Hücre Çeperi Kanalları ve Çeper Pompaları
Hücre çeperini yapan çift katman, kendiliğinden hücre tarafından yapım edilen fosfolipitlerden oluşup, hücre içi ve dış etraf arasında esnek; fakat etkili bir mani teşkil eder. Dahası, çift katman çeper proteinlerinin spektrumu için, gömülünebilecek bir yüzey oluşturur. Çeperin hacimli lipit mesken kumpası yağda eriyebilen küçük moleküllerin hücre içine ve dışına giriş çıkışını olanaklı kılarken, yağda erimeyen […]
Hücre çeperini yapan çift katman, kendiliğinden hücre tarafından yapım edilen fosfolipitlerden oluşup, hücre içi ve dış etraf arasında esnek; fakat etkili bir mani teşkil eder. Dahası, çift katman çeper proteinlerinin spektrumu için, gömülünebilecek bir yüzey oluşturur. Çeperin hacimli lipit mesken kumpası yağda eriyebilen küçük moleküllerin hücre içine ve dışına giriş çıkışını olanaklı kılarken, yağda erimeyen bazı kimyasal maddelere karşı çeperin iletken olup olmaması çeper çift katmanındaki proteinlere bağlıdır. Hücrelerin osmotik konsantrasyon gradiyentlerine karşı emin maddeleri aktif bir şekilde taşıma mahareti, çeper proteinlerinin özellikleriyle ilişkilidir.
Çeperin yüksek derecede seçici olduğunu göstermek oldukça kvakadır. Şayet hücreyi geçmeye hazır olan bir molekül, hafifçe değişebilsede şeklini ya da elektrik yükünü kendi kendine değiştiremedikçe, çeper süresince hareket edebilme kapasitesini çok kere kaybeder. Çeperin kısımları üzerindeki bu seçicilik, muhtelif deneylerle desteklenen bir varsayımı, taşınım casuslarını ya da taşıyıcıların enzimlere benzeyen proteinler olduklarını akla getirin Misalin bazı maddelerin çeper süresince hareketleri öteki maddeler tarafından yarışır bir şekilde yasaklanabilir. Şayet her iki madde difüzyonla hareket ediyor olsaydı, herhalde iki madde, çeper içindeki enzim eşi moleküllerle emin bağ yerlerini arttırmak için yarışacaklardı ve yasaklama oluşmayacaktı. Şu an öğreniyoruz ki, hücre içi ve dışı molekül trafiğini oldukça özelleşmiş kGötten ve pompalar olan taşıma casusları kontrol etmektedir. Bu harekâtlar için her biri çeper proteinlerine bağımlıdır. Bunun yanında her biri genellikle birlikte çalışan birçok çeper proteinleri tarafından yapılır. Bu kGötten ve pompalar, kimyasalların çeper içine girmelerini sağladıklarından “permeaz” olarak öğrenilirler.
Çeper Kanalları
En kolay permeazlar olan çeper kanalları hangi özgül madde çeper süresince geçerse, ona doğru açıklıkları evvelden hazırlarlar. Bu kanallar seçicilik doğrultusunda pasiftirler, kolayca özel kimyasalların konsantrasyon gradiyentlerini indirmelerine izin verirler. Bu vaziyet, çeperin yüksek seçiciliğinin esasını oluşturur ve khadiseleştirilmiş difüzyon olarak öğrenilir. Potasyum iyonları için protein kanalları bu vaziyet için hoş bir örnek oluşturur. Çoğu hücre içinde K+ birikmesi hücresel harekâtların neticeyidir. Yüklü bir partikül olan potasyum iyonları çeper içinde çözünmez; fakat potasyum iyonları için özgül olan kanallar bu iyonların usulca kontrollü bir oranda dışarıya sızmalarına imkan vermektedirler. Böyle sızıntıların yokluğunda, potasyum konsantrasyonu hücrenin uygun bir şekilde işlev görmesi için oldukça yüksek olacaktı. Potasyum kanallarının özgüllükleri hem iyonun iç şeklinin hem de yükünün bir neticeyidir; fakat hiç kimse gerçekten detaylarıyla, bu en kolay çeper porlarından yalnızca neyin geçtiğini anlamamaktadır.
Daha karmaşık kanallar pasif olmalarına karşın sık sık iki özgül maddeyi ahenk içinde hareket ettirirler. Misalin genellikle iyon değiş tokuş eden kanallar aynen iki yüklü iyonun alışverişiyle çalışırlar ve bunlar antiportlar olarak adlandırılırlar. Bir elektiriksel yük balansını muhafaza etmek suretiyle iyonların biri hücre içine girerken, ötekiyi çıkar. Birçok integral çeper proteini, Cl-i HCO-3 için çözünmüş karbon dioksit değiştiren ve atık CO2’in hücrelerden akciğerlere taşınmasıyla görevli eritrositlerinin bir kısmı olan çeper kanallarıdır.
Birlikte çalışan öteki kanallar iki maddeyi aynı doğrultuda hareket ettirirler ve simportlar olarak adlandırılırlar. Bu doğrultuda koordine edilmiş hareket kotrasport çoğu hücreler için en ehemmiyetli enerji kaynağı olan glukozun çeper süresince taşınımında ehemmiyetlidir. Hücre dışı sodyum iyonları hücre içine oranla 11 kez daha konsantrasyonludur. Bu vaziyet hücreyi, içeride yüksek osmotik gradiyente maruz bırakır. Bunlar uygun bir kGötten içinden glukozla birlikte geçmelidirler. Bu kanallar, herhangi bir maddeyi tek başına nakletmeyeceklerdir. Bu, sanki her ikisinin, bu özel çeper porları açılmadan evvel kanalların dışında birbirlerine bağlanma gerekliliğidir. Böylece Na+ nın osmotik konsantrasyon gradiyentinin özgür enerjisi, daha küçük namüsait glukoz konsantrasyon gradiyentini yenerek istismar eder. Termodinamik terimlerde, iki difüzyon tepkimesi tir, Na+ nın “yokuş alt hareketi”, glukozun “yokuş yukarı hareketi” içindeki kullanımdan daha fazla özgür enerjiyi özgür bırakır, bunun için ortaklaşa difüzyon devam eder.
Osmotik konsantrasyon gradiyenti açısından bu belirleme Na+ nın glukozla bir ortak kanaldan birlikte hareketini açıklar; fakat hareket oranı, çeperin bir tarafından öteki yanına konsantrasyon gradiyentiyle açıklanabilmesi için çok sihirktür. Bunun yanında, iyonların difüzyonuna destek eden ikinci bir ehemmiyetli gradiyent vardır.
Bildiğimiz gibi aynı yüklü iyonlar birbirlerini iterken, farklı yüklü iyonlar birbirlerini elektriksel olarak çekerler. Netice olarak, şayet hücre pozitif yüklü iyonlardan daha çok olumsuz yüklü iyonlara sahipse, pozitif iyonlar hücreyi çeviren akışkandan hücre çeperine yapışacaklardır Çoğu hücreler genellikle onları çeviren akışkan suratından alt yukarı 70 milivoltluk olumsuz yüke sahiptirler. Çeper süresince yüklerdeki farklılık elektrostatik gradiyenti alana getirir ve tahsis edilmiş kanallar açıldığında olumsuz iyonlar hücre dışına, pozitif iyonlar da hücre içine akmaya yönelirler. Na+ gibi hücre dışında daha yüksek konsantrasyonda olan iyonlar için, osmotik ve elektrostatik eforlar güçlü bir elektrokimyasal gradiyent oluşturmak için birleşirler.
Birleşmiş eforların özgür enerjisi, hücre içine glukozla birlikte giren Na’un özel etkisi, birleşen eforların özgür enerjisini oluşturur. Elektrokimyasal gradiyentin korunduğu bu mekanizma altta tartışılan “sodyum-potasyum” pompasıdır.
Çeper süresince hareketlerin kontrolü için öteki bir vaziyet, çeper kanalının bir başından öteki başına bir geçite sahip olmasıdır. Hücrelerarası bilgi taşınması için özelleşmiş bir moleküller sinyalin hücre içindeki irtibat için daha uygun olan ikincil sinyale dönüşmesi çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir hormon ya da bir asaptan öbürüne ileti taşıyan bir nakledici madde olarak bir moleküler sinyal, transmembran proteinin açıkta kalmış kısmına reseptöre bağlandığında konformasyonda allosterik değişiklik gerçekleşir. Metamorfoz, geçitin açılmasına izin verir ve genellikle Na+ ya da Ca++ gibi iyonlar çeper süresince hareket edebilir. Kapılı kanallar, bitki ve hayvanlardaki birçok kimyasal ileti taşınmasının, hayvanların dış dünyayı hissederken, kaslarını hareket ettirirken ve belki düşünürken dahi asap impulslarının taşınmasının esasını teşkil eder. Moleküllerin çeperden geçişlerini kontrol eden bir öteki vaziyet, çeper üzerinde yer alan kanalların bulunmasıdır. Bir permeaz için henüz öğrenilen böyle bir örnek yoktur; fakat valinomisin hareketli bir taşıyıcı gibi işlev görür. Valinomisin, dışı hidrofobik içi ise polar yapada halkasal bir polimerdir. Polar cep 6 oksijen atomuyla çevrilmiştir ve kolay bir potasyum iyonunu yakalayabilir.
Görünüşe göre, kompleks, K+ iyonlarını her iki doğrultuda taşıyarak rastgele ileri geri gidip kazanç. K’nın net transferi, elektrokimyasal gradiyentin istatiksel neticeyidir: valinomisin hücre içinde K’yı daha sık toplar ve yalnızca dışarıya eriştirir; çünkü içteki dışdakinden daha fazladır. Valinomisin klasik bir çeper proteini değildir; bunun yanında teknik olarak da bir protein değildir; çünkü peptit alt birimlerinden bir tanesi klasik bir amino asit değildir. Bu antibiyotik, kendisiyle rekabete giren mikroorganizmaların çeperlerinin seçici geçirgenliklerini zehirlemeyle değiştiren bazı bakteriler tarafından üretilir. Klasik çeperler içindeki taşıyıcılar için elde bazı ispatlar vardır; fakat onların varlıkları hala bütün açıklanamamış bir meseledir.
Çeper Pompaları
Pompa ismiyle öğrenilen öteki permeazlar özgür enerji gradiyentine bağlı değillerdir. Bunun yerine, pompalar maddeleri, gradiyentlerinin aksine hareket ettirmek için hücrenin ambar enerji sini kullanır. Aktif taşıma ismiyle öğrenilen yöntem, hücrenin çeper içinde çözünmeyen artık maddelerini atmasında ve çok sihirk olan moleküllerin kaçmasında ehemmiyetlidir. Pompalar aynı zamanda hücre içine birçok gerekli yapı taşlarını da taşırlar. Bununla birlikte çeper süresince elektrokimyasal gradiyentin muhafaza edilmesi için gelişmiş, mesul ve en iyi anlaşılan çeper pompası misali sodyum-potasyum pompasıdır. Bu pompa ve birçok hücresel operasyon için gerekli özgür enerji kaynakları, hücresel enerji taşıyıcısı olan ATP’dir adenozin trifosfat. Pompa bu enerjiyi çeper süresince potasyum ve sodyum iyonlarının yerlerini değiştirmek için kullanır, böylece elektrokimyasal gradiyent korunur.
Bu pompanın etkileri şöyle özetlenebilir:
Asap ve kasların elektriksel aktivitelerinden mesuldür, dolaylı olarak birçok osmotik taşıma sistemleri için özgür enerji sağlar.
Pompa bir Na+ , H+ antiport kanalının hücresel pH’ı kontrol etmesine izin veren gradiyenti sağlar ve birçok hücrenin osmotik potansiyellerini kontrol etmek suretiyle hacimlerini tertip etmelerine destek eder.
Gerçekten, kızılderililerin oklarının ucuna sürdükleri zehirle hücre pompalarına hasar verildiğinde, hücreler kontrol edilemeyecek şekilde patlayıncaya kadar suyla şişer. Göreceğimiz gibi, sodyum-potasyum pompası aynı zamanda organizmalarda birçok metabolik işlevleri, bunların arasında asap ve kasların elektriksel aktivitelerinin sağlanması ve bitkilerin kökleri aracılığıyla su almalarına destek eder.
Birçok hücre glukoz taşınması nasınırları dışında bulunan az miktardaki glukozla başlarken, bir hayliyi bu iş için fazla miktarda glukoz kullanır. Hücre içinde bu konsantrasyon nasıl bu kadar düşük yakalanabiliyor? Hücre, bu işi başka bir bileşiği, içine tamamen girinceye dek glukoza bağlayarak gerçekleştirir. Netice olarak, özgür glukoz konsantrasyonu hücre içinde suni olarak düşük kalır ve glukoza karşı osmotik potansiyel dizginlenemez hale kazanç.