Hücre Zarından Madde Geçişleri

Hücre Zarından Madde Geçişleri

Hücre zarı; hücreyi çevreleyen, koruyan, hücreye yapısal destek sağlayan ve hücre içindeki maddelerin dengesini sağlayan temel hücre bileşenidir. Genel olarak küçük, yüksüz moleküller ile yağ yapılı ya da yağda çözünen maddeler zardan kolaylıkla geçer fakat büyük, yüklü veya suda çözünen maddelerin zardan geçişi için yardımcı yapılara ihtiyaç vardır.

Hücre zarından madde geçişleri:

• Pasif taşıma: Maddelerin hareket etmek için enerjiye ihtiyaç duymadığı geçiş türüdür. Canlı ve cansız ortamlarda gerçekleşir.
• Aktif taşıma: Maddelerin düşük yoğunluklu bölgeden yüksek yoğunluklu bölgeye taşınması için enerji kullanılan geçiş türüdür. Yalnızca canlı hücrelerde gerçekleşir.

Pasif Taşıma

Difüzyon (Yayılma): Moleküllerin yoğun miktarda bulundukları ortamdan az miktarda bulundukları ortama enerji harcamaksızın gerçekleştirdiği geçiştir. Hücre zarından geçiş çift yönlü olabilir. Yağda çözünen maddeler (A, D, E, K vitaminleri gibi) hücre zarından difüzyon yoluyla kolaylıkla geçerken suda çözünen maddeler başka bir yardımcı yapı olmadan hücre zarından geçemez.

Ozmoz: Çözücünün yarı geçirgen bir zardan çözünen madde miktarı az olan bölgeden çözünen madde miktarı çok olan bölgeye hareketidir. Biyolojik sistemlerde çözücü genellikle su olduğu için ozmoz suyun hareketi olarak da bilinir.

Ozmotik Basınç ve Çözelti Türleri

Ozmotik basınç: Başlangıçta madde yoğunluğu fazla olan bölgedeki suyun zara yapmış olduğu kuvvettir.

• İzotonik çözelti: Hücre içindeki sıvı kısmın madde konsantrasyonu ile eş içeriğe sahip çözeltilerdir. Hücreye net su geçişi olmaz. Örneğin kan plazması yaklaşık %0,9 sodyum klorür içeren bir izotonik çözeltiye sahiptir.
• Hipertonik çözelti: Çözünmüş madde yoğunluğu hücre sitoplazması yoğunluğundan fazla olan çözeltilerdir. Hipertonik bir ortamda bulunan hücrelerde su çıkışı gerçekleşir ve hücre büzüşür (plazmoliz).
• Hipotonik çözelti: Hücre sitoplazmasına kıyasla çözünmüş madde yoğunluğu az olan çözeltilerdir. Normal bir hücre hipotonik bir çözeltiye konduğunda su alarak şişer (turgor). Hayvan hücrelerinde hücre duvarı bulunmadığından turgor basıncının artmasıyla hücreler patlayabilir.

Aktif Taşıma

Hücrelerin yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmesi için bazen maddelerin düşük yoğunluklu bölgeden yüksek yoğunluklu bölgeye taşınması gerekir. Aktif taşıma olarak adlandırılan bu süreçte enerji kullanılır.

Aktif taşımada hücre zarına yerleşik protein yapılı bir pompa, ATP molekülünde depolanan enerjiyi moleküllerin konsantrasyon farkına karşı taşınması için kullanır. Aktif taşımada hem ATP harcandığı hem de enzim gibi çalışan protein yapılı pompalar kullanıldığı için süreç sadece canlı hücrelerde gerçekleşir.

Aktif taşımanın örnekleri:

• Sinir sisteminden gelen bilgilerin iletimi (sodyum-potasyum pompası)
• Bağırsak epitelinden besin moleküllerinin emilimi
• Böbrekten süzülen yararlı moleküllerin kan dolaşımına geri emilimi
• Mide asitliğinin oluşturulması (hidrojen pompası)

Endositoz ve Ekzositoz

Hücreler için gerekli bazı moleküller, hücre zarından pasif ya da aktif taşıma yöntemleriyle taşınamayacak kadar büyüktür. Bu durumda moleküller ve çok daha büyük yapılar endositoz ve ekzositoz adı verilen mekanizmalar aracılığıyla taşınır.

Endositoz: Hücre zarından ve kanal proteinlerinden geçemeyecek kadar büyük olan maddelerin hücre zarında içeri doğru oluşan cepler yardımıyla hücre içine alınmasıdır. Maddelerin taşınım yönü yoğunluk farkına bağlı değildir. ATP harcanır. Hücre zarının yüzey alanı küçülür. Bitki hücresi gibi hücre duvarı bulunan canlılarda endositoz gerçekleşmez.

Ekzositoz: Hücrelerin kanal proteinlerinin içinden geçemeyecek kadar büyük molekülleri hücre dışına çıkarmak için kullandıkları taşıma mekanizmasıdır. Bu süreç, hücre zarı ile veziküllerin (kesecik) birleşmesini ve içeriklerinin hücre dışına salınmasını kapsar. Hücre zarının yüzeyi büyür.

Ekzositozun örnekleri: Hücrede üretilen proteinlerin hücre dışına salgılanması, protein yapılı hormonların kana verilmesi, hücresel atıkların uzaklaştırılması.