PLAZMA ZARI: ÖZELLIKLERI, IŞLEVLERI VE YAPISI - BIYOLOJI - 2025

Plazma membranı, hücre zarı, plasmalemma veya sitoplazmik zar, kendi mimari vazgeçilmez bileşeni olan hücreleri saran ve sınırlandıran bir lipidik bir yapıdır. Biyomembranlar belli bir yapıyı dış cephesi ile çevreleyebilme özelliğine sahiptir. Ana işlevi bir bariyer görevi görmektir.

Ek olarak, girip çıkabilen parçacıkların geçişini kontrol eder. Membran proteinleri, oldukça zorlu bekçilerle "moleküler kapılar" görevi görür. Membranın bileşimi ayrıca hücre tanınmasında da rol oynar.

Yapısal olarak, doğal olarak düzenlenmiş fosfolipidler, proteinler ve karbonhidratlardan oluşan çift tabakalardır. Benzer şekilde, bir fosfolipid, başı ve kuyruğu olan bir fosforu temsil eder. Kuyruk, suda çözünmeyen karbon zincirlerinden oluşur, bunlar içe doğru gruplandırılır.

Bunun yerine, kafalar kutupludur ve sulu hücresel ortama verir. Membranlar son derece sağlam yapılardır. Onları oluşturan kuvvetler, onları oluşturan fosfolipidler arasında van der Waals'ınkilerdir; bu, hücrelerin kenarlarını sıkıca çevrelemelerini sağlar.

Ancak, aynı zamanda oldukça dinamik ve akıcıdırlar. Membranların özellikleri analiz edilen hücre tipine göre değişir. Örneğin, kırmızı kan hücrelerinin kan damarlarından geçebilmesi için elastik olması gerekir.

Bunun tersine, nöronlarda zar (miyelin kılıfı), sinir impulsunun verimli bir şekilde iletilmesine izin verecek gerekli yapıya sahiptir.

Genel özellikleri

Wikimedia Commons'tan Jpablo cad tarafından

Membranlar, hücre tipine ve lipidlerinin bileşimine bağlı olarak büyük ölçüde değişen oldukça dinamik yapılardır. Membranlar bu özelliklere göre aşağıdaki şekilde modifiye edilir:

Membran akışkanlığı

Membran statik bir varlık değildir, bir sıvı gibi davranır. Yapının akışkanlık derecesi, aralarında lipit bileşimi ve zarların maruz kaldığı sıcaklık gibi birkaç faktöre bağlıdır.

Karbon zincirlerinde bulunan tüm bağlar doyduğunda, zar bir jel gibi davranma eğilimindedir ve van der Waals etkileşimleri kararlıdır. Aksine çift bağ olduğunda etkileşimler daha az olur ve akışkanlık artar.

Ek olarak, karbon zincirinin uzunluğunun bir etkisi vardır. Ne kadar uzun olursa, komşularıyla o kadar çok etkileşim olur ve böylece akıcılık artar. Sıcaklık arttıkça, zarın akışkanlığı da artar.

Kolesterol, akışkanlığın düzenlenmesinde vazgeçilmez bir rol oynar ve kolesterol konsantrasyonlarına bağlıdır. Kuyruklar uzun olduğunda, kolesterol aynı şekilde bir immobilizatör görevi görür ve akışkanlığı azaltır. Bu fenomen normal kolesterol seviyelerinde ortaya çıkar.

Kolesterol seviyeleri düştüğünde etki değişir. Lipit kuyrukları ile etkileşime girerek, neden olduğu etki, ayrılması ve akışkanlığı azaltmasıdır.

eğrilik

Akışkanlık gibi, zarın eğriliği de her bir zarı oluşturan lipitler tarafından belirlenir.

Eğrilik, lipit başının ve kuyruğunun boyutuna bağlıdır. Uzun kuyruklu ve büyük başlı olanlar düzdür; nispeten daha küçük kafaları olanlar, önceki gruptan çok daha fazla eğilme eğilimindedir.

Bu özellik, diğerlerinin yanı sıra membran evajinasyon fenomeni, vezikül oluşumu, mikrovillerde önemlidir.

Lipid dağılımı

Her bir zarı oluşturan iki "tabaka" - bunun iki tabakalı olduğunu unutmayın - içinde aynı lipid bileşimi yoktur; bu nedenle dağılımın asimetrik olduğu söylenir. Bu gerçeğin önemli işlevsel sonuçları vardır.

Spesifik bir örnek, eritrositlerin plazma zarının bileşimidir. Bu kan hücrelerinde, sfingomiyelin ve fosfatidilkolin (daha büyük bir nispi akışkanlığa sahip zarlar oluşturan) hücrenin dışına dönük olarak bulunur.

Daha sıvı yapılar oluşturma eğiliminde olan lipidler, sitozole karşı karşıyadır. Bu paterni, her iki tabakada da aşağı yukarı homojen olarak dağılan kolesterol takip etmez.

Özellikleri

Her hücre tipinin zarının işlevi, yapısıyla yakından ilgilidir. Ancak temel işlevleri yerine getirirler.

Biyomembranlar, hücresel ortamı sınırlandırmaktan sorumludur. Aynı şekilde hücre içinde de zar bölmeleri vardır.

Örneğin mitokondri ve kloroplastlar zarlarla çevrilir ve bu yapılar bu organellerde meydana gelen biyokimyasal reaksiyonlarda rol alır.

Zarlar, malzemelerin hücreye geçişini düzenler. Bu bariyer sayesinde gerekli malzemeler pasif veya aktif olarak (ATP ihtiyacı ile) girebilir. Ayrıca istenmeyen veya toksik maddeler girmez.

Zarlar, ozmoz ve difüzyon süreçleri ile hücrenin iyonik bileşimini yeterli seviyelerde tutar. Su, konsantrasyon gradyanına bağlı olarak serbestçe akabilir. Tuzlar ve metabolitler belirli taşıyıcılara sahiptir ve ayrıca hücresel pH'ı düzenler.

Membran yüzeyindeki proteinlerin ve kanalların varlığı sayesinde, komşu hücreler etkileşime girebilir ve materyalleri değiştirebilir. Bu sayede hücreler birleşir ve dokular oluşur.

Son olarak, zarlar önemli sayıda sinyal proteinini barındırır ve diğerlerinin yanı sıra hormonlarla, nörotransmiterlerle etkileşime izin verir.

Yapı ve kompozisyon

Membranların temel bileşeni fosfolipidlerdir. Bu moleküller amfipatiktir, polar ve apolar bölgeleri vardır. Kutup, su ile etkileşime girmelerine izin verirken, kuyruk hidrofobik bir karbon zinciridir.

Bu moleküllerin birleşimi, hidrofobik kuyruklar birbirleriyle etkileşime girerek ve başları dışa doğru bakacak şekilde çift tabakada kendiliğinden meydana gelir.

Küçük bir hayvan hücresinde biz 10 mertebesinde lipidlerin son derece çok sayıda bulmak ⁹ molekül. Membranlar yaklaşık 7 nm kalınlığındadır. Neredeyse tüm zarlarda hidrofobik iç çekirdek 3 ila 4 nm kalınlık kaplar.

Akıcı mozaik desen

Mevcut biyomembran modeli, 1970'lerde araştırmacılar Singer ve Nicolson tarafından formüle edilen "akışkan mozaik" olarak biliniyor. Model, zarların sadece lipitlerden değil aynı zamanda karbonhidratlardan ve proteinlerden de yapıldığını önermektedir. Mozaik terimi bu karışımı ifade eder.

Zarın hücrenin dışına bakan yüzüne eksoplazmik yüz denir. Aksine, iç yüz sitosoliktir.

Aynı isimlendirme organelleri oluşturan biyomembranlar için de geçerlidir, ancak bu durumda ekzoplazmik yüz hücre dışına değil hücrenin içine işaret eder.

Membranları oluşturan lipitler statik değildir. Bunlar yapı içerisinde belirli bölgelerde belirli bir serbestlik ile hareket etme kabiliyetine sahiptir.

Membranlar üç temel lipid türünden oluşur: fosfogliseridler, sfingolipidler ve steroidler; hepsi amfipatik moleküllerdir. Her grubu aşağıda ayrıntılı olarak açıklayacağız:

Lipid türleri

Fosfogliseridlerden oluşan ilk grup gliserol-3-fosfattan gelir. Doğası gereği hidrofobik olan kuyruk, iki yağ asidi zincirinden oluşur. Zincirlerin uzunluğu değişkendir: 16 ila 18 karbona sahip olabilirler. Karbonlar arasında tek veya çift bağları olabilir.

Bu grubun alt sınıflandırması, sundukları kafa türüne göre verilir. Fosfatidilkolinler en bol olanıdır ve baş kısmı kolin içerir. Diğer türlerde, etanolamin veya serin gibi farklı moleküller fosfat grubu ile etkileşime girer.

Başka bir fosfogliserid grubu plazmalojenlerdir. Lipit zinciri, bir ester bağı ile gliserole bağlanır; buna karşılık, bir eter bağı aracılığıyla gliserole bağlı bir karbon zinciri vardır. Kalpte ve beyinde oldukça bol miktarda bulunurlar.

Sfingolipidler sfingozinden gelir. Sfingomyelin bol miktarda bulunan bir sfingolipiddir. Glikolipidler, şekerlerden yapılmış kafalardan oluşur.

Membranları oluşturan üçüncü ve son lipit sınıfı steroidlerdir. Dörtlü gruplar halinde birleştirilen karbonlardan yapılmış halkalardır. Kolesterol, zarlarda bulunan bir steroiddir ve özellikle memelilerde ve bakterilerde bol miktarda bulunur.

Lipid sallar

Ökaryotik organizmaların zarlarının kolesterol ve sfingolipidlerin yoğunlaştığı belirli alanları vardır. Bu alanlar aynı zamanda lipit salları olarak da bilinir.

Bu bölgeler içinde, işlevleri hücre sinyallemesi olan farklı proteinleri de barındırırlar. Yağ bileşenlerinin, sallardaki protein bileşenlerini modüle ettiğine inanılmaktadır.

Membran proteinleri

Plazma zarına bir dizi protein bağlanmıştır. Bunlar yekpare olabilir, lipitlere tutturulmuş olabilir veya çevre üzerinde yer alabilir.

İntegraller zardan geçer. Bu nedenle, tüm bileşenlerle etkileşime girmeleri için hidrofilik ve hidrofobik protein alanlarına sahip olmaları gerekir.

Lipitlere tutturulmuş proteinlerde karbon zinciri, zarın katmanlarından birine sabitlenir. Protein aslında zara girmez.

Son olarak, çevre birimi, zarın hidrofobik bölgesi ile doğrudan etkileşime girmez. Daha ziyade, bütünleyici bir protein aracılığıyla veya kutup başları aracılığıyla bağlanabilirler. Membranın her iki tarafına da yerleştirilebilirler.

Her bir zardaki protein yüzdesi büyük ölçüde değişir: nöronlarda% 20'den mitokondriyal membranda% 70'e, çünkü orada meydana gelen metabolik reaksiyonları gerçekleştirmek için büyük miktarda protein elementine ihtiyaç duyar.

Referanslar

1. Kraft, ML (2013). Plazma membran organizasyonu ve işlevi: lipit sallarını geçme. Hücrenin moleküler biyolojisi, 24 (18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Hücrenin moleküler biyolojisi. 4. baskı. Garland bilimi
3. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Bir zamanlar hücre zarları: 175 yıllık hücre sınırı araştırması. Biyoloji doğrudan, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT ve Howard, K. (1998). Yapı ve işlev. Elsevier İspanya.