Hücre zarı- aşağıdaki işlevleri yerine getiren hücre zarıdır: hücre içeriğinin ve dış ortamın ayrılması, maddelerin seçici olarak taşınması (hücrenin dışındaki çevre ile değişim), bazı biyokimyasal reaksiyonların yeri, hücrelerin birleşmesi dokulara ve resepsiyona.
Hücre zarları plazma (hücre içi) ve dış olarak ikiye ayrılır. Herhangi bir zarın temel özelliği yarı geçirgenlik, yani yalnızca belirli maddeleri geçirme yeteneğidir. Bu, hücre ile dış çevre arasında seçici değişime veya hücre bölmeleri arasında değişime izin verir.
Plazma zarları lipoprotein yapılardır. Lipitler kendiliğinden bir çift katman (çift katman) oluşturur ve membran proteinleri bunun içinde "yüzer". Membranlar birkaç bin farklı protein içerir: yapısal proteinler, taşıyıcılar, enzimler vb. Protein molekülleri arasında hidrofilik maddelerin geçtiği gözenekler vardır (lipit çift katmanı bunların hücreye doğrudan nüfuz etmesini engeller). Glikozil grupları (monosakkaritler ve polisakkaritler), doku oluşumu sırasında hücre tanıma sürecine dahil olan, membran yüzeyindeki bazı moleküllere bağlanır.
Membranların kalınlıkları genellikle 5 ila 10 nm arasında değişir. Kalınlık, amfifilik lipit molekülünün boyutuna göre belirlenir ve 5,3 nm'dir. Membran kalınlığındaki daha fazla artış, membran protein komplekslerinin boyutundan kaynaklanmaktadır. Dış koşullara bağlı olarak (kolesterol düzenleyicidir), çift tabakanın yapısı daha yoğun veya sıvı olacak şekilde değişebilir - maddelerin zarlar boyunca hareket hızı buna bağlıdır.
Hücre zarları şunları içerir: plazma zarı, karyolemma, endoplazmik retikulumun zarları, Golgi aparatı, lizozomlar, peroksizomlar, mitokondri, kapanımlar vb.
Lipitler suda çözünmez (hidrofobiklik), ancak organik çözücüler ve yağlarda kolayca çözünür (lipofillik). Farklı membranlardaki lipitlerin bileşimi aynı değildir. Örneğin, plazma zarı çok fazla kolesterol içerir. Membrandaki en yaygın lipitler fosfolipidler (gliserofosfatidler), sfingomiyelinler (sfingolipidler), glikolipitler ve kolesteroldür.
Fosfolipidler, sfingomiyelinler, glikolipitler işlevsel olarak iki farklı bölümden oluşur: yük taşımayan hidrofobik, polar olmayan - yağ asitlerinden oluşan "kuyruklar" ve yüklü polar "başlar" içeren hidrofilik - alkol grupları (örneğin, gliserol).
Molekülün hidrofobik kısmı genellikle iki yağ asidinden oluşur. Asitlerden biri doymuş, ikincisi doymamış. Bu, lipitlerin kendiliğinden çift katmanlı (bilipid) membran yapıları oluşturma yeteneğini belirler. Membran lipitleri aşağıdaki işlevleri yerine getirir: bariyer, taşıma, protein mikro ortamı, zarın elektriksel direnci.
Membranlar protein molekülleri kümesi bakımından birbirinden farklıdır. Birçok membran proteini, polar (yük taşıyan) amino asitler açısından zengin bölgeler ve polar olmayan amino asitler (glisin, alanin, valin, lösin) içeren bölgelerden oluşur. Membranların lipit katmanlarındaki bu tür proteinler, polar olmayan bölümleri, lipitlerin hidrofobik bölümlerinin bulunduğu zarın "yağ" kısmına daldırılacak şekilde yerleştirilir. Bu proteinlerin polar (hidrofilik) kısmı lipit başlarıyla etkileşime girer ve sulu faza bakar.
Biyolojik membranların ortak özellikleri vardır:
membranlar hücre içeriğinin ve bölmelerinin karışmasına izin vermeyen kapalı sistemlerdir. Membranın bütünlüğünün ihlali hücre ölümüne yol açabilir;
yüzeysel (düzlemsel, yanal) hareketlilik. Membranlarda maddelerin yüzey boyunca sürekli bir hareketi vardır;
membran asimetrisi. Dış ve yüzey katmanlarının yapısı kimyasal, yapısal ve işlevsel olarak heterojendir.
Membranlar çok sayıda farklı işlevi yerine getirir:
zarlar bir organelin veya hücrenin şeklini belirler;
bariyer: iç ve dış bölmeler arasındaki çözünebilir maddelerin (örneğin Na +, K +, Cl - iyonları) değişimini kontrol etmek;
enerji: Mitokondri iç zarlarında ATP sentezi ve kloroplast zarlarında fotosentez; kimyasal reaksiyonların meydana gelmesi için bir yüzey oluşturur (mitokondriyal membranlarda fosforilasyon);
kimyasal sinyallerin tanınmasını sağlayan bir yapıdır (hormon ve nörotransmiter reseptörleri membran üzerinde bulunur);
Hücreler arası etkileşimde rol oynar ve hücre hareketini destekler.
Membran yoluyla taşıma. Membran, aşağıdakiler için gerekli olan çözünebilir maddelere karşı seçici geçirgenliğe sahiptir:
hücrenin hücre dışı ortamdan ayrılması;
hücreye nüfuz etmesinin ve gerekli moleküllerin (lipitler, glikoz ve amino asitler gibi) tutulmasının yanı sıra metabolik ürünlerin (gereksiz olanlar dahil) hücreden uzaklaştırılmasının sağlanması;
bir transmembran iyon gradyanının sürdürülmesi.
Hücre içi organeller ayrıca seçici olarak geçirgen bir zara sahip olabilir. Örneğin, lizozomlarda membran, sitozoldekinden 1000-10000 kat daha yüksek bir hidrojen iyonu (H+) konsantrasyonunu korur.
Membran boyunca taşınma mümkündür pasif, hafifletildi veya aktif.
Pasif taşıma- bu, moleküllerin veya iyonların bir konsantrasyon veya elektrokimyasal gradyan boyunca hareketidir. Bu, gazların (örneğin O2 ve CO2) veya basit moleküllerin (etanol) plazma membranından nüfuz etmesi durumunda olduğu gibi basit bir difüzyon olabilir. Basit difüzyonda, hücre dışı sıvıda çözünen küçük moleküller sırasıyla membranda ve daha sonra hücre içi sıvıda çözülür. Bu süreç spesifik değildir ve membrandan geçme hızı, molekülün hidrofobiklik derecesine, yani yağda çözünürlüğüne göre belirlenir. Lipid çift katmanı boyunca difüzyon hızı, hidrofobikliğin yanı sıra transmembran konsantrasyon gradyanı veya elektrokimyasal gradyan ile de doğrudan orantılıdır.
Kolaylaştırılmış difüzyon, moleküllerin permeaz adı verilen spesifik membran proteinleri tarafından bir zar boyunca hızlı hareketidir. Bu süreç spesifiktir; basit yayılmadan daha hızlı ilerler ancak bir taşıma hızı sınırına sahiptir.
Kolaylaştırılmış difüzyon genellikle suda çözünen maddelerin karakteristik özelliğidir. Membran taşıyıcılarının çoğu (hepsi olmasa da) proteindir. Kolaylaştırılmış difüzyon sırasında taşıyıcının işleyişinin spesifik mekanizması yeterince araştırılmamıştır. Örneğin, membrandaki dönme hareketi yoluyla taşınmaya aracılık edebilirler. Son zamanlarda, taşıyıcı proteinlerin taşınan maddeyle temas ettiğinde konformasyonunu değiştirdiği ve bunun sonucunda membranda bir tür "kapı" veya kanalın açıldığı bilgisi ortaya çıktı. Bu değişiklikler, taşınan maddenin proteine bağlanması sırasında ortaya çıkan enerji nedeniyle meydana gelir. Röle tipi transferler de mümkündür. Bu durumda taşıyıcının kendisi hareketsiz kalır ve iyonlar onun boyunca bir hidrofilik bağdan diğerine göç eder.
Antibiyotik gramicidin bu tür vektör için bir model görevi görebilir. Membranın lipit tabakasında, uzun doğrusal molekülü bir sarmal şeklini alır ve K iyonunun bir gradyan boyunca geçebileceği hidrofilik bir kanal oluşturur.
Biyolojik zarlarda doğal kanalların varlığına dair deneysel kanıtlar elde edilmiştir. Taşıma proteinleri, birçok özelliğiyle enzimlere benzeyen, zar yoluyla taşınan madde için oldukça spesifiktir. PH'a karşı daha fazla hassasiyet gösterirler, yapı olarak taşınan maddeye benzer bileşikler tarafından rekabetçi bir şekilde inhibe edilirler ve proteinlerin spesifik fonksiyonel gruplarını değiştiren ajanlar tarafından rekabetçi olmayan bir şekilde inhibe edilirler.
Kolaylaştırılmış difüzyon sıradan difüzyondan yalnızca hız açısından değil aynı zamanda doyurma yeteneği açısından da farklılık gösterir. Maddelerin aktarım hızındaki artış, konsantrasyon gradyanındaki artışla orantılı olarak ancak belirli sınırlara kadar gerçekleşir. İkincisi, taşıyıcının “gücü” ile belirlenir.
Aktif taşıma, ATP hidrolizinin enerjisine bağlı olarak iyonların veya moleküllerin bir membran boyunca konsantrasyon gradyanına karşı hareketidir. Aktif iyon taşınmasının üç ana türü vardır:
sodyum-potasyum pompası - Na + /K + -adenosin trifosfataz (ATPaz), Na +'yı dışarı ve K +'yı içeri taşır;
kalsiyum (Ca2+) pompası - Ca2+ -ATPase, Ca2+'yi hücreden veya sitozolden sarkoplazmik retikuluma taşır;
proton pompası - H + -ATPase. Aktif taşımayla oluşturulan iyon gradyanları, bazı amino asitler ve şekerler (ikincil aktif taşıma) gibi diğer moleküllerin aktif taşınması için kullanılabilir.
Birlikte taşıma bir iyonun veya molekülün başka bir iyonun transferi ile eşleştirilmesiyle taşınmasıdır. Simport- her iki molekülün aynı yönde aynı anda transferi; karşı liman- Her iki molekülün zıt yönlerde eşzamanlı transferi. Taşıma başka bir iyonun aktarımıyla ilişkili değilse bu işleme denir. tek port. Birlikte taşınma hem kolaylaştırılmış difüzyon sırasında hem de aktif taşıma sırasında mümkündür.
Glikoz simport tipi kullanılarak kolaylaştırılmış difüzyonla taşınabilir. Cl - ve HCO3 - iyonları, antiport tipi olan bant 3 adı verilen bir taşıyıcı tarafından kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla kırmızı kan hücresi zarı boyunca taşınır. Bu durumda Cl - ve HCO3 - zıt yönlerde aktarılır ve aktarım yönü, hakim konsantrasyon gradyanı tarafından belirlenir.
İyonların konsantrasyon gradyanına karşı aktif taşınması, ATP'nin ADP'ye hidrolizi sırasında açığa çıkan enerjiyi gerektirir: ATP ADP + P (inorganik fosfat). Aktif taşıma ve kolaylaştırılmış difüzyon şu şekilde karakterize edilir: özgüllük, maksimum hızın sınırlandırılması (yani kinetik eğri bir platoya ulaşır) ve inhibitörlerin varlığı. Bir örnek, Na + /K + - ATPaz tarafından gerçekleştirilen birincil aktif taşımadır. Bu enzim antiport sisteminin çalışabilmesi için Na+, K+ ve magnezyum iyonlarının varlığı gereklidir. Hemen hemen tüm hayvan hücrelerinde bulunur ve konsantrasyonu özellikle uyarılabilir dokularda (örneğin sinirler ve kaslar) ve Na +'nın plazma zarı boyunca hareketine aktif olarak katılan hücrelerde (örneğin böbrek korteksinde) yüksektir. ve tükürük bezleri).
ATPaz enziminin kendisi, 110 kDa'lık 2 alt birim ve her biri 55 kDa'lık 2 glikoprotein alt biriminden oluşan bir oligomerdir. ATP'nin hidrolizi sırasında, -alt birim üzerindeki belirli bir aspartat kalıntısının tersinir fosforilasyonu, -aspartamilin oluşumuyla meydana gelir. fosfat.. Fosforilasyon Na+ ve Mg2+ gerektirir ancak K+ gerektirmez; defosforilasyon ise K+ gerektirir ancak Na+ veya Mg2+ gerektirmez. Protein kompleksinin farklı enerji seviyelerine sahip iki konformasyonel durumu tanımlanmıştır, bunlar genellikle E1 ve E2 olarak adlandırılır, bu nedenle ATPase olarak da adlandırılır. E tipi vektör 1 - E 2 . Kardiyak glikozitler, ör. digoksin Ve ouabain Ouabain, sudaki mükemmel çözünürlüğü nedeniyle, sodyum pompasını incelemek için deneysel çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Na + /K + - ATPase'in nasıl çalıştığına dair genel kabul gören fikir şu şekildedir. Na ve ATP iyonları, Mg2+ varlığında ATPase molekülüne katılır. Na iyonlarının bağlanması ATP'nin hidroliz reaksiyonunu tetikler, bu da ADP'nin ve enzimin fosforile edilmiş formunun oluşmasıyla sonuçlanır. Fosforilasyon, enzimatik proteinin yeni bir konformasyonel duruma geçişini indükler ve Na içeren bölge veya bölgeler, dış ortama maruz kalır. Burada, enzimin fosforile edilmiş formu, K iyonlarına karşı yüksek afinite ile karakterize edildiğinden, Na+, K+ ile değiştirilir. Enzimin orijinal konformasyonuna ters geçişi, formdaki fosforil grubunun hidrolitik eliminasyonu ile başlatılır. inorganik fosfattır ve buna K +'nın hücrenin iç boşluğuna salınması eşlik eder. Enzimin fosforile edilmiş aktif bölgesi yeni bir ATP molekülü bağlayabilir ve döngü tekrarlanır.
Pompa sonucu hücreye giren K ve Na iyonlarının miktarları eşit değildir. Çıkarılan üç Na iyonu için, bir ATP molekülünün eş zamanlı hidrolizi ile iki adet K iyonu eklenir. Membranın karşıt taraflarındaki kanalın açılıp kapanması ve Na ve K bağlama etkinliğindeki değişim, ATP hidrolizinin enerjisiyle sağlanır. Taşınan iyonlar - Na ve K - bu enzimatik reaksiyonun kofaktörleridir. Teorik olarak, şu anda yalnızca birkaçı bilinmesine rağmen, bu prensiple çalışan çeşitli pompalar hayal edilebilir.
Glikoz taşınması. Glikoz taşınması, kolaylaştırılmış difüzyon veya aktif taşıma türüne göre gerçekleşebilir ve ilk durumda tek port, ikinci durumda simport olarak ilerler. Glikoz kolaylaştırılmış difüzyonla kırmızı kan hücrelerine taşınabilir. Kırmızı kan hücrelerine glikoz taşınmasına ilişkin Michaelis sabiti (Km) yaklaşık 1,5 mmol/L'dir (yani, bu glikoz konsantrasyonunda, mevcut permeaz moleküllerinin yaklaşık %50'si glikoz moleküllerine bağlanacaktır). İnsan kanındaki glikoz konsantrasyonu 4-6 mmol/l olduğundan kırmızı kan hücreleri tarafından emilimi neredeyse maksimum hızda gerçekleşir. Geçirgenliğin özgüllüğü, D-galaktoz ve D-mannozun aksine, L-izomerinin neredeyse eritrositlere taşınmaması, ancak taşıma sisteminin yarı doygunluğunu elde etmek için daha yüksek konsantrasyonların gerekli olması gerçeğinde zaten ortaya çıkmaktadır. Hücre içine girdikten sonra glikoz fosforilasyona uğrar ve artık hücreyi terk edemez. Glikoz permeazına D-heksoz permeazı da denir. Molekül ağırlığı 45 kDa olan integral bir membran proteinidir.
Glikoz ayrıca böbrek tübülleri ve bağırsak epitelyumu da dahil olmak üzere birçok dokunun plazma membranlarında bulunan Na+'ya bağımlı bir simport sistemi tarafından da taşınabilir. Bu durumda, bir glikoz molekülü, konsantrasyon gradyanına karşı kolaylaştırılmış difüzyonla taşınır ve bir Na iyonu, konsantrasyon gradyanı boyunca taşınır. Sistemin tamamı sonuçta Na + /K + - ATPaz'ın pompalama fonksiyonu aracılığıyla çalışır. Dolayısıyla symport ikincil bir aktif taşıma sistemidir. Amino asitler de benzer şekilde taşınır.
Ca 2+ pompası Ca2+ transferi sırasında aspartat kalıntısında fosforile edilen bir integral membran proteininden oluşan E1 - E2 tipi aktif bir taşıma sistemidir. Her ATP molekülünün hidrolizi sırasında iki Ca2+ iyonu aktarılır. Ökaryotik hücrelerde Ca2+, adı verilen kalsiyum bağlayıcı bir proteine bağlanabilir. kalmodulin ve kompleksin tamamı Ca2+ pompasına bağlanır. Ca2+ bağlayıcı proteinler ayrıca troponin C ve parvalbümini de içerir.
Na iyonları gibi Ca iyonları da Ca2+ -ATPase tarafından aktif olarak hücrelerden uzaklaştırılır. Endoplazmik retikulumun zarları özellikle büyük miktarlarda kalsiyum pompası proteini içerir. ATP hidrolizine ve Ca2+ transferine yol açan kimyasal reaksiyon zinciri aşağıdaki denklemler formunda yazılabilir:
2Ca n + ATP + E 1 Ca 2 - E - P + ADP
Ca 2 - E - P 2Ca dış + PO 4 3- + E 2
Dışarda San - Ca2+ nerede bulunur;
Ca ext - Ca 2+ içeride bulunur;
E1 ve E2, taşıyıcı enzimin farklı konformasyonlarıdır ve birinden diğerine geçişi ATP enerjisinin kullanımıyla ilişkilidir.
H +'nın sitoplazmadan aktif olarak uzaklaştırılmasına yönelik sistem iki tür reaksiyonla desteklenir: elektron taşıma zincirinin aktivitesi (redoks zinciri) ve ATP hidrolizi. Hem redoks hem de hidrolitik H + pompaları, ışığı veya kimyasal enerjiyi H + enerjisine dönüştürebilen zarlarda bulunur (yani prokaryotların plazma zarları, kloroplastların ve mitokondrinin konjuge zarları). H + ATPaz ve/veya redoks zincirinin çalışması sonucunda protonlar yer değiştirir ve zar üzerinde bir proton itici kuvvet (H +) belirir. Çalışmaların gösterdiği gibi, hidrojen iyonlarının elektrokimyasal gradyanı, çok sayıda metabolitin (anyonlar, amino asitler, şekerler vb.) birleşik taşınması (ikincil aktif taşıma) için kullanılabilir.
Plazma zarının aktivitesi ile ilişkili olanlar, büyük moleküler ağırlığa sahip katı ve sıvı maddelerin hücre tarafından emilmesini sağlar, - fagositoz Ve pinositoz(Gerch'ten. fagos- Orada , pinolar- içmek, Sitozlar- hücre). Hücre zarı, dışarıdan madde çeken cepler veya girintiler oluşturur. Daha sonra bu tür girintiler ayrılır ve dış ortamın bir damlasını (pinositoz) veya katı parçacıkları (fagositoz) bir zarla çevreler. Pinositoz, çok çeşitli hücrelerde, özellikle de emilim işlemlerinin meydana geldiği organlarda gözlenir.
Hücre zarı (plazma zarı), hücreleri çevreleyen ince, yarı geçirgen bir zardır.
Hücre zarının işlevi ve rolü
Görevi, bazı temel maddelerin hücreye girmesine izin verirken bazılarının girmesini engelleyerek iç mekanın bütünlüğünü korumaktır.
Aynı zamanda bazı organizmalara ve diğerlerine bağlanmanın temelini oluşturur. Böylece plazma zarı hücrenin şeklini de sağlar. Membranın diğer bir işlevi de hücre büyümesini denge yoluyla düzenlemektir.
Endositozda, maddeler emilirken lipitler ve proteinler hücre zarından uzaklaştırılır. Ekzositoz sırasında lipit ve protein içeren kesecikler hücre zarıyla birleşerek hücre boyutunu artırır. ve mantar hücrelerinin plazma zarları vardır. Örneğin iç kısımlar da koruyucu membranlarla çevrelenmiştir.
Hücre zarı yapısı
Plazma zarı esas olarak protein ve lipitlerin karışımından oluşur. Membranın vücuttaki konumuna ve rolüne bağlı olarak lipitler, zarın yüzde 20 ila 80'ini oluşturabilir, geri kalanı proteinlerden oluşabilir. Lipitler membrana esneklik kazandırmaya yardımcı olurken, proteinler hücrenin kimyasını kontrol edip korur ve moleküllerin membran boyunca taşınmasına yardımcı olur.
Membran lipitleri
Fosfolipidler plazma membranlarının ana bileşenidir. Hidrofilik (su çeken) baş bölgelerinin sulu sitozol ve hücre dışı sıvıya bakacak şekilde kendiliğinden organize olduğu, hidrofobik (suyu iten) kuyruk bölgelerinin ise sitozol ve hücre dışı sıvıdan uzağa baktığı bir lipit çift katmanı oluştururlar. Lipit çift katmanı yarı geçirgendir ve yalnızca bazı moleküllerin membrandan geçmesine izin verir.
Kolesterol, hayvan hücre zarlarının başka bir lipit bileşenidir. Kolesterol molekülleri membran fosfolipitleri arasında seçici olarak dağılır. Bu, fosfolipitlerin aşırı yoğunlaşmasını önleyerek hücre zarlarının sertliğinin korunmasına yardımcı olur. Bitki hücre zarlarında kolesterol yoktur.
Glikolipidler hücre zarlarının dış yüzeyinde bulunur ve onlara bir karbonhidrat zinciri ile bağlanır. Hücrenin vücuttaki diğer hücreleri tanımasına yardımcı olurlar.
Membran proteinleri
Hücre zarı iki tip ilişkili protein içerir. Periferik zarın proteinleri dışsaldır ve diğer proteinlerle etkileşime girerek onunla ilişkilidir. İntegral membran proteinleri membrana sokulur ve çoğu geçer. Bu transmembran proteinlerinin parçaları her iki yanında bulunur.
Plazma zarı proteinlerinin bir dizi farklı işlevi vardır. Yapısal proteinler hücrelere destek ve şekil sağlar. Membran reseptör proteinleri, hücrelerin hormonları, nörotransmitterleri ve diğer sinyal moleküllerini kullanarak dış ortamlarıyla iletişim kurmasına yardımcı olur. Küresel proteinler gibi taşıma proteinleri, molekülleri kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla hücre zarları boyunca taşır. Glikoproteinlerin kendilerine bağlı bir karbonhidrat zinciri vardır. Hücre zarına gömülü olarak moleküllerin değişimine ve taşınmasına yardımcı olurlar.
Organel zarları
Bazı hücresel organeller de koruyucu zarlarla çevrilidir. çekirdek,
sınırlayıcı ( bariyer) - hücresel içerikleri dış ortamdan ayırın;
Hücre ile çevre arasındaki alışverişi düzenler;
Hücreleri belirli özel metabolik yollara yönelik bölmelere veya bölmelere bölerler. bölme);
Bazı kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği yerdir (kloroplastlarda fotosentezin hafif reaksiyonları, mitokondride solunum sırasında oksidatif fosforilasyon);
Çok hücreli organizmaların dokularındaki hücreler arasındaki iletişimi sağlamak;
Taşıma- Zarlar arası taşımayı gerçekleştirir.
Reseptör- dış uyaranları tanıyan reseptör bölgelerinin konumudur.
Maddelerin taşınması zar aracılığıyla - zarın önde gelen işlevlerinden biri, hücre ile dış çevre arasındaki madde alışverişini sağlar. Maddelerin transferi için enerji tüketimine bağlı olarak bunlar ayırt edilir:
pasif taşıma veya kolaylaştırılmış difüzyon;
ATP ve enzimlerin katılımıyla aktif (seçici) taşıma.
Membran ambalajında taşıma. Büyük parçacıkları ve makromolekülleri zardan taşıyan mekanizmalar olan endositoz (hücrenin içine) ve ekzositoz (hücrenin dışına) vardır. Endositoz sırasında, plazma zarı bir istila oluşturur, kenarları birleşir ve sitoplazmaya bir kesecik salınır.
Vezikül, sitoplazmadan, dış sitoplazmik membranın bir parçası olan tek bir membranla sınırlandırılır. Fagositoz ve pinositoz vardır. Fagositoz, oldukça sert olan büyük parçacıkların emilmesidir.
Örneğin, lenfositlerin, protozoanın vb. fagositozu. Pinositoz, içinde çözünmüş maddeler içeren sıvı damlacıklarını yakalama ve emme işlemidir. Ekzositoz, çeşitli maddelerin hücreden uzaklaştırılması işlemidir. Ekzositoz sırasında kesecik veya vakuolün zarı dış sitoplazmik zarla birleşir. Keseciğin içeriği hücre yüzeyinin ötesine çıkarılır ve zar, dış sitoplazmik zara dahil edilir.Çekirdekte
pasif
Membran kanalları yoluyla difüzyon, su gözenekleri oluşturan özel kanal oluşturucu proteinlerin varlığı nedeniyle membrandan geçen yüklü moleküllerin ve iyonların (Na, K, Ca, Cl) taşınmasıdır.
Kolaylaştırılmış difüzyon, maddelerin özel taşıma proteinleri kullanılarak taşınmasıdır. Her protein, kesin olarak tanımlanmış bir molekülden veya ilgili molekül grubundan sorumludur, onunla etkileşime girer ve zar boyunca hareket eder. Örneğin şekerler, amino asitler, nükleotidler ve diğer polar moleküller.
Aktif taşıma taşıyıcı proteinler (ATPase) tarafından elektrokimyasal bir değişime karşı enerji tüketimiyle gerçekleştirilir. Kaynağı ATP molekülleridir. Örneğin sodyum bir potasyum pompasıdır.
Hücre içindeki potasyum konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve sodyum da bunun tersidir. Bu nedenle, potasyum ve sodyum katyonları, membranın su gözenekleri boyunca bir konsantrasyon gradyanı boyunca pasif olarak yayılır. Bu, zarın potasyum iyonları için geçirgenliğinin sodyum iyonlarından daha yüksek olmasıyla açıklanmaktadır. Buna göre potasyum hücre dışına sodyumdan daha hızlı hücre içine yayılır. Ancak normal hücre işleyişi için 3 potasyum ve 2 sodyum iyonunun belirli bir oranı gereklidir. Bu nedenle, zarda aktif olarak sodyumu hücre dışına ve potasyumu hücrenin içine pompalayan bir sodyum-potasyum pompası vardır. Bu pompa, konformasyonel yeniden düzenleme yeteneğine sahip bir transmembran membran proteinidir. Bu nedenle hem potasyum hem de sodyum iyonlarını (antiport) kendine bağlayabilir. Süreç enerji yoğundur:
Membranın içinden sodyum iyonları ve bir ATP molekülü pompa proteinine girer ve dışarıdan potasyum iyonları gelir.
Sodyum iyonları bir protein molekülü ile birleşir ve protein ATPaz aktivitesi kazanır, yani. Pompayı çalıştıran enerjinin salınımının eşlik ettiği ATP hidrolizine neden olma yeteneği.
ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan fosfat proteine bağlanır; proteini fosforile eder.
Fosforilasyon proteinde konformasyonel değişikliklere neden olur; sodyum iyonlarını tutamaz hale gelir. Serbest bırakılırlar ve hücrenin dışına çıkarlar.
Proteinin yeni yapısı, potasyum iyonlarının kendisine bağlanmasını teşvik eder.
Potasyum iyonlarının eklenmesi proteinin fosforilasyonuna neden olur. Tekrar konformasyonunu değiştirir.
Protein konformasyonundaki bir değişiklik hücre içinde potasyum iyonlarının salınmasına yol açar.
Protein yine sodyum iyonlarını kendisine bağlamaya hazırdır.
Bir çalışma döngüsünde pompa, hücreden 3 sodyum iyonunu dışarı pompalar ve 2 potasyum iyonunu içeri pompalar.
sitoplazma- hücrenin yüzey aparatı ile çekirdek arasında yer alan, hücrenin zorunlu bir bileşeni. Bu, aşağıdakilerden oluşan karmaşık bir heterojen yapısal komplekstir:
hiyaloplazma
organeller (sitoplazmanın kalıcı bileşenleri)
kapanımlar sitoplazmanın geçici bileşenleridir.
Sitoplazmik matris(hyaloplazma) hücrenin iç içeriğidir - renksiz, kalın ve şeffaf bir kolloidal çözelti. Sitoplazmik matrisin bileşenleri hücrede biyosentez işlemlerini gerçekleştirir ve esas olarak anaerobik glikoliz nedeniyle enerji üretimi için gerekli enzimleri içerir.
Sitoplazmik matrisin temel özellikleri.
Hücrenin koloidal özelliklerini belirler. Vakuolar sistemin hücre içi membranlarıyla birlikte oldukça heterojen veya çok fazlı koloidal bir sistem olarak düşünülebilir.
Sitoplazmanın viskozitesinde bir değişiklik, dış ve iç faktörlerin etkisi altında meydana gelen bir jelden (daha kalın) bir sol'a (daha fazla sıvı) geçiş sağlar.
Kromatoforlarda siklozis, amoeboid hareket, hücre bölünmesi ve pigmentin hareketini sağlar.
Hücre içi bileşenlerin konumunun polaritesini belirler.
Hücrelerin mekanik özelliklerini sağlar - esneklik, birleşme yeteneği, sertlik.
Organeller– Hücrenin belirli işlevleri yerine getirmesini sağlayan kalıcı hücresel yapılar. Yapısal özelliklere bağlı olarak:
zar organelleri - bir zar yapısına sahiptir.
Tek membranlı olabilirler (ER, Golgi aparatı, lizozomlar, bitki hücrelerinin vakuolleri). Çift zar (mitokondri, plastidler, çekirdek).
Membran olmayan organeller - zar yapısına sahip değildir (kromozomlar, ribozomlar, hücre merkezi, hücre iskeleti).
Genel amaçlı organeller tüm hücrelerin karakteristiğidir: çekirdek, mitokondri, hücre merkezi, Golgi aygıtı, ribozomlar, EPS, lizozomlar. Organeller belirli hücre tiplerinin karakteristik özelliği olduğunda, bunlara özel organeller denir (örneğin, kas lifini kasan miyofibriller). Endoplazmik retikulum
- zarı tübüllere, mikro boşluklara ve büyük sarnıçlara benzeyen birçok girinti ve kıvrım oluşturan tek bir sürekli yapı. ER zarları bir yandan hücre sitoplazmik zarına, diğer yandan nükleer zarın dış kabuğuna bağlanır.
Pürüzlü veya granüler ER'de sarnıçlar ve tübüller ribozomlarla ilişkilidir. zarın dış tarafıdır. Pürüzsüz veya agranüler ER'nin ribozomlarla bağlantısı yoktur. Bu zarın iç tarafıdır.
Fonksiyonel özelliklerine göre hücre zarı gerçekleştirdiği 9 fonksiyona ayrılabilir.
Hücre zarının görevleri:
1. Taşıma. Maddeleri hücreden hücreye taşır;
2. Bariyer. Seçici geçirgenliğe sahiptir, gerekli metabolizmayı sağlar;
3. Alıcı. Zarda bulunan bazı proteinler reseptördür;
4. Mekanik. Hücrenin ve mekanik yapılarının özerkliğini sağlar;
5. Matris. Matris proteinlerinin optimal etkileşimini ve yönelimini sağlar;
6. Enerji. Membranlar, mitokondride hücresel solunum sırasında enerji transfer sistemlerini içerir;
7. Enzimatik. Membran proteinleri bazen enzimlerdir. Örneğin bağırsak hücre zarları;
8. İşaretleme. Membran, hücrenin tanımlanmasına izin veren antijenleri (glikoproteinler) içerir;
9. Üretiliyor. Biyopotansiyellerin üretilmesini ve iletilmesini gerçekleştirir.
Hayvan hücresi veya bitki hücresinin yapısı örneğini kullanarak hücre zarının nasıl göründüğünü görebilirsiniz.
Şekil hücre zarının yapısını göstermektedir.
Hücre zarının bileşenleri, çeşitli hücre zarı proteinlerini (küresel, periferik, yüzey) ve ayrıca hücre zarı lipitlerini (glikolipid, fosfolipit) içerir. Ayrıca hücre zarının yapısında karbonhidratlar, kolesterol, glikoprotein ve protein alfa sarmalı bulunur.
Hücre zarı bileşimi
Hücre zarının ana bileşimi şunları içerir:
1. Proteinler - zarın çeşitli özelliklerinden sorumludur;
2. Membran sertliğinden sorumlu üç tip lipit (fosfolipitler, glikolipitler ve kolesterol).
Hücre zarı proteinleri:
1. Küresel protein;
2. Yüzey proteini;
3. Periferik protein.
Hücre zarının asıl amacı
Hücre zarının temel amacı:
1. Hücre ile çevre arasındaki alışverişi düzenler;
2. Herhangi bir hücrenin içeriğini dış ortamdan ayırarak bütünlüğünü sağlayın;
3. Hücre içi zarlar, hücreyi özel kapalı bölmelere - belirli çevresel koşulların korunduğu organellere veya bölmelere böler.
Hücre zarı yapısı
Hücre zarının yapısı, sıvı fosfolipid matrisinde çözünmüş küresel integral proteinlerin iki boyutlu bir çözeltisidir. Bu membran yapısı modeli, 1972'de iki bilim adamı Nicholson ve Singer tarafından önerildi. Böylece, zarların temeli, görebileceğiniz gibi, moleküllerin düzenli bir şekilde düzenlendiği, iki moleküllü bir lipit tabakasıdır.
