hücre zarının yapısı ve işlevi hücre zarlarından madde taşınması
advertisement
HÜCRE ZARININ YAPISI VE İŞLEVİ HÜCRE ZARLARINDAN MADDE TAŞINMASI • Ünlü fizikçi Stephen Hawking’in tekerlekli sandalyeye muhtaç olmasının sebebi, m o t o r s i n i r hücrelerinin kas h ü c r e l e r i n i uyarmamasıdır. Hücre zarları kanal protein eksikliği de bu hastalığın nedenidir. Hücre zarları • Çeşitli proteinlerin, çift tabakalı fosfolipid (amfipatik) içine gömüldüğü ya da yüzeyine tutunduğu sıvı mozaik bir yapıdadır. • Hayvan hücrelerindeki kolesterol zarın akışkanlığı üzerinde etkilidir. Sıcaklıktaki değişikliklere direnen akışkanlık tamponu gibi düşünülebilir. • Termal sıcaklıklarda yaşayan bakteri ve arkelerin zarlarında aşırı akışkanlığı önleyen olağan dışı lipidler yer alırken, aşırı soğuklarda yaşayan balıklarda zarların akışkan olmasını sağlayan doymamış hidrokarbon kuyrukları bulunmaktadır. Kışlık buğday gibi bazı bitkilerde de sonbaharda doymamış fosfolipidlerin oranı artar. HÜCRE ZARININ YAPISI Hücre dışı lifleri Lipoprotein Mikrofilamentler • Hücre zarı çift sıra yağ molekülü ve aralarında bulunan protein moleküllerinden oluşmuştur. Karbonhidrat üst kısımlarda yer alır ve hücreler arası etkileşimde rol oynar. • Hücre zarı bileşenleri Ribozom, ER ve Golgi aygıtında yapılır. Kolesterol önemli bir hücre zarı bileşenidir ve hücre zarı akışkanlığı üzerine etki eder. Hücre zarı proteinleri; • Kırmızı kan hücrelerinin plazma zarında 50’den fazla protein • Zarın temel yapısı fosfolipidlerden, Özgül işlevlerin çoğuda proteinlerden kaynaklanmaktadır. INTEGRAL PROTEINLER (hidrofobik kısıma girmiş) PERİFERAL PROTEİNLER (zar yüzeyine gevşek olarak tutunmuş, genellikle integral proteinlerin yüzeye uzanan kısımlarında) • İntegral proteinler transmembran proteini olup zarı baştanbaşa katederler. • Bir hücrenin yüzeyindeki proteinler tıbbi açıdan önemlidir. Dış ajanların hücreyi istila etmesine yardımcı olur. (HIV) Zar proteinleri Taşıma: Zarı boydan boya kateden bir protein belirli bir çözünen için seçici bir hidrofilik kanal oluşturur. Aktif taşıma için bu kanal proteinleri ATP enerjisi kullanabilir. Enzimatik aktivite: Zar içerisine yerleşmiş olan bir protein, aktif bölgesi komşu çözelti içindeki bileşiklere dönük olan bir enzim olabilir. Bu enzimler bir metabolik yolun ardışık basamaklarını yürütmek üzere bir arada bulunurlar. Sinyal iletimi: Zar proteinleri bazen hormon gibi bir kimyasal uyarıcı ile birleşerek yapısal değişikliğe uğrar. Bu sayede mesaj hücre içine aktarılmış olur. Hücrelerin birbirini tanıması: Bazı Glikoproteinler diğer hücreler tarafından tanınan kimlik etiketleri gibi görev yaparlar. Hücreler arası bağlantı: Komşu hücrelerin zar proteinleri çeşitli bağlantı tipleriyle birbirlerine tutunabilirler. Hücre iskeleti ve dış matrikse bağlanma: Mikrofilamentler ve diğer hücre iskeleti elemanları zar proteinlerine bağlanabilirler. GENEL ÖZELLİKLER • Hücre zarı seçici geçirgen bir özelliğe sahiptir. • Suda çözünmeyen hidrofobik moleküller (Yağ gibi) hücre zarından kolay geçerler. • Küçük moleküller hücre zarından geçebilirken büyük moleküller hücre zarından geçemezler. • Polar (Yüklü) maddeler ve iyonlar, hücre zarından sadece taşıyıcı proteinler yardımıyla geçebilirler. • Hücre zarında yer alan proteinler madde taşınmasında, enzimsel aktivitelerde, sinyal iletilmesinde ve hücrelerin birbirlerine bağlanmasında görev alır. Hücre zarındaki kh’lar hücrelerin birbirini tanımasında görev yaparlar. Aynı tür, hatta aynı türdeki bireyler hatta aynı bireyin hücre tipinde bile farklılık gösterir. (MARKÖR olarak kullanılır.) Örn, kan grupları Hücre zarından geçiş • Çift tabakalı lipitin ayırt edici engeline • Zar içine yerleşmiş olan özgül taşıyıcı pr.e bağlıdır. • Zardaki trafiğin yönünü belirleyen şey nedir? PASİF TAŞIMA DİFÜZYON • Maddelerin çok bulunduğu ortamdan az bulunduğu ortama doğru kendiliğinden gitmesine difüzyon denir. • D i f ü z y o n i k i o r t a m ı n yoğunluğu eşit oluncaya kadar devam eder. • Difüzyon hızında yoğunluk farkı, sıcaklık ve molekül büyüklüğü etkilidir. • Difüzyon sırasında enerji harcanmaz. • Canlı ve cansız ortamlarda oluşabilir. OSMOZ • Suyun yarıgeçirgen b i r z a r d a n difüzyonuna osmoz denir. • Suyun difüzyonunu belirleyen, ortamın zardan geçemeyen madde miktarıdır. • S uyun difüzyonu iki ortamdaki madde y o ğ u n l u ğ u eşitleninceye kadar devam eder. Organik madde Saf su Zar • Ç özünmüş bir maddenin yarı geçirgen bir zardan difüzyonuna diyaliz denir. • Organik molekül (Glikoz) her iki ortamda yoğunluk farkı eşitleninceye kadar geçişe devam eder. • G l i k o z m o l e k ü l ü z a r d a n geçemezse su molekülleri glikozun bulunduğu ortama geçer. • D iyaliz; çözünmüş maddenin, osmoz; ise suyun yarı geçirgen zardan difüzyonudur. Az yoğun %20 Tuz Yoğunluk eşit %20 Tuz %20 Tuz Çok yoğun %20 Tuz %60 Tuz %40 Tuz • Hücreler kendilerinden daha az yoğun (Hücre zarından geçemeyen madde) bir ortama konduklarında dışarıdan su alarak şişerler buna turgor denir. Yoğunlukları eşit ortamda ise hücrelerde bir değişiklik olmaz. • Hücre kendinden çok yoğun ortamda ise su kaybederek büzülür buna plazmoliz denir. KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON • Permeaz adı verilen proteinler tarafından gerçekleştirilir. • Bu olay sırasında enerji harcanmaz ve difüzyon kuralları geçerlidir. • İ y o n l a r k a n a l p r o t e i n l e r i a r a c ı l ı ğ ı y l a taşınırken glikoz gibi maddeler taşıyıcı p r o t e i n l e r l e hücrelere alınır. AKTİF TAŞIMA • Hücrenin enerji harcayarak bir maddenin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru taşınması aktif taşımadır. • Ç e ş i t l i i y o n l a r v e ş e k e r, aminoasit gibi organik maddeler bu yolla taşınır. • B u olay sırasında taşıyıcı proteinler görev alır, çeşitli enzimler ve ATP kullanılır. Kanal proteinleri kullanılmaz. Pasif taşıma Kanal protein Aktif taşıma Taşıyıcı protein ATP Difüzyon Kolaylaştırılmış difüzyon Hücre dışı sıvı ATP H Zar potansiyeli zarın iki yüzeyi arasındaki voltaj H H Proton pompası H H Sitoplazma H • Elektrojenik pompa: Bitkilerde, mantarlarda ve bakterilerdeki asılı elektrojenik pompa olan proton pompaları zarların iki yüzü arasında voltaj yaratarak enerji depolanmasını sağlayan zar proteinleridir. Voltaj ve hidrojen yoğunluk farkı besinlerin alınışı gibi diğer süreçleri sürdürmek için ikili bir enerji kaynağı oluşturur. • Birlikte taşıma (Kotransport); ATP den güç sağlayan bir pompa bir bileşiği, zarın bir tarafında yoğunlaştırarak enerji depolar. Bu bileşik özgül zar proteinleri içerisinden geçerek geri dönerken, başka bileşikleri de yanında götürür. Proton pompası Sükroz H taşıyıcısı H difüzyonu Sükroz Büyük cisimler plazma zarından nasıl taşınır??? • Hücre zarlarından geçemeyecek kadar büyük moleküller endositozla hücre içine alınırken ekzositoz denilen olayla hücre dışına atılırlar. Bu olaylar sırasında enerji harcanır. • Endositoz fagositoz ve pinositoz yoluyla gerçekleşebilir. • Akyuvarlar yalancı ayaklar çıkararak besinleri hücre içine alırlar (Fagositoz) • Daha çok sıvı besinler ise hücre içine doğru meydana gelen bir cebe girmesi şeklinde hücreye alınırlar. (Pinositoz) • Hücre içinde oluşan çeşitli salgılar ve artık maddeler hücre dışına kesecikler şeklinde atılır.(Ekzositoz) Kısaca Hücre zarından taşınımda; • Basit Taşıma (ATP harcanmaksızın-uniport, simport, antiport) • Grup Translokasyonu (Kimyasal değişikliğe uğratarak Örn; glukoz glukoz 6 fosfata çevrilerek fosforlanır.) • ABC Taşınım Sistemi (proteinler aracığı ile)
