HÜCRE ZARI
Dr. HATİCE MUTLU EYİSON
Hücreler birim halinde faaliyette bulunmak ve
varlıklarını devam ettirebilmek için çeşitli kısımlarını bir arada tutmak zorundadır.
Bu amaçla sitoplâzmanın çevresinde canlı bir hücre zarı (plâzma zarı) meydana gelmiştir. Çok ince olduğu için ışık mikroskobu ile görülmez, ancak dolaylı olarak gösterilirdi.
Elektron mikroskobu ile hücrenin 100 A° kadar bir
zarla çevrili olduğu görülür
Daha sonra yapılan incelemeler plâzma zarının,
başlıca, protein ve lipitlerden oluştuğunu, buna % 1- 5 kadar da karbonhidrat da katıldığını göstermiştir.
Zarlarda bulunan karbohidratlar oligosakkaritler olup ya glikolipit halinde lipitlere veya
glikoprotein halinde proteinlere bağlanmış olarak bulunurlar.
Zarda kolesterol olduğu da artık bilinmektedir.
Zarda inorganik iyonlar, özellikle K
+, Na
+,Mg
+2, Ca
+2iyonları bulunur.
Çeşitli hücrelerin zarlarında bulunan protein/lipit oranı
farklı olursa da genellikle protein miktarı yüksektir.
Polar baş
(Hidrofilik)
Polar olmayan kuyruk
(Hidrofobik)
Zar lipidi Çift tabakalı lipit
Lipozom
Zarın ikiye ayrılması veya iki zarın birleşmesi kolay olur. Bu olaylar salgılama, döllenme ve benzeri görevlerin yapılmasında önemlidir.
Hücre Zarının Yapısına Giren Lipitler
Triasil gliserit halindeki basit yağlar genellikle
depo yağları olduğu için, her ne kadar kas zarlarında bulunurlarsa da, genel olarak hücre zarının
kompozisyonuna girmezler.
Buna karşılık hücre zarlarında bileşik yağlar bulunur.
Zar lipitlerinin hepsi amfipatikdir. Yani bir uçta hidrofilik, bir uçta hidrofobik kısımları vardır.
Bileşik yağlarda yağ asidi iki tanedir ve diasil gliserit
olarak bulunur.
Hücre zarının yapısına giren bileşik yağlar
fosfolipitler ve glikolipitler olarak iki büyük grupta toplanabilir.
Zarlarda kolesterol de vardır.
Fosfolipitlerde genel olarak hidrofil bir fosfat grubu bulunur. Böylece çok polar bir molekül meydana gelir. Fosfolipitler plâzma zarında görülürler.
Fosfogliseritlerde gliserinin üçüncü karbonuna sadece
fosforik asit bağlanırsa zar yapılarının fosfatidik asit
teşekkül eder. Zarlarda fosfatidik asit bulunmaz.
Kolesterol hücre zarının önemli bir komponentidir.
Plâzma zarında % 30'a kadar çıkan kolesterol
hücrenin diğer zar yapılarında, meselâ mitokondride bu oran % 5-10 arasında değişir ve bunun çoğu da mitokondrinin dış zarında yer alır.
Kloroplâst zarlarında ise kolesterol bulunmaz.
Kolesterolün de lipit tabakalaşmasında rolü olması sebebiyle kolesterol miktarı fazla olan ve uzun
doymuş yağ asiti zincirleri taşıyan zarlarda bimolekül lipit tabakasının daha dayanıklı olması gerekir.
Nitekim tabakalı birim zar yapısının en iyi görüldüğü
miyelinde de kolesterol oranı yüksektir.
Zarda fosfolipitlerin arasına kolesterolün yerleşmesi Fosfolipit
Kolesterol
Hücre Zarının Yapısına Giren Proteinler
Hücre zarında bulunan proteinlerin hem yapısal hem de fonksiyonel olarak yer aldıkları düşünülmektedir.
Hücre zarlarının üzerinde bulunan diğer bazı proteinler yanyana gelen hücrelerin birbirine yapışma'sına ve hücrelerin birbirlerini
tanıma'larına yardım eder.
Bunların bir kısmı antigen, bir kısmı da reseptör olarak görevlidir.
Zardaki proteinler, iyon ve moleküllerin hücreden içeri
ve dışarı aktif olarak taşınma'sında görevli olurlar.
Taşıma: a.Zar boyunca yer alan bazı proteinler hidrofilik kanal teşkil ederek seçici olarak bazı maddelerin taşınmasında rol oynar. B.Bazı taşıma proteinleri ATP yi hidrolize ederek zar boyunca maddeleri pompalar.
Enzim aktivitesi: Zarda bulunan bir protein enzim olarak görev yapabilir. Bazı durumlarda bir zar üzerindeki birçok enzim metabolik yolda bir takım gibi davranabilir.
Sinyal iletimi: Zarlardaki bazı proteinler hormonlar gibi birinci haberci moleküllerin (sinyal molekülleri) bağlanmasını sağlar.
Proteinde meydana gelecek bir değişiklik mesajın hücre içine iletilmesini sağlar.
Zarlardaki proteinlerin görevleri
Hücreler arasında bağlanma: Zar proteinleri çeşitli tip bağlantılarla komşu hücreleri birbirine bağlar.
Hücrenin-hücreyi tanıması: Karbohidrat zinciri taşıyan bazı glikoproteinler diğer hücreler tarafından hücrenin tanınmasını sağlarlar.
Hücre dışı matrikse tutunma: Hücre iskeletinin mikroflament ve diğer elemanlarının hücre dışı matrikse bağlanmasında proteinler rol oynar.
Asetilkolin esteraz eritrosit zarının dış yüzeyinde,
gliseraldehit–3–fosfat dehidrojenaz ise iç yüzeyinde yer alır.
NaKMgATPaz iki taraftan dışarı uzanan ve iyon
taşınmasında rol oynadığı düşünülen bir zar proteinidir.
Adenilat siklaz hücreye gelen bilginin hücre içine taşınmasında rol alır.
Bilgi hücreye hormon ve nörotransmitter denilen birinci haberci‘lerle gelir. Birinci haberci zarın dış
tabakasında bulunan reseptör proteinle adenilat siklaza ulaşır.
Adenilat siklaz ATP den siklik adenozin monofosfat (cAMP) yapımına yol açar. Bu molekül de hücre de
ikinci haberci olarak görev yapar ve hücreye ait esas fonksiyonu yapacak molekülü harekete geçirir.
Fonksiyon salgı, kasılma gibi şekillerde, farklılaşmış olan
hücrenin özel fonksiyonuna göre, yerine getirilir.
Zarda Bulunan Karbohidratlar
Zarlarda bulunan karbohidratlar hekzozlar (D–
galaktoz, D–mannoz, L–fükoz), hekzoz aminler (N–
asetil–D–glükozamin, N–asetil–D–galaktozamin) ve siyalik asit olarak bilinen N–glikozil–nöraminik
asittir. Bu monosakkaritler bir, iki veya daha çok sayıda (oligosakkarit) ya zarın proteinlerine
bağlanabilir ve glikoproteinler'i teşkil ederler veya zarın lipitlerine bağlanarak glikolipitler'i meydana getirirler.
Kırmızı kan hücresi zarlarında, ağırlığına göre % 52 protein, % 40 lipit ve % 8 karbohidrat bulunur.
Bu karbohidratların çoğunluğu glikolipit şeklinde olup başlıca gangliyosit'lerdir.
Az bir kısmı da proteinlere bağlı glikoproteinlerdir.
Glikoproteinlerde her zincirde 15 şekerden oluşmuş oligosakkaritler bulunur. Bu oligosakkaritler kovalent bağlarla zarda farklı amino asitlerine bağlanırlar. Çok çeşitli olmaları sebebiyle, spesifik interaksiyonlarla, görev için çeşitli imkânlar meydana getirirler.
Zara bağlı karbohidratların hepsi zardan dışarı doğru hücre dışı aralığa uzanırlar ve hücrelerin diğer
hücrelerle interaksiyonuna aracı olurlar. Hücre yüzeyinin önemi artan bilgilerle daha iyi
anlaşılmaktadır.
Siyalik asit zarın dış yüzünün negatif yüklü olmasına meydan verir.
Glikoproteinler kırmızı kan hücrelerinin zarlarının dış
yüzüne doğru dışarı uzamış olarak bulunurlar. Böylece
zarın asimetrik bir yapıda olmasına sebep olurlar.
Sıvı Mozayik Zar Modeli
Zarların molekül düzenlenmesi hakkındaki bugünkü bilgimiz çeşitli biyofiziksel tekniklerle kimyasal
analizlerin birleştirilmesi sonucu ortaya çıkmıştır.
Proteinlerin zara nasıl bağlı oldukları elektron
mikroskobu ve X ışınları saptırması gibi tekniklerle
gösterilmeye çalışılmaktadır.
Protein yaptığı göreve göre yer alır ve zarın
bütünlüğünü tamamlar. Böylece belli bir proteinin faaliyeti o zara belli bir karakter verir. S.J. SINGER ve WALLACH proteinlerle lipitler arasında mozaik şeklinde bir düzenleme olduğunu ileri sürmüştür Daha sonraları, biyolojik zarların yarı sıvı zarlar
olduğu, 1972'de, SINGER ve G.L. NICOLSON
tarafından ileri sürülerek zarın statik değil dinamik bir yapı gösterdiği anlatılmıştır.
Gerek integral proteinler gerekse lipitler görev
sırasında çift tabaka içinde yer değiştirme yaparlar.
Bu iki araştırıcı zarın sıvı mozaik model'e sahip olduğunu söylemiştir. Bu modele göre proteinler bimoleküler lipit tabakasının arasına mozaik
şeklinde serpiştirilmiştir, yerleri sabit değildir. Görev
sırasında yer değiştirirler.
Karbohidrat
İntegral Protein
İntegral Protein
Kolesterol Fosfolipidin hidrofilik başı
Fosfolipidin yağ asidi kuyrukları
1- Audesirk, T. and Audesirk, G. (1999) Biology, Life on Earth. Fifth Edition. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
2- Campbell, N.A. & Reece, J.B. Biyoloji. Altıncı baskıdan çeviri. Çeviri editörleri: Prof. Dr. Ertunç GÜNDÜZ, Prof. Dr. Ali DEMİRSOY, Prof. Dr. İsmail TÜRKAN, Palme Yayıncılık, 2006.
3- Hücre Biyolojisi, Sevinç KAROL, Cevat AYVALI, Zekiye SULUDERE. 4.Baskı, 2000, Öğün. Matbaacılık.
