Hangi maddeler hücre zarından basit difüzyon yada kolaylaştırılmış difüzyon ile geçer? Hücre zarından difüzyonla geçen moleküller nelerdir?
Tüm canlılar, hücre adı verilen ayrı birimlerden oluşur. Her hücre, kimyasal bariyer görevi gören hücre zarı ile dış ortamdan korunur. Hücrelerin işlev görmesi için oksijen, tuzlar ve glikoz gibi çeşitli kimyasallara ihtiyacı vardır. Bu malzemeler hücre zarı boyunca difüze olarak hücreye girebilirler.
Difüzyon
Difüzyon, moleküllerin yüksek konsantrasyonlu bir konumdan daha düşük konsantrasyonlu bir konuma geçme sürecidir. Difüzyon süreci, moleküllerin rastgele hız dağılımından kaynaklanmaktadır ve büyük ölçüde sıcaklık gibi fiziksel değişkenlere bağlıdır. Difüzyon, moleküllerin hücre zarları boyunca taşınması için gereklidir ve oksijen, glikoz ve tuzların sağlanmasına yardımcı olur.
Glikoz
Enerji yaratmak için hücrelerin glikozla beslenmesi gerekir. Bir glikoz molekülü altı karbon atomu, 12 hidrojen atomu ve altı oksijen atomundan oluşur. Glikozun biyolojik hücrelere girip çıkması, kolaylaştırılmış difüzyon süreciyle gerçekleşir. Bu süreçte molekülün hareketi difüzyonla yönlendirilir, ancak hücre zarındaki özel taşıyıcı proteinler tarafından kolaylaştırılır.
Oksijen
Solunum, hücrelerin glikozdan enerji ürettiği süreçtir. İşlem oksijen gerektirir ve atık ürün olarak karbondioksit üretir. Solunum hücre içinde gerçekleştiğinden, oksijenin kandan hücre zarına yayılması gerekir. Oksijen molekülleri, taşıyıcı proteinlerin yardımı olmadan hücre zarı boyunca doğrudan yayılabilecek kadar küçüktür. Bu, pasif difüzyon olarak bilinir.
Sodyum
Sodyum iyonları, hücrelerdeki su seviyelerinin düzenlenmesinde ve kas hücrelerinde elektrik sinyallerinin üretilmesinde aktif rol oynar. Hücre zarları, suyun hücreye girip çıkmasını sağlayan özel sulu kanallar içerir. Sodyum suda çözündüğü için bu kanallardan akarak hücrelere girip çıkabilmektedir.
Kolaylaştırılmış Difüzyon ile Hücre Zarından Geçen Maddeler
Kolaylaştırılmış difüzyon
Difüzyon, kimyasalların ve diğer maddelerin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir bölgeye akışıdır. Oksijen gibi bazı küçük polar olmayan maddeler, basit difüzyon adı verilen bir işlemle doğrudan membrandan yayılabilir. Büyük, polar veya yüklü moleküller ve iyonlar, küçük membran boşluklarından geçemez veya hidrofobik membran iç kısmı tarafından itilir. Bu durumlarda hücre, düşük konsantrasyonlu hücre iç kısmına giderken zar yoluyla maddeye yardım etmelidir. Kolaylaştırılmış difüzyon adı verilen bu yardım iki şekilde gerçekleştirilir – kanal proteinleri ve taşıyıcı proteinler.
Kanal Proteinleri
Özünde, bir kanal proteini, zar çift tabakasındaki bir deliktir. Gömülü amino asitler kanalı çevreler ve gözenek içeriğini hidrofobik zarın iç kısmından korur. Bazı kanallar, maddelerin konsantrasyon gradyanları boyunca akmasına izin verir. Su doğrudan membrandan geçebilmesine rağmen, akuaporinler ayrıca su moleküllerinin kolay bir şekilde dağılmasına da izin verir. Diğer kanallar, yalnızca ihtiyaç duyulduğunda açılan kapılarla kaplıdır. Sodyum, potasyum, kalsiyum, klorür ve bikarbonat iyonları, kapılı kanallar yoluyla hücreye ve dışına yayılır.
Taşıyıcı Proteinler
Taşıyıcı proteinler, şekerler ve amino asitler gibi daha büyük polar moleküllere membrandan yardımcı olur. Bunlar kanallara benzer, ancak önemli bir fark, difüzör molekül zardan geçerken proteinin bir şekilde şekil değiştirmesidir. Protein, zar ve molekül arasındaki herhangi bir hidrofobik teması engellemelidir, ancak taşıyıcılar tarafından taşınan moleküller, basit kanalların etkili bir şekilde yönetilmesi için çok büyük ve çok kutupludur. En kapsamlı olarak incelenen taşıyıcılardan biri glikoz taşıyıcısıdır.
Glikoz Difüzyonu
Glikoz molekülü, taşıyıcısının bağlanma bölgesine ilk girdiğinde, hücrenin iç kısmı bir V’nin tabanı gibi kapatılır. Bununla birlikte, glikoz bağlandığında, taşıyıcı şekil değiştirir. Hücre dışını kapatır ve içeriye geçişi açar. Glikoz hücreye salındıktan sonra protein, başka bir glikoz molekülünü taşımaya hazır olarak orijinal şekline geri döner.
