Hücre Zarından Madde Geçişleri

Hücre Zarı

Hücre Zarının Özellikleri

• Tüm canlılarda bulunan ortak bir yapıdır.

• Tek katlı zarla çevrilidir. Üzerinde ribozom taşımaz.

• Endoplazmik Retikulum tarafından oluşturulur.

• Canlı, esnek, ince, seçici geçirgen (yarı geçirgen) yapıdadır.

• Kendini yenileyebilme ve onarılabilme özelliğindedir. (Golgi aygıtı görev alır.)

• Üzerinde madde alışverişini sağlayan porlar bulunur.

• Bir molekülün zardan geçip geçemeyeceği ya da ne kadar kolaylıkla geçebileceği molekülün ve hücrenin özelliğine bağlıdır.

Hücre Zarının Görevleri

• Madde alışverişini sağlar. (En önemli görevidir)

• Hücreye şekil verir, korur ve dağılmasını önler.

• Hücreye alınan veya hücreden atılan moleküllerin seçimini ve geçişini kontrol eder.

• Hücrenin çevresini tanımasını ve hücrelerin birbirleriyle etkileşimini sağlar.

• Amip, akyuvar gibi hücrelerde fagositoz ile hareketi sağlar.

• Toksinlerin veya antijenlerin hücreye zarar vermesini önler.

• Savunma hücreleri ile vücuda giren yabancı mikropların yakalanıp yutulmasını sağlar.

• Bitki hücrelerinde hücre çeperinin yapısına katılan selülozu sentezler.

• Hormonların hedef hücrelerde tanınmasını sağlar.

• Farklılaşarak sil, kamçı, yalancı ayak, villus, pinositoz cebi, besin kofulu, mezozom gibi yapıların oluşumunu sağlar. 

Hücre Zarının Yapısı (Akıcı Mozaik Zar Modeli)

• Hücre zarı ile ilgili geçerli olan model 1972 yılında Singer (Singır) ve G.Nicholson (Nikılsın) tarafından geliştirilmiştir.

• Hücre zarının yapısını açıklayan bu modele Akıcı mozaik zar modeli denir.

• Bu modele göre; hücre zarı temelde protein, lipit ve karbonhidrat moleküllerinden meydana gelmiştir.

• Bu modele göre zarın yapısında iki sıra halinde fosfolipit tabakası bulunur.

• Bu moleküllerin genellikle hücre zarında bulunma oranları Protein (%55) > Lipit (%42) > Karbonhidrat (%3) şeklindedir.

• Çift katlı fosfolipit tabakası esnek olup sürekli hareket halindedir. Bu durum hücre zarına akıcılık özelliği kazandırır.

• Fosfolipitlerin baş kısmı fosfat ve gliserolden oluşur ve dışa dönüktür. Çift tabaka halinde bulunan fosfolipitlerin baş kısımlarında biri hücre dışına bakarken diğeri sitoplazmaya bakar. Kuyuruk kısımları ise ortada kalır.

• Baş kısımlar suda çözünür ve hidrofilik (suyu seven) yapıdadır.

• Yağ asitlerinden oluşan kuyruk kısmlar ortada ve birbirine dönüktür. Bu kuyruk kısımlar iki molekül yağ asidinden oluşur ve suda çözünmez. Bu kısım hidrofobik (suyu sevmeyen) yapıdadır.

• Bu nedenle fosfolipit tabakası suyun hücreye giriş ve çıkışını büyük oranda engeller yapıdadır.

• Fosfolipit moleküllerinin arasında düzenli şekilde dağılmış protein molekülleri bulunur.

• Bu proteinler yağ tabakası içinde hücre zarını boydan boya kat ederek kanal proteinleri oluşturur.

Bu kanal proteinler;

• Hücrenin dış ortamla madde alışverişlini sağlar.

• Sitoplazmanın homeostatik dengesini düzenler.

• Kanal proteinlerinin dışında hücre zarının yüzeyine tutunmuş yüzey proteinleri de bulunur. Bu yüzey proteinleri çoğunlukla enzim görevi yapar.

• Zarın yapısında bulunan glikoz molekülleri serbest olarak bulunmazlar. Zarın dış kısmında protein ya da lipitlere bağlı olarak bulunurlar.

• Proteinlere bağlanarak → Glikoproteinleri, lipitlere bağlanarak → Glikolipitleri oluştururlar.

► Hücre zarındaki fosfolipit sentezi granülsüz (düz) endoplazmik retikulum tarafından gerçekleştirilir.

► Glikoprotein ve glikolipit sentezi ise golgi aygıtı tarafından gerçekleştirilir.

Glikoproteinler ve Glikolipitlerin Görevleri

• Hücrenin antijenik özellik kazanmasında,

• Hücrelerin birbirini tanımasında,

• Hücre yüzeyinin negatif yük kazanmasında,

• Uyarıları algılayan reseptör oluşumunda,

• Bağışıklık sisteminde önemli rol oynar.

• Hücre zarının seçici geçirgenliğini denetleme

Hücre Zarının Farklılaşması İle Oluşan Yapıları

Villus (mikrovillus)

Bağırsak epitelinde besinleri emme görevi olan hücrelerde, hücre zarının bir miktar sitoplâzmayla dışarı doğru oluşturduğu parmak şeklindeki uzantılara villus denir. Villusların üzerindeki daha küçük uzantılara mikrovillus denir.

Yalancı Ayak

 Amip, akyuvar ve cıvık mantar hücrelerinde besin bulma ve yer değiştirme için hücre zarının oluşturduğu geçici uzantılardır.

Sil

Siller hem bir hücreli hem de çok hücreli ökaryot canlılarda bulunur. Örneğin, memelilerde solunum yollarının iç yüzeyini kaplayan hücreler sillidir. Bir hücrelilerden paramesyumun su içerisinde hareketi sillerle sağlanır.

Kamçı

Kamçılar, sillerden daha uzun olmaları ve dalga benzeri hareketleriyle farklılık gösterir. Hücrede bir ya da iki tane bulunur.  Örneğin bazı bakterilerde, öglena ve memeli spermlerindeki hareket kamçı ile sağlanır

Pinositoz Cebi

Porlardan geçemeyecek kadar büyük sıvı besinlerin alınmasında hücre zarında oluşan geçici çöküntülerdir. Hayvansal hücrelerde görülür.

Mesozom

Bakterilerde mitokondri görevi gören zar kıvrımlarıdır. Burada solunum enzimleri bulunur. Yalancı ayak ve pinositik cep geçici oluşumlardır. Mesozom ökaryotik hücrelerde bulunmaz.

Hücre Duvarı (Hücre Çeperi)

• Hücre duvarı; bazı canlılarda hücre zarının dışında yer alan cansız, tam geçirgen ve esnek olmayan bir yapıdır.

• İnsan ve hayvan hücrelerinde bulunmaz.

• Bulunduğu canlıda hücreye dayanıklılık verir ve mekanik etkilere karşı korur.

• Hücre duvarının bulunduğu canlılar; bakteri, arke, algler, bitkiler ve mantarlardır.

• Hücre zarı; canlı, esnek ve seçici geçirgen özelliğe, hücre çeperi ise cansız ve tam geçirgen özelliğe sahiptir.

Canlı türlerine göre çeperin yapı maddesi

• Mantarlarda → Kitin

• Bitkilerde ve alglerde → Selüloz

• Bakterilerde → Peptidoglikan (Peptidoglikan = Protein + karbonhidrat)

•Arkelerde → Sahte (yalancı) peptidoglikan

Bitki hücreleri yaşlandıkça hücre duvarının kalınlığı da artar. Bazı bitkilerin hücre duvarlarına selülozdan başka lignin (odun özü) pektin ve süberin gibi maddelerde birikebilir.

Hücre Zarından Madde Geçişleri

► Hücre zarından bazı maddeler diğerlerine göre daha kolay geçebilirler.

Hücre zarından maddelerin geçiş kolaylığı şöyledir:

► Küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçer. Örneğin; glikoz, fruktoz,galaktoz, amino asit, yağ asidi, gliserol, vitamin, nükleotit gibi organik monomerler ile su, mineral, tuz ve iyonlar gibi inorganik moleküller hücre zarından daha kolay geçer.

► Nötr atomlar, iyonlara göre daha kolay geçer. Örneğin; Su, tuz nötr olduğu için klor (Cl^-) ve sodyum (Na⁺) iyonlarına göre daha kolay geçer.

► Negatif (-) yüklü iyonlar, pozitif (+) yüklü iyonlara göre daha kolay geçer. Örneğin; Klor (Cl^-) iyonu Sodyum (Na⁺) iyonuna göre daha kolay geçer.

► Yağda çözünen maddeler, suda çözünenlere göre daha kolay geçer. Örneğin; A,D,E,K vitaminleri >  B grubu, C vitaminleri

► Yağı çözen maddeler, çözemeyenlere göre hücre zarından daha kolay geçer. Örneğin; Eter, kloroform, alkol > A vitamini

Hücre Zarından Madde Geçiş Yolları

► Hücrelerin canlılıklarını korumaları ve sürdürebilmeleri için madde alışverişi yapabilmeleri gerekir.

► Madde alışverişi sayesinde hücrede gerçekleştirilecek metabolik faaliyetler için ihtiyaç duyulan organik ve inorganik maddelerin alınması, metabolik olaylar sonucu oluşan artık maddelerin ve ürünlerin de dışarı atılması gerçekleşir. Böylece hücre içi madde dengesi korunmuş olur.

Hücre Zarından Direk Geçebilen Maddeler

♦ Riboz ve deksiriboz şekerler

♦ Glikoz, fruktoz ve galaktoz

♦ Yağ asiti ve gliserol, steroitler (kolesterol vb.)

♦ Amino asitler ve vitaminler

♦ Nükleotitler

♦ Hormonlar (amino asit ve steroit yapılı olanlar)

♦ İyonlar (Cl^-, K⁺, Na⁺ vb.) ve su

♦ Alkol, kloroform vb.yağı çözen maddeler

♦ O₂, CO₂ vb.gazlar

Hücre Zarından Direk Geçemeyen Maddeler

► Bu maddelerin hücre zarından geçebilmesi için hidroliz ile monomerlerine parçalanmaları gerekir.

♦ Disakkaritler (maltoz, laktoz, sükroz)

♦ Polisakkaritler (glikojen, nişasta, selüloz, kitin)

♦ Proteinler (polipeptitler, tripeptitler, dipeptitler)

♦ Yağ molekülleri (trigliseritler, fosfolipitler)

♦ Bileşik enzimler

♦ ATP, DNA ve RNA molekülü

♦ Hormonlar (protein yapılı olanlar

♦ Bakteri ve virüsler

Hücre zarından madde geçişlerini taşınan maddelerin büyüklüğüne göre ikiye ayırabiliriz,

A. Küçük Moleküllerin Geçişi: Pasif taşıma (difüzyon ve osmoz) ve aktif taşıma

B. Büyük Moleküllerin Geçişi: Endositoz (fagositoz ve pinositoz) ve ekzositoz

Hücre zarından madde geçişlerini enerji harcanıp harcanmamasına göre ikiye ayırabiliriz:

Enerji (ATP) harcanmayan geçişler: Pasif taşıma (difüzyon ve osmoz)

Enerji (ATP) harcanan geçişler: Aktif taşıma, Endositoz (fagositoz ve pinositoz) ekzositoz

Büyük Moleküllerin Zardan Geçişi

► Büyük molekülleri zardan geçişi, taşınma yönüne göre Endositoz ve ekzositoz olmak üzere iki şekilde gerçekleşir.

Endositoz

Büyük moleküllerin hücre dışından hücre içine doğru koful oluşturularak alınmasına Endositoz denir.

♦ ATP enerjisi harcanır.

♦ Enzimler görev alır.

♦ Bakteri ya da protein gibi büyük moleküller hücre içine alınır.

♦ Hücre zarının oluşturduğu; yalancı ayak, cep gibi yapılarla büyük moleküller hücre içine alınır.

♦ Endositoz sırasında hücre zarının bir kısmı koparak besin kofulu oluşur. Bu nedenle hücre zarının yüzeyi eksilir.

♦ Hücre içine alınan büyük molekül koful içinde lizozom organeli ile işbirliği yaparak sindirilir. (Lizozomdaki enzimlerle hidroliz olurlar.)

♦ Moleküllerin taşınması tek yönlü hücre dışından içine doğru olur. Yoğunluk farkı önemli değildir.

♦ Hücre çeperi bulunan bakteri, arke, mantar ve bitki hücrelerinde endositoz gerçekleşmez.

♦ Prokaryotlardan bakteri ve arkeler; koful oluşturamazlar. (Çünkü koful zarlı bir organeldir.)

Endositoz Çeşitleri

Alınan maddenin sıvı veya katı oluşuna göre endositoz iki şekilde gerçekleşir

Fagositoz (Yeme)

• Büyük moleküllü katı maddelerin hücre zarının uzaması ile oluşan yalancı ayaklar yardımıyla hücre içine alınmasıdır.

• ATP enerjisi harcanır, enzimler görev alır. Hücre zarının bir kısmı koful oluşumuna katıldığı için hücre zarının yüzeyi küçülür.

• Örneğin; Amip, öglena, paramesyum gibi tek hücrelilerin beslenme şekli, bazı akyuvarların mikropları yutması fagositoza örnek verilebilir.

• Besin, hücre zarının oluşturduğu yalancı ayaklarla sarılarak hücre içine alınır. Yalancı ayakların bu hareketiyle oluşan yapı, zardan ayrılıp besin kofulu hâlinde sitoplazmaya aktarılır.

• Besinlerin koful içinde sindirimi, lizozomdan gelen sindirim enzimleri ile gerçekleşir.

Pinositoz (İçme)

• Büyük yapılı sıvı moleküllerin zarda oluşan cepler yardımıyla hücre içine alınmasıdır.

• Sıvı moleküllerin zara değmesi ile zar içeri doğru çöküntü yaparak Pinositoz Cebini meydana getirir.

• Sıvı moleküller pinositoz cebine dolar ve cebin boğumlanması ile Pinositik Koful oluşur.

• Pinositoz ile oluşan kofulla Fagositoz ile oluşanlara göre daha küçüktür.

• Kan yoluyla taşınan hormonların ilgili doku hücreleri tarafından alınması, antikor ve enzimlerin hücre içine alınması genellikle bu yolla olmaktadır.

Ekzositoz

► Hücre içinde oluşan büyük moleküllü bileşikler ya da atık maddelerin Boşaltım Kofulu içine alınarak hücre zarından dışarı atılmasıdır.

► Hücrede üretilen; hormon, enzim, süt, tükrük gibi salgılar, reçine, süt ve koku maddeleri ve atık maddeler hücre dışına verilebilir.

► ATP enerjisi harcanır,

► Enzim kullanılır.

► Canlı ortamda gerçekleşir.

► Tek yönlü olarak hücre içinden hücre dışına gerçekleşir. Yoğunluk farkı önemli değildir.

► Hücre içinde oluşan koful hücre zarına gelerek birleşir. Koful zarı hücre zarına eklenir. Böylece hücre zarının yüzeyi artar ve büyür.

► Örneğin; böcekçil bitkiler ve ayrıştırıcı (çürükçül) mantarlar hücre içinde ürettikleri enzimlerini ekzositoz ile hücre dışına verirler.

► Ekzositoz hücre çeperi bulunan ve bulunmayan ökaryot hücrelerde gerçekleşebilir.

BAKTERİ, BİTKİ, HAYVAN ve MANTAR HÜCRESİ KARŞILAŞTIRMASI

Konuya Ait Videolar