1972'de, hücreyi kısmen geçirgen bir zarın çevrelediği ve bir dizi hayati görevi yerine getirdiği teorisi ortaya atıldı ve hücre zarlarının yapısı ve işlevi, vücuttaki tüm hücrelerin düzgün çalışmasıyla ilgili önemli konulardır.. Hücre teorisi, 17. yüzyılda mikroskobun icadıyla birlikte yaygınlaştı. Bitki ve hayvan dokularının hücrelerden oluştuğu biliniyordu ancak cihazın çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle hayvan hücresinin etrafında herhangi bir engel görmek imkansızdı. 20. yüzyılda, zarın kimyasal yapısı daha ayrıntılı olarak incelendi, temelinin lipidler olduğu bulundu.
Hücre zarlarının yapısı ve işlevi
Hücre zarı, hücre içi bileşenleri dış ortamdan fiziksel olarak ayırarak canlı hücrelerin sitoplazmasını çevreler. Mantarlar, bakteriler ve bitkiler de koruma sağlayan ve büyük moleküllerin geçişini engelleyen hücre duvarlarına sahiptir. Hücre zarları da rol oynarhücre iskeletinin oluşumu ve diğer hayati parçacıkların hücre dışı matrisine bağlanma. Bu, onları bir arada tutmak, vücudun dokularını ve organlarını oluşturmak için gereklidir. Hücre zarının yapısal özellikleri arasında geçirgenlik bulunur. Ana işlevi korumadır. Zar, gömülü proteinlere sahip bir fosfolipid tabakasından oluşur. Bu kısım hücre yapışması, iyon iletimi ve sinyal sistemleri gibi süreçlerde yer alır ve duvar, glikokaliks ve iç hücre iskeleti dahil olmak üzere çeşitli hücre dışı yapılar için bir bağlantı yüzeyi görevi görür. Membran ayrıca seçici bir filtre görevi görerek hücrenin potansiyelini korur. İyonlara ve organik moleküllere seçici olarak geçirgendir ve parçacıkların hareketini kontrol eder.
Hücre zarını içeren biyolojik mekanizmalar
1. Pasif difüzyon: Karbon dioksit (CO2) ve oksijen (O2) gibi bazı maddeler (küçük moleküller, iyonlar) plazma zarından geçebilir. Kabuk, her iki tarafta da konsantre olabilen belirli moleküller ve iyonlar için bir bariyer görevi görür.
2. Transmembran kanal ve taşıyıcı protein: Glikoz veya amino asitler gibi besinlerin hücreye girmesi ve bazı metabolik ürünlerin çıkması gerekir.
3. Endositoz, moleküllerin alındığı süreçtir. Taşınacak maddenin yutulduğu plazma zarında hafif bir deformasyon (invaginasyon) oluşur. Gerektirirenerjidir ve dolayısıyla bir aktif taşıma şeklidir.
4. Ekzositoz: Hormonlar ve enzimler gibi maddeleri salgılamak ve maddeyi hücresel bariyerden tamamen taşımak için endositoz tarafından getirilen maddelerin sindirilmemiş kalıntılarını uzaklaştırmak için çeşitli hücrelerde meydana gelir.
Moleküler yapı
Hücre zarı, esas olarak fosfolipidlerden oluşan ve tüm hücrenin içeriğini dış ortamdan ayıran biyolojik bir zardır. Oluşum süreci normal koşullar altında kendiliğinden gerçekleşir. Bu süreci anlamak ve hücre zarlarının yapı ve işlevlerini ve özelliklerini doğru bir şekilde tanımlamak için, yapısal polarizasyon ile karakterize edilen fosfolipid yapıların doğasını değerlendirmek gerekir. Sitoplazmanın su ortamındaki fosfolipidler kritik bir konsantrasyona ulaştığında, su ortamında daha kararlı olan miseller halinde birleşirler.
Membran özellikleri
- İstikrar. Bu, zarın oluşumundan sonra çökme olasılığının düşük olduğu anlamına gelir.
- Güç. Lipid membran polar bir maddenin geçişini engelleyecek kadar güvenilirdir, hem çözünmüş maddeler (iyonlar, glikoz, amino asitler) hem de çok daha büyük moleküller (proteinler) oluşan sınırdan geçemezler.
- Dinamik karakter. Bu, hücrenin yapısı düşünüldüğünde belki de en önemli özelliktir. Hücre zarı olabilirçeşitli deformasyonlara maruz kalabilir, çökmeden katlanabilir ve bükülebilir. Veziküllerin kaynaşması veya tomurcuklanma gibi özel koşullar altında kırılabilir, ancak yalnızca geçici olarak. Oda sıcaklığında, lipid bileşenleri sabit, kaotik hareket halindedir ve kararlı bir sıvı sınırı oluşturur.
Sıvı Mozaik Modeli
Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri hakkında konuşurken, modern görüşte zarın sıvı mozaik modeli olarak 1972'de bilim adamları Singer ve Nicholson tarafından ele alındığını belirtmek önemlidir. Teorileri, membran yapısının üç ana özelliğini yansıtır. İntegral membran proteinleri, membran için bir mozaik şablon sağlar ve lipid organizasyonunun değişken doğası nedeniyle yanal düzlem içi hareket yeteneğine sahiptirler. Transmembran proteinleri de potansiyel olarak hareketlidir. Membran yapısının önemli bir özelliği asimetrisidir. Bir hücrenin yapısı nedir? Hücre zarı, çekirdek, proteinler vb. Hücre, yaşamın temel birimidir ve tüm organizmalar, her biri kendisini çevresinden ayıran doğal bir bariyere sahip bir veya daha fazla hücreden oluşur. Hücrenin bu dış sınırına plazma zarı da denir. Dört farklı molekül türünden oluşur: fosfolipitler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar. Sıvı mozaik model, hücre zarının yapısını şu şekilde tanımlar: esnek ve elastik, kıvamda bitkisel yağa benzer, böylece her şeytek tek moleküller sıvı ortamda basitçe yüzer ve hepsi bu kabuk içinde yana doğru hareket edebilir. Mozaik, birçok farklı ayrıntıyı içeren bir şeydir. Plazma zarında fosfolipitler, kolesterol molekülleri, proteinler ve karbonhidratlar ile temsil edilir.
Fosfolipitler
Fosfolipitler hücre zarının temel yapısını oluşturur. Bu moleküllerin iki ayrı ucu vardır: bir baş ve bir kuyruk. Baş ucu bir fosfat grubu içerir ve hidrofiliktir. Bu, su moleküllerine çekildiği anlamına gelir. Kuyruk, yağ asidi zincirleri adı verilen hidrojen ve karbon atomlarından oluşur. Bu zincirler hidrofobiktir, su molekülleri ile karışmayı sevmezler. Bu işlem, bitkisel yağı suya döktüğünüzde meydana gelene benzer, yani içinde çözünmez. Hücre zarının yapısal özellikleri, fosfolipitlerden oluşan sözde lipit çift tabakası ile ilişkilidir. Hidrofilik fosfat kafaları her zaman hücre içi ve hücre dışı sıvı şeklinde suyun olduğu yerde bulunur. Fosfolipidlerin zardaki hidrofobik kuyrukları, onları sudan uzak tutacak şekilde düzenlenmiştir.
Kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar
İnsanlar "kolesterol" kelimesini duyduklarında, genellikle bunun kötü olduğunu düşünürler. Ancak kolesterol aslında hücre zarlarının çok önemli bir bileşenidir. Molekülleri dört hidrojen halkası ve karbon atomundan oluşur. Hidrofobiktirler ve lipid çift tabakasındaki hidrofobik kuyruklar arasında meydana gelirler. Onların önemi şurada yatıyor:tutarlılığı koruyarak membranları güçlendirerek çapraz geçişi önlerler. Kolesterol molekülleri ayrıca fosfolipid kuyruklarının temas etmesini ve sertleşmesini de engeller. Bu, akışkanlığı ve esnekliği garanti eder. Zar proteinleri, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için enzim görevi görür, belirli moleküller için reseptör görevi görür veya maddeleri hücre zarı boyunca taşır.
Karbonhidratlar veya sakkaritler, yalnızca hücre zarının hücre dışı tarafında bulunur. Birlikte glikokaliksi oluştururlar. Plazma zarına yastıklama ve koruma sağlar. Glikokaliksteki karbonhidratların yapısına ve türüne göre vücut hücreleri tanıyabilir ve orada olmaları gerekip gerekmediğini belirleyebilir.
Zar proteinleri
Bir hayvan hücresinin hücre zarının yapısı, protein gibi önemli bir bileşen olmadan hayal edilemez. Buna rağmen, boyut olarak başka bir önemli bileşen olan lipitlerden önemli ölçüde daha düşük olabilirler. Üç ana zar proteini vardır.
- İntegral. Çift katmanlı, sitoplazma ve hücre dışı ortamı tamamen kaplarlar. Bir taşıma ve sinyal işlevi gerçekleştirirler.
- Çevre birimi. Proteinler, sitoplazmik veya hücre dışı yüzeylerinde elektrostatik veya hidrojen bağları ile zara bağlanır. Esas olarak integral proteinler için bir bağlanma aracı olarak yer alırlar.
- Transmembran. Enzimatik ve sinyal işlevlerini yerine getirirler ve ayrıca zarın lipid çift tabakasının temel yapısını modüle ederler.
Biyolojik zarların işlevleri
Sudaki hidrokarbonların davranışını düzenleyen hidrofobik etki, zar lipidleri ve zar proteinlerinin oluşturduğu yapıları kontrol eder. Zarların birçok özelliği, tüm biyolojik zarlar için temel yapıyı oluşturan lipit çift katmanlarının taşıyıcıları tarafından verilir. İntegral membran proteinleri, lipid çift tabakasında kısmen gizlenmiştir. Transmembran proteinler, birincil dizilimlerinde özel bir amino asit organizasyonuna sahiptir.
Çevresel zar proteinleri, çözünür proteinlere çok benzer, ancak aynı zamanda zara bağlıdırlar. Özel hücre zarları, özel hücre işlevlerine sahiptir. Hücre zarlarının yapısı ve işlevleri vücudu nasıl etkiler? Tüm organizmanın işlevselliği, biyolojik zarların nasıl düzenlendiğine bağlıdır. Hücre içi organellerden, zarların hücre dışı ve hücreler arası etkileşimlerinden biyolojik fonksiyonların organizasyonu ve performansı için gerekli yapılar oluşturulur. Bakterilerde, ökaryotik hücrelerde ve zarflı virüslerde birçok yapısal ve işlevsel özellik ortaktır. Tüm biyolojik membranlar, bir dizi ortak özelliğin varlığını belirleyen bir lipit çift tabakası üzerine inşa edilmiştir. Zar proteinlerinin birçok özel işlevi vardır.
- Kontrol. Hücrelerin plazma zarları, hücrenin çevre ile etkileşiminin sınırlarını belirler.
- Taşıma. Hücrelerin hücre içi zarları, farklı özelliklere sahip birkaç fonksiyonel bloğa bölünmüştür.her biri, kontrol geçirgenliği ile birlikte gerekli taşıma işlevi tarafından desteklenen dahili bileşim.
- Sinyal iletimi. Membran füzyonu, hücre içi veziküler bildirim için bir mekanizma sağlar ve çeşitli virüs türlerinin hücreye serbestçe girmesini önler.
Anlam ve sonuçlar
Dış hücre zarının yapısı tüm vücudu etkiler. Sadece seçilmiş maddelerin nüfuz etmesine izin vererek bütünlüğün korunmasında önemli bir rol oynar. Aynı zamanda hücrenin şeklinin korunmasına yardımcı olan hücre iskeletini ve hücre duvarını sabitlemek için iyi bir temeldir. Lipitler, zarın tipine bağlı olarak değişse de, çoğu hücrenin zar kütlesinin yaklaşık %50'sini oluşturur. Memelilerin dış hücre zarının yapısı daha karmaşıktır, dört ana fosfolipit içerir. Lipid çift katmanlarının önemli bir özelliği, tek tek moleküllerin serbestçe dönebildiği ve yanal olarak hareket edebildiği iki boyutlu bir sıvı gibi davranmalarıdır. Bu akışkanlık, sıcaklığa ve lipid bileşimine bağlı olarak belirlenen membranların önemli bir özelliğidir. Hidrokarbon halka yapısından dolayı kolesterol, zarların akışkanlığının belirlenmesinde rol oynar. Biyolojik zarların küçük moleküllere seçici geçirgenliği, hücrenin iç yapısını kontrol etmesine ve korumasına izin verir.
Hücrenin yapısını (hücre zarı, çekirdek vb.) düşünürsek, şu sonuca varabiliriz:vücudun, dışarıdan yardım almadan kendine zarar veremeyen ve her zaman her hücreyi onarmak, korumak ve düzgün bir şekilde işlemek için yollar arayacak bir öz-düzenleyici sistem olduğunu.
