Hücre Zarı

[askinelibol]

Temel Birim – Hücre: Hücre Zarı ve Madde Alışverişi​

Hücre zarı, hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen bir katmandır. Seçici geçirgenlik, hücre zarının bazı maddeleri hücre alıp bazılarını almamasıdır. Hücre zarı, karbonhidrat, protein ve yağlardan oluşur. Saydam ve esnek bir yapıdadır. Oransal olarak hemen hemen her hücrenin %65’i protein, %33’ü lipid, %2’si ise karbonhidrattan oluşmaktadır.
Bitki hücrelerinde, zardan başka bir de hücre duvarı (çeperi) bulunur. Hücre duvarı cansızdır ve selülozdan yapılmıştır. Hayvansal hücrelerde hücre duvarı bulunmaz.
Hücre zarı, hücre canlılığının ve özgün hücre işlevlerinin sürekliliğini mümkün kılan çok önemli bazı fonksiyonları yerine getirir. Bu fonksiyonları kabaca şu şekilde sıralamak mümkündür:

1. Hücre içi ortamın özgün bileşimini (sitoplazmayı) hücre dışı ortamdan ayırmak.
2. Hücre içi ile hücre dışı ortamlar arasında seçici bir şekilde madde alışverişini sağlayarak hücrenin atıklarını hücre dışı ortama vermek ve hücre dışından hücreye gerekli maddeleri almak.
3. Komşu hücrelerle iletişimi ve madde alışverişini sağlamak.

Akıcı Mozaik Zar Modeli​

Günümüzde kabul edilen zar modeli “Akıcı Mozaik Zar Modeli”dir. Bu teoriye göre; hücre zarı, iki sıra yağ tabakasıyla bu tabakalarda yüzen farklı büyüklük ve yapıdaki proteinlerden oluşur.
Hücre zarına karbonhidratlar doğrudan bağlanamaz; protein ve lipitlerle birleşik yaparak bağlanabilir. Protein ve glikozdan oluşan yapıya glikoprotein, yağ ve glikozdan oluşan yapıya glikolipit denir. Glikolipit ve glikoproteinler hücre zarının dışarıdaki maddeleri tanımasını sağlar. Bu sayede hücre zarları seçici geçirgenlik özelliği kazanır. Ayrıca glikoprotein yapılar hücreler arası iletişimi sağlanmasına katkıda bulunur. Alkol, kloroform ve eter gibi maddeler hücrelerin seçici geçirgen yapılarını bozabilir.
Glikoproteinlerin görevleri şu şekilde özetlenebilir:

1. Hücreye girecek olan maddeleri tanır ve hücreye seçici özellik kazandırır.
2. Bazı glikoproteinler, virüs reseptörü olarak görev yapar.
3. Alyuvarların zarında bulunan bazı glikoproteinler kan grubunu belirler.
4. Komşu hücrelerin birbirini tanımasını sağlar. Bu özellik doku nakillerinde önem arz eder.
5. Aynı zamanda hücre zarındaki porlardan (deliklerden) madde alışverişi gerçekleşir. Bu porların etrafında proteinler bulunur.

Hücre zarından geçebilen maddeler​

Hücre zarından geçebilen maddeler arasında küçük moleküller (glikoz, aminoasit, su, madensel tuzlar), yağda eriyen A, D, E, K vitaminleri ve nötr moleküller (oksijen ve karbondioksit) bulunmaktadır.
NOT: Hücre zarının lipit yapısının yoğun olması, yağda çözünen vitaminlerin suda çözünen vitaminlere kıyasla hücreye daha hızlı geçiş yapmalarını sağlar.

Hücre Zarının Farklılaşması​

Hücre zarı, mikrovillus, mezozom ve yalancı ayak gibi özel yapıları oluşturarak hücrenin görevini yerine getirmesine katkı sağlar.

• Mikrovilluslar: Hücre zarının dışarıya doğru oluşturduğu uzantılardır. Özellikle emme görevi fazla olan hücrelerde, örneğin bağırsak epitelinde, hücre dış yüzeyini (emilim alanını) artırmak için oluşturulurlar.
• Yalancı Ayak: Amip, akyuvar ve cıvık mantar hücrelerinde besin bulma ve yer değiştirme için hücre zarının oluşturduğu geçici uzantılara yalancı ayak denir.
• Mezozom: Bakterilerde mitokondri görevi gören zar kıvrımlarına mezozom denir. Mezozomda solunum enzimleri bulunur.

Hücre Zarından Madde Alışverişi
Madde alışverişi, hücrelerin yaşamlarının devamı için bulundukları ortamdan ihtiyaç duydukları maddeleri alması ve bu ortama metabolik artıklarını vermesine bağlıdır. Maddelerin sitoplazmik ortam ile dış ortam arasında alışverişinde hücre zarı engelini aşmak gerekir. Hücre zarları seçici geçirgendir ve bitki, mantar ve bakterilerde çeper ve kapsül engeli de bulunur.
Hücreden geçecek madde zardan geçebilecek boyuttaysa, 2 şekilde geçebilir: Pasif veya Aktif taşımayla.

Pasif Taşıma​

1) Difüzyon
Difüzyon, maddelerin yoğun ortamlardan az yoğun ortamlara kendi kinetik enerjileri ile yayılmasıdır. Enerji ve enzim kullanılmaz. Bu pasif taşıma şekli, sıcaklık, hareket, basınç farkı gibi faktörlerle etkilenebilir.
Difüzyon hızına etki eden faktörler:

• İki ortam arasında yoğunluk farkı arttıkça difüzyon hızı artar.
• Sıcaklık ve hareket difüzyonu hızlandırır.
• Hücre zarındaki por sayısı ve por genişliği arttıkça difüzyon hızı artar.
• Molekül büyüklüğü arttıkça difüzyon hızı azalır.
• Basınç farkı difüzyonu hızlandırır.

Kolaylaştırılmış Difüzyon:
Maddeler, hücre zarından bir taşıyıcı yardımıyla geçiyorsa, buna kolaylaştırılmış difüzyon denir. Enzimler, kolaylaştırılmış difüzyonda görev alır, ancak enerji harcanmaz. Bu tür difüzyon canlı ortamlarda gerçekleşir. Suda çözünen maddeler genellikle hücrelere kolaylaştırılmış difüzyon ile girer.
Difüzyonla Hücre Zarından Alınabilen Maddeler:
Su, oksijen, karbondioksit, iyot, etil alkol, glikoz, galaktoz, fruktuz, aminoasit, yağ asiti, gliserol, Na . K gibi iyonlar ve mineraller.
Difüzyonla Hücre Zarından Alınamayan Maddeler:
Proteinler, yağlar, disakkaritler, lipoprotein, polisakkarit, virüs, bakteri, ATP.

2) Osmoz​

Osmoz, çözücü maddelerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama, seçici geçirgen bir zardan enerji harcanmadan geçişidir. Biyoloji biliminde osmoz terimi genellikle suyun az yoğun ortamdan çok yoğun ortama seçici geçirgen bir zardan enerji harcanmadan geçişi olarak kullanılır.



Yukarıdaki görselde meydana gelen olay, osmozun bir örneğini temsil etmektedir. Yoğun olan kısım, diğer kısma bir emme kuvveti uygular ve emme kuvvetleri eşitleninceye kadar su geçişi devam eder. Bu emme kuvvetine osmotik basınç denir. Osmotik basınç, bitkilerin besin alışverişinde kritik bir role sahiptir.
Hücreler farklı yoğunluktaki durumlarda dış ortama farklı tepkiler verir; bu tepkiler plazmoliz, deplazmoliz olarak adlandırılır. Bu tepkilerde turgor basıncı (su alma isteği) ve osmotik basınç (su verme isteği) etkilidir.
Plazmoliz:
Bitki hücresi, kendinden daha yoğun (hipertonik) bir ortama konulduğunda su kaybederek büzülmesidir. Bu büzülme uzun süre devam ederse bitki hücresi ölür.
Deplazmoliz:
Plazmolize uğramış hücre, kendinden daha az yoğun (hipotonik) bir ortama konulduğunda su alarak şişmesidir.

Aktif Taşıma​

Enerji harcanarak maddelerin seçici geçirgen zardan az yoğun ortamlardan çok yoğun ortamlara taşınmasına aktif taşıma denir. Aktif taşıma sırasında enerji harcanır. Yani aktif taşıma yapan hücre kesinlikle canlı olmalıdır. Aktif taşımanın hızı sıcaklığa, pH değişimlerine, oksijen miktarına, inhibitörlere duyarlıdır (enzimler görev aldığı için). Aktif taşımada, hücre zarı üzerindeki porlardan geçebilecek büyüklükteki moleküller, taşıyıcı protein ve taşıyıcı enzimler yardımıyla taşınır. Hücre içinden hücre dışına, hücre dışından hücre içine olmak üzere her iki yönde de gerçekleşebilir.
Taşınan madde hücre zarından geçemeyecek kadar büyükse 2 şekilde taşınabilir. Bu taşıma yöntemlerinde sitoplazma ve dış ortamdaki maddenin yoğunluk farkı önemli değildir. Aynı taşıma yöntemleri organel zarlarındada görülebilir.
1) Endositoz:
Hücre zarından difüzyonla veya aktif taşımayla geçemeyecek büyüklükteki moleküllerin hücre içine alınış yöntemidir. Endositoz ile içeri alınan madde katıysa fagositoz, sıvı ise pinositoz olarak adlandırılır.

• Fagositoz: Katı moleküllerin hücre içine alınması işlemine denir. Bu olay sırasında alınacak molekül hücre zarına temas ettiğinde ilk olarak yalancı ayaklarla (pseudopodia) etrafı sarılır ve besin kofulu olarak hücre içine alınır. Besin kofulunun lizozom ile kaynaşması sonucu içerideki besin sindirilir ve hücre içine alınır.
• Pinositoz: Sıvı veya sıvıda çözülmüş moleküllerin alınması işlemine denir. Sıvı maddeler yalancı ayaklarla sarılamadığı için bu yöntemle hücre içine alınamaz. Bunun yerine hücre zarında minik cepler oluşturularak madde alınır.

2) Ekzositoz:
Hücre içindeki büyük moleküllerin hücre dışına atılmasını sağlayan taşıma şeklidir. Hücre içindeki moleküllerin sindirilemeyen atıkları koful içinde hücre zarına getirilip koful zarı ve hücre zarının birleşmesi yoluyla atılır. Koful zarı birleşim yerinden açılarak atık maddeleri dışarı atar.