sitoplazma — zorunlu kısım plazma zarı ve çekirdek arasında bulunan hücreler; Hyaloplazma (sitoplazmanın ana maddesi), organellere (sitoplazmanın kalıcı bileşenleri) ve inklüzyonlara (sitoplazmanın geçici bileşenleri) bölünmüştür. Kimyasal bileşim sitoplazma: temel sudur (sitoplazmanın toplam kütlesinin% 60-90'ı), çeşitli organik ve inorganik bileşikler. Sitoplazma alkalidir. Özellikökaryotik hücre sitoplazması - sürekli hareket ( sikloz). Öncelikle kloroplastlar gibi hücre organellerinin hareketi ile tespit edilir. Sitoplazmanın hareketi durursa hücre ölür, çünkü sadece sürekli hareket halindeyken işlevlerini yerine getirebilir.
hyaloplazma ( sitozol) renksiz, yapışkan, kalın ve şeffaf bir kolloidal çözeltidir. İçinde tüm metabolik süreçler gerçekleşir, çekirdeğin ve tüm organellerin birbirine bağlanmasını sağlar. Hiyaloplazmadaki sıvı kısmın veya büyük moleküllerin baskınlığına bağlı olarak, iki hyaloplazma formu ayırt edilir: sol- daha fazla sıvı hiyaloplazma ve jel- daha yoğun hyaloplazma. Aralarında karşılıklı geçişler mümkündür: jel bir sola dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir.
Sitoplazmanın işlevleri:
- hücrenin tüm bileşenlerinin tek bir sisteme entegrasyonu,
- birçok biyokimyasal ve fizyolojik sürecin geçişi için ortam,
- organellerin varlığı ve işleyişi için ortam.
Hücre duvarları
Hücre duvarlarıökaryotik hücreleri sınırlar. Her birinde hücre zarı en az iki katman ayırt edilebilir. İç tabaka sitoplazmaya bitişiktir ve ile temsil edilir. hücre zarı(eşanlamlılar - plazmalemma, hücre zarı, sitoplazmik zar), üzerinde dış tabaka oluşur. Bir hayvan hücresinde incedir ve denir glikokaliks(glikoproteinler, glikolipidler, lipoproteinler tarafından oluşturulur), bir bitki hücresinde - kalın, denir hücre çeperi(selülozdan oluşur).
Tüm biyolojik membranların ortak yapısal özellikleri ve özellikleri vardır. Şu anda genel kabul görmüş membran yapısının sıvı mozaik modeli. Membranın temeli, esas olarak fosfolipitlerden oluşan bir lipit çift tabakasıdır. Fosfolipidler, bir yağ asidi kalıntısının bir fosforik asit kalıntısı ile değiştirildiği trigliseritlerdir; Molekülün fosforik asit kalıntısının bulunduğu bölüme hidrofilik başlık, yağ asidi kalıntılarının bulunduğu bölümlere hidrofobik kuyruk adı verilir. Zarda, fosfolipidler kesinlikle düzenli bir şekilde düzenlenir: moleküllerin hidrofobik kuyrukları birbirine bakar ve hidrofilik kafalar dışarıya, suya bakar.
Lipidlere ek olarak, zar proteinler içerir (ortalama olarak ≈ %60). Membranın belirli işlevlerinin çoğunu belirlerler (belirli moleküllerin taşınması, reaksiyonların katalizi, çevreden sinyallerin alınması ve dönüştürülmesi vb.). Ayırt etmek: 1) periferik proteinler(lipid çift tabakasının dış veya iç yüzeyinde bulunur), 2) yarı integral proteinler(farklı derinliklerde lipit çift tabakasına daldırılmış), 3) integral veya transmembran proteinler(hücrenin hem dış hem de iç ortamıyla temas halindeyken zarın içinden ve içinden nüfuz eder). İntegral proteinlere bazı durumlarda kanal oluşturan veya kanal denir, çünkü bunlar polar moleküllerin hücreye geçtiği hidrofilik kanallar olarak kabul edilebilirler (zarın lipid bileşeni onların geçmesine izin vermez).
A - fosfolipidin hidrofilik başı; C, fosfolipidin hidrofobik kuyrukları; 1 - E ve F proteinlerinin hidrofobik bölgeleri; 2, protein F'nin hidrofilik bölgeleri; 3 - bir glikolipid molekülündeki bir lipide bağlı dallı bir oligosakarit zinciri (glikolipitler, glikoproteinlerden daha az yaygındır); 4 - bir glikoprotein molekülündeki bir proteine bağlı dallı oligosakarit zinciri; 5 - hidrofilik kanal (iyonların ve bazı polar moleküllerin geçebileceği bir gözenek işlevi görür).
Membran karbonhidrat içerebilir (%10'a kadar). Zarların karbonhidrat bileşeni, protein molekülleri (glikoproteinler) veya lipidler (glikolipidler) ile ilişkili oligosakarit veya polisakarit zincirleri ile temsil edilir. Temel olarak, karbonhidratlar zarın dış yüzeyinde bulunur. Karbonhidratlar, zarın reseptör işlevlerini sağlar. Hayvan hücrelerinde, glikoproteinler, onlarca nanometre kalınlığında bir epimembran kompleksi olan glikokaliks oluşturur. İçinde birçok hücre reseptörü bulunur, yardımı ile hücre yapışması oluşur.
Proteinlerin, karbonhidratların ve lipidlerin molekülleri hareketlidir, zar düzleminde hareket edebilir. Plazma zarının kalınlığı yaklaşık 7.5 nm'dir.
membran fonksiyonları
Membranlar aşağıdaki işlevleri yerine getirir:
- hücresel içeriğin ayrılması dış ortam,
- hücre ve çevre arasındaki metabolizmanın düzenlenmesi,
- hücrenin bölmelere bölünmesi ("bölmeler"),
- "enzimatik konveyörlerin" yeri,
- dokularda hücreler arası iletişimi sağlamak Çok hücreli organizmalar(yapışma),
- sinyal tanıma.
En önemli zar özelliği- seçici geçirgenlik, yani zarlar bazı maddeler veya moleküller için oldukça geçirgendir ve diğerleri için zayıf geçirgendir (veya tamamen geçirimsizdir). Bu özellik, hücre ile dış ortam arasında madde alışverişini sağlayan zarların düzenleyici işlevinin temelini oluşturur. Maddelerin hücre zarından geçme işlemine ne denir maddelerin taşınması. Ayırt etmek: 1) pasif ulaşım- maddelerin geçiş süreci, enerjisiz gidiş; 2) aktif taşımacılık- enerji maliyeti ile giden maddelerin geçiş süreci.
saat pasif ulaşım maddeler, konsantrasyonu daha yüksek olan bir alandan daha düşük olan bir alana hareket eder, yani. konsantrasyon gradyanı boyunca. Herhangi bir çözeltide çözücü ve çözünenin molekülleri vardır. Çözünen moleküllerin hareket sürecine difüzyon, çözücü moleküllerinin hareketine ozmoz denir. Molekül yüklüyse, taşınması elektrik gradyanından etkilenir. Bu nedenle, genellikle her iki gradyanı bir araya getiren bir elektrokimyasal gradyandan söz edilir. Taşıma hızı, eğimin büyüklüğüne bağlıdır.
Aşağıdaki pasif taşıma türleri ayırt edilebilir: 1) Basit difüzyon- maddelerin doğrudan lipid çift tabakası (oksijen, karbon dioksit) yoluyla taşınması; 2) membran kanallarından difüzyon- kanal oluşturan proteinler (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) yoluyla taşıma; 3) Kolaylaştırılmış difüzyon- her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının (glikoz, amino asitler, nükleotitler) hareketinden sorumlu olan özel taşıma proteinleri kullanılarak maddelerin taşınması; dört) ozmoz- su moleküllerinin taşınması (tüm biyolojik sistemlerde su çözücüdür).
İhtiyaç aktif taşımacılık moleküllerin elektrokimyasal gradyana karşı zardan geçişini sağlamak gerektiğinde ortaya çıkar. Bu taşıma, aktivitesi enerji harcaması gerektiren özel taşıyıcı proteinler tarafından gerçekleştirilir. Enerjinin kaynağı ATP molekülleri. Aktif taşıma şunları içerir: 1) Na + /K + -pompa (sodyum-potasyum pompası), 2) endositoz, 3) ekzositoz.
Çalışma Na + /K + -pompa. Normal işleyişi için hücre, sitoplazmada ve dış ortamda belirli bir K + ve Na + iyonu oranını korumalıdır. Hücre içindeki K + konsantrasyonu, dışından 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 iyon konsantrasyonlarının eşitlenmesine karşı koyar ve aktif olarak Na+'yı hücre dışına ve K+'yı hücreye pompalar. Na + /K + -pompası, hem K + hem de Na + 'yı ekleyebilmesi için konformasyonel değişiklikler yapabilen bir transmembran proteindir. Na + /K + -pompasının çalışma döngüsü aşağıdaki aşamalara ayrılabilir: 1) Na + 'nın zarın içinden bağlanması, 2) pompa proteininin fosforilasyonu, 3) hücre dışı hücrede Na + salınımı boşluk, 4) zarın dışından K+ bağlanması, 5) pompa proteininin fosforilasyonu, 6) hücre içi boşlukta K+ salınımı. Sodyum-potasyum pompası, hücrenin yaşamı için gerekli olan enerjinin neredeyse üçte birini tüketir. Bir çalışma çevrimi sırasında, pompa hücreden 3Na+'yı dışarı pompalar ve 2K+'da pompalar.
endositoz- büyük parçacıkların ve makromoleküllerin hücresi tarafından emilim süreci. İki tip endositoz vardır: 1) fagositoz- büyük parçacıkların (hücreler, hücre parçaları, makromoleküller) yakalanması ve emilmesi ve 2) pinositoz- sıvı malzemenin (çözelti, kolloidal çözelti, süspansiyon) yakalanması ve emilmesi. Fagositoz fenomeni I.I. 1882'de Mechnikov. Endositoz sırasında, plazma zarı bir istila oluşturur, kenarları birleşir ve sitoplazmadan tek bir zar ile sınırlanan yapılar sitoplazmaya bağlanır. Birçok protozoa ve bazı lökositler fagositoz yapabilir. Pinositoz, bağırsağın epitel hücrelerinde, kan kılcal damarlarının endotelinde görülür.
ekzositoz- endositozun ters süreci: hücreden çeşitli maddelerin uzaklaştırılması. Ekzositoz sırasında vezikül zarı dış sitoplazmik zar ile birleşir, vezikülün içeriği hücrenin dışına çıkarılır ve zarı dış sitoplazmik zara dahil edilir. Bu şekilde hormonlar endokrin bezlerinin hücrelerinden atılır ve protozoalarda sindirilmemiş gıda kalır.
git 5 numaralı ders"Hücre Teorisi. Hücresel organizasyon türleri»
git 7 numaralı ders"Ökaryotik hücre: organellerin yapısı ve işlevleri"
Hücreler, bir zar yapı prensibi ile karakterize edilir.
biyolojik zar - Hücrelerin yüzeyinde (hücre zarı) bulunan, çoğu organelin duvarlarını ve çekirdeğin kabuğunu oluşturan 7 - 10 nm kalınlığında ince bir film, protein-lipid yapısı.
1972'de S. Singer ve G. Nichols önerdi sıvı mozaik modeli hücre zarının yapısı. Daha sonra pratik olarak doğrulandı. Elektron mikroskobu altında bakıldığında üç katman görülebilir. Orta, hafif, zarın temelini oluşturur - sıvı fosfolipidlerin ("lipid denizi") oluşturduğu bilipid tabaka. Membran lipidlerinin molekülleri (fosfolipidler, glikolipidler, kolesterol, vb.) hidrofilik kafalara ve hidrofobik kuyruklara sahiptir, bu nedenle çift tabakada düzenli olarak yönlendirilirler. İki koyu katman, lipid çift katmanına göre farklı şekilde yerleştirilmiş proteinlerdir: Çevresel (bitişik) - çoğu protein, lipit tabakasının her iki yüzeyinde bulunur; yarı integral (yarı batık) - sadece bir lipid tabakasına nüfuz eder; integral (batık) her iki katmandan da geçer. Proteinler, lipidlerle etkileşime giren hidrofobik bölgelere ve hücrenin veya doku sıvısının sulu içeriği ile temas halinde olan zarın yüzeyinde hidrofilik bölgelere sahiptir.
Biyolojik zarların işlevleri:
1) hücrenin içeriğini dış ortamdan ve organellerin içeriğini, çekirdeği sitoplazmadan sınırlar;
2) maddelerin hücre içine ve dışına, organellerden sitoplazmaya taşınmasını ve bunun tersini sağlamak;
3) çevreden sinyallerin alınmasına ve dönüştürülmesine, hücre maddelerinin tanınmasına vb. katılmak;
4) zara yakın işlemler sağlar;
5) enerjinin dönüşümüne katılır.
Sitoplazmik zar (plazmalemma, hücre zarı, plazma zarı) - hücreyi çevreleyen biyolojik zar; temel, tüm hücreler için evrensel bileşen yüzey aparatı. Kalınlığı yaklaşık 10 nm'dir. Biyolojik membranların yapı karakteristiğine sahiptir. Sitoplazmik zarda, lipidlerin hidrofilik başları zarın dış ve iç taraflarına bakarken, hidrofobik kuyruklar zarın içine bakar. Periferik proteinler hidrostatik etkileşimlerle lipit moleküllerinin kutup başlarıyla ilişkilidir. Sürekli bir katman oluşturmazlar. Periferik proteinler, plazmalemmayı yüzey aparatının üst veya alt zar yapılarına bağlar. Hayvan hücrelerinin plazmalemmasındaki bazı lipid ve protein molekülleri, kovalent bağlar zarın dış yüzeyinde bulunan oligo-iposakkarit molekülleri ile. Çok dallı moleküller, sırasıyla lipidler ve proteinler ile glikolipidler ve glikoproteinler oluşturur. sakkarit tabakası glikokaliks (lat. glisis- tatlı ve nasır- kalın deri) hücrenin tüm yüzeyini kaplar ve hayvan hücresinin bir epimembran kompleksidir. Oligosakkarit ve polisakkarit zincirleri (antenler) bir dizi işlevi yerine getirir: harici sinyallerin tanınması; hücrelerin yapışması, doku oluşumu sırasında doğru yönelimleri; Glikoproteinlerin bir bağışıklık tepkisi rolünü oynadığı bağışıklık tepkisi.
Pirinç. Plazmalemmanın yapısı
Plazma zarının kimyasal bileşimi: %55 - proteinler, %35-40 - lipitler, %2-10 - karbonhidratlar.
Dış hücre zarı, hücrenin hareketli bir yüzeyini oluşturur, çıkıntılar ve çıkıntılar olabilir, dalgalı hale getirir. salınım hareketleri, makromoleküller sürekli içinde hareket eder. Hücre yüzeyi heterojendir: farklı kısımlardaki yapısı aynı değildir, eşit değildir ve fizyolojik özellikler bu bölgeler. Bazı enzimler (yaklaşık 200) plazmalemmada lokalizedir, bu nedenle çevresel faktörlerin hücre üzerindeki etkisine hücrenin sitoplazmik zarı aracılık eder. Hücrenin yüzeyi yüksek mukavemet ve elastikiyete sahiptir, küçük hasarlardan sonra kolay ve hızlı bir şekilde restore edilir.
Plazma zarının yapısı özelliklerini belirler:
Plastisite (akışkanlık), zarın şeklini ve boyutunu değiştirmesini sağlar;
Kendi kendine kapanma yeteneği, zarın yırtıldığında bütünlüğünü geri kazanmasını sağlar;
Seçici geçirgenlik, çeşitli maddelerin zardan farklı hızlarda geçişini sağlar.
Sitoplazmik zarın ana işlevleri:
hücrenin şeklini belirler ve korur ( şekillendirmek);
hücrenin iç içeriğini sınırlar ( bariyer), mekanik bir bariyer rolü oynamak; asıl bariyer işlevi, içeriğin yayılmasını ve hücre içine yabancı maddelerin girmesini önleyen bilipid tabaka tarafından sağlanır;
Hücreyi mekanik etkilerden korur ( koruyucu);
hücre ve hücre arasındaki madde alışverişini düzenler. çevre, hücre içi bileşimin sabitliğini sağlamak ( düzenleyici);
dış sinyalleri tanır, belirli maddeleri (örneğin hormonları) "tanıır" ( alıcı); bazı plazma membran proteinleri (hormon reseptörleri; B-lenfosit reseptörleri; parietal sindirim işlemlerini gerçekleştiren spesifik enzimatik işlevleri yerine getiren integral proteinler) belirli maddeleri tanıyabilir ve bunlara bağlanabilir, böylece reseptör arkaları giren moleküllerin seçiminde rol oynar. hücre;
Herhangi bir canlı hücre, çevreden özel bir yapıya sahip ince bir kabuk - sitoplazmik zar (CPM) ile ayrılır. Ökaryotlarda, organellerin boşluğunu sitoplazmadan ayıran çok sayıda hücre içi zar bulunurken, çoğu prokaryot için CMP tek hücre zarıdır. Bazı bakteri ve arkelerde sitoplazmaya nüfuz ederek çeşitli şekillerde çıkıntılar ve kıvrımlar oluşturabilir.
Herhangi bir hücrenin CPM'si tek bir plana göre oluşturulur ve fosfolipitlerden oluşur (Şekil 3.5, a). Bakterilerde, genellikle zincirde 16-18 karbon atomlu ve bir ester bağı ile iki hidroksil gliserol grubuna bağlı doymuş veya bir doymamış bağa sahip iki yağ asidi içerirler. Bakterilerin yağ asidi bileşimi, ortamdaki, özellikle sıcaklıktaki değişikliklere yanıt olarak değişebilir. Sıcaklıktaki bir düşüşle, fosfolipidlerin bileşimindeki doymamış yağ asitlerinin miktarı artar, bu da zarın akışkanlığını büyük ölçüde etkiler. Bazı yağ asitleri dallanmış olabilir veya bir siklopropan halkası içerebilir. Gliserolün üçüncü OH grubu, fosforik asit kalıntısına ve bunun aracılığıyla baş gruba bağlanır. Fosfolipidlerin baş grupları, farklı prokaryotlarda (fosfatidiletanolamin, fosfatidilgliserol, kardiyolipin, fosfatidilserin, lesitin, vb.) farklı kimyasal yapıya sahip olabilir, ancak bunlar ökaryotlardan daha basittir. Örneğin, E. koli bunlar %75 fosfatidiletanolamin, %20 fosfatidilgliserol ile temsil edilir, geri kalanı kardiyolipin (difosfatidilgliserol), fosfatidilserin ve eser miktarda diğer bileşiklerden oluşur. Diğer bakteriler daha karmaşık membran lipidlerine sahiptir. Bazı hücreler monogalaktosil digliserit gibi glikolipidler oluşturur. Arkeal membran lipidleri ökaryotik ve bakteriyel olanlardan farklıdır. Yağ asitleri yerine, bir ester bağı yerine basit bir gliserole bağlı daha yüksek izoprenoid alkollere sahiptirler.
Pirinç. 3.5.
a- fosfolipid; b- iki katmanlı zar
Oh oh oh oh oh oh
Bu tür moleküller, hidrofobik kısımların içe ve hidrofilik kısımların dışa, çevreye ve sitoplazmaya çevrildiği membran çift tabakasını oluşturur (Şekil 3.5, b).Çok sayıda protein, bazen karmaşık kompleksler oluşturan, zarın içine yayılabilen çift tabakaya daldırılır veya çaprazlanır. Membran proteinleri, metabolik enerjinin dönüştürülmesi ve depolanması, tüm besinlerin ve metabolik ürünlerin emiliminin ve salınmasının düzenlenmesi dahil olmak üzere bir dizi önemli fonksiyona sahiptir. Ek olarak, ortamdaki değişiklikleri yansıtan birçok sinyali tanır ve iletirler ve hücresel bir tepkiye yol açan karşılık gelen reaksiyon dizisini tetiklerler. Zarların bu organizasyonu, zar proteinleri ile serpiştirilmiş bir mozaik içeren sıvı kristal modeli ile iyi bir şekilde açıklanmaktadır (Şekil 3.6).
Pirinç. 3.6.
Çoğu biyolojik zar 4 ila 7 nm kalınlığındadır. Hücre zarları, ağır metallerle karşılaştırıldığında bir transmisyon elektron mikroskobunda açıkça görülebilir. Elektron mikrograflarında, üç katmanlı oluşumlar gibi görünürler: iki dış koyu katman, polar lipit gruplarının konumunu gösterir ve hafif bir orta katman, hidrofobik iç kısmı gösterir (Şekil 3.7).
Membranları incelemek için başka bir teknik, sıvı nitrojen sıcaklığında donmuş hücre yongaları elde etmek ve ağır metal püskürtme kullanarak elde edilen yüzeyleri kontrastlamaktır.
(platin, altın, gümüş). Elde edilen preparasyonlar, bir taramalı elektron mikroskobunda görüntülenir. Bu durumda, zarın yüzeyi ve zarın içinden geçmeyen, ancak özel hidrofobik ankraj bölgeleri ile çift tabakanın hidrofobik bölgesine bağlanan mozaik zar proteinleri görülebilir.
Pirinç. 3.7.
CPM, çoğu maddenin hücre içine ve dışına serbest hareketini önleyen seçici geçirgenlik özelliğine sahiptir ve ayrıca hücre büyümesinde ve bölünmesinde, hareketinde ve yüzey ve hücre dışı proteinlerin ve karbonhidratların (ekzopolisakaritler) ihracatında önemli bir rol oynar. Bir hücre, sitoplazma içindekinden daha yüksek veya daha düşük ozmotik basınca sahip bir ortama yerleştirilirse, hücreden su çıkar veya su girer. Bu, çözelti gradyanlarını eşitlemek için suyun özelliğini yansıtır. Aynı zamanda, sitoplazma küçülür veya genişler (plazmoliz / deplazmoliz olgusu). Bununla birlikte, çoğu bakteri, katı bir hücre duvarının varlığından dolayı bu tür deneylerde şekillerini değiştirmez.
CPM, besinlerin ve metabolitlerin akışını düzenler. Membran lipidlerinin oluşturduğu hidrofobik bir tabakanın varlığı, polar moleküllerin ve makromoleküllerin bu tabakadan geçişini engeller. Bu özellik, çoğu durumda seyreltik çözeltilerde bulunan hücrelerin faydalı makromolekülleri ve metabolik öncüleri tutmasına izin verir. Hücre zarı ayrıca bir taşıma işlevini yerine getirmek üzere tasarlanmıştır. Tipik olarak, prokaryotlar çok sayıda çok spesifik taşıma sistemine sahiptir. Taşıma, hücrenin çeşitli biyoenerjetiklerini yaratan ve kullanan genel biyoenerjisinin ayrılmaz bir parçasıdır. iyonik gradyanlar maddelerin transferi ve hücre için gerekli diğer gradyanların oluşumu için CPM aracılığıyla. CMP, hücre hareketi, büyümesi ve bölünmesinde önemli bir rol oynar. Birçok metabolik süreç prokaryotların zarında yoğunlaşmıştır. Zar proteinleri önemli işlevleri yerine getirir: enerjinin dönüştürülmesine ve depolanmasına katılırlar, tüm besinlerin ve metabolik ürünlerin emilimini ve salınımını düzenlerler, çevredeki değişikliklerle ilgili sinyalleri tanır ve iletirler.
hücre sitoplazma zarı organoid
Plazmalemmanın yanı sıra hücrelerdeki diğer zarların (örneğin, mitokondri, plastitler, vb.) Temeli, iki sıra molekül içeren bir lipit tabakasıdır. Lipid molekülleri polar (bir kutup hidrofilik, yani su tarafından çekilir, diğeri hidrofobik, yani su tarafından itilir) olduğundan, belirli bir düzende düzenlenirler. Bir katmanın moleküllerinin hidrofilik uçları, sulu ortama - hücrenin sitoplazmasına ve diğer katman - hücreden dışarı doğru - hücreler arası maddeye (çok hücreli organizmalarda) veya sulu ortama (tek hücreli organizmalarda) yönlendirilir. ).
Periferik proteinler izole edilir (sadece zarın iç veya dış yüzeyinde bulunurlar), integral (zara sıkıca gömülürler, içine daldırılırlar, hücrenin durumuna bağlı olarak konumlarını değiştirebilirler). Membran proteinlerinin işlevleri: reseptör, yapısal (hücrenin şeklini destekler), enzimatik, yapışkan, antijenik, taşıma.
Protein molekülleri, bimoleküler lipid tabakasına mozaik olarak gömülür. Hayvan hücresinin dışından, polisakkarit molekülleri lipidlere ve plazma membran protein moleküllerine bağlanarak glikolipidler ve glikoproteinler oluşturur.
Bu agrega glikokaliks tabakasını oluşturur. Plazmalemmanın reseptör işlevi bununla ilişkilidir (aşağıya bakınız); hücre tarafından kullanılan çeşitli maddeleri de biriktirebilir. Ek olarak, glikokaliks, plazmalemmanın mekanik stabilitesini arttırır.
Bitki ve mantar hücrelerinde de destekleyici ve koruyucu rol oynayan bir hücre duvarı vardır. Bitkilerde selülozdan, mantarlarda ise kitinden oluşur.
Temel zarın yapısal şeması sıvı mozaiktir: yağlar sıvı kristal bir çerçeve oluşturur ve proteinler mozaik olarak bunun içine gömülüdür ve konumlarını değiştirebilir.
Membranın en önemli işlevi: bölmeyi teşvik eder - hücre içeriğinin kimyasal veya enzimatik bileşimin ayrıntılarında farklılık gösteren ayrı hücrelere bölünmesi. Bu, herhangi bir ökaryotik hücrenin iç içeriğinin yüksek bir düzenini sağlar. Bölme, hücrede meydana gelen süreçlerin mekansal olarak ayrılmasına katkıda bulunur. Ayrı bir bölme (hücre), bazı zar organelleri (örneğin, bir lizozom) veya onun kısmı (mitokondrinin iç zarı ile sınırlanan cristae) ile temsil edilir.
Diğer özellikler:
- 1) bariyer (hücrenin iç içeriğinin sınırlandırılması);
- 2) yapısal (hücrelere gerçekleştirilen işlevlere göre belirli bir şekil vermek);
- 3) koruyucu (membranın seçici geçirgenliği, alımı ve antijenikliği nedeniyle);
- 4) düzenleyici (çeşitli maddeler için seçici geçirgenliğin düzenlenmesi (difüzyon veya ozmoz yasalarına göre enerji harcaması olmadan pasif taşıma ve pinositoz, endo- ve ekzositoz yoluyla enerji harcaması ile aktif taşıma, sodyum-potasyum pompasının çalışması, fagositoz) ). Tüm hücreler veya büyük parçacıklar fagositoz tarafından yutulur (örneğin, amiplerde beslenmeyi veya bakterilerin koruyucu kan hücreleri tarafından fagositozla beslenmeyi hatırlayın). Pinositozda, sıvı bir maddenin küçük parçacıkları veya damlacıkları emilir. Her iki işlemde de ortak olan, emilen maddelerin, daha sonra hücrenin sitoplazmasının derinliklerine hareket eden bir vakuol oluşumu ile istilacı bir dış zarla çevrelenmesidir. Ekzositoz, fagositoz ve pinositoza zıt bir süreçtir (aynı zamanda aktif taşımadır). Yardımı ile protozoadaki sindirilmemiş gıda artıkları veya salgı hücresinde oluşan biyolojik olarak aktif maddeler uzaklaştırılabilir.
- 5) yapışkan işlevi (tüm hücreler belirli temas noktalarıyla (sıkı ve gevşek) birbirine bağlanır);
- 6) reseptör (periferik zar proteinlerinin çalışması nedeniyle). Birkaç uyaranı (örneğin, soğuk ve sıcak termoreseptörleri) algılayan spesifik olmayan reseptörler ve yalnızca bir uyaranı (gözün ışığı algılama sisteminin reseptörleri) algılayan spesifik reseptörler vardır;
- 7) elektrojenik (potasyum ve sodyum iyonlarının yeniden dağılımı nedeniyle hücre yüzeyinin elektrik potansiyelindeki değişiklik ( membran potansiyeli sinir hücreleri 90 mV'dir));
- 8) antijenik: glikoproteinler ve membran polisakkaritleri ile ilişkilidir. Her hücrenin yüzeyinde sadece bu hücre tipine özgü protein molekülleri bulunur. Onların yardımıyla, bağışıklık sistemi kendi ve yabancı hücreleri ayırt edebilir. Hücre ile çevre arasındaki madde alışverişi gerçekleşir. Farklı yollar- pasif ve aktif.
Sitoplazmik hücre zarı üç katmandan oluşur:
Dış - protein;
Orta - bimoleküler lipid tabakası;
İç - protein.
Membran kalınlığı 7.5-10 nm'dir. Bimoleküler lipid tabakası, zarın matrisidir. Her iki katmanının lipid molekülleri, içlerine daldırılmış protein molekülleri ile etkileşime girer. Membran lipidlerinin %60 ila %75'i fosfolipitler, %15-30'u kolesteroldür. Proteinler esas olarak glikoproteinler ile temsil edilir. Ayırt etmek integral proteinler tüm membranı kaplayan ve Çevresel dış veya iç yüzeyde bulunur.
integral proteinler hücre dışı ve hücre içi sıvı arasında belirli iyonların değişimini sağlayan iyon kanalları oluşturur. Ayrıca iyonların membran boyunca antigradyan taşınmasını gerçekleştiren enzimlerdir.
Periferik proteinler zarın dış yüzeyinde bulunan ve çeşitli fizyolojik olarak aktif maddelerle etkileşime girebilen kemoreseptörlerdir.
Membran fonksiyonları:
1. Dokunun yapısal birimi olarak hücre bütünlüğünü sağlar.
Sitoplazma ile hücre dışı sıvı arasındaki iyon değişimini gerçekleştirir.
İyonların ve diğer maddelerin hücre içine ve dışına aktif taşınmasını sağlar.
Hücreye gelen bilgilerin kimyasal ve elektriksel sinyaller şeklinde algılanmasını ve işlenmesini sağlar.
Hücre uyarılabilirliği mekanizmaları. Biyoelektrik olayların çalışmasının tarihi.
Temel olarak vücutta iletilen bilgiler elektrik sinyalleri (örneğin sinir uyarıları) şeklindedir. Hayvan elektriğinin varlığı ilk olarak 1786'da doğa bilimci (fizyolog) L. Galvani tarafından belirlendi. Atmosferik elektriği incelemek için kurbağa bacağı nöromüsküler preparatlarını bakır bir kancaya astı. Bu patiler balkonun demir korkuluğuna dokunduğunda kaslar kasıldı. Bu, bir tür elektriğin nöromüsküler preparatın siniri üzerindeki etkisini gösterdi. Galvani, bunun canlı dokulardaki elektriğin varlığından kaynaklandığını düşündü. Bununla birlikte, A. Volta, elektrik kaynağının iki farklı metalin - bakır ve demir - temas yeri olduğunu buldu. fizyolojide Galvani'nin ilk klasik deneyimi bakır ve demirden yapılmış bimetalik cımbız ile nöromüsküler preparasyonun sinirine dokunduğu kabul edilir. Galvani, iddiasını kanıtlamak için ikinci deneyim. Nöromüsküler hazırlığı innerve eden sinirin ucunu kasının kesiğinin üzerine attı. Sonuç bir daralma oldu. Ancak bu deneyim Galvani'nin çağdaşlarını ikna etmedi. Bu nedenle, başka bir İtalyan Matteuchi aşağıdaki deneyi yaptı. Sinir-kaslı kurbağa preparatının sinirini, rahatsız edici bir akımın etkisi altında büzülen ikinci kasın üzerine bindirdi. Sonuç olarak, ilk ilaç da azalmaya başladı. Bu, elektriğin (aksiyon potansiyeli) bir kastan diğerine transferini gösterdi. Kasın hasarlı ve hasarsız kısımları arasında potansiyel bir farkın varlığı, ilk olarak 19. yüzyılda Matteuchi tarafından bir tel galvanometre (ampermetre) kullanılarak doğru bir şekilde belirlendi.Ayrıca, kesik negatif bir yüke sahipti ve kasın yüzeyi pozitifti.