Vücuttaki her bir hücre koruyucu bir zarla çevrilidir. Bu zar sıvı yağ kıvamındadır. Hücre zarının tek görevi, hücreyi dış ortamdan ayıran bir sınır olmak değildir. Buna ek olarak, hücrenin çevreyle etkileşimini, dış ortamla madde alışverişini ve değer hücrelerle iletişimi sağlar.
Hücre zarı, görevlerini yapabilmek için yağlara ihtiyaç duyar. Yağlar da hücreyle dış ortam arasında yarı geçirgen bir bariyer oluşturur. Ayrıca madde alışverişi ve diğer hücrelerle iletişim için proteinlere ve karbonhidratlara ihtiyaç duyar. Karbonhidratlar, proteinlere ve yağlar bağlanır ve hücrelerin birbirlerini tanımasını sağlar.
Akışkan Mozaik Model
Hücre zarının yapısı için günümüzde kabul edilen modele akışkan mozaik model denir ve bu model ilk defa 1972 yılında ortaya atılmıştır. Bu modele zamanla yeni eklemeler yapılmıştır ama hala çoğu hücre zarının yapısını ve davranışını tanımlamak için iyi bir temel modeldir.
Akışkan mozaik modele göre hücre zarı; fosfolipitlerin, kolestrolün ve proteinlerin bir mozaiğidir. Bu mozaik membranın yüzeyinde serbestçe ve akışkan şekilde hareket eder. Diğer bir deyişle hücre zarı, fosfolipitlerin ve proteinlerin yan yana kaydığı dinamik bir yapıdır.
Hücre zarının akışkanlığının miktarına şöyle bir örnek verilebilir: Eğer hücreye bir iğne batırırsanız hücre zarı iğnenin etrafından akacaktır. İğne çekildiğinde ise hücre zarı eski haline geri dönecektir.
Hücre zarının birincil bileşenleri; yağlar (fosfolipitler ve kolestrol), proteinler ve yağlara ve proteinlere bağlanan karbonhidrat gruplarıdır.
Fosfolipit; gliserol, iki tane yağ asidi kuyruğu ve fosfota bağlı bir baş kısmından oluşur. Hücre zarları genellikle çift katlı fosfolipit tabakadan oluşur. Bu tabakada, yağ asidi kuyrukları iç kısıma, baş kısımları da dışarı doğru olacak şekilde konumlanır.
Kolestrol, kimyasal olarak dört tane karbon halkasının birleşmesiyle oluşmuş, hücre zarının diğer bir yağ bileşenidir. Bu bileşen, zarın orta kısımlarında fosfolipit tabakaya gömülmüş halde bulunur. Hücre zarında bulunan proteinler ise, zarda çeşitli konumlarda bulunurlar. Bazıları bütün zarı boylu boyunca geçer, bazıları da sadece zarın içe bakan ya da dışa bakan kısmında bulunur.
Karbonhidrat grupları hücre zarında sadece dış kısımdadır. Burada proteinlere bağlı halde bulunur ve glikoprotein adını alır. Yağlara bağlı olduklarında da glikolipit olarak adlandırılır.
Hücre zarındaki proteinlerin, karbonhidratların ve yağların oranı hücre tiplerine göre çeşitlilik gösterir. Örneğin tipik bir insan hücresinde, toplam hücre zarı kütlesinde proteinlerin oranı %50, yağların oranı %40 ve karbonhidratların oranı %10’dur.
Fosfolipitlerin Yapısı
Fosfolipitler, tabaka halinde organize olarak hücre zarının temel iskeletini oluştururlar. Hidrofobik (suyu sevmeyen) ve hidrofilik (suyu seven) kısımlar içermeleri nedeniyle bu görev için oldukça uygundurlar.
Hidrofilik kısım, fosfolipit moleküllerinin baş kısmıdır ve negatif yüklü fosfat grubu içerir. Bu kısım hücre zarlarının dış tarafında bulunur. Zarın hem içe bakan kısmında hem de dışa bakan kısmında sıvı ortamla etkileşir.
Hidrofobik kısım, uzun yağ asidi kuyruklarından oluşur. Bu kısım nonpolar özellikte olan molekülerle kolaylıkla etkileşir ama suyla etkileşemez. Bu nedenle hücre zarının iç kısmında bulunurlar. Fosfolipit tabakanın bu yapısal özellikleri sayesinde polar moleküller ve su zardan kontrolsüz geçemez. Böylece fosfolipit tabaka sağlam bir bariyer oluşturur. Bunların dışında fosfolipitler tek başına oldukları zaman da akışkan bir ortamda hücre zarında olduğu gibi organize olurlar ve yuvarlak bir kese oluştururlar. Eğer bu kese tek tabakalı fosfolipit içeriyorsa misel, çift tabakalıysa lipozom adını alır. Günümüzde lipozomlardan özellikle kontrollü ilaç salınımı çalışmaları ve kan-beyin bariyerinin geçilmesi çalışmaları için yararlanılır.
Hücre zarında bulunan proteinlerden zar boyunca uzanan yapıda olanlarına transmembran proteinler denir. Bu proteinlerden bazıları iyon kanalı olarak görev yapar. Başka bir deyişle hücreye suyun, kalsiyum, sodyum, potasyum gibi minerallerin geçişini sağlar. Zarın dış kısmında bulunan proteinlerin bazıları ise karbonhidrat zincir yapılarıyla birleşirler ve glikoproteinleri oluştururlar.
Glikoproteinler vücuttaki hücreler için etiket görevi yapar. Çünkü bu glikoproteinler her bir bireye özgü yapıdadır ve bağışıklık sistemi bu yolla vücutta yabancı bir hücre ya da doku olup olmadığı algılar. Eğer farklı bir glikoprotein yapısı algılarsa reaksiyon gösterir. Organ nakillerinde de doku reddi görülmesi bu mekanizma nedeniyle olur. Bu nedenle nakiller genellikle glikoprotein yapıları (HLA antijenleri olarak da adlandırılır) birbiriyle daha benzer olan akrabalar arasında ya da antijen açısından uyumlu kişiler arasında yapılır.
Kaynakça:
https://www.khanacademy.org/science/biology/membranes-and-transport/the-plasma-membrane/a/structure-of-the-plasma-membrane
Yazar: Ayça Olcay