Hücre zarı - hücreyi dış ortamdan koruyan yapısal bir unsur. Onun yardımıyla hücreler arası boşlukla etkileşime girer ve biyolojik sistemin bir parçasıdır. Membranı, lipid çift katmanlı, integral ve yarı integral proteinlerden oluşan özel bir yapıya sahiptir. İkincisi, çeşitli işlevleri yerine getiren büyük moleküllerdir. Çoğu zaman, konsantrasyonu zarın farklı taraflarında dikkatlice düzenlenen özel maddelerin taşınmasında yer alırlar.
Hücre zarı yapısının genel planı
Plazma zarı, yağ ve kompleks protein moleküllerinden oluşan bir koleksiyondur. Fosfolipidleri, hidrofilik kalıntıları ile zarın karşıt taraflarında bulunur ve bir lipid çift tabakası oluşturur. Ancak yağ asidi kalıntılarından oluşan hidrofobik alanları içe dönüktür. Bu, sürekli şekil değiştirebilen ve dinamik dengede olan akışkan bir sıvı kristal yapı oluşturmanıza olanak tanır.
Yapının bu özelliği, hücreyi hücreler arası boşluktan sınırlamanıza izin verir, çünkü zar normalde su ve içinde çözünen tüm maddeler için geçirimsizdir. Bazı karmaşık integral proteinler, yarı integral ve yüzey molekülleri zarın kalınlığına daldırılır. Bunlar aracılığıyla hücre, dış dünya ile etkileşime girerek homeostazı korur ve bütünleyici biyolojik dokular oluşturur.
Plazma zarı proteinleri
Plazma zarının yüzeyinde veya kalınlığında bulunan tüm protein molekülleri, oluşum derinliğine göre türlere ayrılır. Lipid çift tabakasına nüfuz eden integral proteinler, zarın hidrofilik bölgesinden kaynaklanan ve dışarı çıkan yarı-integral proteinlerin yanı sıra zarın dış bölgesinde bulunan yüzey proteinleri vardır. İntegral protein molekülleri plazmalemmaya özel bir şekilde nüfuz eder ve reseptör aparatına bağlanabilir. Bu moleküllerin çoğu tüm zara nüfuz eder ve bunlara zar ötesi denir. Geri kalanlar, zarın hidrofobik kısmına sabitlenir ve ya iç ya da dış yüzeye çıkar.
Hücre iyon kanalları
Çoğu zaman, iyon kanalları integral kompleks proteinler gibi davranır. Bu yapılar, belirli maddelerin hücre içine veya dışına aktif olarak taşınmasından sorumludur. Birkaç protein alt biriminden ve aktif bir bölgeden oluşurlar. Belirli bir küme ile temsil edilen aktif merkezde belirli bir liganda maruz kaldığındaamino asitler, iyon kanalının konformasyonunda bir değişiklik var. Böyle bir işlem, kanalı açmanıza veya kapatmanıza, böylece maddelerin aktif taşınmasını başlatmanıza veya durdurmanıza izin verir.
Bazı iyon kanalları çoğu zaman açıktır, ancak bir reseptör proteinden bir sinyal alındığında veya belirli bir ligand eklendiğinde, iyon akımını durdurarak kapanabilirler. Bu çalışma prensibi, belirli bir maddenin aktif taşınmasını durdurmak için bir reseptör veya hümoral sinyal alınana kadar gerçekleştirileceği gerçeğine dayanır. Sinyal alınır alınmaz taşıma durdurulmalıdır.
İyon kanalları gibi davranan integral proteinlerin çoğu, aktif bölgeye belirli bir ligand bağlanana kadar taşımayı engellemek için çalışır. Ardından, zarın yeniden şarj edilmesini sağlayacak olan iyon taşıması etkinleştirilecektir. İyon kanallarının bu algoritması, uyarılabilir insan dokularının hücreleri için tipiktir.
Gömülü protein türleri
Tüm zar proteinleri (integral, yarı integral ve yüzey) önemli işlevleri yerine getirir. Hücrenin yaşamındaki özel rolleri nedeniyle, fosfolipid zarla belirli bir tür entegrasyona sahiptirler. Bazı proteinler, daha sık olarak bunlar iyon kanallarıdır, işlevlerini gerçekleştirmek için plazmalemmayı tamamen bastırmalıdır. Sonra onlara politopik, yani transmembran denir. Diğerleri, fosfolipid çift tabakasının hidrofobik bölgesindeki bağlantı yerleri tarafından lokalize edilir ve aktif bölge yalnızca içeriye veya yalnızca dışa doğru uzanır.hücre zarının yüzeyi. Daha sonra monotopik olarak adlandırılırlar. Daha sıklıkla, zarın yüzeyinden bir sinyal alan ve bunu özel bir "aracıya" ileten alıcı moleküllerdir.
Entegral proteinlerin yenilenmesi
Bütün integral moleküller hidrofobik alana tamamen nüfuz eder ve hareketlerine yalnızca zar boyunca izin verilecek şekilde orada sabitlenir. Ancak protein molekülünün sitolemmadan kendiliğinden ayrılması gibi, proteinin hücre içine girmesi de imkansızdır. Membranın bütünleyici proteinlerinin sitoplazmaya girdiği bir varyant vardır. Pinositoz veya fagositozla, yani bir hücre bir katı veya sıvıyı yakalayıp onu bir zarla çevrelediğinde ilişkilidir. Daha sonra içine gömülü proteinlerle birlikte içeri çekilir.
Elbette bu, hücrede enerji alışverişi yapmanın en etkili yolu değildir, çünkü daha önce reseptör veya iyon kanalı olarak hizmet eden tüm proteinler lizozom tarafından sindirilecektir. Bu, makroerglerin enerji rezervlerinin önemli bir bölümünün harcanacağı yeni sentezlerini gerektirecektir. Bununla birlikte, iyon kanallarının veya reseptörlerinin moleküllerinin "sömürülmesi" sırasında, molekül bölümlerinin ayrılmasına kadar genellikle hasar görür. Bu da onların yeniden sentezlenmesini gerektirir. Bu nedenle fagositoz, kendi reseptör moleküllerinin bölünmesiyle meydana gelse bile, onların sürekli yenilenmesinin bir yoludur.
Entegral proteinlerin hidrofobik etkileşimi
Olduğu gibiYukarıda açıklanan integral zar proteinleri, sitoplazmik zarda sıkışmış gibi görünen karmaşık moleküllerdir. Aynı zamanda, plazmalemma boyunca hareket ederek içinde serbestçe yüzebilirler, ancak ondan kopamazlar ve hücreler arası boşluğa giremezler. Bu, integral proteinlerin membran fosfolipidleri ile hidrofobik etkileşiminin özellikleri nedeniyle gerçekleşir.
Entegral proteinlerin aktif merkezleri, lipid çift tabakasının iç veya dış yüzeyinde bulunur. Ve sıkı fiksasyondan sorumlu olan makromolekülün bu parçası her zaman fosfolipitlerin hidrofobik bölgeleri arasında yer alır. Onlarla etkileşimleri nedeniyle, tüm transmembran proteinler her zaman hücre zarının kalınlığında kalır.
Entegral makromoleküllerin fonksiyonları
Herhangi bir integral zar proteini, fosfolipidlerin hidrofobik kalıntıları arasında yer alan bir sabitleme alanına ve aktif bir merkeze sahiptir. Bazı moleküllerin yalnızca bir aktif merkezi vardır ve zarın iç veya dış yüzeyinde bulunur. Ayrıca birden fazla aktif bölgeye sahip moleküller de vardır. Bütün bunlar, integral ve periferik proteinler tarafından gerçekleştirilen işlevlere bağlıdır. İlk işlevleri aktif taşımadır.
İyonların geçişinden sorumlu olan protein makromolekülleri birkaç alt birimden oluşur ve iyon akımını düzenler. Normalde, plazma zarı, doğası gereği bir lipit olduğu için hidratlı iyonları geçemez. İntegral proteinler olan iyon kanallarının varlığı, iyonların sitoplazmaya nüfuz etmesine ve hücre zarını yeniden şarj etmesine izin verir. Bu, uyarılabilir doku hücrelerinin zar potansiyelinin oluşmasının ana mekanizmasıdır.
Alıcı moleküller
İntegral moleküllerin ikinci işlevi alıcı işlevidir. Membranın bir lipid çift tabakası koruyucu bir işlev gerçekleştirir ve hücreyi dış ortamdan tamamen sınırlar. Ancak, integral proteinler tarafından temsil edilen reseptör moleküllerinin varlığı nedeniyle hücre, çevreden sinyaller alabilir ve onunla etkileşime girebilir. Bir örnek, kardiyomiyosit adrenal reseptörü, hücre yapışma proteini, insülin reseptörüdür. Bir alıcı proteinin özel bir örneği, bazı bakterilerde bulunan ve onların ışığa tepki vermelerini sağlayan özel bir zar proteini olan bakteriorhodopsindir.
Hücreler arası etkileşim proteinleri
Entegral proteinlerin üçüncü işlev grubu, hücreler arası temasların uygulanmasıdır. Onlar sayesinde bir hücre diğerine katılabilir, böylece bir bilgi aktarımı zinciri oluşturur. Bağlar bu mekanizmaya göre çalışır - kalp ritminin iletildiği kardiyomiyositler arasındaki boşluk bağlantıları. Aynı çalışma prensibi, sinir dokularında bir uyarının iletildiği sinapslarda da gözlenir.
İntegral proteinler aracılığıyla hücreler ayrıca, entegre bir biyolojik doku oluşumunda önemli olan mekanik bir bağlantı oluşturabilir. Ayrıca, integral proteinler zar enzimlerinin rolünü oynayabilir ve sinir uyarıları da dahil olmak üzere enerji transferine katılabilir.
