HücreZarı

Hücre zarının bazı görevleri: Hücreyi dış ortamdan ayırır ve hücre içi ile hücre dışı ortamlar arasında seçici bir şekilde madde alışverişini sağlar. Hücreye şekil verir ve dış etkilere karşı korur. Metabolizma atıklarının dışarı atılmasını sağlayarak iç ortamı düzenler. Hücredeki uyarılma ve cevap işlerini düzenler. Hücrede biyoelektrik olayların gerçekleşmesini sağlar. Hücrenin beslenmesine yardımcı olur. Hücreyi alınacak hormonları tanır ve immunokimyasal olaylarda rol oynar. Hücrenin yıpranan kısmını onarır. Endositoz, ekzositoz, pinositoz ve fagositoz gibi mikro ve makrotransport faaliyetlerini gerçekleştirir.

Hücre zarının akıcı mozaik model olarak adlandırılmasının sebebi, zar boyunca yayılmış farklı molekül türlerinden oluşan bir yapıya sahip olmasıdır. Akıcı mozaik model, 1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından ortaya atılmıştır. Hücre zarının akıcı olmasının bazı nedenleri şunlardır: Fosfolipitlerin hareketi. Kolesterolün etkisi. Doymuş ve doymamış yağ asitleri. Hücre zarının akıcılığı, büyüme, hareket etme gibi hücresel faaliyetler için önemlidir.

Hücre zarının seçici geçirgen olmaması durumunda ortaya çıkabilecek bazı olumsuz sonuçlar: Hücre içindeki önemli moleküllerin kaybı. Zararlı maddelerin hücreye girişi. pH dengesinin bozulması. Su dengesinin bozulması. Bu durumlar, hücrenin normal fonksiyonlarını sürdürmesini engelleyerek hücrenin ölümüne yol açabilir.

Hücre zarının seçici geçirgen olmaması durumunda ortaya çıkabilecek bazı olumsuz sonuçlar: Hücre içindeki önemli moleküllerin kaybı. Zararlı maddelerin hücreye girişi. pH dengesinin bozulması. Su dengesinin bozulması. Bu durumlar, hücrenin normal fonksiyonlarını sürdürmesini engelleyerek hücrenin ölümüne yol açabilir.

Difüzyon ve osmoz, hücre zarından şu şekilde geçer: Difüzyon: Hücre zarından geçebilecek büyüklükteki molekül ya da iyonların çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama kendiliğinden geçmesidir. Her iki tarafın yoğunluğu eşit olana kadar devam eder. ATP harcanmaz, bu nedenle canlı ya da cansız ortamda gerçekleşebilir. Moleküller hücre zarından geçerken fosfolipit tabakasını kullanır, taşıyıcı protein kullanılmaz. Enzimler görev almaz. Osmoz: Suyun yarı geçirgen bir zar aracılığı ile çok olduğu ortamdan az olduğu ortama doğru geçmesidir. Yüksek su konsantrasyonu olan yerde, erimiş parçacık konsantrasyonu düşüktür; düşük su konsantrasyonu olan yerde, erimiş parçacık konsantrasyonu yüksektir. Yarı geçirgen bir zar, bazı moleküllerin geçmesine izin verirken, diğer moleküllerin geçmesine izin vermeyen bir zar türüdür. Osmoz, zar varlığında gerçekleşir; difüzyon ise hem zarlı hem de zarsız ortamlarda gerçekleşir.

Hücre zarı, hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen bir katmandır. Hücre zarının temel görevleri: Hücre içi ortamın özgün bileşimini korumak ve dış ortamdan ayırmak. Madde alışverişini sağlamak: Hücrenin atıklarını dışarı atmak, gerekli maddeleri içeri almak. Hücreye şekil vermek ve canlı yapısını korumak. Komşu hücrelerle iletişimi ve madde alışverişini sağlamak. Hücrenin beslenmesine yardımcı olmak ve metabolizma atıklarının dışarı atılmasını sağlayarak iç ortamı düzenlemek. Hücrenin yıpranan kısmını onarmak. Hücre zarı, dinamik ve esnek bir yapıya sahiptir; protein ve fosfolipitlerden oluşur.

Pinositotik vezikül, hücrelerin sıvı halde bulunan maddeleri veya çözünmüş molekülleri aktif olarak hücre içerisine almasını sağlar. Bu süreç şu şekilde gerçekleşir: 1. Hücre zarının küçük bir bölgesi içe doğru çöker ve sıvı moleküllerini içine alır. 2. Oluşan vezikül, hücre içine doğru ilerleyerek sitoplazmaya geçer. 3. Vezikül içeriği, lizozomlar ile birleşerek sindirilir veya doğrudan hücre içinde kullanılır. Pinositotik veziküller, bağırsak hücreleri, böbrek hücreleri ve kılcal damar hücreleri gibi çeşitli hücre tiplerinde bulunur.

Hücre membranında bulunan proteinler iki ana gruba ayrılır: 1. İntegral proteinler: Membranın bir yüzünden diğerine uzanır veya dışa doğru taşar. 2. Periferik proteinler: Membranın sadece bir yüzünde yer alır. İntegral proteinlerin görevleri: Taşıyıcı: Maddelerin hücre içine ve dışına taşınmasını sağlar. Reseptör: Hücrenin dış ortamdan gelen maddelere karşı davranışını belirler. Enzim: Lipid sentezine aracılık eder. İyon kanalı: İyonların geçişini sağlar. Periferik proteinlerin görevleri: Hücrenin şekli ve hareketliliğini etkiler. Bazı membran proteinlerine karbonhidratlar bağlıdır ve bu glikoproteinler, hücrelerin birbirini tanımasını sağlar.

Hücre zarından madde geçişleri iki ana kategoriye ayrılır: pasif taşıma ve aktif taşıma. Pasif taşıma, hücre tarafından enerji harcanmadan gerçekleşir ve üç türü vardır: 1. Basit difüzyon: Moleküllerin yüksek yoğunluktan düşük yoğunluğa kendiliğinden hareketidir. 2. Kolaylaştırılmış difüzyon: Büyük veya yağda çözünmeyen moleküllerin taşıma proteinleri aracılığıyla geçişidir. 3. Ozmoz: Suyun yarı geçirgen zar aracılığıyla yüksek yoğunluktan düşük yoğunluğa geçişidir. Aktif taşıma, hücre tarafından enerji (genellikle ATP) harcanarak gerçekleşir ve şu türleri içerir: 1. Endositoz: Hücrenin zarından geçemeyecek büyüklükteki maddeleri koful oluşturarak içeri almasıdır. İki türü vardır: Fagositoz: Katı maddelerin yalancı ayaklar ile alınması. Pinositoz: Sıvı maddelerin pinositik ceplerle alınması. 2. Ekzositoz: Hücre içindeki büyük moleküllerin koful oluşturarak dışarı atılmasıdır.

Kolaylaştırılmış difüzyon ile hücre zarını geçen maddelere bazı örnekler şunlardır: Glikoz, fruktoz, galaktoz, amino asitler; B ve C vitaminleri; Bazı iyonlar ve tuzlar; Su (büyük kısmının kanal taşıyıcı protein ile taşınması). Kolaylaştırılmış difüzyon, moleküllerin hücre zarından kanallar ve taşıyıcılar gibi proteinlerin yardımıyla geçişini içerir.

Pasif taşıma, madde veya moleküllerin enerji harcanmadan, yoğunluk farklarından dolayı hücre zarından doğrudan geçmesidir. Aktif taşıma ise madde veya moleküllerin enerji (ATP) harcanarak, seçici geçirgen zardan az yoğun ortamlardan çok yoğun ortamlara taşınmasıdır. Pasif taşıma iki alt dala ayrılır: 1. Difüzyon: Farklı yoğunluktaki madde moleküllerinin birbiri içerisinde yayılması. 2. Osmoz: Özel ve tek yönlü difüzyon olayı. Aktif taşımanın bazı özellikleri: Hücrede ATP harcanır. Madde, derişimin az olduğu ortamdan çok olduğu ortama doğru taşınır. Sadece canlı hücrelerde görülür. Hücre zarındaki enzimler ve taşıyıcı proteinler görev yapar.

Akışkan mozaik zar modeli, 1972 yılında S. J. Singer ve Garth L. Nicolson tarafından hücre zarının yapısını ve işlevini açıklamak amacıyla ortaya atılan bir modeldir. Bu modele göre hücre zarı; fosfolipitler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar gibi bileşenlerden oluşan bir mozaiktir. Fosfolipitler: Zarın temel kumaşını oluşturur. Kolesterol: Moleküllerin zar içinde hareket etmesini düzenleyerek akışkanlığı korur. Proteinler: Zarın içine gömülüdür ve kanal veya pompa görevi görerek madde geçişini sağlar. Karbonhidratlar: Hücrelerin birbirini tanımasını sağlayan özel bölgeler oluşturur. Bu model, hücre zarının işlevlerini ve mikroskobik görüntüsünü önceki teorilere göre daha iyi açıklamıştır.

Hücre zarının seçici geçirgen olmasının sebebi, zar yapısında bulunan özel protein kanallar ve fosfolipit tabakasının yapısıdır. Hücre zarının seçici geçirgenlik özelliği şu şekilde sağlanır: Küçük ve yüksüz moleküller. Büyük veya yüklü moleküller. Bu sayede hücre, ihtiyaç duyduğu maddeleri alırken zararlı veya gereksiz maddeleri dışarı atarak sağlıklı bir iç ortam (homeostazi) oluşturur.

Fosfolipitler, hücre zarında iki sıra hâlinde dizilir. Hidrofilik (baş) kısımları, hücre içi ve dışındaki sıvı çözeltilere dönük olacak şekilde zara yerleşir ve çözeltilerle temas hâlinde bulunur. Hidrofobik (kuyruk) kısımları ise sudan uzak olacak şekilde zarın iç kısmında yer alır. Ayrıca, fosfolipitlerin hücre zarındaki dağılımı homojendir; bazı bölgelerde belirli bir fosfolipit türü daha yoğun bulunabilir. Fosfolipitler, hücre zarının yanı sıra Golgi, lizozom, mitokondri ve kloroplast gibi organellerin zar yapısını da oluşturur.

Hücre zarından geçemeyen maddeler şunlardır: Proteinler. Yağlar. Disakkaritler ve polisakkaritler. Virüs ve bakteriler. Bu maddelerin hücre içine alınabilmesi için endositoz gibi aktif taşıma yöntemleri gereklidir.

Seçici geçirgenlik, hücre zarında bulunur. Hücre zarı, bazı moleküllerin veya iyonların geçişine izin verirken diğerlerinin geçişini engeller. Seçici geçirgenlik ayrıca bir yumurtanın iç zarında da bulunur.

Trigliserid ve fosfolipid arasındaki temel farklar şunlardır: Yapısal fark: Trigliseridler, gliserol ve üç yağ asidinden oluşur. Fosfolipidler, hidrofilik bir kafa ve hidrofobik kuyruklardan oluşur. Fonksiyonel fark: Trigliseridler, enerji depolama ve yalıtım sağlar. Fosfolipidler, hücre zarlarının ana yapı taşlarıdır ve hücresel işlevler ile beyin sağlığı üzerinde olumlu etkiler yapar. Emilim ve biyoyararlanım farkı: Fosfolipid formundaki omega-3'ler, vücut tarafından daha kolay emilir ve özellikle beyin sağlığı için avantajlıdır. Trigliserid formundaki omega-3'ler, kalp sağlığı ve iltihaplanma üzerinde fayda sağlar, ancak vücut tarafından dönüştürüldükten sonra kullanılabilir.

Caveolae (kaveola), plazma zarının hücre içine doğru girinti yapan özelleşmiş lipid raftı yapılarıdır. Kaveolin, caveolae'nin yapıtaşlarından biridir. Caveolae ve kaveolin, özellikle endotel hücrelerde ve adipositlerde yoğun olarak bulunur.

İyonlar hücre zarından şu yöntemlerle geçer: Basit difüzyon. Kolaylaştırılmış difüzyon. Aktif taşıma. Ayrıca, iyonların hücre zarından geçişi, iyon kanalları aracılığıyla da gerçekleşebilir.

Çekirdek zarı, iki lipit çift tabakasından oluştuğu için çift katlıdır. Çift katlı yapısının nedenleri arasında şunlar sayılabilir: Maddelerin geçişi: Çekirdek zarı üzerindeki porlar, RNA, ATP ve protein gibi büyük moleküllerin sitoplazmaya geçmesini sağlar. Yapısal destek: Laminası adı verilen ara filament proteinleri, iç nükleer membranın iç kısmında çekirdek laminası adı verilen bir yapı oluşturarak çekirdeğe yapısal destek verir. Bağlantı: Dış çekirdek zarı, endoplazmik retikulum membranı ile süreklidir.