Hücre zarında madde alışverişi

Hücre, canlılığını devam ettirmek için dış ortamdan madde alışverişi yapmak zorundadır. Hücre içine alınan maddelerin, metabolizmada kullanılması ve sonucunda açığa çıkan atık maddenin hücre dışına atılması gereklidir. Hücre için besin alımı ne kadar önemli ise metabolizma sonucu oluşan atık maddenin de hücre dışına atılması o derece önemlidir. Bitki hücrelerinde boşaltım yavaş olduğundan dolayı metabolizma da yavaştır. Hayvan hücrelerinde ise hızlı bir boşaltım söz konusudur. Bundan dolayı hayvan hücrelerinde metabolizma daha hızlıdır. İşte bu madde alışverişinde hücre zarı büyük rol oynar.

   

Hücre zarında madde alışverişi gerçekleşirken enerji (ATP) harcanıp harcanmamasına göre iki kısma ayrılır. Bunlar pasif ve aktif taşımadır. Hücre zarında enerji kullanılmadan yapılan madde alışverişine pasif taşıma denir. Pasif taşıma hücre zarında basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz şekillerinde gerçekleşir. Aktif taşıma ise endositoz ve ekzositoz şekillerinde enerji kullanılarak meydana gelir.

   

Şimdi bunları belli başlıklar altında inceleyelim. 

1) Pasif taşıma

Tüm maddeler atomik olarak hareket halindedirler. Sıvı bir maddenin akması, katıların esnek ve kırılgan olması, gazın yayılım göstermesi maddenin tanecik bazında hareketli olmasının sonucudur. İşte taneciklerin bu hareketine kinetik enerji denir. Maddeyi oluşturan moleküllerin sahip oldukları kinetik enerji sayesinde meydana getirdikleri harekete pasif taşıma denir. Pasif taşımada ATP (enerji) kullanılmaz. Yoğunluk farkından doğan bir yayılma hareketi söz konusudur. Örneğin bir bardak su içerisine damlatılan mürekkebin suyun her tarafına yayılması pasif taşımaya güzel bir örnektir. Pasif taşıma, madde yoğunluğu fazla olan taraftan az olan tarafa doğru yapılan bir taşınımdır. Bitki hücrelerinde var olan cansız hücre çeperinde tamamen pasif taşıma olayı gerçekleşirken, hücre zarında ise belli moleküller pasif taşımayla geçebilir. İşte burada dikkat edilmesi gereken nokta, pasif taşımanın hem canlı hem de cansız hücrelerde gerçekleşmesidir.

   
Pasif taşıma üç şekilde meydana gelir. Bunlar basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve osmozdur. 

a) Basit difüzyon

Moleküllerin yoğun olduğu taraftan az yoğun oldukları tarafa doğru yaptıkları serbest harekete basit difüzyon denir. Buna en güzel örnek, yoğunlukları birbirinden farklı iki şekerli su çözeltisinin, yarı geçirgen bir zarla birbirinden ayrılmış ortamlara bırakılmalarıyla yoğunluğu az olan tarafa şeker moleküllerinin geçmesidir. Bu geçiş her iki tarafın yoğunlukları birbirine eşit oluncaya kadar devam eder. Basit difüzyonla hücre zarından su, CO2, O2, iyonlar gibi küçük maddeler geçebilir.

 

                                                      Resmi açmak için üstüne tıklayınız.

Difüzyon olayı genel olarak yavaş hızda gerçekleşen bir durumdur. Bu hızı belirleyen belli faktörler vardır. Bunlar: Sıcaklık, molekül büyüklüğü, maddenin hali (katı, sıvı, gaz, plazma) ve yoğunluk farkıdır. Bunları biraz açalım:

   

Bilindiği gibi sıcaklık arttıkça kinetik enerji de artar. Kinetik enerjinin artması demek maddedeki taneciklerin (atom, molekül vb.) hızlanması demektir. Dolayısıyla tanecikler hızlanırsa difüzyonda hızlı gerçekleşir. Maddenin gaz hali, sıvı hale, sıvı halde katı hale göre daha fazla kinetiğe sahiptir. En iyi difüzyonu maddenin gaz hali yapar. Örneğin odaya sıkılan bir kokunun her tarafa bir anda yayılması gibi.

   

İki çözelti arasındaki yoğunluk farkı arttıkça difüzyon daha hızlı meydana gelir. Çünkü difüzyon tamamen fizik kurallarına göre gerçekleşir. Yoğun taraftan az yoğun tarafa serbest bir geçiş gerçekleşir.

   

Difüzyonun gerçekleştiği yarı geçirgen zarlar genellikle belli büyüklükteki moleküllerin geçişine izin verirler. Genel olarak molekül ne kadar küçükse difüzyon da o kadar hızlı gerçekleşir. 

b) Kolaylaştırılmış difüzyon

Bu taşınım hücre zarında görülür. Dışarıdan hücre içine basit difüzyonla alınamayan ya da alınmada güçlük çekilen maddelerin zardaki taşıyıcı proteinler yardımıyla hücre içine alınması olayıdır. Hücre içine alınacak madde enzimler aracılığıyla taşıyıcı proteine bağlanır. Taşıyıcı protein bir kanal oluşturarak maddenin hücre içine alınmasını sağlar. Kolaylaştırılmış difüzyon basit difüzyona göre daha hızlı gerçekleşir. 

                                                            Resmi açmak için üstüne tıklayınız.

c) Osmoz

Suyun difüzyonuna osmoz denir. Madde yoğunluğu az olan ortamdan madde yoğunluğunun fazla olduğu ortama suyun geçmesine osmoz denir. İçtiğimiz suyun bağırsaklardan kana geçişi güzel bir osmoz örneğidir. Osmoz olayı bir çok yerde gerçekleşir. Bunlardan biri de hücredeki osmoz olaylarıdır.

   

Bir hücre kendinden daha az yoğun bir ortama bırakıldığında, hücre dışardan osmozla su almaya başlar. Başka bir ifadeyle su absorbe eder (emer). Hücrenin bu emme gücüne ozmotik basınç denir. Hücrenin içine bırakıldığı, yoğunluğu az olan bu ortama hipotonik ortam denir. Hücre kendinden daha yoğun bir ortama bırakıldığında ise osmozla su kaybetmeye başlar ve büzülür. Bu olaya plazmoliz denir. Yoğunluğu yüksek olan bu ortama ise hipertonik ortam denir. Hücre yoğunluğu ile ortam yoğunluğunun eşit olduğu çözeltilere de izotonik denir. Plazmolize uğramış bir hücre hipotonik bir ortama bırakıldığında su almaya başlar. Bu duruma da deplazmoliz denir. Deplazmolize uğramış bir hücre daha fazla su alınca şişmeye başlar. Eğer bu hücre bir hayvan hücresi ise zamanla su ala ala şişer ve patlar. Hücrenin patlaması olayına hemoliz denir. Bitki hücreleri hemolize uğramaz. Çünkü hücre çeperi patlamasına engel olur. Bitki hücrelerinde hücre içindeki suyun çepere yaptığı basınca turgor basıncı denir. Turgor basıncı bitki için önemli bir yeri vardır. Turgor basıncı sayesinde; 

• Bitkiye desteklik sağlanır. 
• Stomaların açılıp kapanmasına imkan tanır. 
• Bitkilerdeki nasti hareketi turgor basıncı sonucunda gerçekleşir. 

 

                                                   Resimleri büyütmek için üstlerine tıklayınız.

2) Aktif taşıma 

Madde, yoğunluğun az olduğu ortamdan çok olduğu ortama enerji (ATP) harcanarak taşınmasına aktif taşıma denir. Hücrenin bu olayda ATP kullanması canlı olduğunu gösterir. Cansız bir hücrede aktif taşıma görülmez. Hücre aktif taşımayla daha büyük molekülleri ve iyonları ihtiyacı doğrultusunda hücre içine alır. 

Pasif taşımada madde alışverişi yoğunluğun az olduğu tarafa doğru olurken aktif taşımada ise bunun tam tersi yönde gerçekleşir. Aktif taşıma iki şekilde gerçekleşir. Bunlar endositoz ve ekzositoz olaylarıdır. 

1- Endositoz 

Hücre zarından geçemeyecek büyüklükteki besin maddelerinin hücre içine alınmasına endositoz denir. Hücre zarı besin maddesini hücre içine almak için cep şeklinde oyuklar oluşturur. Bu ceplere dolan besin maddeleri hücre içine doğru ilerleyerek besin kofulu şeklinde sitoplazmaya bırakılır. Bu besin kofulu, lizozom organelleri ile birleşerek sindirim kofuluna dönüşür. Kofuldaki besin maddesi lizozomlardaki enzimler aracılığıyla monomerlerine kadar parçalanır. Bu besin monomerleri koful zarından difüzyonla geçerek sitoplazmaya geçerler. Hücre ihtiyaç duyduğu yakıt maddesini böylece elde etmiş olur. Endositoz olayı iki şekilde gerçekleşir. Bunlar fagositoz ve pinositozdur.

a) Fagositoz

Hücre zarı katı besin maddelerini fagositoz ile hücre içine alır. Hücrenin yemesi olarak adlandırılır.

b) Pinositoz

Sıvı besin maddeleri hücre zarından pinositoz olayı ile geçer.. Kısaca hücrenin içmesi denilir.

Endositoz olayları sadece hayvan hücrelerinde görülür. Bitki hücrelerinde görülmemesinin nedeni selüloz çeperin bu olaylara izin vermemesinden kaynaklanır.

                                                           Resmi açmak için üstüne tıklayınız.

2- Ekzositoz

Hücre metabolizması sonucunda açığa çıkan atık maddeler ile enzim ve hormonların hücre dışına atılması olayına ekzositoz denir. Ekzositoz olayları hücre metabolizması için çok önemlidir. Düzenli ve işleyen bir boşaltım demek, metabolizmanın hızlı çalışması demektir. Bundan dolayı boşaltım hücre metabolizması için önemlidir.

Gelecek yayınlarımızda görüşmek üzere! Takipte kalın!