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

Membran fonksiyonları:

• · Bariyer – çevre ile düzenli, seçici, pasif ve aktif metabolizma sağlar. Örneğin peroksizom zarı sitoplazmayı hücre için tehlikeli olan peroksitlerden korur. Seçici geçirgenlik, zarın farklı atom veya moleküllere karşı geçirgenliğinin bunların boyutlarına bağlı olduğu anlamına gelir. elektrik yükü Ve kimyasal özellikler. Seçici geçirgenlik, hücrenin ve hücresel bölümlerin ortamdan ayrılmasını ve onlara gerekli maddelerin sağlanmasını sağlar.
• · Taşıma - Maddelerin hücre içine ve dışına taşınması zar yoluyla gerçekleşir. Membranlardan taşınma şunları sağlar: Besinlerin taşınması, Metabolik son ürünlerin uzaklaştırılması, Salgılama çeşitli maddeler, iyon gradyanları oluşturarak, hücresel enzimlerin çalışması için gerekli olan hücrede optimum pH ve iyon konsantrasyonlarını korur. Herhangi bir nedenle fosfolipid çift katmanını geçemeyen parçacıklar (örneğin, hidrofilik özellikleri nedeniyle, içerideki membran hidrofobik olduğundan ve hidrofilik maddelerin geçmesine izin vermediğinden veya büyük boyutlarından dolayı), ancak hücre için gerekli olan parçacıklar özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) ve kanal proteinleri yoluyla veya endositoz yoluyla membrana nüfuz edebilir. Pasif taşımada maddeler, difüzyon yoluyla bir konsantrasyon gradyanı boyunca enerji harcamadan lipit çift katmanını geçer. Bu mekanizmanın bir çeşidi, spesifik bir molekülün bir maddenin zardan geçmesine yardımcı olduğu kolaylaştırılmış difüzyondur. Bu molekülde yalnızca tek tip maddenin geçişine izin veren bir kanal bulunabilir. Aktif taşıma, konsantrasyon gradyanına karşı meydana geldiğinden enerji gerektirir. Membran üzerinde, aktif olarak potasyum iyonlarını (K +) hücreye pompalayan ve sodyum iyonlarını (Na +) dışarı pompalayan ATPase dahil özel pompa proteinleri vardır.
• · matris - zar proteinlerinin belirli bir göreceli konumunu ve yönelimini, bunların optimal etkileşimini sağlar.
• · mekanik - hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve ayrıca diğer hücrelerle (dokularda) bağlantıyı sağlar. Hücre duvarları mekanik fonksiyonun sağlanmasında ve hayvanlarda hücreler arası maddenin sağlanmasında 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 yardımıyla belirli sinyalleri algılayan moleküller). Örneğin kanda dolaşan hormonlar, yalnızca bu hormonlara karşılık gelen reseptörlere sahip olan hedef hücrelere etki eder. Nörotransmitterler ( kimyasallar(sinir uyarılarının iletilmesini sağlayan) aynı zamanda hedef hücrelerin özel reseptör proteinlerine de bağlanır.
• · enzimatik - membran proteinleri çoğunlukla enzimlerdir. Örneğin bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları sindirim enzimleri içerir.
• · Biyopotansiyellerin üretilmesi ve iletilmesinin uygulanması. Membranın 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 üzerindeki potansiyel farkının korunmasını ve sinir impulsunun oluşmasını sağlar.
• · hücre işaretlemesi - zar üzerinde işaretleyici görevi gören antijenler vardır - hücrenin tanımlanmasını sağlayan “etiketler”. Bunlar “anten” rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani dallı oligosakarit yan zincirlerine bağlı proteinler). Yan zincirlerin sayısız konfigürasyonu nedeniyle her hücre tipi için spesifik bir işaretleyici yapmak mümkündür. Hücreler, işaretleyicilerin yardımıyla diğer hücreleri tanıyabilir ve onlarla birlikte hareket edebilir, örneğin organ ve doku oluşumunda. Bu aynı zamanda izin verir bağışıklık sistemi Yabancı antijenleri tanır.

Bazı protein molekülleri lipit tabakası düzleminde serbestçe yayılır; Normal durumda hücre zarının farklı taraflarında ortaya çıkan protein moleküllerinin parçaları konumlarını değiştirmez.

Hücre zarlarının özel morfolojisi onların özelliklerini belirler. elektriksel özellikler Bunların arasında en önemlileri kapasitans ve iletkenliktir.

Kapasitif özellikler esas olarak, hidratlanmış iyonlara karşı geçirimsiz olan ve aynı zamanda verimli yük ayrımı ve depolaması ile katyonlar ve anyonların elektrostatik etkileşimini sağlayacak kadar ince (yaklaşık 5 nm) fosfolipit çift katmanı tarafından belirlenir. Ayrıca hücre zarlarının kapasitif özellikleri de zaman özelliklerini belirleyen nedenlerden biridir. elektriksel süreçler hücre zarlarından akar.

İletkenlik (g) -- karşılıklı elektrik direnci ve belirli bir iyon için toplam zar-ötesi akımın, onun zar-ötesi potansiyel farkını belirleyen değere oranına eşittir.

Çeşitli maddeler fosfolipid çift katmanından yayılabilir ve geçirgenlik derecesi (P), yani hücre zarının bu maddeleri geçme yeteneği, zarın her iki tarafındaki difüzyon maddesinin konsantrasyonlarındaki farka, çözünürlüğüne bağlıdır. Lipidlerde ve hücre zarının özelliklerinde. Membrandaki sabit alan koşulları altında yüklü iyonların difüzyon hızı, iyonların hareketliliği, membranın kalınlığı ve iyonların membrandaki dağılımı ile belirlenir. Elektrolit olmayanlar için, zarın geçirgenliği iletkenliğini etkilemez, çünkü elektrolit olmayanlar yük taşımaz, yani elektrik akımı taşıyamazlar.

Bir zarın iletkenliği onun iyonik geçirgenliğinin bir ölçüsüdür. İletkenlikteki bir artış, membrandan geçen iyonların sayısında bir artış olduğunu gösterir.

Biyolojik membranların önemli bir özelliği akışkanlıktır. Tüm hücre zarları hareketli sıvı yapılardır: onları oluşturan lipit ve protein moleküllerinin çoğu, zar düzleminde oldukça hızlı hareket etme kapasitesine sahiptir.

Gezegenimizdeki tüm canlıların hücrelerden, bu sayısız "" organik maddeden oluştuğu bir sır değil. Hücreler ise özel bir koruyucu kabukla (hücrenin yaşamında çok önemli bir rol oynayan bir zar) çevrelenir ve hücre zarının işlevleri yalnızca hücreyi korumakla sınırlı değildir, aynı zamanda hücreyi temsil eder. son derece karmaşık mekanizmaüreme, beslenme ve hücre yenilenmesinde rol oynar.

Hücre zarı nedir

"Membran" kelimesinin kendisi Latince'den "film" olarak çevrilmiştir, ancak membran sadece hücrenin sarıldığı bir tür film değil, birbirine bağlı ve sahip olan iki filmin birleşimidir. çeşitli özellikler. Aslında hücre zarı, her hücreyi komşu hücrelerden ve çevreden ayıran, hücrelerle çevre arasında kontrollü alışverişi gerçekleştiren üç katmanlı bir lipoprotein (yağ-protein) zarıdır, hücre zarının ne olduğunun akademik tanımıdır. öyle.

Membranın önemi çok büyüktür, çünkü sadece bir hücreyi diğerinden ayırmakla kalmaz, aynı zamanda hücrenin hem diğer hücrelerle hem de çevreyle etkileşimini sağlar.

Hücre zarı araştırmalarının tarihi

Hücre zarı çalışmalarına önemli bir katkı, 1925'te iki Alman bilim adamı Gorter ve Grendel tarafından yapıldı. O zaman, kırmızı kan hücreleri - eritrositler üzerinde karmaşık bir biyolojik deney yapmayı başardılar; bu sırada bilim adamları, tek bir yığın halinde istifledikleri ve yüzey alanını ölçtükleri sözde "gölgeler", boş eritrosit kabuklarını elde ettiler ve ayrıca içlerindeki lipit miktarını hesapladı. Bilim adamları, elde edilen lipit miktarına dayanarak bunların hücre zarının çift katmanını kaplamaya yetecek kadar olduğu sonucuna vardılar.

1935 yılında hücre zarı araştırmacılarından başka bir çift, bu kez Amerikalı Daniel ve Dawson, bir dizi uzun deneyden sonra hücre zarındaki protein içeriğini belirlediler. Membranın neden bu kadar yüksek bir yüzey gerilimine sahip olduğunu açıklamanın başka yolu yoktu. Bilim adamları, ekmeğin rolünün homojen lipit-protein katmanları tarafından oynandığı ve aralarında yağ yerine boşluk bulunan sandviç biçiminde bir hücre zarı modelini akıllıca sundular.

1950'de elektroniğin gelişiyle birlikte Daniel ve Dawson'ın teorisi pratik gözlemlerle doğrulandı - hücre zarının mikrograflarında, lipit ve protein baş katmanları ve ayrıca aralarındaki boş alan açıkça görülüyordu.

1960 yılında Amerikalı biyolog J. Robertson, hücre zarlarının üç katmanlı yapısı hakkında bir teori geliştirdi. uzun zamandır tek doğru olarak kabul edildi, ancak bilimin daha da gelişmesiyle birlikte onun yanılmazlığı konusunda şüpheler ortaya çıkmaya başladı. Yani, örneğin bakış açısından bakıldığında, hücrelerin gerekli besinleri tüm "sandviç" boyunca taşıması zor ve emek yoğun olacaktır.

Ve ancak 1972'de Amerikalı biyologlar S. Singer ve G. Nicholson, hücre zarının yeni bir sıvı-mozaik modelini kullanarak Robertson'un teorisindeki tutarsızlıkları açıklayabildiler. Özellikle hücre zarının bileşiminin homojen olmadığını, üstelik asimetrik olduğunu ve sıvıyla dolu olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca hücreler sürekli hareket halindedir. Hücre zarının bir parçası olan meşhur proteinler ise farklı yapı ve işlevlere sahiptir.

Hücre zarının özellikleri ve görevleri

Şimdi hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğine bakalım:

Hücre zarının bariyer işlevi, hücrenin sınırlarını koruyan, zararlı veya basitçe uygunsuz moleküllerin geçmesine izin vermeyen ve geciktiren, gerçek bir sınır muhafızı olan zardır.

Hücre zarının taşıma işlevi - zar yalnızca hücre kapısındaki bir sınır muhafızı değil, aynı zamanda içinden sürekli geçen bir tür gümrük kontrol noktasıdır; yararlı maddeler diğer hücrelerle ve çevreyle.

Matris işlevi - birbirine göre konumu belirleyen ve aralarındaki etkileşimi düzenleyen hücre zarıdır.

Mekanik fonksiyon - bir hücrenin diğerinden sınırlandırılmasından ve paralel olarak hücrelerin birbirine doğru şekilde bağlanmasından, bunların homojen bir doku halinde oluşturulmasından sorumludur.

Hücre zarının koruyucu işlevi, hücrenin koruyucu kalkanını oluşturmanın temelini oluşturur. Doğada bu fonksiyonun bir örneği sert ağaç, yoğun bir kabuk, koruyucu bir kabuk olabilir; bunların hepsi de zarın koruyucu fonksiyonundan kaynaklanmaktadır.

Enzimatik fonksiyon, hücredeki belirli proteinler tarafından gerçekleştirilen bir diğer önemli fonksiyondur. Örneğin bu fonksiyon sayesinde bağırsak epitelinde sindirim enzimlerinin sentezi meydana gelir.

Ayrıca tüm bunlara ek olarak hücre zarı üzerinden hücresel değişim gerçekleşir ve bu değişim üç farklı reaksiyonla gerçekleşebilir:

• Fagositoz, membrana gömülü fagosit hücrelerinin çeşitli maddeleri yakalayıp sindirdiği hücresel bir değişimdir. besinler.
• Pinositoz, kendisiyle temas halinde olan sıvı moleküllerin hücre zarı tarafından yakalanma işlemidir. Bunu yapmak için, zarın yüzeyinde, bir sıvı damlasını çevreliyormuş gibi görünen, bir kabarcık oluşturan ve daha sonra zar tarafından "yutulan" özel dallar oluşturulur.
• Ekzositoz ters süreç Bir hücre, salgılayıcı bir fonksiyonel sıvıyı membrandan yüzeye saldığında.

Hücre zarının yapısı

Hücre zarında üç sınıf lipit vardır:

• fosfolipidler (yağ ve fosforun bir kombinasyonudur),
• glikolipitler (yağlar ve karbonhidratların bir kombinasyonu),
• kolesterol

Fosfolipitler ve glikolipitler ise iki uzun hidrofobik kuyruğun uzandığı hidrofilik bir kafadan oluşur. Kolesterol bu kuyrukların arasındaki boşluğu doldurarak onların bükülmesini engeller; tüm bunlar bazı durumlarda bazı hücrelerin zarlarını çok sert hale getirir. Tüm bunların yanı sıra kolesterol molekülleri hücre zarının yapısını düzenler.

Ancak öyle de olsa hücre zarı yapısının en önemli kısmı protein, daha doğrusu farklı önemli roller oynayan farklı proteinlerdir. Membranın içerdiği proteinlerin çeşitliliğine rağmen onları birleştiren bir şey vardır: Halka şeklindeki lipitler, tüm zar proteinlerinin çevresinde bulunur. Halka şeklindeki lipitler, proteinler için bir tür koruyucu kabuk görevi gören ve onsuz çalışamayacakları özel yapılandırılmış yağlardır.

Hücre zarının yapısı üç katmandan oluşur: Hücre zarının temeli homojen bir sıvı bilipid tabakasıdır. Proteinler onu her iki taraftan da bir mozaik gibi kaplar. Yukarıda açıklanan işlevlere ek olarak, zarın sıvı katmanından geçemeyen maddelerin zardan geçtiği özel kanalların rolünü de proteinler oynar. Bunlar arasında örneğin potasyum ve sodyum iyonları bulunur; bunların zardan nüfuz etmesi için doğa, hücre zarlarında özel iyon kanalları sağlar. Yani proteinler hücre zarlarının geçirgenliğini sağlar.

Hücre zarına mikroskopla baktığımızda, üzerinde proteinlerin denizdeymiş gibi yüzdüğü, küçük küresel moleküllerden oluşan bir lipit tabakası görürüz. Artık hücre zarını hangi maddelerin oluşturduğunu biliyorsunuz.

Hücre zarı videosu

Ve son olarak hücre zarı ile ilgili eğitici bir video.

9.5.1. Membranların temel işlevlerinden biri madde transferine katılmaktır. Bu süreç üç ana mekanizma aracılığıyla gerçekleştirilir: basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma (Şekil 9.10). Hatırlamak en önemli özellikler bu mekanizmaların ve her durumda taşınan maddelerin örnekleri.

Şekil 9.10. Moleküllerin membran boyunca taşınma mekanizmaları

Basit difüzyon- maddelerin katılım olmadan membrandan aktarılması özel mekanizmalar. Taşıma, enerji tüketimi olmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleşir. Basit difüzyonla küçük biyomoleküller taşınır - H2O, CO2, O2, üre, hidrofobik düşük moleküllü maddeler. Basit difüzyon hızı konsantrasyon gradyanı ile orantılıdır.

Kolaylaştırılmış difüzyon- Protein kanalları veya özel taşıyıcı proteinler kullanılarak maddelerin membrandan aktarılması. Enerji tüketimi olmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleştirilir. Monosakkaritler, amino asitler, nükleotitler, gliserol ve bazı iyonlar taşınır. Doyma kinetiği karakteristiktir - taşınan maddenin belirli bir (doygunluk) konsantrasyonunda, taşıyıcının tüm molekülleri aktarıma katılır ve taşıma hızı maksimum değere ulaşır.

Aktif taşıma- ayrıca özel taşıma proteinlerinin katılımını gerektirir, ancak taşıma konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir ve bu nedenle enerji harcaması gerektirir. Bu mekanizmayı kullanarak Na+, K+, Ca2+, Mg2+ iyonları hücre zarından, protonlar ise mitokondri zarından taşınır. Maddelerin aktif taşınması doyma kinetiği ile karakterize edilir.

9.5.2. İyonların aktif taşınmasını gerçekleştiren bir taşıma sisteminin bir örneği, Na+,K+-adenosin trifosfatazdır (Na+,K+-ATPaz veya Na+,K+-pompa). Bu protein, plazma zarının derinliklerinde bulunur ve ATP hidroliz reaksiyonunu katalize etme kapasitesine sahiptir. 1 ATP molekülünün hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji, hücreden 3 Na+ iyonunu hücre dışı boşluğa ve 2 K+ iyonunu ters yönde aktarmak için kullanılır (Şekil 9.11). Na+,K+-ATPaz'ın etkisi sonucunda hücre sitozolü ile hücre dışı sıvı arasında konsantrasyon farkı oluşur. İyonların aktarımı eşdeğer olmadığından farklılık ortaya çıkar elektriksel potansiyeller. Böylece, zarın her iki tarafındaki Δφ elektrik potansiyellerindeki farkın enerjisinden ve ΔC maddelerinin konsantrasyonlarındaki farkın enerjisinden oluşan bir elektrokimyasal potansiyel ortaya çıkar.

Şekil 9.11. Na+, K+ pompa diyagramı.

9.5.3. Partiküllerin ve yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin membranlar boyunca taşınması

Hücrede, organik madde ve iyonların taşıyıcılar aracılığıyla taşınmasının yanı sıra, yüksek moleküllü bileşiklerin hücre içine alınması ve biyomembranın şeklini değiştirerek yüksek moleküllü bileşiklerin hücreden uzaklaştırılması için tasarlanmış çok özel bir mekanizma bulunmaktadır. Bu mekanizmaya denir veziküler taşıma.

Şekil 9.12. Veziküler taşıma türleri: 1 - endositoz; 2 - ekzositoz.

Makromoleküllerin transferi sırasında, membranla çevrili keseciklerin (veziküllerin) sıralı oluşumu ve füzyonu meydana gelir. Taşıma yönüne ve taşınan maddelerin doğasına bağlı olarak, aşağıdaki veziküler taşıma türleri ayırt edilir:

Endositoz(Şekil 9.12, 1) - maddelerin hücreye aktarılması. Ortaya çıkan keseciklerin boyutuna bağlı olarak ayırt edilirler:

A) pinositoz - küçük kabarcıklar (çapı 150 nm) kullanılarak sıvı ve çözünmüş makromoleküllerin (proteinler, polisakkaritler, nükleik asitler) emilmesi;

B) fagositoz — Mikroorganizmalar veya hücre artıkları gibi büyük parçacıkların emilmesi. Bu durumda fagozom adı verilen çapı 250 nm'den büyük büyük kesecikler oluşur.

Pinositoz çoğu ökaryotik hücrenin karakteristik özelliğidir, büyük parçacıklar ise özel hücreler (lökositler ve makrofajlar) tarafından emilir. Endositozun ilk aşamasında, maddeler veya parçacıklar membran yüzeyine adsorbe edilir; bu işlem enerji tüketimi olmadan gerçekleşir. Bir sonraki aşamada adsorbe edilen maddeyi içeren membran sitoplazmaya doğru derinleşir; Plazma zarının sonuçta ortaya çıkan lokal istilaları hücre yüzeyinden ayrılarak veziküller oluşturur ve bunlar daha sonra hücrenin içine göç eder. Bu süreç bir mikrofilament sistemi ile birbirine bağlıdır ve enerjiye bağlıdır. Hücreye giren kesecikler ve fagozomlar lizozomlarla birleşebilir. Lizozomlarda bulunan enzimler, keseciklerde ve fagozomlarda bulunan maddeleri, hücre tarafından kullanılabilecekleri sitozole taşınan düşük moleküler ağırlıklı ürünlere (amino asitler, monosakkaritler, nükleotitler) parçalar.

Ekzositoz(Şekil 9.12, 2) - parçacıkların ve büyük bileşiklerin hücreden transferi. Bu süreç, endositoz gibi, enerjinin emilmesiyle gerçekleşir. Başlıca ekzositoz türleri şunlardır:

A) salgı - kullanılan veya vücudun diğer hücrelerini etkileyen suda çözünebilen bileşiklerin hücreden uzaklaştırılması. Hem uzmanlaşmamış hücreler hem de endokrin bezleri, mukoza zarları hücreleri tarafından gerçekleştirilebilir. gastrointestinal sistem Vücudun özel ihtiyaçlarına bağlı olarak ürettikleri maddelerin (hormonlar, nörotransmiterler, proenzimler) salgılanmasına uyarlanmıştır.

Salgılanan proteinler, kaba endoplazmik retikulumun zarlarıyla ilişkili ribozomlarda sentezlenir. Bu proteinler daha sonra Golgi aygıtına taşınır, burada değiştirilir, konsantre edilir, sınıflandırılır ve daha sonra kesecikler halinde paketlenir, bunlar sitozole salınır ve ardından plazma zarı ile birleşerek keseciklerin içerikleri hücrenin dışında kalır.

Makromoleküllerin aksine, protonlar gibi salgılanan küçük parçacıklar, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma mekanizmaları kullanılarak hücre dışına taşınır.

B) boşaltım - kullanılamayan maddelerin hücreden uzaklaştırılması (örneğin, eritropoez sırasında, organel kalıntılarının toplandığı ağ maddesinin retikülositlerden uzaklaştırılması). Boşaltım mekanizması, atılan parçacıkların başlangıçta sitoplazmik bir kesecik içinde tutulması ve daha sonra plazma zarı ile kaynaşması gibi görünmektedir.

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

Bir hücre ancak parçalara bölünemeyen bir bütünlük sistemi olarak var olabilir. Hücre bütünlüğü biyolojik membranlar tarafından sağlanır. Hücre, daha yüksek dereceli bir sistemin - bir organizmanın - bir öğesidir. Hücrenin karmaşık moleküllerden oluşan parçaları ve organelleri komple sistemler daha düşük rütbe.

Kafes - açık sistemçevre, metabolizma ve enerji ile ilişkilidir. Her molekülün belirli işlevleri yerine getirdiği fonksiyonel bir sistemdir. Hücrenin stabilitesi, kendi kendini düzenleme ve kendini çoğaltma yeteneği vardır.

Hücre kendi kendini yöneten bir sistemdir. Hücrenin kontrol eden genetik sistemi karmaşık makromoleküller tarafından temsil edilir. nükleik asitler(DNA ve RNA).

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

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

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

Modern hücre teorisi aşağıdaki hükümleri içerir:

1) hücre - tüm organizmaların yapı ve gelişim birimi;

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

3) ana hücrenin bölünmesi sonucu yeni hücreler oluşur;

4) çok hücreli bir organizmada hücreler dokuları oluşturur;

5) Organlar dokulardan oluşur.

Modern biyolojik, fiziksel ve biyolojinin biyolojiye girişiyle birlikte kimyasal yöntemler Araştırma, çeşitli hücre bileşenlerinin yapısını ve işleyişini incelemeyi mümkün kılmıştır. Hücreleri incelemenin yöntemlerinden biri mikroskopi. Modern bir ışık mikroskobu, nesneleri 3000 kat büyütür ve en büyük hücre organellerini görmenizi, sitoplazmanın hareketini ve hücre bölünmesini gözlemlemenizi sağlar.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Şekil 3. Pinositoz ve fagositoz diyagramı.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Pirinç. 5. Kaba EPS yapısının şeması.

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

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

Sitoplazmada proteinler, lipitler ve karbonhidratlar taneler, kristaller ve damlacıklar şeklinde birikebilir. Bunlar içerme- Hücre tarafından ihtiyaç duyuldukça tüketilen besinleri rezerve edin.

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

Pirinç. 7. Golgi kompleksinin yapısının şeması.

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

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

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

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

Tablo 1. HÜCRE YAPISI

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

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

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

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

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

Somatik hücrelerdeki tüm kromozomlar, germ hücrelerindeki kromozomların aksine eşleşmiştir. Bir çifti oluşturan kromozomlar birbirinin aynısıdır. Eşleşmiş kromozomlara denir homolog. Ait olduğu kromozomlar farklı çiftlerşekil ve boyut olarak farklılık gösteren ve adı verilen homolog olmayan(Şekil 8).

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

Pirinç. 8. Drosophila hücrelerindeki kromozom seti.

Pirinç. 9. Kromozom yapısı.

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

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

Kromozomlar DNA ve proteinlerden oluşur. DNA'nın nükleotid bileşimi kişiden kişiye farklılık gösterdiğinden farklı türler Kromozom bileşimi her türe özgüdür.

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

Bu konular üzerinde çalıştıktan sonra şunları yapabilmelisiniz:

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

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

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

Hücre zarları

Bir hücrenin yapısal organizasyonu, yapının zar prensibine dayanır, yani hücre esas olarak zarlardan oluşur. Tüm biyolojik membranların ortak noktası yapısal özellikler ve özellikleri.

Şu anda, membran yapısının sıvı-mozaik modeli genel olarak kabul edilmektedir.

Membran, esas olarak oluşan bir lipit çift katmanına dayanmaktadır. fosfolipitler. Lipitler ortalama ≈%40'ı oluşturur kimyasal bileşim membranlar. Çift katmanlı bir yapıda, zardaki moleküllerin kuyrukları birbirine bakar ve kutup başları dışarı doğru bakar, dolayısıyla zarın yüzeyi hidrofiliktir. Lipidler membranların temel özelliklerini belirler.

Zar, lipitlere ek olarak proteinler de içerir (ortalama ≈%60). Membranın spesifik fonksiyonlarının çoğunu belirlerler. Protein molekülleri sürekli bir katman oluşturmaz (Şekil 280). Membranın konumuna bağlı olarak şunlar vardır:

© periferik proteinler- dışta bulunan proteinler veya iç yüzey lipit çift katmanı;

© yarı integral proteinler- lipit çift katmanına farklı derinliklere daldırılmış proteinler;

© integral, veya zar ötesi proteinler - zara nüfuz eden proteinler, hücrenin hem dış hem de iç ortamıyla temas eder.

Membran proteinleri çeşitli işlevleri yerine getirebilir:

© belirli moleküllerin taşınması;

© membranlarda meydana gelen reaksiyonların katalizi;

© membran yapısının korunması;

© çevreden gelen sinyalleri alır ve dönüştürür.

Membran %2 ila %10 oranında karbonhidrat içerebilir. Membranların karbonhidrat bileşeni genellikle protein molekülleri (glikoproteinler) veya lipitlerle (glikolipitler) ilişkili oligosakarit veya polisakkarit zincirleri ile temsil edilir. Karbonhidratlar esas olarak dış yüzey membranlar. Karbonhidratların hücre zarındaki işlevleri tam olarak anlaşılamamıştır ancak zarın reseptör işlevlerini sağladığını söyleyebiliriz.

Hayvan hücrelerinde glikoproteinler membran üstü bir kompleks oluşturur. glikokaliks onlarca nanometre kalınlığa sahip. İçinde hücre dışı sindirim meydana gelir, birçok hücre reseptörü bulunur ve görünüşe göre onun yardımıyla hücre yapışması meydana gelir.

Protein ve lipit molekülleri hareketlidir ve hareket edebilir , esas olarak membran düzleminde. Membranlar asimetriktir , yani zarın dış ve iç yüzeyinin lipid ve protein bileşimi farklıdır.

Plazma zarının kalınlığı ortalama 7,5 nm'dir.

Membranın temel işlevlerinden biri, hücre ile dış ortam arasında madde alışverişini sağlayan taşımadır. Membranlar seçici geçirgenlik özelliğine sahiptir, yani bazı maddelere veya moleküllere karşı iyi geçirgendirler ve diğerlerine göre zayıf geçirgendirler (veya tamamen geçirimsizdirler). Membran geçirgenliği farklı maddeler hem moleküllerinin özelliklerine (polarite, boyut vb.) hem de zarların özelliklerine (lipit tabakasının iç kısmı hidrofobiktir) bağlıdır.

Maddelerin membran boyunca taşınması için çeşitli mekanizmalar vardır (Şekil 281). Maddeleri taşımak için enerji kullanma ihtiyacına bağlı olarak:

© pasif taşıma- maddelerin enerji tüketimi olmadan taşınması;

© aktif taşıma- enerji tüketen ulaşım.

Pasif taşıma, konsantrasyon ve yüklerdeki farklılığa dayanır. Pasif taşımada maddeler her zaman daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana, yani bir konsantrasyon gradyanı boyunca hareket eder. Molekül yüklüyse, taşınması da elektriksel gradyan tarafından etkilenir. Bu nedenle insanlar sıklıkla her iki gradyanı birleştiren bir elektrokimyasal gradyandan bahseder. Taşıma hızı eğimin büyüklüğüne bağlıdır.

Pasif taşımanın üç ana mekanizması vardır:

© Basit difüzyon- maddelerin doğrudan lipit çift katmanı yoluyla taşınması. Gazlar, polar olmayan veya küçük yüksüz polar moleküller kolaylıkla içinden geçer. Molekül ne kadar küçükse ve yağda ne kadar çözünürse, zara o kadar hızlı nüfuz eder. İlginçtir ki su, yağda nispeten çözünmez olmasına rağmen lipit çift katmanına çok hızlı bir şekilde nüfuz eder. Bu, molekülünün küçük ve elektriksel olarak nötr olmasıyla açıklanmaktadır. Suyun zarlardan difüzyonuna denir osmoz yoluyla.

© Kolaylaştırılmış difüzyon- maddelerin özel araçlarla taşınması

Her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının taşınmasından sorumlu olan taşıma proteinleri. Taşınan maddenin bir molekülü ile etkileşime girerler ve onu bir şekilde zardan geçirirler. Bu sayede şekerler, amino asitler, nükleotidler ve daha birçok polar molekül hücre içerisine taşınır.

Aktif taşıma ihtiyacı, moleküllerin membran boyunca elektrokimyasal bir değişime karşı taşınmasının sağlanması gerektiğinde ortaya çıkar. Bu taşıma, aktivitesi enerji gerektiren taşıyıcı proteinler tarafından gerçekleştirilir. Enerji kaynağı ATP molekülleridir.

En çok çalışılan aktif taşıma sistemlerinden biri sodyum-potasyum pompasıdır. Hücre içindeki K konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve Na da bunun tersidir. Bu nedenle K, zarın su gözenekleri yoluyla pasif olarak hücre dışına, Na ise hücrenin içine yayılır. Aynı zamanda hücrenin normal işleyişi için sitoplazmada ve hücre içinde belirli bir oranda K ve Na iyonlarının korunması önemlidir. dış çevre. Bu mümkündür çünkü membran, (Na + K) pompasının varlığı sayesinde aktif olarak Na'yı hücrenin dışına ve K'yı hücrenin içine pompalar. (Na + K) pompasının çalışması, hücrenin ömrü için gerekli olan enerjinin neredeyse üçte birini tüketir.

Pompa, hem K hem de Na iyonlarını bağlayabildiği için konformasyonel değişiklikler yapabilen özel bir transmembran membran proteinidir. Bir (Na + K) pompasının çalışma döngüsü birkaç aşamadan oluşur (Şek. 282):

© Na iyonları ve bir ATP molekülü, zarın içinden pompa proteinine, K iyonları ise dışarıdan girer;

© Na iyonları bir protein molekülü ile birleşir ve protein ATPase aktivitesi kazanır, yani pompayı çalıştıran enerjinin salınmasıyla birlikte ATP hidrolizine neden olma yeteneği kazanır;

© ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan fosfat proteine ​​bağlanır, yani proteinin fosforilasyonu meydana gelir;

© fosforilasyon proteinde konformasyonel değişikliklere neden olur, Na iyonlarını tutamaz hale gelir - bunlar serbest bırakılır ve hücreyi terk eder;

© proteinin yeni yapısı, ona K iyonlarının eklenmesini mümkün kılacak şekildedir;

© K iyonlarının eklenmesi proteinin fosforilasyonuna neden olur, bunun sonucunda protein yeniden konformasyonunu değiştirir;

© protein konformasyonundaki değişiklik hücre içinde K iyonlarının salınmasına yol açar;

© artık protein tekrar Na iyonlarını kendisine bağlamaya hazırdır.

Bir çalışma döngüsünde, pompa hücreden 3 Na iyonu pompalar ve 2 K iyonu içeri pompalar. Aktarılan iyonların sayısındaki bu fark, zarın K iyonları için geçirgenliğinin Na'ya göre daha yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. iyonlar. Buna göre K, Na'dan hücre içine daha hızlı pasif olarak hücre dışına yayılır.

© pinositoz, içinde çözünmüş maddeler bulunan sıvı damlacıklarının yakalanıp emilmesi işlemidir.

Ekzositoz- çeşitli maddelerin hücreden uzaklaştırılması işlemi. Ekzositoz sırasında, vezikülün (veya vakuolün) zarı, dış sitoplazmik zarla temas ettiğinde onunla birleşir. Keseciğin içeriği deliğin dışına çıkarılır ve zarı, dış sitoplazmik zara dahil edilir.