bir sıvı sınırı oluşturur.

Sıvı mozaik modeli

Hücre zarlarının yapısı ve işlevlerinden bahsetmişken, modern görüşte sıvı mozaik modeli olarak zarın 1972'de bilim adamları Singer ve Nicholson tarafından ele alındığını belirtmek önemlidir. Teorileri, zar yapısının üç ana özelliğini yansıtır. İntegraller, zar için mozaik bir şablon sağlar ve lipid organizasyonunun değişken doğası nedeniyle düzlem içi yanal hareket kabiliyetine sahiptir. Transmembran proteinler de potansiyel olarak hareketlidir. Membran yapısının önemli bir özelliği asimetrisidir. Bir hücrenin yapısı nedir? Hücre zarı, çekirdek, proteinler vb. Hücre, yaşamın temel birimidir ve tüm organizmalar, her biri onu çevresinden ayıran doğal bir bariyere sahip bir veya daha fazla hücreden oluşur. Hücrenin bu dış sınırına plazma zarı da denir. Dört farklı molekül türünden oluşur: fosfolipitler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar. Sıvı mozaik model, hücre zarının yapısını şu şekilde tanımlar: bitkisel yağa benzer bir kıvamda esnek ve elastik, böylece tüm bireysel moleküller sıvı ortamda kolayca yüzer ve hepsi bu kabuk içinde yanlara doğru hareket edebilir. Mozaik, birçok farklı detayı içinde barındıran bir şeydir. Plazma zarında fosfolipidler, kolesterol molekülleri, proteinler ve karbonhidratlar ile temsil edilir.

fosfolipidler

Fosfolipidler, hücre zarının temel yapısını oluşturur. Bu moleküllerin iki farklı ucu vardır: bir baş ve bir kuyruk. Baş ucu bir fosfat grubu içerir ve hidrofiliktir. Bu, su moleküllerine çekildiği anlamına gelir. Kuyruk, yağ asidi zincirleri adı verilen hidrojen ve karbon atomlarından oluşur. Bu zincirler hidrofobiktir, su molekülleri ile karışmayı sevmezler. Bu işlem, bitkisel yağı suya döktüğünüzde olana benzer, yani içinde çözünmez. Hücre zarının yapısal özellikleri, fosfolipidlerden oluşan lipit çift tabakası ile ilişkilidir. Hidrofilik fosfat başları her zaman hücre içi ve hücre dışı sıvı şeklinde suyun olduğu yerde bulunur. Zardaki fosfolipitlerin hidrofobik kuyrukları, onları sudan uzak tutacak şekilde düzenlenmiştir.

Kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar

İnsanlar "kolesterol" kelimesini duyduklarında, insanlar genellikle bunun kötü olduğunu düşünürler. Bununla birlikte, kolesterol aslında hücre zarlarının çok önemli bir bileşenidir. Molekülleri, hidrojen ve karbon atomlarından oluşan dört halkadan oluşur. Hidrofobiktirler ve lipit çift tabakasındaki hidrofobik kuyruklar arasında bulunurlar. Önemleri tutarlılığı korumakta, zarları güçlendirerek çapraz geçişi önlemede yatmaktadır. Kolesterol molekülleri ayrıca fosfolipid kuyruklarının temas etmesini ve sertleşmesini de engeller. Bu, akıcılığı ve esnekliği garanti eder. Membran proteinleri, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak, belirli moleküller için reseptörler olarak hareket etmek veya hücre zarı boyunca maddeleri taşımak için enzimler olarak işlev görür.

Karbonhidratlar veya sakkaritler, hücre zarının yalnızca hücre dışı tarafında bulunur. Birlikte glikokaliksi oluştururlar. Plazma zarına yastıklama ve koruma sağlar. Vücut, glikokaliksteki karbonhidratların yapısına ve türüne bağlı olarak hücreleri tanıyabilir ve orada olmaları gerekip gerekmediğine karar verebilir.

Zar proteinleri

Hücre zarının yapısı, protein gibi önemli bir bileşen olmadan hayal edilemez. Buna rağmen, başka bir önemli bileşen olan lipitlere göre önemli ölçüde daha düşük olabilirler. Üç ana tip membran proteini vardır.

ayrılmaz. İki tabakalı, sitoplazma ve hücre dışı ortamı tamamen kaplarlar. Bir taşıma ve sinyal işlevi gerçekleştirirler.
Çevresel. Proteinler, sitoplazmik veya hücre dışı yüzeylerinde elektrostatik veya hidrojen bağları ile zara bağlanır. Esas olarak bütünleyici proteinler için bir bağlanma aracı olarak yer alırlar.
Transmembran. Enzimatik ve sinyal fonksiyonlarını yerine getirirler ve ayrıca zarın lipit çift tabakasının temel yapısını modüle ederler.

Biyolojik zarların işlevleri

Sudaki hidrokarbonların davranışını düzenleyen hidrofobik etki, zar lipidleri ve zar proteinlerinin oluşturduğu yapıları kontrol eder. Zarların birçok özelliği, tüm biyolojik zarlar için temel yapıyı oluşturan lipit çift tabakalarının taşıyıcıları tarafından sağlanır. İntegral zar proteinleri kısmen lipit çift tabakasında gizlidir. Transmembran proteinler, birincil dizilerinde özel bir amino asit organizasyonuna sahiptir.

Periferik zar proteinleri, çözünür proteinlere çok benzer, ancak aynı zamanda zara bağlıdırlar. Özel hücre zarları, özel hücre işlevlerine sahiptir. Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri vücudu nasıl etkiler? Tüm organizmanın işlevselliği, biyolojik zarların nasıl düzenlendiğine bağlıdır. Hücre içi organellerden, zarların hücre dışı ve hücreler arası etkileşimlerinden, biyolojik fonksiyonların organizasyonu ve performansı için gerekli yapılar oluşturulur. Bakteriler ve zarflı virüsler arasında birçok yapısal ve işlevsel özellik paylaşılır. Tüm biyolojik zarlar, bir dizi ortak özelliğin varlığını belirleyen bir lipit çift tabakası üzerine inşa edilmiştir. Membran proteinlerinin birçok özel işlevi vardır.

Kontrol etmek. Hücrelerin plazma zarları, hücrenin çevre ile etkileşiminin sınırlarını belirler.
Ulaşım. Hücrelerin hücre içi zarları, her biri kontrol geçirgenliği ile birlikte gerekli taşıma işlevi ile desteklenen, farklı iç bileşime sahip birkaç fonksiyonel bloğa bölünmüştür.
sinyal iletimi. Membran füzyonu, hücre içi veziküler bildirim için bir mekanizma sağlar ve çeşitli virüs türlerinin hücreye serbestçe girmesini önler.

Önem ve sonuçlar

Dış hücre zarının yapısı tüm vücudu etkiler. Sadece seçilen maddelerin penetre olmasına izin vererek bütünlüğün korunmasında önemli bir rol oynar. Ayrıca, hücre şeklini korumaya yardımcı olan hücre iskeletini ve hücre duvarını sabitlemek için iyi bir temeldir. Lipitler, çoğu hücrenin zar kütlesinin yaklaşık %50'sini oluşturur, ancak bu, zarın türüne bağlı olarak değişir. Memelilerin dış hücre zarının yapısı daha karmaşıktır, dört ana fosfolipid içerir. Lipit çift katmanlarının önemli bir özelliği, içinde bireysel moleküllerin serbestçe dönebildiği ve yanal olarak hareket edebildiği iki boyutlu bir sıvı gibi davranmalarıdır. Bu akışkanlık, sıcaklığa ve lipid bileşimine bağlı olarak belirlenen, zarların önemli bir özelliğidir. Hidrokarbon halka yapısı nedeniyle kolesterol, zarların akışkanlığının belirlenmesinde rol oynar. küçük moleküller için biyolojik zarlar, hücrenin iç yapısını kontrol etmesini ve korumasını sağlar.

Hücrenin yapısını (hücre zarı, çekirdek vb.) göz önünde bulundurduğumuzda, vücudun kendi kendini düzenleyen bir sistem olduğu ve dışarıdan yardım almadan kendine zarar veremeyeceği sonucuna varabiliriz ve her zaman birbirini yenilemenin, korumanın ve düzgün bir şekilde işlevini yerine getirmenin yollarını arayacaktır. hücre.

Hücre— doku ve organların kendi kendini düzenleyen yapısal ve işlevsel birimi. Organların ve dokuların yapısının hücresel teorisi, 1839'da Schleiden ve Schwann tarafından geliştirildi. Daha sonra, elektron mikroskobu ve ultrasantrifüj kullanılarak, hayvan ve bitki hücrelerinin tüm ana organellerinin yapısını aydınlatmak mümkün oldu (Şekil 1).

Pirinç. 1. Hayvan organizmalarının hücresinin yapısının şeması

Hücrenin ana bölümleri sitoplazma ve çekirdektir. Her hücre, içeriğini sınırlayan çok ince bir zarla çevrilidir.

Hücre zarı denir hücre zarı ve seçici geçirgenlik ile karakterize edilir. Bu özellik, gerekli besinlerin ve kimyasal elementlerin hücreye girmesine ve fazla ürünlerin hücreden çıkmasına izin verir. Plazma zarı, içine belirli proteinlerin dahil edildiği iki lipit molekülü katmanından oluşur. Ana zar lipitleri fosfolipitlerdir. Fosfor, bir polar baş ve iki polar olmayan uzun zincirli yağ asidi kuyruğu içerirler. Membran lipitleri, kolesterol ve kolesterol esterlerini içerir. Yapının sıvı mozaik modeline uygun olarak, zarlar, çift tabakaya göre karışabilen protein ve lipid moleküllerinin inklüzyonlarını içerir. Herhangi bir hayvan hücresinin her tip zarı, nispeten sabit lipid bileşimi ile karakterize edilir.

Membran proteinleri yapılarına göre iki tipe ayrılır: integral ve periferik. Periferik proteinler zara zarar vermeden uzaklaştırılabilir. Dört tür zar proteini vardır: taşıma proteinleri, enzimler, reseptörler ve yapısal proteinler. Bazı zar proteinleri enzimatik aktiviteye sahipken, diğerleri belirli maddeleri bağlayarak hücre içine transferini kolaylaştırır. Proteinler, maddelerin zarlar boyunca hareketi için birkaç yol sağlar: su moleküllerinin ve iyonlarının hücreler arasında hareket etmesine izin veren birkaç protein alt biriminden oluşan büyük gözenekler oluştururlar; belirli koşullar altında belirli iyon türlerinin zar boyunca hareketi için özelleşmiş iyon kanalları oluşturur. Yapısal proteinler, iç lipit tabakası ile ilişkilidir ve hücrenin hücre iskeletini sağlar. Hücre iskeleti, hücre zarına mekanik güç verir. Çeşitli zarlarda, proteinler kütlenin %20 ila %80'ini oluşturur. Zar proteinleri lateral düzlemde serbestçe hareket edebilir.

Zarda, lipitlere veya proteinlere kovalent olarak bağlanabilen karbonhidratlar da bulunur. Üç tip membran karbonhidratı vardır: glikolipidler (gangliosidler), glikoproteinler ve proteoglikanlar. Çoğu zar lipidi sıvı haldedir ve belirli bir akışkanlığa sahiptir, yani; bir alandan diğerine geçme yeteneği. Zarın dış tarafında çeşitli hormonları bağlayan alıcı bölgeler vardır. Membranın diğer spesifik bölümleri, bu hücrelere yabancı bazı proteinleri ve çeşitli biyolojik olarak aktif bileşikleri tanıyıp bağlayamaz.

Hücrenin iç alanı, hücresel metabolizmanın enzim katalizli reaksiyonlarının çoğunun gerçekleştiği sitoplazma ile doludur. Sitoplazma iki katmandan oluşur: endoplazma adı verilen iç katman ve yüksek viskoziteye sahip ve granül içermeyen periferik ektoplazma. Sitoplazma, bir hücre veya organelin tüm bileşenlerini içerir. Hücre organellerinin en önemlileri endoplazmik retikulum, ribozomlar, mitokondri, Golgi aygıtı, lizozomlar, mikrofilamentler ve mikrotübüller, peroksizomlardır.

Endoplazmik retikulum tüm sitoplazmaya nüfuz eden birbirine bağlı kanallar ve boşluklar sistemidir. Maddelerin ortamdan ve hücre içinden taşınmasını sağlar. Endoplazmik retikulum ayrıca hücre içi Ca2+ iyonları için bir depo görevi görür ve hücrede lipit sentezi için ana bölge olarak hizmet eder.

ribozomlar - 10-25 nm çapında mikroskobik küresel parçacıklar. Ribozomlar, sitoplazmada serbestçe bulunur veya endoplazmik retikulum ve nükleer zarın zarlarının dış yüzeyine bağlanır. Bilgi ve taşıma RNA ile etkileşime girerler ve içlerinde protein sentezi gerçekleştirilir. Sarnıçlara veya Golgi aparatına giren ve daha sonra dışarıya salınan proteinleri sentezlerler. Sitoplazmada serbest olan ribozomlar, hücrenin kendisi tarafından kullanılmak üzere protein sentezler ve endoplazmik retikulum ile ilişkili ribozomlar, hücreden atılan proteini üretir. Ribozomlarda çeşitli fonksiyonel proteinler sentezlenir: taşıyıcı proteinler, enzimler, reseptörler, hücre iskeleti proteinleri.

golgi aparatı tübüller, sarnıçlar ve veziküller sisteminden oluşur. Endoplazmik retikulum ile ilişkilidir ve buraya giren biyolojik olarak aktif maddeler, salgı veziküllerinde sıkıştırılmış bir biçimde depolanır. İkincisi sürekli olarak Golgi aparatından ayrılır, hücre zarına taşınır ve onunla birleşir ve veziküllerde bulunan maddeler ekzositoz sürecinde hücreden çıkarılır.

lizozomlar - 0.25-0.8 mikron büyüklüğünde bir zarla çevrili parçacıklar. Proteinlerin, polisakkaritlerin, yağların, nükleik asitlerin, bakterilerin ve hücrelerin parçalanmasında yer alan çok sayıda enzim içerirler.

Peroksizomlar pürüzsüz bir endoplazmik retikulumdan oluşur, lizozomlara benzer ve peroksidazlar ve katalazın etkisi altında parçalanan hidrojen peroksidin ayrışmasını katalize eden enzimler içerir.

mitokondri dış ve iç zarları içerir ve hücrenin "enerji istasyonu" dur. Mitokondri, çift zarlı yuvarlak veya uzun yapılardır. İç zar, mitokondri - cristae'ye çıkıntı yapan kıvrımlar oluşturur. İçlerinde ATP sentezlenir, Krebs döngüsünün substratları oksitlenir ve birçok biyokimyasal reaksiyon gerçekleştirilir. Mitokondride oluşan ATP molekülleri hücrenin her yerine dağılır. Mitokondri az miktarda DNA, RNA, ribozom içerir ve bunların katılımıyla yeni mitokondrilerin yenilenmesi ve sentezi gerçekleşir.

Mikrofilamentler miyozin ve aktinden oluşan ince protein lifleridir ve hücrenin kasılma aparatını oluştururlar. Mikrofilamentler, hücre zarının kıvrımlarının veya çıkıntılarının oluşumunda ve ayrıca hücre içindeki çeşitli yapıların hareketinde rol oynar.

mikrotübüller hücre iskeletinin temelini oluşturur ve gücünü sağlar. Hücre iskeleti, hücrelere karakteristik bir görünüm ve şekil verir, hücre içi organellerin ve çeşitli cisimlerin bağlanması için bir yer görevi görür. Sinir hücrelerinde, mikrotübül demetleri, maddelerin hücre gövdesinden aksonların uçlarına taşınmasında rol oynar. Katılımları ile hücre bölünmesi sırasında mitotik milin işleyişi gerçekleştirilir. Ökaryotlarda villuslarda ve flagellalarda motor elementlerin rolünü oynarlar.

Çekirdek hücrenin ana yapısıdır, kalıtsal özelliklerin iletilmesinde ve proteinlerin sentezinde yer alır. Çekirdek, çekirdek ve sitoplazma arasında çeşitli maddelerin değiş tokuş edildiği birçok nükleer gözenek içeren bir nükleer zar ile çevrilidir. İçinde nükleolus var. Nükleolusun ribozomal RNA ve histon proteinlerinin sentezindeki önemli rolü kanıtlanmıştır. Çekirdeğin geri kalanı, DNA, RNA ve bir dizi spesifik proteinden oluşan kromatin içerir.

Hücre zarının işlevleri

Hücre zarları, hücre içi ve hücreler arası metabolizmanın düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Seçicidirler. Spesifik yapıları, bariyer, taşıma ve düzenleyici işlevlerin sağlanmasını mümkün kılar.

bariyer fonksiyonu Suda çözünmüş bileşiklerin zardan geçişini sınırlandırmada kendini gösterir. Membran, büyük protein molekülleri ve organik anyonlar için geçirimsizdir.

Düzenleyici işlev membran, kimyasal, biyolojik ve mekanik etkilere yanıt olarak hücre içi metabolizmanın düzenlenmesidir. Özel membran reseptörleri tarafından çeşitli etkiler algılanır ve ardından enzimlerin aktivitesinde bir değişiklik olur.

taşıma işlevi biyolojik zarlar yoluyla pasif olarak (difüzyon, filtrasyon, ozmoz) veya aktif taşıma yardımıyla gerçekleştirilebilir.

difüzyon - bir konsantrasyon ve elektrokimyasal gradyan boyunca bir gazın veya çözünen maddenin hareketi. Difüzyon hızı, hücre zarının geçirgenliğinin yanı sıra yüksüz parçacıklar için konsantrasyon gradyanına, yüklü parçacıklar için elektrik ve konsantrasyon gradyanlarına bağlıdır. Basit difüzyon lipit çift tabakası veya kanallar aracılığıyla gerçekleşir. Yüklü parçacıklar elektrokimyasal gradyan boyunca hareket ederken, yüksüz parçacıklar kimyasal gradyan boyunca hareket eder. Örneğin oksijen, steroid hormonları, üre, alkol vb. zarın lipit tabakasından basit difüzyonla geçer. Çeşitli iyonlar ve parçacıklar kanallardan geçer. İyon kanalları proteinler tarafından oluşturulur ve kapılı ve kontrolsüz kanallara ayrılır. Seçiciliğe bağlı olarak sadece bir iyonun geçmesine izin veren iyon seçici halatlar ve seçiciliği olmayan kanallar vardır. Kanalların bir ağzı ve seçici bir filtresi vardır ve kontrollü kanalların bir geçit mekanizması vardır.

Kolaylaştırılmış difüzyon - maddelerin özel zar taşıyıcı proteinler tarafından bir zar boyunca taşındığı bir işlem. Bu şekilde amino asitler ve mono şekerler hücreye girer. Bu ulaşım şekli çok hızlıdır.

ozmoz - Suyun bir zar boyunca daha düşük ozmotik basınca sahip bir çözeltiden daha yüksek ozmotik basınca sahip bir çözeltiye doğru hareketi.

Aktif taşımacılık - taşıma ATPazları (iyon pompaları) kullanılarak bir konsantrasyon gradyanına karşı maddelerin transferi. Bu transfer enerji harcanması ile gerçekleşir.

Na + /K + -, Ca 2+ - ve H + pompaları üzerinde daha fazla çalışılmıştır. Pompalar hücre zarlarında bulunur.

Bir aktif taşıma türü endositoz Ve ekzositoz. Bu mekanizmalar yardımıyla kanallardan taşınamayan daha büyük maddeler (proteinler, polisakkaritler, nükleik asitler) taşınır. Bu taşıma, bağırsak epitel hücrelerinde, renal tübüllerde ve vasküler endotelde daha yaygındır.

-de Endositozda, hücre zarları, bağlandıklarında veziküllere dönüşen hücre içine invajinasyonlar oluşturur. Ekzositoz sırasında içeriği olan veziküller hücre zarına aktarılır ve onunla birleşir ve veziküllerin içeriği hücre dışı ortama salınır.

Hücre zarının yapısı ve görevleri

Canlı hücrelerde elektriksel potansiyellerin varlığını sağlayan süreçleri anlamak için öncelikle hücre zarının yapısını ve özelliklerini anlamak gerekir.

Şu anda, 1972'de S. Singer ve G. Nicholson tarafından önerilen zarın sıvı-mozaik modeli en büyük tanınmaya sahiptir.Zarın temeli, molekülün hidrofobik fragmanları olan çift fosfolipit tabakasıdır (iki tabakalı). membranın kalınlığına batırılmış ve polar hidrofilik gruplar dışa doğru yönlendirilmiş olanlar. çevredeki su ortamına (Şek. 2).

Membran proteinleri, membran yüzeyinde lokalizedir veya hidrofobik bölgede farklı derinliklerde gömülü olabilir. Bazı proteinler zarın içinden ve içinden geçer ve aynı proteinin farklı hidrofilik grupları hücre zarının her iki yanında bulunur. Plazma zarında bulunan proteinler çok önemli bir rol oynar: iyon kanallarının oluşumuna katılırlar, zar pompaları ve çeşitli maddelerin taşıyıcıları rolünü oynarlar ve ayrıca bir reseptör işlevi de gerçekleştirebilirler.

Hücre zarının ana işlevleri: bariyer, taşıma, düzenleyici, katalitik.

Bariyer işlevi, hücreleri yabancı, toksik maddelerden korumak ve hücre içindeki çeşitli maddelerin nispeten sabit bir içeriğini korumak için gerekli olan suda çözünür bileşiklerin zardan difüzyonunu sınırlamaktır. Böylece hücre zarı çeşitli maddelerin difüzyonunu 100.000-10.000.000 kat yavaşlatabilir.

Pirinç. 2. Singer-Nicolson zarının sıvı-mozaik modelinin üç boyutlu şeması

Bir lipit çift tabakasına gömülü küresel integral proteinler gösterilmektedir. Bazı proteinler iyon kanallarıdır, diğerleri (glikoproteinler) hücrelerin birbirini tanımasında ve hücreler arası dokuda yer alan oligosakarit yan zincirleri içerir. Kolesterol molekülleri, fosfolipit başlarına çok yakındır ve "kuyrukların" bitişik bölgelerini sabitler. Fosfolipid molekülünün kuyruklarının iç bölgeleri hareketlerinde sınırlı değildir ve zarın akışkanlığından sorumludur (Bretscher, 1985).

Zarda iyonların nüfuz ettiği kanallar vardır. Kanallar potansiyele bağımlı ve potansiyelden bağımsızdır. Potansiyel kapılı kanallar potansiyel fark değiştiğinde açılır ve potansiyelden bağımsız(hormon kontrollü) reseptörler maddelerle etkileştiğinde açılır. Kapılar sayesinde kanallar açılıp kapatılabilir. Membrana iki tip kapı yerleştirilmiştir: aktivasyon(kanalın derinliklerinde) ve devre dışı bırakma(kanalın yüzeyinde). Kapı üç durumdan birinde olabilir:

açık durum (her iki kapı türü de açıktır);
kapalı durum (aktivasyon kapısı kapalı);
etkisizleştirme durumu (etkisizleştirme kapıları kapalı).

Membranların bir başka karakteristik özelliği de inorganik iyonları, besin maddelerini ve çeşitli metabolik ürünleri seçici olarak aktarabilmeleridir. Maddelerin pasif ve aktif transfer (taşıma) sistemleri vardır. Pasif taşıma, taşıyıcı proteinlerin yardımıyla veya yardımı olmadan iyon kanalları aracılığıyla gerçekleştirilir ve itici gücü, hücre içi ve hücre dışı boşluk arasındaki iyonların elektrokimyasal potansiyellerindeki farktır. İyon kanallarının seçiciliği, geometrik parametreleri ve kanal duvarlarını ve ağzını kaplayan grupların kimyasal doğası ile belirlenir.

Şu anda, Na + , K + , Ca2+ iyonları ve ayrıca su (aquaporinler olarak adlandırılır) için seçici geçirgenliğe sahip kanallar en iyi çalışılan kanallardır. Çeşitli çalışmalara göre iyon kanallarının çapı 0,5-0,7 nm'dir. Kanalların verimi değiştirilebilir; bir iyon kanalından saniyede 10 7 - 10 8 iyon geçebilir.

Aktif taşıma, enerji harcanması ile gerçekleşir ve sözde iyon pompaları tarafından gerçekleştirilir. İyon pompaları, zarın içine gömülmüş ve daha yüksek bir elektrokimyasal potansiyele doğru iyonların transferini gerçekleştiren moleküler protein yapılarıdır.

Pompaların çalışması, ATP hidrolizinin enerjisi nedeniyle gerçekleştirilir. Şu anda Na+, K+, Ca2+ iyonlarının hareketini sağlayan Na+ / K+ - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase , sırasıyla H+, Mg2+ izole edilmiş veya konjuge (Na+ ve K+; H+ ve K+). Aktif taşımanın moleküler mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır.

Canlı hücrelerde elektriksel potansiyellerin varlığını sağlayan süreçleri anlamak için öncelikle hücre zarının yapısını ve özelliklerini anlamak gerekir.

Membran proteinleri, membran yüzeyinde lokalizedir veya hidrofobik bölgede farklı derinliklerde gömülü olabilir. Bazı proteinler zarın içinden ve içinden geçer ve aynı proteinin farklı hidrofilik grupları hücre zarının her iki yanında bulunur. Plazma zarında bulunan proteinler çok önemli bir rol oynar: iyon kanallarının oluşumunda yer alırlar, zar pompaları ve çeşitli maddelerin taşıyıcıları rolünü oynarlar ve ayrıca bir reseptör işlevi de gerçekleştirebilirler.

Hücre zarının ana işlevleri: bariyer, taşıma, düzenleyici, katalitik.

Pirinç. 2.9.

Zarda iyonların nüfuz ettiği kanallar vardır. Kanallar potansiyele bağımlı ve potansiyelden bağımsızdır. Potansiyel kapılı kanallar potansiyel fark değiştiğinde açılır ve potansiyelden bağımsız(hormonla düzenlenen) reseptörlerin maddelerle etkileşimi sırasında açılırlar. Kapılar sayesinde kanallar açılıp kapatılabilir. Membrana iki tip kapı yerleştirilmiştir: aktivasyon(kanalın derinliklerinde) ve devre dışı bırakma(kanalın yüzeyinde). Kapı üç durumdan birinde olabilir:

açık durum (her iki kapı türü de açıktır);
kapalı durum (aktivasyon kapısı kapalı);
etkisizleştirme durumu (etkisizleştirme kapıları kapalı). Membranların bir başka karakteristik özelliği de inorganik iyonları, besin maddelerini ve çeşitli metabolik ürünleri seçici olarak aktarabilmeleridir. Maddelerin pasif ve aktif transfer (taşıma) sistemleri vardır. Pasif taşıma, taşıyıcı proteinlerin yardımıyla veya yardımı olmadan iyon kanalları aracılığıyla gerçekleştirilir ve itici gücü, hücre içi ve hücre dışı boşluk arasındaki iyonların elektrokimyasal potansiyellerindeki farktır. İyon kanallarının seçiciliği, geometrik parametreleri ve kanal duvarlarını ve ağzını kaplayan grupların kimyasal doğası ile belirlenir.

Şu anda, Na + , K + , Ca2+ iyonlarının yanı sıra su (aquaporinler olarak adlandırılır) için seçici geçirgenliğe sahip kanallar en iyi çalışılan kanallardır. Çeşitli çalışmalara göre iyon kanallarının çapı 0,5-0,7 nm'dir. Kanalların verimi değiştirilebilir; bir iyon kanalından saniyede 10 7 - 10 8 iyon geçebilir.

Aktif taşıma, enerji harcanması ile gerçekleşir ve sözde iyon pompaları tarafından gerçekleştirilir. İyon pompaları, bir zar içine gömülmüş ve iyonları daha yüksek bir elektrokimyasal potansiyele doğru transfer eden moleküler protein yapılarıdır.

Pompaların çalışması, ATP hidrolizinin enerjisi nedeniyle gerçekleştirilir. Na + /K + - ATPaz, Ca 2+ - ATPaz, H + - ATPaz, H + /K + - ATPaz, Mg 2+ - ATPaz sırasıyla Na + , K + , Ca iyonlarının hareketini sağlar. iyi çalışılmış 2+, H+, Mg2+ izole edilmiş veya konjuge (Na+ ve K+; H+ ve K+). Aktif taşımanın moleküler mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır.

hücre zarı - lipitler ve proteinlerden oluşan moleküler yapı. Ana 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 zar şunları içerir: üç tür protein:

Çevresel - filmin yüzeyinde bulunur;
İntegral - zara tamamen nüfuz eder;
Yarı bütünleşik - bir uçta bilipid katmanına nüfuz eder.

Hücre zarının görevleri nelerdir

1. Hücre duvarı - sitoplazmik zarın dışında bulunan güçlü bir hücre kabuğu. Koruyucu, taşıma ve yapısal işlevleri yerine getirir. Birçok bitki, bakteri, mantar ve arkede bulunur.

2. Dış ortamla bir bariyer işlevi, yani seçici, düzenlenmiş, aktif ve pasif metabolizma sağlar.

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

4. Maddeleri zar yoluyla hücre içine ve hücre dışına taşıyabilen bir taşıma işlevi gerçekleştirir.

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 bu sayede hücresel metabolizma ürünleri uzaklaştırılır.

7. Membranlar arasında hücre değişimini gerçekleştirir ve bunları 3 ana reaksiyon türü ile gerçekleştirebilir: pinositoz, fagositoz, ekzositoz.

8. Zar, hücreler arası temasların özgüllüğünü sağlar.

9. Zarda kimyasal sinyalleri - aracıları, hormonları ve diğer birçok biyolojik olarak aktif maddeyi - algılayabilen çok sayıda reseptör vardır. Böylece hücrenin metabolik aktivitesini değiştirebilir.

10. Hücre zarının temel özellikleri ve işlevleri:

matris
Bariyer
Ulaşım
Enerji
Mekanik
enzimatik
alıcı
Koruyucu
İşaretleme
biyopotansiyel

Hücredeki plazma zarının görevi nedir?

Hücrenin içeriğini sınırlandırır;
Hücre içine madde akışını gerçekleştirir;
Bir takım maddelerin hücreden uzaklaştırılmasını sağlar.

hücre zarı yapısı

Hücre zarları 3 sınıfın lipidlerini içerir:

glikolipidler;
fosfolipitler;
Kolesterol.

Temel olarak, hücre zarı proteinlerden ve lipitlerden oluşur ve 11 nm'den fazla olmayan bir kalınlığa sahiptir. Tüm lipidlerin %40 ila %90'ı fosfolipidlerdir. Membranın ana bileşenlerinden biri olan glikolipidlere de dikkat etmek önemlidir.

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