Hücre zarının en önemli görevlerinden biri hücreye madde girişini ve hücreden madde çıkışını kontrol etmektir.
Hücre zarının yapısında bulunan fosfolipitler, kanal ve taşıyıcı proteinler, glikolipit ve glikoproteinler sayesinde bazı maddelerin giriş çıkışına izin verilir.
Bazı maddelerin geçişi ise sınırlandırılır veya engellenir.
Hücre zarından madde geçişleri farklı yollarla gerçekleşir.
Molekül büyüklüğüne göre madde geçişlerini şu şekilde gruplandırıyoruz. Önce küçük moleküllerin taşınmasına bakalım.
Bu, kendi içerisinde pasif taşıma ve aktif taşıma olarak ikiye ayrılır.
Pasif taşıma difüzyona bağlı taşımadır.
Kendi içerisinde basit difüzyon kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz olarak üçe ayrılır.
Büyük moleküllerin taşınmasını endositoz ve ekzositoz olarak ikiye ayırıyoruz.
Endositoz da fagositoz ve pinositoz olarak ikiye ayrılıyor. Bunların hepsini ayrı ayrı inceleyeceğiz.
İlk olarak pasif taşıma ile başlayalım.
Pasif taşıma moleküllerin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru seçici geçirgen zardan difüzyonudur.
Taşıma yoğunluk farkına bağlı olarak hücre içinden dışına ya da hücre dışından içine doğru yoğunluklar eşitlenince kadar devam eder ve molekül hareketi sonunda dengeye ulaşır.
Pasif taşıma difüzyona bağlı olduğu için moleküllerin geçişi sırasında ATP harcanmaz.
Bu nedenle pasif taşıma canlı hücrelerin yanı sıra çok yıllık bitkilerin iletim demetinde yer alan ksilem gibi ölü hücrelerde de gerçekleşebilir.
Şimdi pasif taşımanın bir çeşidi olan basit difüzyonu inceleyelim.
Hücre zarında fosfolipitlerin bulunduğunu hatırlıyorsunuzdur. Hatta burada turuncuyla gösterdiklerimin her biri fosfolipit.
İşte moleküllerin fosfolipitten difüzyonuna basit difüzyon denir.
Karbondioksit ve oksijen gibi gazlar, yağda çözünen A, D, E ve K gibi vitaminler, zar proteinlerinin yardımı olmadan fosfolipit tabakasından basit difüzyonla geçer.
Bu olaylar sırasında tabii ki ATP harcanmaz.
Şekil üzerinde inceleyelim.
Bu ilk baştaki sarı ile gösterdiğim noktalar mesela A vitamini olsun.
Gördüğünüz gibi çoktan aza doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyor.
Bunlar da karbondioksit olsun yine çoktan aza doğru yani çok yoğun oldukları yerden az yoğun oldukları yere doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyorlar.
Bu moleküller de oksijen olsun.
Yönün fark etmediğini söylemiştim. Bu sefer hücre dışından hücre içine doğru oksijen molekülleri çok yoğun oldukları yerden az yoğun oldukları yere doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyor.
Moleküller bulundukları ortamda hareket etme eğilimindedir.
Moleküllerin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru hareketine de zaten difüzyon (yayılma) denir.
Difüzyonda hareketi sağlayan şey moleküllerin sahip olduğu kinetik enerjidir.
Örneğin odanın bir köşesine damlatılan kolonyanın kokusunun kısa bir süre sonra odanın diğer köşesinde de hissedilmesi gazların gaz içindeki basit difüzyonudur. Bir bardak suya kırmızı renkli mürekkebin damlatılmasından sonra bardaktaki suyun tamamının kırmızı renk alması sıvıların sıvı içindeki basit difüzyonudur.
Benzer şekilde bir bardak suya atılan küp şekerin çözünerek suyu tatlandırması da katıların sıvı içindeki basit difüzyonudur. Burada söylediğim 3 örnekte de moleküller çok yoğun olduğu bölgeden az yoğun olduğu bölgeye doğru kinetik enerjisi sayesinde difüzyona uğrar. Difüzyon sonucunda iki ortam arasındaki yoğunluk yani konsantrasyon farkı azalır.
Moleküllerin difüzyonu başlangıçta hızlı olmasına rağmen zaman geçtikçe yavaşlar.
Daha sonra ise difüzyon hızı sabit hale gelir çünkü artık ortamda birim zamanda yer değiştiren molekül sayısı eşitlenmiş olur. Şimdi de difüzyon hızını etkileyen faktörleri konuşalım.
Difüzyonun gerçekleşeceği iki ortam arasındaki molekül yoğunluğu farkı ne kadar fazlaysa difüzyon o kadar hızlı gerçekleşir. Difüzyonun gerçekleşeceği ortamın sıcaklığı arttıkça difüzyon hızı da artar.
Çünkü sıcaklığın artması moleküllerin kinetik enerjisini artırır. Molekül ağırlığı küçük olan maddeler büyük olan maddelere göre daha hızlı difüzyona uğrar. Hücre zarındaki por sayısı ne kadar fazla olursa difüzyon da o kadar hızlı olur.
Yağda çözünen maddeler suda çözünenlere göre zardan daha hızlı geçer.
Nötr maddeler iyonlara göre hücre zarından daha hızlı geçer çünkü hücre zarı pozitif yüklüdür.
Hatta negatif yüklü iyonlar yani anyonlar pozitif yüklü iyonlar olan katyonlara göre daha kolay geçer.
Difüzyonun gerçekleşeceği yüzey alanı arttıkça difüzyon hızı da artar.
Şimdi biraz daha kolaylaştırılmış difüzyonu konuşalım. Glikoz, amino asit gibi polar moleküller ve suda çözünen kalsiyum, magnezyum, potasyum, klor gibi iyonlar fosfolipit tabakasından basit difüzyonla geçemez.
Bu moleküller hücre zarında yer alan taşıyıcı proteinler sayesinde çok yoğun oldukları ortamdan az yoğun oldukları ortama doğru ATP harcamadan geçerler.
Taşıyıcı proteinlere kanal proteinleri veya özgür taşıyıcı proteinler de diyoruz.
Basit difüzyon ile kolaylaştırılmış difüzyon arasındaki en önemli fark burada taşıyıcı proteinlerin kullanılıyor olması.
Hücre zarının yapısında bulunan fosfolipitler, kanal ve taşıyıcı proteinler, glikolipit ve glikoproteinler sayesinde bazı maddelerin giriş çıkışına izin verilir.
Bazı maddelerin geçişi ise sınırlandırılır veya engellenir.
Hücre zarından madde geçişleri farklı yollarla gerçekleşir.
Molekül büyüklüğüne göre madde geçişlerini şu şekilde gruplandırıyoruz. Önce küçük moleküllerin taşınmasına bakalım.
Bu, kendi içerisinde pasif taşıma ve aktif taşıma olarak ikiye ayrılır.
Pasif taşıma difüzyona bağlı taşımadır.
Kendi içerisinde basit difüzyon kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz olarak üçe ayrılır.
Büyük moleküllerin taşınmasını endositoz ve ekzositoz olarak ikiye ayırıyoruz.
Endositoz da fagositoz ve pinositoz olarak ikiye ayrılıyor. Bunların hepsini ayrı ayrı inceleyeceğiz.
İlk olarak pasif taşıma ile başlayalım.
Pasif taşıma moleküllerin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru seçici geçirgen zardan difüzyonudur.
Taşıma yoğunluk farkına bağlı olarak hücre içinden dışına ya da hücre dışından içine doğru yoğunluklar eşitlenince kadar devam eder ve molekül hareketi sonunda dengeye ulaşır.
Pasif taşıma difüzyona bağlı olduğu için moleküllerin geçişi sırasında ATP harcanmaz.
Bu nedenle pasif taşıma canlı hücrelerin yanı sıra çok yıllık bitkilerin iletim demetinde yer alan ksilem gibi ölü hücrelerde de gerçekleşebilir.
Şimdi pasif taşımanın bir çeşidi olan basit difüzyonu inceleyelim.
Hücre zarında fosfolipitlerin bulunduğunu hatırlıyorsunuzdur. Hatta burada turuncuyla gösterdiklerimin her biri fosfolipit.
İşte moleküllerin fosfolipitten difüzyonuna basit difüzyon denir.
Karbondioksit ve oksijen gibi gazlar, yağda çözünen A, D, E ve K gibi vitaminler, zar proteinlerinin yardımı olmadan fosfolipit tabakasından basit difüzyonla geçer.
Bu olaylar sırasında tabii ki ATP harcanmaz.
Şekil üzerinde inceleyelim.
Bu ilk baştaki sarı ile gösterdiğim noktalar mesela A vitamini olsun.
Gördüğünüz gibi çoktan aza doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyor.
Bunlar da karbondioksit olsun yine çoktan aza doğru yani çok yoğun oldukları yerden az yoğun oldukları yere doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyorlar.
Bu moleküller de oksijen olsun.
Yönün fark etmediğini söylemiştim. Bu sefer hücre dışından hücre içine doğru oksijen molekülleri çok yoğun oldukları yerden az yoğun oldukları yere doğru fosfolipit tabakasının arasından geçiyor.
Moleküller bulundukları ortamda hareket etme eğilimindedir.
Moleküllerin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru hareketine de zaten difüzyon (yayılma) denir.
Difüzyonda hareketi sağlayan şey moleküllerin sahip olduğu kinetik enerjidir.
Örneğin odanın bir köşesine damlatılan kolonyanın kokusunun kısa bir süre sonra odanın diğer köşesinde de hissedilmesi gazların gaz içindeki basit difüzyonudur. Bir bardak suya kırmızı renkli mürekkebin damlatılmasından sonra bardaktaki suyun tamamının kırmızı renk alması sıvıların sıvı içindeki basit difüzyonudur.
Benzer şekilde bir bardak suya atılan küp şekerin çözünerek suyu tatlandırması da katıların sıvı içindeki basit difüzyonudur. Burada söylediğim 3 örnekte de moleküller çok yoğun olduğu bölgeden az yoğun olduğu bölgeye doğru kinetik enerjisi sayesinde difüzyona uğrar. Difüzyon sonucunda iki ortam arasındaki yoğunluk yani konsantrasyon farkı azalır.
Moleküllerin difüzyonu başlangıçta hızlı olmasına rağmen zaman geçtikçe yavaşlar.
Daha sonra ise difüzyon hızı sabit hale gelir çünkü artık ortamda birim zamanda yer değiştiren molekül sayısı eşitlenmiş olur. Şimdi de difüzyon hızını etkileyen faktörleri konuşalım.
Difüzyonun gerçekleşeceği iki ortam arasındaki molekül yoğunluğu farkı ne kadar fazlaysa difüzyon o kadar hızlı gerçekleşir. Difüzyonun gerçekleşeceği ortamın sıcaklığı arttıkça difüzyon hızı da artar.
Çünkü sıcaklığın artması moleküllerin kinetik enerjisini artırır. Molekül ağırlığı küçük olan maddeler büyük olan maddelere göre daha hızlı difüzyona uğrar. Hücre zarındaki por sayısı ne kadar fazla olursa difüzyon da o kadar hızlı olur.
Yağda çözünen maddeler suda çözünenlere göre zardan daha hızlı geçer.
Nötr maddeler iyonlara göre hücre zarından daha hızlı geçer çünkü hücre zarı pozitif yüklüdür.
Hatta negatif yüklü iyonlar yani anyonlar pozitif yüklü iyonlar olan katyonlara göre daha kolay geçer.
Difüzyonun gerçekleşeceği yüzey alanı arttıkça difüzyon hızı da artar.
Şimdi biraz daha kolaylaştırılmış difüzyonu konuşalım. Glikoz, amino asit gibi polar moleküller ve suda çözünen kalsiyum, magnezyum, potasyum, klor gibi iyonlar fosfolipit tabakasından basit difüzyonla geçemez.
Bu moleküller hücre zarında yer alan taşıyıcı proteinler sayesinde çok yoğun oldukları ortamdan az yoğun oldukları ortama doğru ATP harcamadan geçerler.
Taşıyıcı proteinlere kanal proteinleri veya özgür taşıyıcı proteinler de diyoruz.
Basit difüzyon ile kolaylaştırılmış difüzyon arasındaki en önemli fark burada taşıyıcı proteinlerin kullanılıyor olması.
