Canlı bir organizmanın temel yapısal birimi, hücre zarıyla çevrili sitoplazmanın farklılaşmış bir bölümü olan hücredir. Hücrenin üreme, beslenme, hareket gibi birçok önemli işlevi yerine getirmesi nedeniyle zarın plastik ve yoğun olması gerekir.

Hücre zarının keşfi ve araştırılmasının tarihi

1925'te Grendel ve Gorder, kırmızı kan hücrelerinin veya boş zarların "gölgelerini" tanımlamak için başarılı bir deney gerçekleştirdi. Birçok ciddi hataya rağmen bilim insanları lipit çift katmanını keşfettiler. Çalışmaları 1935'te Danielli, Dawson ve 1960'ta Robertson tarafından sürdürüldü. Uzun yıllar süren çalışmalar ve tartışma birikiminin bir sonucu olarak, 1972'de Singer ve Nicholson, membran yapısının akışkan mozaik modelini oluşturdular. Daha sonraki deneyler ve çalışmalar bilim adamlarının çalışmalarını doğruladı.

Anlam

Hücre zarı nedir? Bu kelime yüz yıldan fazla bir süre önce kullanılmaya başlandı; Latince'den çevrildiğinde “film”, “deri” anlamına geliyor. İç içerik ile dış ortam arasında doğal bir bariyer olan hücre sınırı bu şekilde belirlenir. Hücre zarının yapısı, nem ve nem nedeniyle yarı geçirgenliği ifade eder. besinler ve ayrışma ürünleri buradan serbestçe geçebilir. Bu kabuğa hücre organizasyonunun ana yapısal bileşeni denilebilir.

Hücre zarının ana fonksiyonlarını ele alalım

1. Hücrenin iç içeriği ile dış ortamın bileşenlerini ayırır.

2. Hücrenin sabit bir kimyasal bileşiminin korunmasına yardımcı olur.

3. Uygun metabolizmayı düzenler.

4. Hücreler arası iletişimi sağlar.

5. Sinyalleri tanır.

6. Koruma fonksiyonu.

"Plazma Kabuğu"

Plazma zarı olarak da adlandırılan dış hücre zarı, kalınlığı beş ila yedi nanomilimetre arasında değişen ultramikroskopik bir filmdir. Esas olarak protein bileşikleri, fosfolidler ve sudan oluşur. Film elastiktir, suyu kolayca emer ve hasar sonrasında bütünlüğünü hızla geri kazanır.

Evrensel bir yapıya sahiptir. Bu zar sınır pozisyonunda bulunur, seçici geçirgenlik sürecine katılır, çürüme ürünlerinin uzaklaştırılması ve sentezlenmesine yardımcı olur. Komşularla ilişkiler ve güvenilir koruma iç içeriğin hasardan korunması onu hücrenin yapısı gibi bir konuda önemli bir bileşen haline getirir. Hayvan organizmalarının hücre zarı bazen örtülüdür en ince katman- proteinleri ve polisakkaritleri içeren glikokaliks. Membranın dışındaki bitki hücreleri, destek görevi gören ve şekli koruyan bir hücre duvarı tarafından korunur. Bileşiminin ana bileşeni, suda çözünmeyen bir polisakarit olan elyaftır (selüloz).

Böylece dış hücre zarının onarım, koruma ve diğer hücrelerle etkileşim işlevi vardır.

Hücre zarının yapısı

Bu hareketli kabuğun kalınlığı altı ila on nanomilimetre arasında değişmektedir. Bir hücrenin hücre zarı, temeli bir lipit çift katmanı olan özel bir bileşime sahiptir. Suya karşı etkisiz olan hidrofobik kuyruklar iç tarafta bulunurken, suyla etkileşime giren hidrofilik kafalar dışarı doğru bakar. Her lipit, gliserol ve sfingozin gibi maddelerin etkileşiminin sonucu olan bir fosfolipiddir. Lipid çerçevesi, sürekli olmayan bir tabaka halinde düzenlenmiş proteinlerle yakından çevrilidir. Bazıları lipit tabakasına daldırılır, geri kalanı bunun içinden geçer. Bunun sonucunda suya geçirgen alanlar oluşur. Bu proteinlerin gerçekleştirdiği işlevler farklıdır. Bunlardan bazıları enzimler, geri kalanı ise çeşitli maddeleri dış ortamdan sitoplazmaya ve geriye aktaran taşıma proteinleridir.

Hücre zarı, integral proteinlerin içinden geçer ve bunlar tarafından yakından bağlanır ve periferik olanlarla bağlantı daha az güçlüdür. Bu proteinler, zarın yapısını korumak, sinyalleri almak ve dönüştürmek gibi önemli bir işlevi yerine getirir. çevre, maddelerin taşınması, zarlarda meydana gelen reaksiyonların katalizlenmesi.

Birleştirmek

Hücre zarının temeli bimoleküler bir katmandır. Sürekliliği sayesinde hücre bariyer ve mekanik özelliklere sahiptir. Yaşamın farklı aşamalarında bu çift katman bozulabilir. Sonuç olarak, hidrofilik gözeneklerin yapısal kusurları oluşur. Bu durumda hücre zarı gibi bir bileşenin kesinlikle tüm fonksiyonları değişebilir. Çekirdek dış etkilerden zarar görebilir.

Özellikler

Bir hücrenin hücre zarı vardır ilginç özellikler. Akışkanlığı nedeniyle bu zar katı bir yapı değildir ve onu oluşturan proteinlerin ve lipitlerin büyük kısmı, zar düzleminde serbestçe hareket eder.

Genel olarak hücre zarı asimetrik olduğundan protein ve lipit katmanlarının bileşimi değişiklik gösterir. Hayvan hücrelerinde kendilerine ait plazma membranları dıştan Reseptör ve sinyal fonksiyonlarını yerine getiren ve aynı zamanda hücrelerin dokuda birleştirilmesi sürecinde önemli bir rol oynayan bir glikoprotein katmanına sahiptir. Hücre zarı polardır, yani dıştaki yük pozitif, içteki yük ise negatiftir. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak hücre zarı seçici bir içgörüye sahiptir.

Bu, suya ek olarak yalnızca belirli bir grup molekülün ve çözünmüş madde iyonlarının hücreye girmesine izin verildiği anlamına gelir. Çoğu hücrede sodyum gibi bir maddenin konsantrasyonu, diğer hücrelere göre çok daha düşüktür. dış ortam. Potasyum iyonlarının farklı bir oranı vardır: Hücredeki miktarları çevreye göre çok daha yüksektir. Bu bağlamda, sodyum iyonları hücre zarına nüfuz etme eğilimindeyken, potasyum iyonları dışarıya salınma eğilimindedir. Bu koşullar altında zar, "pompalama" rolü oynayan ve maddelerin konsantrasyonunu dengeleyen özel bir sistemi harekete geçirir: sodyum iyonları hücrenin yüzeyine pompalanır ve potasyum iyonları içeriye pompalanır. Bu özellik Hücre zarının en önemli fonksiyonlarında yer alır.

Sodyum ve potasyum iyonlarının yüzeyden içeriye doğru hareket etme eğilimi, şeker ve amino asitlerin hücreye taşınmasında büyük rol oynar. Sodyum iyonlarının hücreden aktif olarak uzaklaştırılması sürecinde, zar, içeriye yeni glikoz ve amino asit alımı için koşullar yaratır. Aksine, potasyum iyonlarının hücreye aktarılması sürecinde, çürüme ürünlerinin hücre içinden dış ortama "taşıyıcılarının" sayısı yenilenir.

Hücre zarından hücre beslenmesi nasıl gerçekleşir?

Birçok hücre, maddeleri fagositoz ve pinositoz gibi işlemler yoluyla alır. İlk seçenekte esnek bir dış zar, yakalanan parçacığın son bulduğu küçük bir çöküntü oluşturur. Daha sonra girintinin çapı, kapalı parçacık hücre sitoplazmasına girene kadar büyür. Fagositoz yoluyla, amipler gibi bazı protozoaların yanı sıra kan hücreleri - lökositler ve fagositler de beslenir. Benzer şekilde hücreler de gerekli maddeleri içeren sıvıyı emer. yararlı malzeme. Bu olaya pinositoz denir.

Dış zar Hücrenin endoplazmik retikulumuyla yakından bağlantılıdır.

Birçok ana doku bileşeni türü, membran yüzeyinde çıkıntılara, kıvrımlara ve mikrovilluslara sahiptir. Bu kabuğun dışındaki bitki hücreleri, kalın ve mikroskop altında açıkça görülebilen bir başka hücreyle kaplıdır. Yapıldıkları lif, ahşap gibi bitki dokuları için destek oluşturmaya yardımcı olur. Hayvan hücrelerinde ayrıca hücre zarının üstünde yer alan çok sayıda dış yapı bulunur. Doğası gereği yalnızca koruyucudurlar; bunun bir örneği böceklerin örtü hücrelerinde bulunan kitindir.

Hücre zarına ek olarak hücre içi bir zar da vardır. İşlevi, hücreyi, belirli bir ortamın korunması gereken birkaç özel kapalı bölmeye (bölmelere veya organellere) bölmektir.

Bu nedenle, canlı bir organizmanın temel biriminin hücre zarı gibi bir bileşeninin rolünü abartmak imkansızdır. Yapı ve işlevler önemli bir genişlemeyi akla getiriyor Toplam alanı hücre yüzeyi, metabolik süreçlerin iyileştirilmesi. Bu moleküler yapı proteinlerden ve lipitlerden oluşur. Hücreyi dış ortamdan ayıran zar, onun bütünlüğünü sağlar. Onun yardımıyla hücreler arası bağlantılar oldukça güçlü bir seviyede tutularak dokular oluşturulur. Bu bakımdan hücre zarının hücredeki en önemli rollerden birini oynadığı sonucuna varabiliriz. Onun tarafından gerçekleştirilen yapı ve işlevler kökten farklıdır. farklı hücreler, amaçlarına bağlı olarak. Bu özellikleri sayesinde hücre zarlarının çeşitli fizyolojik aktiviteleri, hücre ve dokuların varlığındaki rolleri sağlanmaktadır.

Biyolojik membranlar.
"Membran" terimi (Latince membrana - deri, film), bir yandan hücrenin içeriği ile dış çevre arasında bir bariyer görevi gören hücre sınırını belirtmek için 100 yıldan daha uzun bir süre önce kullanılmaya başlandı. diğer yanda suyun ve bazı maddelerin geçebileceği yarı geçirgen bir bölme olarak. Ancak zarın görevleri bununla sınırlı değildir.Çünkü biyolojik zarlar hücrenin yapısal organizasyonunun temelini oluşturur.
Membran yapısı. Bu modele göre ana membran, moleküllerin hidrofobik kuyruklarının içe ve hidrofilik başlarının dışarıya baktığı bir lipit çift katmanıdır. Lipitler, fosfolipitler - gliserol veya sfingozin türevleri ile temsil edilir. Proteinler lipit tabakasıyla ilişkilidir. İntegral (transmembran) proteinler membrana nüfuz eder ve onunla sıkı bir şekilde ilişkilidir; çevresel olanlar nüfuz etmez ve zara daha az sıkı bağlanır. Membran proteinlerinin işlevleri: Membran yapısının korunması, çevreden sinyallerin alınması ve dönüştürülmesi. çevre, bazı maddelerin taşınması, zarlarda meydana gelen reaksiyonların katalizlenmesi. Membran kalınlığı 6 ila 10 nm arasında değişir.

Membran özellikleri:
1. Akışkanlık. Membran katı bir yapı değildir; kendisini oluşturan proteinlerin ve lipitlerin çoğu, zar düzleminde hareket edebilir.
2. Asimetri. Hem proteinlerin hem de lipitlerin dış ve iç katmanlarının bileşimi farklıdır. Ek olarak, hayvan hücrelerinin plazma zarlarının dışında bir glikoprotein tabakası bulunur (sinyal ve reseptör fonksiyonlarını yerine getiren ve aynı zamanda hücreleri dokularda birleştirmek için de önemli olan glikokaliks)
3. Polarite. Membranın dış tarafı taşır pozitif yük ve iç negatiftir.
4. Seçici geçirgenlik. Canlı hücrelerin zarları, suya ek olarak, yalnızca belirli moleküllerin ve çözünmüş maddelerin iyonlarının geçmesine izin verir (Hücre zarlarıyla ilgili olarak "yarı geçirgenlik" teriminin kullanılması tam olarak doğru değildir, çünkü bu kavram şunu ima eder: membran, çözünmüş maddelerin tüm moleküllerini ve iyonlarını tutarken yalnızca çözücü moleküllerin geçmesine izin verir.)

Dış hücre zarı (plazmalemma), proteinler, fosfolipidler ve sudan oluşan 7,5 nm kalınlığında ultramikroskopik bir filmdir. Suyla iyice ıslanan ve hasardan sonra bütünlüğünü hızla geri kazandıran elastik bir film. Tüm biyolojik zarlara özgü evrensel bir yapıya sahiptir. Bu zarın sınır konumu, seçici geçirgenlik, pinositoz, fagositoz, boşaltım ürünlerinin atılımı ve sentez süreçlerine, komşu hücrelerle etkileşime girmesi ve hücrenin hasardan korunması, rolünü son derece önemli kılmaktadır. Membranın dışındaki hayvan hücreleri bazen polisakkaritler ve proteinlerden oluşan glikokaliks denilen ince bir tabaka ile kaplanır. Bitki hücrelerinde, hücre zarının dışında, dış destek oluşturan ve hücrenin şeklini koruyan güçlü bir hücre duvarı vardır. Suda çözünmeyen bir polisakkarit olan liflerden (selüloz) oluşur.

Hücre zarları

Bir hücrenin yapısal organizasyonu, yapının zar prensibine dayanır, yani hücre esas olarak zarlardan oluşur. Tüm biyolojik zarların 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. fosfolipidler. Lipidler membranın kimyasal bileşiminin ortalama %40'ını oluşturur. 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 iki tabakalı;

© 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 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 karşı zayıf geçirgendirler (veya tamamen geçirimsizdirler). Membranların çeşitli maddelere karşı geçirgenliği, moleküllerinin özelliklerine (polarite, boyut vb.) ve 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 ulaşım- maddelerin enerji tüketimi olmadan taşınması;

© aktif taşımacılık- 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 dış ortamda belirli bir K ve Na iyonu oranının korunması önemlidir. 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 toplam 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 damlacıklarını yakalayıp absorbe etme işlemidir.

Ekzositoz- eleme süreci çeşitli maddeler hücreden. 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.

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.

Hücre - sistemi aççevre, 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 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 varılmasını sağlamıştır.

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. Daha yoğun organeller, düşük santrifüj hızlarında, daha az yoğun olanlar - yüksek hızlarda bir test tüpünde biriktirilir. Bu katmanlar ayrı ayrı incelenir.

Yaygın olarak kullanılan hücre ve doku kültürü yöntemi Bu, özel bir besin ortamı üzerindeki bir veya birkaç hücreden aynı tipte hayvan veya bitki hücrelerinden oluşan bir grubun elde edilebilmesi ve hatta bütün bir bitkinin yetiştirilebilmesi 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 kısım vardır: plazma zarı, çekirdek ve sitoplazma (Şekil 1).

Hücre zarı Hücreyi ve içeriğini ortamdan ayırır. Şekil 2'de şunu görüyorsunuz: zar iki katman lipitten oluşuyor ve protein molekülleri zarın kalınlığına nüfuz ediyor.

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, bitki hücresinin kofullarının hücre özsuyu olan sitoplazmada çözülür. Üstelik hücredeki konsantrasyonları çevreye göre çok daha yüksektir. 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) (Figür 3).

Hayvan hücreleri, bitki hücrelerinden farklı olarak, bazı zar proteinlerini ve lipitleri birleştirerek hücreyi dışarıdan saran, esas olarak 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 giriyorlar farklı maddeler. 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.

Lizozomların zarı tahrip edilirse, 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, filamentli veya küresel organellerdir (Şekil 4). Dış zar pürüzsüzdür ve iç kısım kıvrımlar oluşturur - Kristalar yüzeyini artıran. İç zar, organik maddelerin karbondioksit ve suya oksidasyonuna katılan enzimler içerir. 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: bir dış ve bir iç. İç membran kıvrımlar oluşturur; kıvrımlar arasında yığınlar halinde düzenlenmiş kabarcıklar var - taneler. 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 çağrı 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. 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 çiftler ve şekil ve boyut olarak farklılık gösteren 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 şekiller 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. Bitki hücresini hayvan hücresinden ayıran en az üç özelliği belirtiniz.
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

sitoplazma- hücrenin, plazma zarı ile çekirdek arasına alınmış zorunlu bir kısmı; hyaloplazma (sitoplazmanın ana maddesi), organeller (sitoplazmanın kalıcı bileşenleri) ve kapanımlara (sitoplazmanın geçici bileşenleri) bölünmüştür. Sitoplazmanın kimyasal bileşimi: Temel su (sitoplazmanın toplam kütlesinin% 60-90'ı), çeşitli organik ve inorganik bileşiklerdir. Sitoplazmanın alkali reaksiyonu vardır. Özellikökaryotik bir hücrenin sitoplazması - sürekli hareket ( siklosis). Öncelikle kloroplastlar gibi hücre organellerinin hareketi ile tespit edilir. Sitoplazmanın hareketi durursa hücre ölür, çünkü ancak sürekli hareket halindeyken işlevlerini yerine getirebilir.

Hyaloplazma ( sitozol) renksiz, sümüksü, kalın ve şeffaf bir kolloidal çözeltidir. Tüm metabolik süreçlerin gerçekleştiği yer burasıdır, çekirdeğin ve tüm organellerin birbirine bağlanmasını sağlar. Hiyaloplazmadaki sıvı kısmın veya büyük moleküllerin baskınlığına bağlı olarak, iki hiyaloplazma formu ayırt edilir: sol- daha fazla sıvı hyaloplazma ve jel- daha kalın hiyaloplazma. Aralarında karşılıklı geçişler mümkündür: jel sol haline dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir.

Sitoplazmanın fonksiyonları:

1. tüm hücre bileşenlerini tek bir sistemde birleştirmek,
2. Birçok biyokimyasal ve fizyolojik sürecin geçişine uygun ortam,
3. Organellerin varlığı ve işleyişi için ortam.

Hücre zarları

Hücre zarlarıökaryotik hücreleri sınırlandırır. Her hücre zarında en az iki katman ayırt edilebilir. İç katman sitoplazmaya bitişik ve temsil edilir hücre zarı(eşanlamlılar - plazmalemma, hücre zarı, sitoplazmik zar), üzerinde dış tabakanın oluştuğu. Hayvan hücresinde incedir ve denir glikokaliks(glikoproteinler, glikolipitler, lipoproteinler tarafından oluşturulur), bir bitki hücresinde - kalın, adı verilen hücre çeperi(selülozdan oluşur).

Tüm biyolojik zarlar ortak yapısal özelliklere ve özelliklere sahiptir. Şu anda genel olarak kabul ediliyor membran yapısının akışkan mozaik modeli. Membranın temeli, esas olarak fosfolipidlerden oluşan bir lipit çift katmanıdır. Fosfolipidler, bir yağ asidi kalıntısının bir fosforik asit kalıntısıyla değiştirildiği trigliseritlerdir; Molekülün fosforik asit kalıntısını içeren bölümüne hidrofilik baş, yağ asidi kalıntılarını içeren bölümlerine ise hidrofobik kuyruk adı verilir. Membranda fosfolipidler kesin bir şekilde sıralanmıştır: moleküllerin hidrofobik kuyrukları birbirine bakar ve hidrofilik kafalar suya doğru bakar.

Zar, lipitlere ek olarak proteinler de içerir (ortalama ≈ %60). Membranın spesifik fonksiyonlarının çoğunu belirlerler (belirli moleküllerin taşınması, reaksiyonların katalizlenmesi, çevreden sinyallerin alınması ve dönüştürülmesi, vb.). Şunlar vardır: 1) periferik proteinler(lipid çift katmanının dış veya iç yüzeyinde bulunur), 2) yarı integral proteinler(lipid çift katmanına değişen derinliklere daldırılmış), 3) integral veya zar ötesi proteinler(hücrenin hem dış hem de iç ortamına temas ederek zarı delin). İntegral proteinler bazı durumlarda kanal oluşturucu veya kanal proteinleri olarak adlandırılır, çünkü bunlar, polar moleküllerin hücreye geçtiği hidrofilik kanallar olarak düşünülebilir (zarın lipit bileşeni bunların geçmesine izin vermez).

A - hidrofilik fosfolipid kafası; B - hidrofobik fosfolipid kuyrukları; 1 - E ve F proteinlerinin hidrofobik bölgeleri; 2 - protein F'nin hidrofilik bölgeleri; 3 - bir glikolipid molekülündeki bir lipide bağlı dallanmış oligosakarit zinciri (glikolipitler, glikoproteinlerden daha az yaygındır); 4 - bir glikoprotein molekülündeki bir proteine ​​bağlı dallanmış oligosakarit zinciri; 5 - hidrofilik kanal (iyonların ve bazı polar moleküllerin geçebileceği bir gözenek görevi görür).

Membran karbonhidrat (%10'a kadar) içerebilir. Membranların karbonhidrat bileşeni, protein molekülleri (glikoproteinler) veya lipitlerle (glikolipitler) ilişkili oligosakarit veya polisakkarit zincirleri ile temsil edilir. Karbonhidratlar esas olarak zarın dış yüzeyinde bulunur. Karbonhidratlar membranın reseptör fonksiyonlarını sağlar. Hayvan hücrelerinde glikoproteinler, birkaç on nanometre kalınlığında olan glikokaliks adı verilen bir membran üstü kompleksi oluşturur. Birçok hücre reseptörü içerir ve onun yardımıyla hücre yapışması meydana gelir.

Protein, karbonhidrat ve lipit molekülleri hareketlidir ve zar düzleminde hareket edebilir. Plazma zarının kalınlığı yaklaşık 7,5 nm'dir.

Membran fonksiyonları

Membranlar aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

1. hücresel içeriklerin dış ortamdan ayrılması,
2. Hücre ile çevre arasındaki metabolizmanın düzenlenmesi,
3. hücreyi bölmelere (“bölmeler”) bölmek,
4. “enzimatik konveyörlerin” lokalizasyon yeri,
5. Çok hücreli organizmaların dokularında hücreler arası iletişimin sağlanması (adezyon),
6. sinyal tanıma

En önemli membran özelliği— seçici geçirgenlik, yani. Membranlar bazı maddelere veya moleküllere karşı oldukça geçirgendir ve diğerlerine karşı zayıf derecede geçirgendir (veya tamamen geçirimsizdir). Bu özellik, hücre ile dış ortam arasında madde alışverişini sağlayan zarların düzenleyici işlevinin temelini oluşturur. Maddelerin hücre zarından geçmesi olayına denir maddelerin taşınması. Şunlar vardır: 1) pasif ulaşım- maddelerin enerji tüketimi olmadan geçirilmesi süreci; 2) aktif taşımacılık- Enerji tüketimiyle ortaya çıkan maddelerin geçiş süreci.

Şu tarihte: pasif ulaşım maddeler daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük bir alana doğru hareket eder, yani. konsantrasyon gradyanı boyunca. Her çözeltide çözücü ve çözünen moleküller bulunur. Çözünen moleküllerin hareket ettirilmesi sürecine difüzyon, solvent moleküllerinin hareketine ise ozmoz adı verilir. 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.

Aşağıdaki pasif taşıma türleri ayırt edilebilir: 1) Basit difüzyon- maddelerin doğrudan lipit çift katmanı (oksijen, karbon dioksit); 2) membran kanalları yoluyla difüzyon— kanal oluşturucu proteinler (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) yoluyla taşıma; 3) Kolaylaştırılmış difüzyon- her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının (glikoz, amino asitler, nükleotidler) hareketinden sorumlu olan özel taşıma proteinleri kullanılarak maddelerin taşınması; 4) osmoz— su moleküllerinin taşınması (tüm biyolojik sistemlerde çözücü sudur).

gereklilik aktif taşımacılık Moleküllerin bir membran boyunca elektrokimyasal bir değişime karşı taşınmasının sağlanması gerektiğinde meydana gelir. Bu taşıma, aktivitesi enerji harcaması gerektiren özel taşıyıcı proteinler tarafından gerçekleştirilir. Enerji kaynağı ATP molekülleridir. Aktif taşıma şunları içerir: 1) Na + /K + pompası (sodyum-potasyum pompası), 2) endositoz, 3) ekzositoz.

Na + /K + pompasının çalışması. Normal işleyiş için hücrenin sitoplazmada ve dış ortamda belirli bir oranda K + ve Na + iyonlarını muhafaza etmesi gerekir. Hücre içindeki K + konsantrasyonu, dışarıdan önemli ölçüde daha yüksek olmalıdır ve Na + - bunun tersi de geçerlidir. Na + ve K +'nın membran gözeneklerinden serbestçe yayılabileceğine dikkat edilmelidir. Na + /K + pompası, bu iyonların konsantrasyonlarının eşitlenmesine karşı koyar ve aktif olarak Na +'yı hücrenin dışına ve K +'yı hücrenin içine pompalar. Na + /K + pompası, konformasyonel değişiklikler yapabilen bir transmembran proteinidir ve bunun sonucunda hem K + hem de Na +'yı bağlayabilir. Na + /K + pompa döngüsü aşağıdaki aşamalara ayrılabilir: 1) zarın içinden Na + eklenmesi, 2) pompa proteininin fosforilasyonu, 3) Na +'nın hücre dışı boşluğa salınması, 4) K+'nın zarın dışından eklenmesi, 5) pompa proteininin fosforilasyonu, 6) K+'nın hücre içi boşluğa salınması. Hücrenin çalışması için gereken enerjinin neredeyse üçte biri sodyum-potasyum pompasının çalışması için harcanır. Bir çalışma döngüsünde pompa, hücreden 3Na + pompalar ve 2K + pompalar.

Endositoz- Büyük parçacıkların ve makromoleküllerin hücre tarafından emilme süreci. İki tip endositoz vardır: 1) fagositoz- büyük parçacıkların (hücreler, hücre parçaları, makromoleküller) yakalanması ve emilmesi ve 2) pinositoz- yakalama ve emilim sıvı malzeme(çözelti, koloidal çözelti, süspansiyon). Fagositoz fenomeni I.I. 1882'de Mechnikov. Endositoz sırasında, plazma zarı bir istila oluşturur, kenarları birleşir ve sitoplazmadan tek bir zarla ayrılan yapılar sitoplazmaya bağlanır. Birçok protozoa ve bazı lökositler fagositoz yeteneğine sahiptir. Pinositoz bağırsak epitel hücrelerinde ve kan kılcal damarlarının endotelinde görülür.

Ekzositoz- endositozun tersi bir süreç: çeşitli maddelerin hücreden uzaklaştırılması. Ekzositoz sırasında, kesecik zarı dış sitoplazmik zar ile birleşir, vezikülün içeriği hücrenin dışına çıkarılır ve zarı dış sitoplazmik zara dahil edilir. Bu sayede endokrin bezlerinin hücrelerinden hormonlar uzaklaştırılır; protozoalarda sindirilmemiş besin kalıntıları uzaklaştırılır.

Git 5 numaralı dersler"Hücre teorisi. Hücresel organizasyon türleri"

Git 7 numaralı dersler“Ökaryotik hücre: organellerin yapısı ve işlevleri”