İçerik
- Yaşam Spektrumu Boyunca Hücre Zarları
- Hücre Zarı Yapısı
- Hücre Zarı İşlevleri
- Lipid İki Katlı
- Hücre Zarı Taşınımı
Hücre zarı - aynı zamanda plazma zarı veya sitoplazmik zarı da denir - biyoloji dünyasında en etkileyici ve şık yapılar arasındadır. Hücre, Dünyadaki tüm canlıların temel birimi veya “yapı taşı” olarak kabul edilir; Vücudunuzda trilyonlarca hücre bulunur ve farklı organ ve dokulardaki farklı hücreler, bu hücrelerden oluşan dokuların işlevleriyle zarif bir şekilde ilişkili olan farklı yapılara sahiptir.
Hücre çekirdeği, en fazla dikkati çekerken, bilgileri organizmanın sonraki nesillerine iletmek için gerekli genetik materyali içerdiklerinden, hücre zarı, hücre içeriğinin değişmez kapıcısı ve koruyucusudur. Bununla birlikte, yalnızca bir konteyner veya bariyerden uzakta olmayan bir zar, membranı bir tür mikroskobik gümrük yetkilisi yapan ve iyonların giriş ve çıkışını mümkün kılan ve reddeden bir çeşit mikroskobik gümrük görevlisi yapan verimli ve yorulmayacak taşıma mekanizmaları yoluyla hücresel dengeyi veya iç dengeyi korumak için gelişti. moleküller gerçek zamanlı olarak hücrelere uygun olarak ihtiyaç duyar.
Yaşam Spektrumu Boyunca Hücre Zarları
Tüm organizmaların bir çeşit hücre zarı vardır. Bu, çoğunlukla bakteri olan ve dünyadaki en eski canlı türlerinden bazılarını temsil ettiğine inanılan prokaryotların yanı sıra, hayvanlar ve bitkileri içeren ökaryotları içerir. Hem prokaryotik bakteriler hem de ökaryotik bitkiler ek koruma için hücre zarına harici bir hücre duvarına sahiptir; Bitkilerde, bu duvarın gözenekleri vardır ve neyin içinden geçip neyin geçemeyeceği konusunda özellikle seçici değildirler. Ek olarak, ökaryotlar, çekirdeği ve mitokondri gibi organellere sahiptir ve hücreyi bir bütün olarak çevreleyen gibi zarlarla çevrilidir. Prokaryotların çekirdeği bile yoktur; Genetik materyalleri sitoplazma boyunca bir miktar sıkıca da olsa dağılır.
Önemli moleküler kanıtlar, ökaryotik hücrelerin prokaryotik hücrelerden geldiğini, hücre duvarını evriminin bir noktasında kaybettiğini göstermektedir. Bu, bireysel hücreleri hakaretlere karşı daha savunmasız hale getirmesine rağmen, aynı zamanda işlem sırasında daha karmaşık olmalarını ve geometrik olarak genişlemelerini sağladı. Aslında, ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelerden on kat daha büyük olabilir, tek bir hücrenin tanım olarak prokaryotik bir organizmanın bütünlüğü olduğu gerçeğini daha da çarpıcı kılan bir bulgu. (Bazı ökaryotlar da tek hücrelidir.)
Hücre Zarı Yapısı
Hücre zarı esas olarak fosfolipidlerden oluşan çift katmanlı bir yapıdan (bazen "sıvı mozaik modeli" olarak adlandırılır) oluşur. Bu katmanlardan biri hücrenin içine veya sitoplazmaya, diğeri ise dış ortama bakar. Dışa ve içe bakan taraflar "hidrofilik" olarak kabul edilir veya sulu ortamlara çekilir; iç kısım "hidrofobik" tir veya sulu ortamlar tarafından püskürtülür. İzolasyonda, hücre membranları vücut sıcaklıklarında akışkandır, ancak daha düşük sıcaklıklarda jel benzeri bir kıvam alırlar.
İki tabakadaki lipitler, hücre zarının toplam kütlesinin yaklaşık yarısını oluşturur. Kolesterol, hayvan hücrelerinde lipitlerin yaklaşık beşte birini oluşturur, ancak kolesterol bitkilerde hiçbir yerde bulunmadığından bitki hücrelerinde olmaz. Membranın geri kalanının çoğu, çeşitli fonksiyonlara sahip olan proteinler tarafından hesaplanır. Çoğu protein, zarın kendisi gibi kutupsal moleküller olduğundan, hidrofilik uçları hücre dışına yaslanır ve hidrofobik uçları çift tabakanın içini gösterir.
Bu proteinlerin bazıları, kendilerine bağlı karbonhidrat zincirlerine sahiptir, bu da onları glikoprotein yapar. Membran proteinlerinin çoğu, membran boyunca protein kanalları oluşturarak veya fiziksel olarak zar boyunca kapatarak yapabilecekleri çift tabakalı maddelerin seçici olarak taşınmasında rol oynar. Diğer proteinler, kimyasal sinyalleri taşıyan moleküller için bağlanma yerleri sağlayan hücre yüzeylerinde reseptör görevi görür; Bu proteinler daha sonra bu bilgiyi hücrenin içine iletir. Yine başka zar proteinleri, plazma zarının kendisine özgü reaksiyonları katalize eden enzimler olarak işlev görür.
Hücre Zarı İşlevleri
Hücre zarının kritik yönü, "su geçirmez" olması veya genel olarak maddelere geçirimsiz olması değildir; Öyle olsaydı, hücre ölürdü. Hücre zarlarının ana işini anlamanın anahtarı, seçici olarak geçirgen. Bir benzetme: Dünyadaki ülkelerin çoğu, ulusların uluslar arası sınırlar arasında seyahat etmelerini tamamen yasaklamıyor gibi, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler kimsenin ve herkesin girmesine izin verme alışkanlığı içinde değiller. Hücre zarları, bu ülkelerin hükümetlerinin yaptıklarını çok daha küçük bir ölçekte yapmaya çalışır: İstenilen varlıkların, içeriden veya hücreye toksik veya tahrip edici bir etkiye sahip olma olasılığı bulunan varlıklara giriş yapılmasını engellerken, "incelendikten" sonra hücreye girmelerine izin verin. bütün.
Genel olarak, zar, hücrenin çeşitli kısımlarını aynı şekilde tutarak bir çiftliğin etrafındaki bir çit aynı şekilde tutarak, dolaşmalarına ve birbirine karışmasına izin verirken bile hayvanı bir arada tutar. En kolay girip çıkabilecek molekül türlerini tahmin etmek zorunda kalıyorsanız, bunun esas olarak bir bütün olarak vücut yapması şartıyla, sırasıyla "yakıt kaynakları" ve "metabolik atıklar" diyebilirsiniz. Ve haklı olurdun. Gaz oksijen gibi çok küçük moleküller (O2), gaz halinde karbondioksit (CO2) ve su (H2O) zar boyunca serbestçe geçebilir, ancak amino asitler ve şekerler gibi daha büyük moleküllerin geçişi sıkı bir şekilde kontrol edilir.
Lipid İki Katlı
Hücre zarının iki tabakasını oluşturan neredeyse evrensel olarak "fosfolipidler" olarak adlandırılan moleküller daha iyi "gliserofosfolipitler" olarak adlandırılır. Bir tarafta iki uzun yağ asidine ve diğer tarafta bir fosfat grubuna bağlı üç karbonlu bir alkol olan gliserol molekülünden oluşur. Bu, moleküle, geniş bir tabakanın bir parçası olma işine uygun, uzun bir silindirik şekil verir; bu, zar çift katmanlı tek bir katmanın enine kesitine benzemesidir.
Gliserofosfolipidin fosfat kısmı hidrofiliktir. Spesifik fosfat grubu, molekülden moleküle; örneğin, azot içeren bir bileşen içeren fosfatidilkolin olabilir. Hidrofiliktir, çünkü su gibi eşit olmayan bir yük dağılımına sahiptir (yani kutuptur), tıpkı su gibi, bu yüzden ikisi yakın mikroskobik bölgelerde "geçin".
Membranın içindeki yağ asitleri yapılarında herhangi bir yerde eşit olmayan bir yük dağılımına sahip değildir, bu nedenle kutupsal ve dolayısıyla hidrofobiktirler.
Fosfolipidlerin elektrokimyasal özellikleri nedeniyle, fosfolipit iki tabakalı düzenleme oluşturmak veya sürdürmek için enerji girişi gerektirmez. Aslında, suya yerleştirilen fosfolipidler, iki tabakalı konfigürasyonun akışkanların "kendi seviyelerini aramaları" ile aynı şekilde kendiliğinden varsayma eğilimindedir.
Hücre Zarı Taşınımı
Hücre zarı seçici olarak geçirgen olduğundan, bir taraftan diğerine irili ufaklı çeşitli maddeler elde etmek için bir araç sağlamalıdır. Bir nehri veya su kütlesini geçmenin yollarını düşünün. Bir feribot alabilir; hafif bir meltem üzerinde sürüklenebilir veya sabit nehir ya da okyanus akıntıları ile taşınırsınız. Ve kendinizi yalnızca ilk önce su kütlesini geçerken bulabilirsiniz, çünkü yanınızda çok fazla insan yoğunluğu vardır ve diğerinde çok düşük bir konsantrasyon vardır;
Bu senaryoların her biri, moleküllerin hücre zarından geçme yöntemlerinden birisiyle bir miktar ilişki içindedir. Bu yollar şunları içerir:
Basit difüzyon: Bu süreçte, moleküller hücre içine veya dışına geçmek için basitçe çift zarı içinden sürüklenir. Buradaki kilit nokta, çoğu durumda moleküllerin bir konsantrasyon gradyanını aşağı doğru hareket ettireceğidir, yani doğal olarak daha yüksek konsantrasyonlu alanlardan daha düşük konsantrasyonlu alanlara doğru sürüklenirler. Yüzme havuzunun ortasına bir kutu boya dökmeniz gerekirse, boya moleküllerinin dışa doğru hareketi basit bir yayılma biçimini temsil eder. Tahmin edebileceğiniz gibi hücre zarlarını bu şekilde geçebilen moleküller, O gibi küçük moleküllerdir.2 ve CO2.
Osmosis: Osmoz, suda çözünen parçacıkların hareketi imkansız olduğunda suyun hareketine neden olan bir "emme basıncı" olarak tanımlanabilir. Bu, bir zarın suya izin verdiği, ancak söz konusu çözünmüş parçacıkların ("çözünen") içinden geçmesine izin vermediğinde meydana gelir. Tahrik kuvveti, yine bir konsantrasyon gradyanıdır, çünkü tüm yerel ortam, birim su başına çözünen miktarın aynı olduğu bir denge durumu "aramaktadır". Su geçirgen, çözünmeyen geçirgen bir zarın bir tarafında diğerinden daha fazla çözünen parçacık varsa, su yüksek çözünen konsantrasyonlu bölgeye akacaktır. Yani, parçacıklar sudaki konsantrasyonlarını hareket ettirerek değiştiremezlerse, o zaman suyun kendisi aynı işi yapmak için hareket eder.
Kolaylaştırılmış difüzyon: Yine, bu tip bir zar taşınması, parçacıkların daha yüksek konsantrasyonlu alanlardan daha düşük konsantrasyonlu alanlara geçtiğini görmektedir. Bununla birlikte, basit difüzyonlu durumun aksine, moleküller basitçe gliserofosfolipid molekülleri arasındaki boşluklardan sürüklenmek yerine, özel protein kanalları yoluyla hücreye girip çıkarlar. Bir nehirden aşağı doğru sürüklenen bir şey aniden kayaların arasındaki bir geçide kendisini bulduğunda neler olduğunu hiç izledinizse, nesnenin (belki de bir iç borudaki bir arkadaş!) Bu geçiş yolunda önemli ölçüde hızlandığını biliyorsunuz; bu yüzden protein kanalları ile. Bu en çok kutupsal ya da elektriksel olarak yükleyen moleküllerde yaygındır.
Aktif taşımacılık: Daha önce tartışılan zar taşıma türlerinin tümü bir konsantrasyon gradyanında aşağı doğru hareketi içerir. Bununla birlikte, bazen, teknelerin yukarı doğru hareket etmesi ve otomobillerin tepelere tırmanması gerektiği gibi, maddeler en çok bir konsantrasyon gradyanına karşı hareket eder - enerjik açıdan olumsuz bir durum. Sonuç olarak, işlem bir dış kaynak tarafından desteklenmelidir ve bu durumda bu kaynak, mikroskobik biyolojik işlemler için yaygın yakıt olan adenozin trifosfattır (ATP). Bu işlemde, üç fosfat grubundan biri, adenosin difosfat (ADP) ve serbest bir fosfat oluşturmak için ATP'den çıkarılır ve fosfat-fosfat bağının hidroliziyle serbest kalan enerji, molekülleri gradyanı "pompalamak" için kullanılır ve membran boyunca.
Aktif taşıma dolaylı veya ikincil şekilde de gerçekleşebilir. Örneğin, bir membran pompası, konsantrasyonu gradyanı boyunca, membranın bir tarafından diğerine, hücre dışından sodyum taşıyabilir. Sodyum iyonu diğer yöne doğru geri yayıldığında, moleküllerin kendi konsantrasyon gradyanlarına karşı bir glikoz molekülü taşıyabilir (glukoz konsantrasyonu, hücrelerin içlerinde dıştan daha fazladır). Glikozun hareketi, konsantrasyon gradyanına karşı olduğu için, bu aktif bir nakildir, ancak hiçbir ATP doğrudan dahil olmadığından bu, bunun bir örneğidir. ikincil aktif taşımacılık.