Hücre Zarından Madde Geçişleri

0

Hücre Zarından Madde Geçişleri nasıl gerçekleşir? Pasif taşıma nedir, difüzyon, osmoz nasıl gerçekleşir, hücre zarında madde taşınması.

Hücre Zarından Madde Geçişleri

Hücre zarındaki trafik oldukça yoğun olmasına rağmen zar, seçici geçirgen bir yapıya sahiptir. Maddeler aralarında bir ayırım yapılmadan bariyeri geçemez.

Advertisement

Çift tabakalı lipit, zarın seçici geçirgenliğinden kısmen sorumludur. Bu tabakadan yağda çözünenler geçerken, çözünmeyenler geçemez. Ancak zardan madde geçişinin düzenlenmesinde esas görevli moleküller proteinlerdir.

Zarın seçici geçirgen olmasında, taşıyıcı proteinler önemli rol oynar. Örneğin kanda taşınan glikoz, insan karaciğer hücrelerine hücre zarındaki özel taşıyıcı proteinler aracılığıyla kolayca girer.

Molekülün büyüklüğüne, yağda veya suda çözünmesine, polaritesine, ortamdaki yoğunluğuna veya türüne göre, hücre zarı üzerinden madde taşınması farklı şekillerde gerçekleştirilir.

Pasif Taşıma

Maddelerin enerji (ATP) harcamadan, yoğunluk farkından dolayı, hücre zarındaki porlardan veya fosfolipit tabakadan doğrudan geçmesidir. Hücrelerde pasif taşıma osmoz ve difüzyon olarak iki şekilde görülür.

Advertisement

1. Difüzyon

Bir madde, zarın bir tarafında diğer tarafına göre yoğun ise, yoğunluğunun yüksek olduğu yerden düşük olduğu yere doğru hareket eder. Bu geçiş, difüzyon olarak adlandırılır. Örneğin, bir kokunun bütün odaya yayılması veya bir damla mürekkebin bir bardak suya atılınca bütün bardağı boyaması difüzyonla gerçekleşir.

Aynı kural hücre için de geçerlidir. Örneğin, sitoplazmada glikoz sürekli olarak tüketilmekte ve artık maddelerin yoğunluğu artmaktadır. Dış ortamda glikoz miktarı arttığında, enerji harcamaksızın hücre içine doğru hareketine sebep olur. Bu hareket, her iki taraftaki glikoz yoğunluğu dengeleninceye kadar devam eder.

Pordan difüzyonla taşınacak maddenin, porlardan geçecek kadar küçük olması ve suda çözünebilir olması gerekir. Büyük moleküller pordan geçemez. Örneğin, glikoz difüzyonla taşınırken, nişasta taşınamaz.

Pasif taşıma, şekilde de görüldüğü gibi, moleküllerin konsantrasyonlarının yüksek olduğu yerden düşük olduğu yere doğru geçmesi olayıdır. Bu olay hücre zarının farklı kısımlarından çeşitli şekillerde olur.

a) Maddelerin difüzyonla pordan geçişi

Advertisement

b) Yağda eriyen maddelerin difüzyonu

c) Kolaylaştırılmış difüzyonla madde geçişi

Kolaylaştırılmış Difüzyon

Su ve yağda erimeyen maddelerin (klor iyonları) ve glikoz, galaktoz, fruktoz gibi şekerlerin ve bazı amino asitlerin zardan geçişi, kolaylaştırılmış difüzyon denilen pasif bir yolla sağlanır.

Taşınacak madde zarda bulunan taşıyıcı proteinle birleşir. Madde, birleştiği taşıyıcı proteinle yüzey uygunluğu gösterir (taşıyıcı protein, taşınacak maddelerin yapısına göre şeklini değiştirir). Bu sayede taşınacak madde, taşıyıcıya bağlanır.

Madde geçişi gerçekleştikten sonra, taşıyıcı protein tekrar önceki orjinal şeklini alır. Geçiş yüksek konsantrasyonlu ortamdan düşük konsantrasyonlu ortama doğru olur.

Kolaylaştırılmış difüzyon, taşıyıcı sistemden ötürü aktif taşımaya benzerse de ikisi arasındaki en büyük fark; difüzyonda enerji kullanılmaması ve yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru olmasıdır. Çünkü aktif taşıma az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru olur.

2. Osmoz

Osmoz olayını öğrenmeniz için yoğunluk kavramını iyi bilmeniz gerekir. Yoğunluk; birim hacimde bulunan çözücü içindeki madde miktarı olup, çözünenin çok olması durumunda ortam çok yoğun, az olması durumunda ise az yoğun olur. Örneğin, yarı geçirgen bir zarla ayrılmış iki ortamdaki sükroz çözeltilerini ele alalım.

A kolunda, sükroz çok yoğun ise, birim hacimdeki su miktarı daha azdır. B kolunda, birim hacimdeki sükroz daha az, su ise daha fazladır. Doğal olarak bu konsantrasyon farkının dengelenmesi gerekir.

Sükroz porlardan geçemeyecek kadar büyük olduğundan, su molekülleri, sükrozun çok, suyun az olduğu ortama doğru geçer. A kolundaki toplam hacim, B koluna göre daha fazladır.

Bu olayda olduğu gibi suyun, yarı geçirgen bir zar üzerinde çok olduğu ortamdan, az olduğu ortama doğru geçmesi olayına osmoz denir.

Advertisement

Canlılarda kapalı ortam, hücre zarıyla sınırlandırılmış olan sitop-lazmadır. Sitoplazma içinde; organik asitler, şekerler, organik ve inorganik tuz gibi maddeler bulunur (bu maddelerin potansiyel değerine ozmotik değer denmektedir). Sitoplazma ve dış ortamın yoğunluğuna göre, her iki ortam arasında su geçişi olur.

Madde moleküllerinin difüzyon ve ozmoz kurallarına göre hareketinden yararlanılarak diyaliz makineleri geliştirilmiştir. Böbrek yetmezliği olan hastalarda kandan süzülmesi gereken su ve üre gibi maddelerin derişimi artar.

Diyaliz makinelerindeki yarı geçirgen zar sistemi ve diyaliz sıvısı ile kan atık maddelerden temizlenir. Bu arıtma işlemi kan ile diyaliz sıvısı arasındaki derişim farkı kullanılarak gerçekleştirilir.

Plazmoliz

Hücre kendisinden yoğun (hipertonik) bir ortama konduğunda, yoğun ortama su vererek, zarın her iki tarafındaki yoğunluk dengelenir. Dolayısıyla hücre su kaybederek büzülür. Hücrenin bu şekilde yoğun bir ortamda su kaybederek büzülmesine plazmoliz denir.

Bitki hücreleri, hayvan hücrelerine göre daha yavaş su kaybeder (hücre çeperi bulunduğu için). Deniz suyu içildiğinde dokular su kaybederek ölür. Bunun sebebi, deniz suyundaki tuzun, dokulardakine oranla çok fazla olmasıdır.

Deplazmoliz

Hücrenin ortamdan su alarak şişmesidir. Hücre kendisinden daha az yoğun (hipotonik) bir ortama konursa, ortamdan hücreye su girişi olur.

Alyuvarlarda bulunulan ortamın yoğunluğuna göre plazmoliz ve deplazmoliz olayları gerçekleşir.

a) Plazmoliz; hipertonik ortama konulan bir alyuvarın suyunu kaybederek büzülmesi

b) Deplazmoliz; hipotonik ortama konulan alyuvarın ortamdan su alarak şişmesi

c) izotonik ortamdaki denge durumu

Osmotik basınç

Hücre içindeki maddelerin yoğunluğundan dolayı, sıvıların hücreye girerken zara dıştan yaptıkları basınç şeklinde tanımlanır.

Advertisement

Osmotik basıncı oluşturan maddeler; çeşitli şekerler, organik asitler, organik ve inorganik tuzlardır. Dolayısıyla hücre içinde bu maddelerin yoğunluğuyla hücrenin osmotik basıncı doğru orantılıdır.

Deplazmolizden önce hücrenin ozmotik basıncı yüksek olup, su hücre içine girer. Örneğin bitkinin köklerindeki emici tüylerde ozmotik basınç yüksek olduğundan su, topraktan kök hücrelerine geçer.

Ozmotik basınç, plazmoliz halindeki hücrelerde yüksek, deplazmoliz halindeki hücrelerde düşüktür. Hücrenin kendisi ile aynı yoğunluktaki (izotonik) ortama konduğunda osmotik basınç, iç basınçla denge halinde olur.

Turgor basıncı

Deplazmoliz esnasında sitoplazma sıvısının zara yaptığı basınçtır (iç basınç). Hayvan hücreleri bu yüksek basınca dayanamaz ve parçalanır. Örneğin alyuvarlar kendilerinden az yoğun bir ortama konursa, ortamdan alyuvar hücrelerine su girişi olur. Daha sonra zarları parçalanır ve hücre ölür (hemoliz).

Bitki hücrelerinde selüloz çeper olduğundan turgor basıncından hayvan hücrelerine göre daha az etkilenir. Ayrıca turgor basıncının bitkilere sağladığı bazı avantajlar da vardır. Bu avantajları şu şekilde sıralayabiliriz;

***otsu bitkilerde destekliği sağlama

***stomaların açılıp kapanması

***küstüm otu gibi bitkilerde hareketin sağlaması

Emme Basıncı, Turgor Basıncı ve Osmotik Basınç Arasındaki İlişki

Emme basıncı, hücrenin osmotik basıncının oluşturduğu bir çekici kuvvettir. Diğer bir deyişle emme basıncı, osmotik basıncın iç basınca üstün olduğu sürece, hücreye su girişini sağlayan bir kuvvettir.

Advertisement

Osmotik değer, osmotik basıncı meydana getiren çözeltinin çekim gücüne denir. Böyle bir değer, her hücrenin kofulunda vardır.

Hücre duvarı bulunmayan hücreler, aşırı su alma ve su kaybını tolere edemez. Su dengesi ile ilgili bu sorun, bu tip hücrelerin izotonik bir ortamda yaşamasıyla çözümlenir. Deniz suyu, denizde yaşayan hayvanların çoğu için izotoniktir.

Yine bir çok kara hayvanının hücreleri, hücreleri ile izotonik olan sıvı ortamında bulunur.

Ancak bazı hücrelerde su, dengesini sağlayan sistem görev yapar.

Örneğin, tek hücreli bir canlı olan Paramesyum, hücreye göre az yoğun olan göl suyunda yaşar. Paramesyum’un zarı diğer zarlara göre suya daha az geçirgendir. Bu su almayı yavaşlatır. Paramesyum’da aynı zamanda kontraktil koful bulunur. Bu organel, ozmozla hücre içine giren fazla suyu, aynı hızla dışarı atan bir pompa gibi çalışır.


Leave A Reply