Bir hücre zarı, bir hücre veya hücre organelinin yüzeyinde gömülü proteinler ve polisakaritler içeren bir bimoleküler lipid tabakasından oluşan ultra ince bir filmdir.

Membran fonksiyonları:

• · Bariyer - çevre ile düzenli, seçici, pasif ve aktif bir metabolizma sağlar. Örneğin, peroksizom zarı sitoplazmayı hücreye zararlı olan peroksitlerden korur. Seçici geçirgenlik, zarın farklı atomlara veya moleküllere karşı geçirgenliğinin boyutlarına bağlı olduğu anlamına gelir. elektrik şarjı ve kimyasal özellikler... Seçici geçirgenlik, hücre ve hücre bölmelerinin ortamdan ayrılmasını sağlar ve gerekli maddeleri sağlar.
• · Taşıma - maddeler zardan hücrenin içine ve dışına taşınır. Membranlar aracılığıyla taşıma şunları sağlar: besinlerin verilmesi, son metabolik ürünlerin uzaklaştırılması, salgı çeşitli maddeler Hücresel enzimlerin çalışması için gerekli olan iyonik gradyanların yaratılması, hücrede optimal pH'ın ve iyon konsantrasyonunun korunması. Herhangi bir nedenle fosfolipid çift katmanını geçemeyen (örneğin, içindeki zar hidrofobik olduğu ve hidrofilik maddelerin geçmesine izin vermediği veya büyük boyutları nedeniyle hidrofilik özellikler nedeniyle), ancak hücre için gerekli olan parçacıklar. , özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) ve kanal proteinleri yoluyla veya endositoz yoluyla zardan geçebilir. Pasif taşıma ile maddeler, difüzyon yoluyla konsantrasyon gradyanı boyunca enerji tüketimi olmadan lipid çift tabakasını geçerler. Bu mekanizmanın bir varyantı, belirli bir molekülün bir maddenin zardan geçmesine yardımcı olduğu kolaylaştırılmış difüzyondur. Bu molekül, yalnızca bir tür maddenin geçmesine izin veren bir kanala sahip olabilir. Aktif taşıma, konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştiği için enerji tüketimi gerektirir. Zar üzerinde, potasyum iyonlarını (K +) aktif olarak hücreye pompalayan ve hücreden sodyum iyonlarını (Na +) dışarı pompalayan ATPaz dahil olmak üzere özel pompa proteinleri vardır.
• Matris - zar proteinlerinin belirli bir karşılıklı düzenlemesini ve yönelimini, optimal etkileşimlerini sağlar.
• Mekanik - hücrenin özerkliğini, hücre içi yapılarını ve diğer hücrelerle (dokularda) bağlantı sağlar. Hücre duvarları mekanik fonksiyonun sağlanmasında önemli rol oynar ve hayvanlarda hücreler arası maddedir.
• Enerji - kloroplastlarda fotosentez ve mitokondride hücresel solunum sırasında, enerji transfer sistemleri proteinlerin de dahil olduğu zarlarında çalışır;
• Reseptör - zardaki bazı proteinler reseptördür (hücrenin belirli sinyalleri algıladığı moleküller). Örneğin, kanda dolaşan hormonlar, yalnızca bu hormonlara karşılık gelen reseptörlere sahip olan hedef hücrelere etki eder. nörotransmitterler ( kimyasal maddeler, sinir uyarılarının iletimini sağlar) ayrıca hedef hücrelerin özel reseptör proteinlerine bağlanır.
• Enzimatik - zar proteinleri genellikle enzimlerdir. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin plazma zarları, sindirim enzimleri içerir.
• · Biyopotansiyellerin üretilmesi ve gerçekleştirilmesi. Membran yardımıyla, hücrede sabit bir iyon konsantrasyonu korunur: hücre içindeki K + iyonunun konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksektir ve Na + konsantrasyonu çok daha düşüktür, bu çok önemlidir, çünkü çok önemlidir. bu, zardaki potansiyel farkın korunmasını ve bir sinir impulsunun üretilmesini sağlar.
• · Hücre etiketlemesi - zar üzerinde belirteç görevi gören antijenler vardır - hücreyi tanımlamanıza izin veren "etiketler". Bunlar, "antenler" rolünü oynayan glikoproteinlerdir (yani, onlara bağlı dallı oligosakarit yan zincirleri olan proteinler). Sayısız yan zincir konfigürasyonu nedeniyle, her hücre tipi için özel bir işaretleyici yapmak mümkündür. İşaretleyicilerin yardımıyla hücreler, diğer hücreleri tanıyabilir ve örneğin organların ve dokuların oluşumu sırasında onlarla uyum içinde hareket edebilir. Bu da izin verir bağışıklık sistemi yabancı antijenleri tanır.

Bazı protein molekülleri, lipid tabakasının düzleminde serbestçe difüze olur; normal durumda, hücre zarının zıt 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, hidratlı iyonlara karşı geçirimsiz olan ve aynı zamanda yüklerin etkin bir şekilde ayrılmasını ve birikmesini ve katyonların ve anyonların elektrostatik etkileşimini sağlamak için yeterince ince (yaklaşık 5 nm) olan fosfolipid çift tabakası tarafından belirlenir. Ayrıca hücre zarlarının kapasitif özellikleri, hücre zarlarında meydana gelen elektriksel işlemlerin zamansal özelliklerini belirleyen nedenlerden biridir.

İletkenlik (g) tersidir elektrik direnci ve belirli bir iyon için toplam transmembran akımının değerinin, onun transmembran potansiyel farkına neden olan değere oranına eşittir.

Fosfolipid çift tabakasından çeşitli maddeler yayılabilir ve geçirgenlik derecesi (P), yani hücre zarının bu maddeleri geçirme yeteneği, zarın her iki tarafındaki difüzyon maddesinin konsantrasyonundaki farka, onun lipidlerde çözünürlük ve hücre zarının özellikleri. Zardaki sabit bir alanda yüklü iyonların difüzyon hızı, iyonların hareketliliği, zarın kalınlığı ve zardaki iyonların dağılımı ile belirlenir. Elektrolit olmayanlar için membran geçirgenliği iletkenliğini etkilemez, çünkü elektrolit olmayanlar yük taşımazlar, yani elektrik akımı taşıyamazlar.

Bir zarın iletkenliği, iyonik geçirgenliğinin bir ölçüsüdür. İletkenlikteki artış, zardan geçen iyonların sayısındaki artışı gösterir.

Biyolojik membranların önemli bir özelliği akışkanlıktır. Tüm hücre zarları hareketli sıvı yapılardır: onları oluşturan lipid ve protein moleküllerinin çoğu zar düzleminde oldukça hızlı hareket edebilir.

Gezegenimizdeki tüm canlıların hücrelerden, bu sayısız "" organik maddeden oluştuğu bir sır değil. Hücreler de özel bir koruyucu zarla çevrilidir - hücrenin yaşamında çok önemli bir rol oynayan bir zar ve hücre zarının işlevleri yalnızca hücrenin korunmasıyla sınırlı değildir, aynı zamanda en karmaşık mekanizmaüreme, beslenme, hücre yenilenmesi ile ilgili.

hücre zarı nedir

"Zar" kelimesinin kendisi Latince'den "film" olarak çevrilir, ancak zar sadece hücrenin sarıldığı bir tür film değil, birbirine bağlı ve farklı özelliklere sahip bir dizi iki filmdir. Aslında hücre zarı, her hücreyi komşu hücrelerden ve çevreden ayıran ve hücreler ile çevre arasında kontrollü alışverişi gerçekleştiren üç katmanlı bir lipoprotein (yağ-protein) zardır, hücre zarının ne olduğunun akademik tanımı budur. dır-dir.

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

Hücre zarı araştırmalarının tarihi

Hücre zarının çalışmasına 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, bir yığın halinde katlanan ve yüzey alanını ölçen "gölgeler", boş kırmızı kan hücrelerinin kabuklarını aldılar. ve ayrıca içlerindeki lipid miktarını da hesapladı. Alınan lipit miktarına dayanarak, bilim adamları, onları hücre zarının çift katmanından yakaladığımız sonucuna vardılar.

1935'te, hücre zarını inceleyen başka bir çift araştırmacı, 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 bir yolu yoktu. Bilim adamları, homojen lipid-protein katmanlarının ekmek rolünü oynadığı ve aralarında tereyağı yerine bir boşluk olduğu bir sandviç şeklinde bir hücre zarı modelini ustaca sundular.

1950'de Daniel ve Dawson'ın elektronik teorisinin ortaya çıkmasıyla birlikte, pratik gözlemlerle bunu doğrulamak mümkün oldu - hücre zarının mikrograflarında, lipit katmanları ve protein kafaları ve ayrıca aralarındaki boşluk açıkça görülebiliyordu.

1960 yılında, Amerikalı biyolog J. Robertson, uzun süredir tek doğru olarak kabul edilen hücre zarlarının üç katmanlı yapısı teorisini geliştirdi, ancak bilimin daha da gelişmesiyle, yanılmazlığı konusunda şüpheler ortaya çıkmaya başladı. Bu nedenle, örneğin, hücreler açısından, gerekli besinleri tüm "sandviç" boyunca taşımak zor ve emek yoğun olacaktır.

Ve sadece 1972'de Amerikalı biyologlar S. Singer ve G. Nicholson, Robertson'ın teorisindeki tutarsızlıkları hücre zarının yeni bir sıvı mozaik modelinin yardımıyla açıklayabildiler. Özellikle, hücre zarının bileşimde tek tip olmadığını, ayrıca asimetrik olduğunu ve sıvı ile dolu olduğunu buldular. Ayrıca hücreler sürekli hareket halindedir. Ve hücre zarını oluşturan ünlü proteinlerin farklı yapıları ve işlevleri vardır.

Hücre zarı özellikleri ve işlevleri

Şimdi hücre zarının hangi işlevleri yerine getirdiğine bir göz atalım:

Hücre zarının bariyer işlevi - zar, gerçek bir sınır muhafızı gibi, hücrenin sınırları üzerinde nöbet tutar, zararlı veya basitçe uygunsuz molekülleri içeri almaz, hapseder

Hücre zarının taşıma işlevi - zar sadece hücrenin kapısında bir sınır muhafızı değil, aynı zamanda sürekli değiş tokuş yoluyla bir tür gümrük kontrol noktasıdır. faydalı maddeler diğer hücreler ve çevre ile.

Matris işlevi - birbirine göre konumu belirleyen hücre zarıdır, aralarındaki etkileşimi düzenler.

Mekanik fonksiyon - bir hücreyi diğerinden sınırlamaktan ve paralel olarak, hücrelerin homojen bir dokuya dönüşmesi için hücreleri birbirine doğru şekilde bağlamaktan sorumludur.

Hücre zarının koruyucu işlevi, koruyucu bir hücre kalkanı oluşturmanın temelidir. Doğada, bu işlevin örnekleri, zarın koruyucu işlevi nedeniyle sert ahşap, yoğun cilt, koruyucu kabuk olabilir.

Enzimatik fonksiyon, hücredeki bazı proteinler tarafından gerçekleştirilen bir diğer önemli fonksiyondur. Örneğin, bu işlevi nedeniyle bağırsak epitelinde sindirim enzimleri sentezlenir.

Ayrıca tüm bunlara ek olarak hücre değişimi, hücre zarı aracılığıyla gerçekleşir ve bu üç farklı reaksiyonda gerçekleşebilir:

• Fagositoz, zarın içine yerleştirilmiş fagosit hücrelerinin çeşitli maddeleri yakalayıp sindirdiği hücresel bir değişimdir. besinler.
• Pinositoz - hücre zarı, onunla temas halinde olan sıvı molekülleri tarafından yakalanma sürecidir. Bunun için, zarın yüzeyinde, bir damla sıvıyı çevreliyor gibi görünen ve daha sonra zar tarafından "yutulan" bir kabarcık oluşturan özel dallar oluşur.
• ekzositoz - ters işlem hücre zardan yüzeye bir salgı fonksiyonel sıvı salgıladığında.

Hücre zarı yapısı

Hücre zarında üç sınıf lipid vardır:

• fosfolipidler (yağ ve fosforun bir kombinasyonudur),
• glikolipidler (yağ ve karbonhidratların bir kombinasyonudur),
• kolesterol.

Fosfolipidler ve glikolipidler, iki uzun hidrofobik kuyruğun uzandığı hidrofilik bir kafadan oluşur. Kolesterol, bu kuyruklar arasındaki boşluğu kaplar ve bükülmelerini önler, tüm bunlar bazı durumlarda bazı hücrelerin zarını çok sert hale getirir. Tüm bunlara ek olarak, kolesterol molekülleri hücre zarının yapısını düzenler.

Ancak her ne olursa olsun hücre zarının yapısının en önemli parçası proteindir, daha doğrusu farklı önemli roller oynayan farklı proteinlerdir. Zarda bulunan proteinlerin çeşitliliğine rağmen, onları birleştiren bir şey vardır - zarın tüm proteinlerinin etrafında halka şeklindeki lipitler bulunur. Halka şeklindeki lipitler, proteinler için bir tür koruyucu kabuk görevi gören özel yapılı yağlardır ve bunlar olmadan çalışmazlar.

Hücre zarının yapısı üç katmana sahiptir: hücre zarının tabanı homojen bir sıvı bilipid katmandır. Mozaik gibi iki tarafını da sincaplar kaplıyor. Proteinlerdir, yukarıda açıklanan işlevlerine ek olarak, zarın sıvı tabakasına nüfuz edemeyen maddelerin zardan geçtiği bir tür kanal rolü de oynarlar. Bunlar, örneğin potasyum ve sodyum iyonlarını içerir, zardan geçmeleri için doğa, hücre zarlarının özel iyon kanalları sağlar. Başka bir deyişle, proteinler hücre zarlarının geçirgenliğini sağlar.

Hücre zarına mikroskopla bakarsak, proteinlerin denizde olduğu gibi üzerinde yüzdüğü küçük küresel moleküllerin oluşturduğu bir lipid tabakası görürüz. Artık hangi maddelerin hücre zarının bir parçası olduğunu biliyorsunuz.

Hücre zarı, video

Ve son olarak hücre zarı ile ilgili eğitici bir video.

9.5.1. Membranların ana işlevlerinden biri, maddelerin transferine katılmaktır. Bu süreç üç ana mekanizma ile kolaylaştırılır: basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma (Şekil 9.10). Unutma zorunlu özellikler bu mekanizmalar ve her durumda taşınan maddelerin örnekleri.

Şekil 9.10. Moleküllerin zardan geçiş mekanizmaları

Basit difüzyon- katılım olmadan zardan maddelerin transferi özel mekanizmalar... Taşıma, enerji tüketimi olmaksızın bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleşir. Basit difüzyonla, küçük biyomoleküller taşınır - Н2О, СО2, О2, üre, hidrofobik düşük moleküler ağırlıklı maddeler. Basit difüzyon hızı, konsantrasyon gradyanı ile orantılıdır.

Kolaylaştırılmış difüzyon- Protein kanalları veya özel taşıyıcı proteinler kullanılarak maddelerin zardan transferi. Enerji tüketimi olmadan konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleştirilir. Monosakkaritler, amino asitler, nükleotitler, gliserol ve bazı iyonlar taşınır. Doyma kinetiği karakteristiktir - aktarılan maddenin belirli bir (doygun) konsantrasyonunda, tüm taşıyıcı moleküller transferde yer alır ve taşıma hızı sınırlayıcı bir değere ulaşır.

Aktif taşımacılık- ayrıca özel taşıyıcı proteinlerin katılımını gerektirir, ancak aktarım konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir ve bu nedenle enerji gerektirir. Bu mekanizmanın yardımıyla Na +, K +, Ca2 +, Mg2 + iyonları hücre zarından, protonlar ise mitokondriyal zardan taşınır. Doygunluk kinetiği, maddelerin aktif taşınmasının özelliğidir.

9.5.2. İyonları aktif olarak taşıyan bir taşıma sistemine bir örnek Na +, K + -adenosin trifosfatazdır (Na +, K + -ATPase veya Na +, K + -pompa). Bu protein, plazma zarının kalınlığında bulunur ve ATP hidroliz reaksiyonunu katalize edebilir. 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+ -ATPase'nin etkisinin bir sonucu olarak hücre sitozolü ile hücre dışı sıvı arasında bir konsantrasyon farkı oluşur. İyonların transferi eşdeğer olmadığından, bir fark ortaya çıkar. elektrik potansiyelleri... Böylece, elektrik potansiyelleri Δφ'deki farkın enerjisinden ve zarın her iki tarafındaki ΔС maddelerinin konsantrasyonlarındaki farkın enerjisinden oluşan bir elektrokimyasal potansiyel ortaya çıkar.

Şekil 9.11. Na +, K + -pompa devresi.

9.5.3. Partiküllerin ve yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin membranlardan taşınması

Organik madde ve iyonların taşıyıcılar tarafından taşınmasının yanı sıra, hücrede, biyomembranın şeklini değiştirerek hücre tarafından emilmesi ve yüksek moleküler bileşiklerin uzaklaştırılması için tasarlanmış tamamen özel bir mekanizma vardır. Bu mekanizma denir veziküler taşıma ile.

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

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

endositoz(Şekil 9.12, 1) - maddelerin hücreye transferi. Ortaya çıkan veziküllerin boyutuna bağlı olarak, şunlar vardır:

a) pinositoz - sıvı ve çözünmüş makromoleküllerin (proteinler, polisakkaritler, nükleik asitler) küçük kabarcıklar (150 nm çapında) kullanılarak absorpsiyonu;

B) fagositoz - mikroorganizmalar veya hücre kalıntıları gibi büyük partiküllerin alınması. Bu durumda, 250 nm'den daha büyük çapa sahip fagozom adı verilen büyük kabarcıklar oluşur.

Pinositoz çoğu ökaryotik hücrenin özelliğidir, büyük parçacıklar ise özel hücreler - lökositler ve makrofajlar tarafından emilir. Endositozun ilk aşamasında, maddeler veya partiküller membran yüzeyinde adsorbe edilir, bu işlem enerji tüketimi olmadan gerçekleşir. Bir sonraki aşamada, adsorbe edilen maddeyi içeren zar, sitoplazmaya derinleşir; plazma zarının oluşan lokal invaginasyonları hücre yüzeyinden ayrılarak, daha sonra hücreye göç eden kabarcıklar oluşturur. Bu süreç bir mikrofilament sistemi ile ilişkilidir ve uçucudur. Hücreye giren veziküller ve fagozomlar, lizozomlarla birleşebilir. Lizozomlarda bulunan enzimler, veziküllerde ve fagozomlarda bulunan maddeleri, hücre tarafından kullanılabilecekleri sitozole taşınan düşük moleküler ağırlıklı ürünlere (amino asitler, monosakkaritler, nükleotitler) parçalar.

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

a) salgı - kullanılan veya vücudun diğer hücrelerini etkileyen suda çözünür bileşiklerin hücreden uzaklaştırılması. Hem uzmanlaşmamış hücreler hem de endokrin bezlerinin hücreleri, mukoza zarı tarafından gerçekleştirilebilir. gastrointestinal sistem vücudun özel ihtiyaçlarına bağlı olarak, onlar tarafından üretilen maddelerin (hormonlar, nörotransmiterler, proenzimler) salgılanması için uyarlanmıştır.

Salgılanan proteinler, kaba endoplazmik retikulumun zarlarıyla ilişkili ribozomlarda sentezlenir. Daha sonra bu proteinler Golgi aygıtına taşınır, burada modifiye edilirler, konsantre edilirler, sıralanırlar ve daha sonra veziküllere paketlenirler, bunlar sitozole bölünür ve daha sonra veziküllerin içeriği hücrenin dışında olacak şekilde plazma zarı ile kaynaştırılır. .

Makromoleküllerin aksine, küçük boyutlu salgılanan parçacıklar, örneğin protonlar, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma mekanizmaları kullanılarak hücreden taşınır.

B) boşaltım - kullanılamayan maddelerin hücreden çıkarılması (örneğin, eritropoez sırasında organellerin birikmiş kalıntıları olan retikülosit maddesinin retikülositlerinden çıkarılması). Boşaltım mekanizması, görünüşe göre, salgılanan parçacıkların ilk başta sitoplazmik vezikülde son bulmasından ve daha sonra plazma zarı ile kaynaşmasından oluşur.

Dünya'da yaşayan organizmaların ezici çoğunluğu, kimyasal bileşimleri, yapıları ve yaşamsal aktiviteleri birçok yönden benzer olan hücrelerden oluşur. Her hücre metabolize edilir ve enerji dönüştürülür. Hücre bölünmesi, organizmaların büyümesinin ve üremesinin temelini oluşturur. Dolayısıyla hücre, organizmaların bir yapı, gelişme ve üreme birimidir.

Bir hücre, ancak parçalara bölünmeyen bütünsel bir sistem olarak var olabilir. Hücrenin bütünlüğü biyolojik zarlarla sağlanır. Bir hücre, daha yüksek dereceli bir sistemin bir unsurudur - bir organizma. Karmaşık moleküllerden oluşan bir hücrenin parçaları ve organelleri, bütünsel sistemler alt rütbe.

hücre - sistemi açÇevre, metabolizma ve enerji ile ilgili. Her molekülün belirli işlevleri gerçekleştirdiği işlevsel bir sistemdir. Hücre dirençlidir, kendi kendini düzenler ve kendi kendini çoğaltır.

Hücre kendi kendini yöneten bir sistemdir. Hücrenin kontrol genetik sistemi, karmaşık makromoleküllerle temsil edilir - nükleik asitler(DNA ve RNA).

1838-1839'da. Alman biyologlar M. Schleiden ve T. Schwann hücre hakkındaki bilgileri genelleştirdiler ve özü, bitki ve hayvan tüm organizmaların hücrelerden oluşması olan hücre teorisinin temel önermesini formüle ettiler.

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

Rus bilim adamı K. Baer tarafından 1826'da memeli yumurtalarının keşfi, hücrenin çok hücreli organizmaların gelişiminin temelini oluşturduğu sonucuna yol açtı.

Modern hücresel teori aşağıdaki hükümleri içerir:

1) hücre, tüm organizmaların yapı ve gelişim birimidir;

2) canlı doğanın farklı krallıklarındaki organizmaların hücreleri yapı, kimyasal bileşim, metabolizma, yaşamın ana tezahürleri 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 biyolojik biyolojiye giriş ile kimyasal yöntemler araştırma, hücrenin çeşitli bileşenlerinin yapısını ve işleyişini incelemeyi mümkün kıldı. Bir hücreyi incelemek için kullanılan yöntemlerden 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 kat artış sağlar. Bir elektron mikroskobu, ışık yerine ve mercekler yerine bir elektron akışı kullanır - Elektromanyetik alanlar... Bu nedenle elektron mikroskobu çok daha yüksek büyütmelerde net bir görüntü verir. Böyle bir mikroskop yardımıyla hücre organellerinin yapısını incelemek mümkün oldu.

Hücre organellerinin yapısı ve bileşimi, yöntem kullanılarak incelenir. santrifüj... Hücre zarları tahrip olmuş parçalanmış 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 - yüksek hızlarda bir test tüpünde biriktirilir. Bu katmanlar ayrı ayrı incelenir.

Yaygın olarak kullanılan hücre ve doku kültürü yöntemi, özel bir besin ortamındaki bir veya birkaç hücreden, aynı türde hayvan veya bitki hücrelerinden oluşan bir grup elde edebilmeniz ve hatta bütün bir bitki yetiştirebilmeniz gerçeğinden oluşur. Bu yöntemle vücuttaki çeşitli doku ve organların bir hücreden nasıl oluştuğu sorusuna cevap alınabilir.

Hücre teorisinin temel hükümleri ilk olarak M. Schleiden ve T. Schwann tarafından formüle edilmiştir. Hücre, tüm canlı organizmaların yapı, yaşamsal faaliyet, üreme ve gelişme birimidir. Hücreleri incelemek için mikroskopi, santrifüj, hücre ve doku kültürü vb. Yöntemler kullanılır.

Mantarların, bitkilerin ve hayvanların hücreleri, yalnızca kimyasal bileşimde değil, aynı zamanda yapı olarak da çok ortak noktaya sahiptir. Bir hücreyi mikroskop altında incelerken, içinde çeşitli yapılar görülür - organeller... Her organoid belirli işlevleri yerine getirir. Hücrede üç ana kısım vardır: plazma zarı, çekirdek ve sitoplazma (Şekil 1).

Hücre zarı hücreyi ve içindekileri ortamdan ayırır. Şekil 2'de görebilirsiniz: zar iki lipid tabakasından oluşur ve protein molekülleri zarın kalınlığına nüfuz eder.

Plazma zarının ana işlevi Ulaşım... Hücreye besin sağlanmasını ve hücreden metabolik ürünlerin uzaklaştırılmasını sağlar.

Membranın önemli bir özelliği, seçici geçirgenlik veya yarı geçirgenlik, hücrenin çevre ile etkileşime girmesine izin verir: yalnızca belirli maddeler girer ve ondan çıkarılır. Küçük su molekülleri ve diğer bazı maddeler, kısmen zardaki gözeneklerden difüzyon yoluyla hücreye girer.

Sitoplazmada, bitki hücresi vakuollerinin, şekerlerin, organik asitlerin ve tuzların hücre özsuyu çözülür. Ayrıca, hücredeki konsantrasyonları, hücredekinden çok daha yüksektir. Çevre... Hücredeki bu maddelerin konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, suyu o kadar fazla emer. Suyun hücre tarafından sürekli tüketildiği, hücre özsuyunun konsantrasyonunun arttığı ve suyun tekrar hücreye girdiği bilinmektedir.

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

Şekil 1. Ökaryotik bir hücrenin yapısının genelleştirilmiş diyagramı.
(resmi büyütmek için resmin üzerine tıklayınız)

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

Şekil 3. Pinositoz ve fagositoz diyagramı.

Daha büyük protein ve polisakkarit molekülleri bile hücreye fagositozla girer (Yunancadan. fagos- yutan ve kitolar- damar, hücre) ve sıvı damlaları - pinositoz ile (Yunancadan. pinot- içiyorum ve kitolar) (Figür 3).

Hayvan hücreleri, bitki hücrelerinin aksine, esas olarak polisakkarit molekülleri tarafından oluşturulan ve zarın belirli proteinlerine ve lipitlerine bağlanarak hücreyi dışarıda çevreleyen yumuşak ve esnek bir "zar" ile çevrilidir. Polisakkaritlerin bileşimi, hücrelerin birbirini "tanıdığı" ve birbiriyle bağlandığı için farklı dokulara özgüdür.

Bitki hücrelerinin böyle bir "kaplaması" yoktur. Plazma zarının üzerinde gözenekli bir yüzeye sahiptirler. hücre zarı esas olarak selülozdan oluşur. Gözenekler aracılığıyla, sitoplazmanın iplikleri hücreden hücreye uzanır ve hücreleri birbirine bağlar. Böylece hücreler arasındaki bağlantı gerçekleşir ve organizmanın bütünlüğü sağlanır.

Bitkilerdeki hücre zarı, güçlü bir iskelet rolü oynar ve hücreyi hasardan korur.

Çoğu bakteri ve tüm mantarların hücre zarı vardır, sadece kimyasal bileşimi farklıdır. Mantarlarda kitin benzeri bir maddeden oluşur.

Mantarların, bitkilerin ve hayvanların hücreleri benzer bir yapıya sahiptir. Hücrede üç ana bölüm vardır: çekirdek, sitoplazma ve plazma zarı. Plazma zarı lipidler ve proteinlerden oluşur. Maddelerin hücre içine girişini ve hücreden salınmasını sağlar. Bitkilerin, mantarların ve çoğu bakterinin hücrelerinde, plazma zarının üzerinde bir hücre zarı bulunur. Koruyucu bir işlevi yerine getirir ve bir iskelet rolünü oynar. Bitkilerde hücre zarı selülozdan, mantarlarda ise kitin benzeri bir maddeden oluşur. Hayvan hücreleri, aynı dokudaki hücreler arasında temas sağlayan polisakkaritlerle kaplıdır.

Biliyorsunuz ki hücrenin ana kısmı sitoplazma... Su, amino asitler, proteinler, karbonhidratlar, ATP, inorganik madde iyonları içerir. Hücre çekirdeği ve organeller sitoplazmada bulunur. İçinde maddeler hücrenin bir bölümünden diğerine hareket eder. Sitoplazma, tüm organellerin etkileşimini sağlar. Kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği yer burasıdır.

Tüm sitoplazma, oluşturan ince protein mikrotübülleri ile nüfuz eder. hücre iskeleti, sayesinde sabit bir şekli korur. Bir hücrenin hücre iskeleti esnektir, çünkü mikrotübüller konumlarını değiştirebilir, bir uçtan hareket edebilir ve diğer uçta kısalabilir. Hücreye çeşitli maddeler girer. Kafeste onlara ne oluyor?

Lizozomlarda - küçük yuvarlak zar vezikülleri (bkz. Şekil 1), hidrolitik enzimlerin yardımıyla karmaşık organik maddelerin molekülleri daha basit moleküllere bölünür. Örneğin proteinler amino asitlere, polisakkaritler monosakkaritlere, yağlar glisin ve yağ asitlerine parçalanır. Bu işlev için lizozomlara genellikle hücrenin "sindirim istasyonları" denir.

Lizozomların zarı yok edilirse, içerdikleri enzimler hücrenin kendisini sindirebilir. Bu nedenle, bazen lizozomlara "hücre öldürme araçları" denir.

Lizozomlarda oluşan küçük amino asit moleküllerinin, monosakkaritlerin enzimatik oksidasyonu, yağ asitleri ve alkollerden karbonik asit gazına ve suya sitoplazmada başlar ve diğer organellerde biter - mitokondri... Mitokondri, sitoplazmadan iki zarla ayrılmış, çubuk şeklinde, ipliksi veya küresel organellerdir (Şekil 4). Dış zar pürüzsüzdür ve iç zar kıvrımlar oluşturur - kristal yüzeyini arttırır. Organik maddelerin oksidasyon reaksiyonlarına katılan enzimler karbon dioksit ve su. Bu durumda, hücre tarafından ATP moleküllerinde depolanan enerji açığa çıkar. Bu nedenle mitokondri, hücrenin "güç istasyonları" olarak adlandırılır.

Hücrede organik maddeler sadece oksitlenmekle kalmaz, aynı zamanda sentezlenir. Lipidlerin ve karbonhidratların sentezi endoplazmik retikulum - EPS (Şekil 5) ve proteinler - ribozomlar üzerinde gerçekleştirilir. EPS nedir? Duvarları bir zardan oluşan bir boru ve sarnıç sistemidir. Tüm sitoplazmaya nüfuz ederler. Maddeler, EPS kanalları boyunca hücrenin farklı bölümlerine doğru hareket eder.

Düzgün ve pürüzlü bir EPS var. Pürüzsüz EPS'nin yüzeyinde enzimlerin katılımıyla karbonhidratlar ve lipitler sentezlenir. EPS'nin pürüzlülüğü, üzerinde bulunan küçük yuvarlak gövdeler tarafından verilmektedir - ribozomlar(bkz. Şekil 1), proteinlerin sentezinde yer alır.

Organik maddelerin sentezi de meydana gelir. plastidler bunlar sadece bitki hücrelerinde bulunur.

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

Pirinç. 5. Kaba bir EPS yapısının şeması.

Pirinç. 6. Kloroplast yapısının şeması.
1.- dış zar; 2.- iç zar; 3.- kloroplastın iç içeriği; 4.- "yığınlarda" toplanan ve granüller oluşturan iç zarın kıvrımları.

Renksiz plastidlerde - lökoplastlar(Yunancadan. lökolar- beyaz ve plastos- oluşturulan) nişasta birikir. Patates yumruları lökoplastlar açısından çok zengindir. Meyve ve çiçeklere sarı, turuncu, kırmızı renk verilir. kromoplastlar(Yunancadan. krom- renk ve plastos). Fotosentezde yer alan pigmentleri sentezlerler - karotenoidler... Bitki yaşamında önemi kloroplastlar(Yunancadan. klorolar- yeşilimsi ve plastos) - yeşil plastitler. Şekil 6'da kloroplastların iki zarla kaplı olduğunu görebilirsiniz: dış ve iç. İç zar kıvrımlar oluşturur; kıvrımlar arasında yığılmış kabarcıklar var - taneler... Taneler, fotosentezde yer alan klorofil moleküllerini içerir. Her kloroplast, kademeli olarak yaklaşık 50 tane içerir. Bu düzenleme, her yüzün maksimum aydınlatmasını sağlar.

Sitoplazmada proteinler, lipidler, karbonhidratlar taneler, kristaller, damlacıklar şeklinde birikebilir. Bunlar kapanımlar- Hücre tarafından ihtiyaç duyulduğunda tüketilen besinleri yedekler.

Bitki hücrelerinde, rezerv besinlerin bir kısmı ve ayrıca çürüme ürünleri, vakuollerin hücre özünde birikir (bkz. Şekil 1). Bitki hücre hacminin %90'ını oluşturabilirler. Hayvan hücrelerinde, hacimlerinin en fazla %5'ini kaplayan geçici vakuoller bulunur.

Pirinç. 7. Golgi kompleksinin yapısının şeması.

Şekil 7'de, bir zarla çevrili bir boşluk sistemi görüyorsunuz. Bu Golgi kompleksi hücrede çeşitli işlevleri yerine getiren: maddelerin birikmesine ve taşınmasına, hücreden uzaklaştırılmasına, lizozomların oluşumuna, hücre zarına katılır. Örneğin, selüloz molekülleri, kabarcıkların yardımıyla hücre yüzeyine hareket eden ve hücre zarına dahil olan Golgi kompleksinin boşluğuna girer.

Çoğu hücre bölünerek çoğalır. Bu süreç şunları içerir: çağrı Merkezi... Yoğun sitoplazma ile çevrili iki merkezden oluşur (bkz. Şekil 1). Bölünmenin başlangıcında, merkezciller hücrenin kutuplarına doğru ayrılır. Kromozomlara bağlanan ve iki yavru hücre arasında eşit dağılımlarını sağlayan protein filamentleri onlardan ayrılır.

Tüm hücre organelleri birbirleriyle yakından ilişkilidir. Örneğin protein molekülleri ribozomlarda sentezlenir ve EPS kanallarından taşınırlar. farklı parçalar hücreler ve proteinler lizozomlarda yok edilir. Yeni sentezlenen moleküller, hücre yapıları oluşturmak veya sitoplazmada ve vakuollerde yedek besin olarak biriktirmek için kullanılır.

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

Tablo 1. HÜCRE YAPISI

Mantar, bitki ve hayvan hücrelerinin yaşamında ve bölünmesinde en önemli rol çekirdek ve içindeki kromozomlara aittir. Bu organizmaların hücrelerinin çoğu bir çekirdeğe sahiptir, ancak örneğin kas hücreleri gibi çok çekirdekli hücreler de vardır. Çekirdek sitoplazmada bulunur ve yuvarlak veya oval bir şekle sahiptir. İki zardan oluşan bir kabukla kaplıdır. Nükleer zar, çekirdek ile sitoplazma arasındaki madde alışverişinin gerçekleştiği gözeneklere sahiptir. Çekirdek, nükleollerin ve kromozomların bulunduğu nükleer özsu ile doldurulur.

nükleollerçekirdekte oluşan ribozomal RNA ve sitoplazmada sentezlenen proteinlerden oluşan ribozomların "üretim atölyeleri"dir.

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

Üreme hücreleri hariç vücudun tüm hücrelerine denir. somatik(Yunancadan. kedi balığı- gövde). Aynı türden bir organizmanın hücreleri, aynı kromozom setini içerir. Örneğin insanlarda vücudun her hücresinde 46 kromozom bulunurken, meyve sineği Drosophila'da 8 kromozom bulunur.

Somatik hücreler genellikle çift kromozom setine sahiptir. denir diploit ve 2 ile gösterilir n... Yani, bir kişinin 23 çift kromozomu vardır, yani 2 n= 46. Eşey hücreleri, kromozom sayısının yarısını içerir. bekar mı yoksa haploid, takım. adam 1 n = 23.

Germ hücrelerindeki kromozomlardan farklı olarak somatik hücrelerdeki tüm kromozomlar eşleştirilmiştir. Bir çifti oluşturan kromozomlar birbirinin aynıdır. Eşleştirilmiş kromozomlar denir homolog... ait olduğu kromozomlar farklı çiftler adı verilen şekil ve boyut olarak farklılık gösterir. homolog olmayan(şek. 8).

Bazı türlerde kromozom sayısı aynı olabilir. Örneğin, kırmızı yonca ve tohumlu bezelye 2'ye sahiptir. n= 14. Bununla birlikte, kromozomları şekil, boyut ve DNA moleküllerinin nükleotid bileşimi bakımından farklılık gösterir.

Pirinç. 8. Drosophila hücrelerinde bir dizi kromozom.

Pirinç. 9. Kromozomun yapısı.

Kalıtsal bilgilerin iletilmesinde kromozomların rolünü anlamak için yapılarını ve kimyasal bileşimlerini tanımak gerekir.

Bölünmeyen bir hücrenin kromozomları, uzun ince filamentler gibi görünür. Hücre bölünmesinden önceki her kromozom iki özdeş iplikten oluşur - kromatitler, daralmanın kaburgaları arasına bağlanan - (Şekil 9).

Kromozomlar DNA ve proteinlerden oluşur. DNA'nın nükleotid bileşimi farklı olduğu için farklı şekiller, kromozomların bileşimi her tür için benzersizdir.

Bakteriyel hücre hariç her hücre, nükleol ve kromozomları içeren bir çekirdeğe sahiptir. Her tür, belirli bir kromozom seti ile karakterize edilir: sayı, şekil ve boyut. Çoğu organizmanın somatik hücrelerinde, kromozom seti diploiddir, üreme hücrelerinde haploiddir. Eşleştirilmiş kromozomlara homolog denir. Kromozomlar DNA ve proteinlerden oluşur. DNA molekülleri, hücreden hücreye ve organizmadan organizmaya kalıtsal bilgilerin depolanmasını ve iletilmesini sağlar.

Bu konular üzerinde çalıştıktan sonra şunları yapabilmelisiniz:

1. Işık mikroskobu (yapı), transmisyon elektron mikroskobunun hangi durumlarda kullanılması gerektiğini açıklar.
2. Hücre zarının yapısını tanımlayın ve zarın yapısı ile hücre ve çevre arasında madde alışverişi yapabilme yeteneği arasındaki ilişkiyi açıklayın.
3. Süreçleri tanımlayın: difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, aktif taşıma, endositoz, ekzositoz ve ozmoz. Bu süreçler arasındaki farkları belirtin.
4. Yapıların işlevlerini adlandırın ve hangi hücrelerde (bitki, hayvan veya prokaryotik) bulunduğunu belirtin: çekirdek, nükleer zar, nükleoplazma, kromozomlar, plazma zarı, ribozom, mitokondri, hücre duvarı, kloroplast, vakuol, lizozom, düz endoplazmik retikulum ( agranüler) ve pürüzlü (granüler), hücre merkezi, Golgi aparatı, kirpik, kamçı, mezozom, pili veya fimbria.
5. Bir bitki hücresini bir hayvandan ayırt edebileceğiniz en az üç işaret söyleyin.
6. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki temel farkları listeleyin.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Genel biyoloji". Moskova, "Eğitim", 2000

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

Hücre zarları

Hücrenin yapısal organizasyonu, yapının zar ilkesine dayanır, yani hücre esas olarak zarlardan yapılmıştır. Tüm biyolojik zarların ortak bir özelliği vardır. yapısal özellikler ve özellikleri.

Şu anda, zarın yapısının genel olarak kabul edilen sıvı mozaik modeli.

Membran, esas olarak oluşan bir lipit çift tabakasına dayanmaktadır. fosfolipidler... Lipitler ortalama ≈40% kimyasal bileşim zarlar. Çift tabakada, zardaki moleküllerin kuyrukları birbirine ve kutup başları dışa bakar, bu nedenle zar yüzeyi hidrofiliktir. Lipitler, zarların temel özelliklerini belirler.

Lipidlere ek olarak, zar proteinler içerir (ortalama olarak %60). Membranın belirli işlevlerinin çoğunu belirlerler. Protein molekülleri sürekli bir katman oluşturmaz (Şekil 280). Membran içindeki lokalizasyona bağlı olarak, şunlar vardır:

© periferik proteinler- dışta bulunan proteinler veya iç yüzey lipit iki tabakalı;

© yarı integral proteinler- lipid çift tabakasına farklı derinliklerde daldırılmış proteinler;

© integral, veya transmembran proteinler - hücrenin hem dış hem de iç ortamıyla temas halinde, zarın içinden ve içinden geçen proteinler.

Zar proteinleri çeşitli işlevleri yerine getirebilir:

© belirli moleküllerin taşınması;

© membranlarda meydana gelen reaksiyonların katalizi;

© membran yapısının bakımı;

© çevreden gelen sinyalleri almak ve dönüştürmek.

Membran %2 ila %10 karbonhidrat içerebilir. Zarların karbonhidrat bileşeni genellikle protein molekülleri (glikoproteinler) veya lipidler (glikolipidler) ile bağlantılı oligosakarit veya polisakarit zincirleri ile temsil edilir. Temel olarak, karbonhidratlar üzerinde bulunur dış yüzey zarlar. Hücre zarı karbonhidratlarının işlevleri tam olarak anlaşılamamıştır ancak zarın reseptör işlevlerini sağladıklarını söyleyebiliriz.

Hayvan hücrelerinde, glikoproteinler bir supramembran kompleksi oluşturur - glikokaliks onlarca nanometre kalınlığında. Hücre dışı sindirim içinde gerçekleşir, birçok hücre reseptörü bulunur, yardımı ile görünüşe göre hücre yapışması meydana gelir.

Protein ve lipid molekülleri hareketlidir, hareket edebilir , esas olarak membran düzleminde. Zarlar asimetriktir , yani zarın dış ve iç yüzeylerinin 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 maddeler veya moleküller için iyi geçirgenler ve diğerleri için zayıf geçirgenler (veya tamamen geçirimsizler). Membranların geçirgenliği farklı maddeler moleküllerinin özelliklerine (polarite, boyut vb.) ve zarların özelliklerine (lipid tabakasının iç kısmı hidrofobiktir) bağlıdır.

Maddelerin zardan taşınması için çeşitli mekanizmalar vardır (Şekil 281). Maddelerin taşınması için enerji kullanma ihtiyacına bağlı olarak:

© pasif ulaşım- enerji tüketimi olmadan maddelerin taşınması;

© aktif taşımacılık- enerji tüketimi ile ulaşım.

Pasif taşıma, konsantrasyonlar ve yükler arasındaki farka dayanır. Pasif taşıma ile, maddeler her zaman daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük olan bir alana, yani konsantrasyon gradyanı boyunca hareket eder. Molekül yüklüyse, elektriksel gradyan da taşınmasını etkiler. Bu nedenle, genellikle her iki gradyanı bir araya getiren bir elektrokimyasal gradyandan söz edilir. Taşıma hızı, eğimin büyüklüğüne bağlıdır.

Üç ana pasif taşıma mekanizması vardır:

© Basit difüzyon- maddelerin doğrudan lipid çift tabakasından taşınması. Gazlar, polar olmayan veya küçük yüksüz polar moleküller kolayca içinden geçer. Molekül ne kadar küçükse ve yağda ne kadar çözünürse, zara o kadar hızlı nüfuz eder. İlginç bir şekilde, su, yağlarda nispeten çözünmez olmasına rağmen, lipit çift tabakasına çok hızlı bir şekilde nüfuz eder. Bunun nedeni molekülünün küçük ve elektriksel olarak nötr olmasıdır. Suyun zarlardan difüzyonuna denir ozmoz.

© Kolaylaştırılmış difüzyon- özel maddeler kullanarak maddelerin taşınması

Her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının taşınmasından sorumlu olan taşıma proteinleri. Taşınan maddenin molekülü ile etkileşirler ve bir şekilde onu zar boyunca hareket ettirirler. Böylece şekerler, amino asitler, nükleotitler ve diğer birçok polar molekül hücre içine taşınır.

Aktif taşıma ihtiyacı, moleküllerin bir elektrokimyasal gradyana karşı membran boyunca transferini sağlamak gerektiğinde ortaya çıkar. Bu taşıma, aktivitesi enerji harcamasını gerektiren taşıyıcı proteinler tarafından gerçekleştirilir. ATP molekülleri bir enerji kaynağı olarak hizmet eder.

En çok çalışılan aktif taşıma sistemlerinden biri sodyum-potasyum pompasıdır. Hücre içindeki K konsantrasyonu, hücre dışına göre çok daha yüksektir, Na ise tam tersidir. Bu nedenle, K hücreden zarın su gözeneklerinden pasif olarak ve Na - hücreye yayılır. Aynı zamanda hücrenin normal çalışması için sitoplazmada ve dış ortamda belirli bir K ve Na iyonu oranını korumak önemlidir. Bu mümkündür, çünkü membran (Na + K) -pompasının varlığından dolayı aktif olarak Na'yı hücreden ve K'yi hücreye pompalar. (Na + K) -pompasının çalışması, hücrenin hayati aktivitesi için gerekli olan tüm enerjinin neredeyse üçte birini tüketir.

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

© zarın iç tarafından Na iyonları ve bir ATP molekülü pompa proteinine girer ve dış taraftan K iyonları;

© Na iyonları bir protein molekülü ile birleşir ve protein ATP-ase aktivitesi kazanır, yani pompayı çalıştıran enerjinin serbest bırakılmasıyla birlikte ATP'nin hidrolizine neden olma yeteneğini kazanır;

© ATP'nin hidrolizi sırasında açığa çıkan fosfat proteine ​​bağlanır, yani protein fosforile edilir;

© fosforilasyon proteinde konformasyonel değişikliklere neden olur, Na iyonlarını tutamadığı ortaya çıkar - serbest bırakılırlar ve hücrenin dışına çıkarlar;

© proteinin yeni yapısı öyledir ki, ona K iyonları eklemek mümkündür;

© K iyonlarının bağlanması, proteinin defosforilasyonuna neden olur ve bunun sonucunda protein yeniden konformasyonunu değiştirir;

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

© protein artık Na iyonlarını kendisine bağlamaya hazırdır.

Bir çalışma döngüsünde, pompa hücreden 3 Na iyonunu dışarı pompalar ve 2 K iyonunu pompalar.Taşınan iyonların miktarındaki böyle bir fark, K iyonları için zar geçirgenliğinin Na iyonlarından daha yüksek olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. . Buna göre K pasif olarak hücreden hücreye Na'dan daha hızlı yayılır.

© pinositoz - içinde çözünmüş maddelerle sıvı damlacıklarını yakalama ve emme süreci.

ekzositoz- hücreden çeşitli maddelerin çıkarılması işlemi. Ekzositoz sırasında, dış sitoplazmik zar ile temas halinde olan vezikül (veya vakuol) zarı onunla birleşir. Vezikül içeriği çentiğin dışına çıkarılır ve zarı dış sitoplazmik zara dahil edilir.