Hücre Zarından Madde Geçişleri
Hücrelerin hayati faaliyetlerini yerine getirebilmesi ve canlılıklarını sürdürebilmesi için madde alış verişi yapmaları gerekir. Bu alış veriş hücre zarından madde geçişleri aracılığıyla gerçekleştirilir. Hücre zarı yeterince küçük molekülleri geçirebilirken büyük olanları geçiremez. Sonuçta bu maddelerin hücre içine alınmasında veya atılmasında çeşitli yollar vardır. Bu yollardan enerji harcanmayanlarına pasif taşıma, enerji harcananlarına ise aktif taşıma denir. İsim olarak aktif taşıma hücre zarından geçebilecek maddelerin enerji harcanarak geçirilmesi olayıdır. Daha büyük maddelerin taşınmasında aktif olarak enerji harcandığı halde bunları endositoz ve ekzositoz olarak adlandırırız.
Hücre zarından madde geçişleri her canlıda olan yaşamsal bir döngüdür.
Hücre Zarından Madde Geçişi Yolları
Hücre zarından madde geçişi ile ilgili birçok yol vardır. Bu yol ve yöntemlerin kendine ait özelliklerini bilmemiz gerekir. Şimdi bunları tek tek inceleyelim.
Pasif Taşıma
Canlı - cansız bütün hücrelerde görülebilir. Yani bir hücrede pasif taşıma olması canlılığının delili değildir. Pasif taşıma sırasında enerji harcanmaz. Maddeler fizik kuralları gereğince hareket ederler. Hareket yönü çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama doğrudur. Hücre zarından madde geçişleri içerisindeki en basit yöntemtir.
Difüzyon
Herhangi bir maddenin (katı, sıvı, gaz) çok yoğun olduğu ortamdan daha az yoğun olduğu ortama madde parçacıklarının gelişigüzel hareketi sonucu geçişidir. Difüzyon sırasında enerji harcanmaz. Moleküller kendi enerjileriyle rastgele hareket eder. Örneğin, kapağı açılan parfüm şişesinden kokunun etrafa yayılması difüzyonla olur. İki ortam arasında homojenlik sağlanınca difüzyon durduğu teorik olarak varsayılır. Difüzyon hızı, por sayısı, konsantrasyon farkı, elektriksel yük farkı ile doğru orantılı, molekül büyüklüğüyle ters orantılı olarak değişir.
Hücrede madde geçişleri
- Küçük moleküller (glikoz, su, aminoasit, yağ asidi vb.) zardan daha kolay geçer
- Protein, disakkarit, polisakkarit, enzim, hormon gibi büyük maddeler hücre zarından geçemez.
- Yağı eriten maddeler (Alkol, eter vb.) hücre zarının yapısını bozduğu için daha kolay geçer.
- Yağda çözünen maddeler (A, D, E ve K vitaminleri) suda çözünen maddelere göre daha kolay geçer.
- Nötr atomlar iyonlara; Negatif yüklü iyonlar, pozitif yüklü iyonlara göre zardan daha kolay geçer.
Kolaylaştırılmış Difüzyon
Zarda permeaz adı verilen enzimler ve taşıyıcı proteinler kullanılarak glikozun, fruktozun vb. ATP harcanmadan yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona geçişine kolaylaştırılmış difüzyon denir. Kolaylaştırılmış difüzyon bir difüzyon çeşididir. Tek fark bazı yardımcı proteinlerin kullanılmasıdır.
Diyaliz
Yine bir difüzyon şeklidir. Bir ortamda fazla olan maddelerin az olan tarafa geçirmek için araya yarı geçirgen zar konularak yapılır. Böbrek hastaları diyaliz makinesine bağlanarak diyaliz sistemine göre artık maddeleri vücutlarından atarlar.
Ozmos (Suyun Difüzyonu)
Difüzyonun su ile olan özel bir şeklidir. Ozmos ile su molekülleri yarı geçirgen zar vasıtası ile çok yoğun olduğu bölgeden az yoğun olduğu bölgeye hareket eder. İki ortam arasındaki yoğunluk farkı sıfırlanın suyun geçişi durur. Bu olayda ATP harcanmaz.
Hipertonik ortam hücreden daha yoğun ortamdır. Hücreden daha az oranda su bulundurur. Hipotonik ortam ise hücreye göre daha az yoğun ve daha yüksek oranda su bulunduran ortamdır. Hücrenin yoğunluğu ile eşit bir yoğunluk değerine sahip ortama ise izotonik ortam denir.
Plazmoliz
Hipertonik bir ortama konan bir bitki hücresinin dışa doğru ozmosla vakuolündeki hücre özsuyundan bir miktar kaybederek protoplazma kütlesinin hücre çeperinden ayrılmasına plazmoliz denir. Uzun süre bu şekilde kalan hücrede sitoplâzma enzimleri görev yapamaz. Madde alışverişi durur ve hücre ölür. Plazmoliz durumundaki hücrenin kofulları küçülür.
Deplazmoliz
Plazmoliz olmuş bir hücre saf su içerisine bırakılırsa, bir süre sonra dış ortamdaki su molekülleri koful içerisine girmeye başlar ve hücre eski haline döner bu olaya deplazmoliz denir.
Turgor Basıncı
Hücre içerisindeki su moleküllerinin hücre zarına yaptığı basınçtır. Hücreye giren su miktarı arttıkça hücrenin turgor basıncı da artar Hayvan hücreleri bu yüksek basınca dayanamaz, parçalanır. Bitki hücrelerinde selüloz hücre duvarı olduğundan turgor basıncından, hayvan hücrelerine göre daha az etkilenirler.
Ozmotik Basınç
Belirli bir yoğunluğu olan her çözeltinin saf su ile ilişkiye geçtiğinde, ilişkiye geçtiği saf suyu emebilmesi bakımından aktif bir değeri vardır. Bu değere o çözeltinin ozmotik değeri denir. Ozmozis olayları sırasında bizzat iş gören bu ozmotik değere ozmotik basınç denir. Ozmotik basıncı artan hücre bulunduğu ortamdan su alma eğilimindedir.
Ozmotik basınç turgor basıncı ile ters orantılıdır. Emme kuvveti turgor basıncı ile ters orantılıdır. Ozmotik denge halindeki hücrede sindirim olursa su alır, sentez olursa su verir. Turgor basıncı, ozmotik basınca eşitlenirse, emme kuvveti sıfır olur. Emme kuvveti ozmotik basınç ile turgor basıncı arasındaki farktır.
Hemoliz
Hücrenin fazla miktarda su alması sonucu patlamasına hemoliz denir. Hayvan hücrelerinde görülür. Bitki hücrelerinde görülmemesinde bitki hücrelerinin hücre çeperi bulundurması etkendir.
Aktif Taşıma
Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama madde geçişidir. Aktif taşıma sırasında taşıyıcılar, enzimler ve ATP iş görür. Taşınan her maddenin ayrı bir taşıyıcısı vardır. Aktif taşıma sadece canlı hücrelerde görülür. Nitellanın yaşadığı ortamdan K+ alması, ince bağırsaklarda besin maddelerinin seçilerek alınması, sinir hücrelerinde uyartının iletiminde aktif taşıma rol oynar. Aktif taşıma, pH, sıcaklık, zehir etkisi yapan kimyasal maddelerden etkilenir.
Endositoz
Makromoleküllerin (Protein, yağ vb) enerji harcanarak hücre içine alınmasıdır. Hücre zarından bir cep oluşturularak madde alındığı için endositoz sonucunda hücre zarında küçülme meydana gelir. İşlem sırasında çeşitli enzimler görev alır. Hayvan hücrelerinde görülür. Fagositoz ve pinositoz olmak üzere iki tipi vardır. Fagositoz ile katı maddeler hücre içerisine alınır. Pinositoz ile ise sıvı maddeler hücre içerisine alınır.
Ekzositoz
Hücre içerisindeki artık maddelerin ve salgıların boşaltım kofulu ile hücre zarından dışarıya atılması olayına ekzositoz denir. Boşaltım kofulunun zarı hücre zarına katıldığı için hücre zarı yüzeyi artar. Bu olay sırasında enzimler görev alır ve enerji harcanır.