KÜÇÜK MOLEKÜLLERİN HÜCRE ZARINDAN GEÇİŞİ

1. PASİF TAŞIMA

• Küçük boyutlu moleküller taşınır.
• Hücre enerji harcamaz.
• Taşıma çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğrudur.
• Çift yönlü olarak gerçekleşebilir.
• Canlı ve cansız hücrelerde görülür.
• Sıcaklık ve hareket difüzyonu hızlandırır.
• Geçişme moleküllerin kinetik enerjisiyle gerçekleşir ve iki ortam dengeleninceye kadar devam eder, sonra durur.
• Pasif taşıma; difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz olmak üzere üç şekilde gerçekleşir.

DİFÜZYON: Maddenin çok yoğun olduğu taraftan az yoğun olduğu tarafa kendi kinetik (hareket) enerjisi ile geçişidir. Difüzyon hem canlı hem de cansız ortamlarda gerçekleşebilir. Bir zar olması şart değildir. Zardaki protein kanalının sayısı arttıkça difüzyon hızı artar. Molekülün büyüklüğü arttıkça difüzyon hızı azalır. Ortam sıcaklığı arttıkça moleküllerin kinetik enerjileri artacağından difüzyon hızı da artar. Difüzyon yüzeyinin genişliği arttıkça difüzyon hızı artar. İki ortam arasındaki yoğunluk farkı arttıkça difüzyon hızı artar. Molekülün yapısal özellikleri vb. durumlardan etkilenir.

1. Basit Difüzyon: Bazı moleküller in, zarda bulunan fosfolipit tabakasından zarın her iki tarafındaki yoğunlukları eşitleninceye kadar geçişidir. Enerji harcanmaz ve taşıyıcı proteinler kullanılmaz. Basit füzyon ile lipit çift tabakadan geçebilen yağda eriyen moleküller; O2, CO2, N2, yağ asitleri, steroid hormonlar, A vitamini, D vitamini, E vitamini ve K vitaminidir. Basit difüzyon ile lipit çift tabakadan geçebilen suda eriyen küçük moleküller ise; su (az miktarda), üre, gliserol, alkoldür.
2. Kolaylaştırılmış Difüzyon:    

 Taşıyıcı proteinler aracılığıyla doğrudan zardan geçemeyen maddelerin çok olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama doğru taşınmasıdır. Su ve suda çözünen bazı maddeler, glukoz, amino asit, B ve C vitaminleri, tuzlar, bazı iyonların, suyun büyük kısmı hücre zarından bu şekilde geçer. Amaç difüzyonun daha hızlı gerçekleşmesini sağlamaktır. Enerji harcanmaz. Enzim kullanılmaz.

Örnek: Basit difüzyon ile kolaylaştırılmış difüzyon arasındaki fark aşağıdakilerden hangisidir?

              A.    Enzim kullanılması.

              B.    Enerji harcama.

              C.    Taşıyıcı protein kullanımı.

              D.    Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru olması.

              E.    Büyük madde taşınması.

Çözüm: Taşıyıcı protein kolaylaştırılmış difüzyonda kullanılır. Cevap: C.

OSMOZ :  Suyun, yarı geçirgen bir zar üzerinde çok olduğu ortamdan, az olduğu ortama doğru geçişine denir. Yani osmoz, suyun difüzyonudur. Osmoz zar varlığında gerçekleşir. Osmoz; hipertonik ortam (çok yoğun), izotonik ortam ( eş yoğun) ve hipotonik (az yoğun) ortam olmak üzere üç ortamda gerçekleşir.

1. Hipertonik Ortam

2. İzotonik Ortam

3. Hipotonik Ortam

1. Hipertonik ortam: Hücreye göre çözünen madde miktarının çok, suyun az olduğu ortamdır. Hipertonik ortama konulan bir hücrenin su kaybederek büzülür, bu büzülme olayına ise plazmoliz denir. Hipertonik ortama konulan bitki hücresinde koful küçülür. Zar ile çeper arasındaki boşluk artar. Selüloz çeperden dolayı küçülme azdır. Hayvan hücresinde ise çeper olmadığı için küçülme fazladır.
2. İzotonik ortam: Su ve çözünen madde miktarı hücre ile aynı olan çözeltilere denir. Vücudumuzda hücre sitoplazması ile doku sıvıları izotoniktir. İzotonik ortamlarda bulunan hücreler, derişim farkı olmadığından canlılıklarını sürdürür. Pasif taşıma olayları gerçekleşmez. Giren madde kadar madde çıktığı için hücrenin büyüklüğünde bir değişim beklenmez.
3. Hipotonik ortam: Hücreye göre maddenin az, suyun çok olduğu ortamdır. Plazmolize uğramış hücre, saf suya konursa su alarak şişer. Hücrenin su alarak eski hâline dönmesine deplazmoliz denir. Hipotonik ortamda su alarak şişen bitki hücresinde zarın çepere yaptığı basınca turgor basıncı denir. Turgor basıncı; otsu bitkilerin dik ve canlı durmasını, stomaların açılıp kapanmasını, nasti hareketlerinin gerçekleşmesini sağlar. Bitki hücresi hipotonik ortamda uzun süre beklerse, turgor basıncı artar ve hücre zarı ile hücre çeperi arasındaki mesafe azalır. Hayvan hücresi hipotonik ortamda uzun süre beklerse, turgor basıncı artar ve hücre bir süre sonra artan basınca dayanamaz ve patlar. Bu olaya hemoliz denir. Hücre çeperine sahip olan hücrelerde hemoliz olmaz.

  Hücre içindeki çözünmüş maddelerin yaptığı basınçla oluşturdukları su emme kuvvetine osmotik basınç (OB) denir. Kısaca hücrenin su alma isteğidir. Hücre içindeki çözünmüş madde miktarı arttıkça veya hücre su kaybettikçe osmotik basınç dolayısı ile emme kuvveti (EK) artar. Turgor basıncı ile osmotik basınç ters orantılıdır.

  * Osmotik basıncın neden olduğu su çekme kuvvetine ise emme kuvveti (EK) denir. Emme kuvveti osmotik basınç ile turgor basıncı farkına eşittir (EK = OS – TB). Emme kuvveti ile osmotik basınç doğru orantılıdır.         

Örnek: Osmoz ile ilgili verilen yargılardan hangisi doğrudur?

              A.    Zar yokken gerçekleşmez.

              B.    Enerji harcanır.

              C.    Canlı hücrelerde görülür.

              D.    Büyük maddelerin geçişini sağlar.

              E.    Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru gerçekleşir.

Çözüm: Osmoz gerçekleşmesi için hücre zarı varlığı gereklidir. Cevap: A.

     2. AKTİF TAŞIMA

 Hücre zarından geçebilecek büyüklükteki maddelerin, az yoğun oldukları ortamdan çok yoğun oldukları ortama enerji harcanarak taşınmasıdır. Sadece canlı hücrelerde görülür. Hücre zarındaki enzimler ve taşıyıcı proteinler görev yapar. Hücre dışı ile hücre içi arasındaki yoğunluk farkı korunabilir. 

* Aktif taşımada ve kolaylaştırılmış difüzyonda; taşıyıcı protein kullanımı, küçük molekül taşıma ve canlı hücrelerde gerçekleşme ortaktır.

 BÜYÜK MOLEKÜLLERİN HÜCRE ZARINDAN GEÇİŞİ

  1. ENDOSİTOZ

• Hücre zarından geçemeyecek büyüklükteki moleküllerin (bakteri, protein gibi) hücre içine koful oluşturularak alınmasıdır.
• Endositoz olayında enzimler görev alır.
• ATP harcanır.
• Hücre duvarı endositozu engeller.
• Yoğunluk farkı önemli değildir.
• Hücre zarının bir kısmı kopup koful oluşturduğu için hücrenin yüzey alanı küçülür.
• Hücre dışından içine doğru tek yönlüdür.
• Sadece canlı hücrelerde gerçekleşir.
• Alınan maddenin sıvı ya da katı oluşuna göre; pinositoz ve fagositoz olarak iki şekilde gerçekleşir.

Pinositoz: Büyük sıvı moleküllerin pinositik cep oluşturularak hücre içine alınmasıdır. Sıvı moleküllerin zara değmesi ile zar içeri doğru çöküntü yaparak pinositoz cebini meydana getirir. Sıvı moleküller pinositoz cebine dolar ve cebin boğumlanması ile pinositik koful oluşur. Kan yoluyla taşınan hormonların ilgili doku hücreleri tarafından alınması genellikle bu yolla olur.

Fagositoz: 

Bakteri gibi hücrelerin ve büyük moleküllü katı besin maddelerinin yalancı ayak oluşturarak koful halinde hücre içine alınmasıdır. Besin, hücre zarının oluşturduğu yalancı ayaklarla sarılarak hücre içine alınır. Yalancı ayakların bu hareketiyle oluşan yapı, zardan ayrılıp besin kofulu şeklinde sitoplazmaya aktarılır. Amip, öglena, paramesyum gibi tek hücrelilerin beslenmek için fagositoz yaparlar. Akyuvarlar mikropları  fagositoz ile yutar.

 2. EKZOSİTOZ

• Hücrelerin büyük maddeler (atık madde ya da hücrelerin ürettiği özel maddeler) içeren kofulları hücre dışına atmasıdır.
• Enzimler görev alır.
• ATP harcanır.
• Enzim, hormon, reçine gibi maddeler salgılanır.
• Sadece canlı hücrelerde gerçekleşir.
• Zara koful eklendiği için hücre zarı yüzeyi genişler.
• Hücre içinden dışına doğru madde geçişi tek yönlüdür.
• Yoğunluk farkı önemli değildir.
• Hücre duvarı ekzositoza engel değildir.

 * Prokaryotik organizmalar koful oluşturamadığı için ne ekzositoz ne de endositoz yapamaz. Prokaryotik olan saprofit bakteriler, hücre dışına gönderecekleri enzimleri translokazlarla (taşıyıcı proteinler) gönderir.