Hücre Zarı Nedir? Akışkan Mozaik Zar Modeli Ne Demektir?

Hücre zarı, bir hücrenin sınırlarını ve çevresiyle temasının nasıl olacağını belirleyen hücre yapısıdır. Hücreler belirli miktarlarda maddeyi içine alır veya dışarı atarlar. Hücre zarı hücrenin sınırlarını belirlese de durgun bir kılıftan çok, akışkan ve dinamik bir yapıdadır. Hücre zarı, alyuvarlar ve akyuvarlar gibi belirli hücrelerin dar geçitlerden geçerken şekil değiştirebilmesini sağlamak için esnek bir yapıda olmalıdır. Hücre zarının daha farklı görevleri de vardır. Dahası, hücre zarının yüzeyindeki bazı yapılar hücrelerin birbirini tanımasını sağlar. Bu durum da insan gelişiminin erken dönemlerindeki doku ve organ oluşumunda ve de bağışıklık sisteminin "vücuda ait" ve "vücuda ait olmayan" ayrımını yapmasında oldukça önemli bir rol oynar.

Hücre zarı aynı zamanda hücreyle etkileşime giren belirli maddelerin hücreye bağlanma alanları olan reseptörleri de taşır. Her reseptör sadece belirli bir maddeye bağlanır. Hücrenin yüzey reseptörleri, örneğin hücre içindeki enzimlerin izlediği metabolik süreçlerde değişiklikler yaparak hücre içinde değişimlere sebep olurlar. Bu metabolik süreçler hücreye gereken enerjinin sağlanması, hücreye gereken belirli maddelerin sentezlenmesi veya hücresel atıklar ya da toksinlerin parçalanması için gerekli süreçler olabilir.

Hücre zarının dış yüzeyindeki reseptörler, hormonlarla veya nörotransmiterlerle etkileşerek bunlardan gelen mesajların hücreye iletilmesini sağlar. Gerekli maddelerin hücre zarına bağlandığı bazı alanlar, virüsler tarafından da hücreye tutunmak için kullanılabilir. Bu alanlar, gerekli maddeyi tanımakta oldukça iyi olsa da virüsler gibi patojenler; reseptörün bağlanması beklenen maddeyi taklit edecek şekilde evrimleşerek söz konusu reseptöre bağlanmayı başarabilir. Bu durum, HIV veya hepatit türü virüsler gibi bazı virüslerin neden sadece bazı hücreleri etkilediğini açıklamaktadır.

Akışkan Mozaik Zar Modeli

1972'de S. J. Singer ve Garth L. Nicolson hücre zarı için yeni bir model geliştirmiştir. Akışkan mozaik model adı verilen bu model, hücre zarının işlevlerini ve mikroskobik görüntüsünü eski teorilere göre daha iyi açıklamıştır. Model zaman içinde gelişip değişse de hücre zarının işlev ve yapısını bugünkü bilgilerimize göre en iyi şekilde açıklayan model olmayı sürdürmüştür.

Akışkan mozaik modeli; hücre zarını fosfolipitler, kolesterol, proteinler ve karbonhidratlar gibi bileşenlerden oluşan bir mozaik olarak açıklar. Bu bileşenler, hücre zarının bütünlüğünü korurken aynı zamanda yer değiştirebilirler. Ayrıca hem fosfolipitler hem de zara gömülü proteinler zarın enine kesitinde hızla hareket edebilirler. Hücre zarının bu akışkanlığı, belirli enzimler ve zarın içindeki taşıma molekülleri için bir gerekliliktir.

Canlı Bilimi - Biyoloji

Hücre zarının kalınlığı 5 ila 10 nanometre arasında değişebilir. Işık mikroskobuyla görülebilen insan alyuvarları yaklaşık 8 mikrometre kalınlığında olup ortalama bir hücre zarının yaklaşık 1000 katı kalınlığındadır.

Hücre zarı temel olarak çift katlı fosfolipitlerden ve gömülü proteinler, karbonhidratlar, glikolipitler, glikoproteinler ve hayvan hücrelerinde kolesterolden oluşur. Hayvan hücrelerinin zarındaki kolesterol miktarı, zarın akışkanlık seviyesini belirler ve hücrenin bulunduğu çevrenin sıcaklığına göre değişir. Yani soğuk iklimlerde yaşayan hayvanların hücre zarlarında bolca bulunan kolesteroller zar için antifiriz görevi görür.

Hücre zarı temelde çift katlı fosfolipit tabakasından oluşur. Bu tabakadaki fosfolipitlerin baş kısımları hücrenin iç ve dışındaki sıvılarla temas halindedir. Fosfolipitlerin baş kısımları fosfat yapılı olduğundan hücre zarının iç ve dış yüzleri hidrofiliktir. Buna rağmen zarın iç kısmı, fosfolipitlerin yağ asidinden oluşan kuyrukları nedeniyle hidrofobiktir. Bu bölge hem suyu hem de başka polar molekülleri itecektir.

Hücre zarının en önemli ikinci bileşeni proteinlerdir. Hücre zarına gömülü integral (tamamlayıcı) proteinler zarın sadece bir bölümünü veya tamamını kaplayabilir. Bu proteinler hücrenin içinden veya dışından hücre geçişi saplayan kanal veya pompalar olarak görev yapabilirler. Periferal (çevresel) proteinler ise zarın iç ve dış yüzeylerinde tamamlayıcı proteinlere veya fosfolipitlere bağlı şekilde bulunurlar. Bu iki farklı protein türü de enzim veya hücre iskeletinde bağlayıcı görevi görebilir, zarın madde tanıma bölgelerinin bir parçası olabilir.

Hücre zarının en önemli üçüncü bileşeni de karbonhidratlardır. Her zaman hücrenin dış yüzeyinde bulunurlar ve glikoproteinlerin proteinlerine ya da glikolipitlerin lipitlerine bağlıdırlar. Bu karbonhidrat zincirleri 2 ila 60 monosakkaritten oluşabilir, zincir veya dallı yapıda olabilirler. Çevresel proteinlerle birlikte hücre zarında diğer hücrelerin tanınmasını sağlayan özelleşmiş bölgeler oluştururlar.