Terimler Uniport taşınma Hücre zarına yerleşmiş bir transport proteinin tek bir maddeyi tek yönde taşıması. Taşınan maddeye göre pasif veya aktif olarak gerçekleşir madde Transport protein Simport taşınma Hücre zarına yerleşmiş bir transport proteinin aynı anda iki maddeyi aynı yönde taşıması. Taşınan maddeye göre pasif veya sekonder aktif olarak gerçekleşir madde1 madde2 Transport protein Antiport taşıma Hücre zarına yerleşmiş bir transport proteinin aynı anda iki maddeyi farklı yönde taşıması. Taşınan maddeye göre pasif, aktif veya sekonder aktif olarak gerçekleşir Madde 1 Madde 2 GLUT4 taşıyıcı protein İskelet kası hücrelerinde, kalp kası hücrelerinde ve yağ dokusu hücrelerinde bulunur. Glikozun kandan hücre içine taşınmasını sağlayan membran transport proteinidir. Öğün aralarında GLU4, hücre stoplazmasının içinde veziküllerde depolanmış olarak bulunur. Yemek yendiktan sonra kan şekeri artınca insülin hormonu salgılanır. İnsülin membrandaki insülin reseptörüne bağlanır. Reseptör veziküle bilgi gönderir. Vezikül hücre membranına yaklaşır ve membran ile kaynaşır. Yapısındaki GLUT4 proteinler membrana yerleşir.
Glikoz molekülleri GLUT4 proteinlerden kolaylaştırılmış difüzyonla içeri alınır Konsantrasyon gradiyenti Hücre içi ve hücre dışı sıvıda çözünmüş halde bulunan tek bir katı maddenin veya katı maddelerin tamamının( yüksüz partiküller-şeker, metal iyonları ve negatif elektrikle yüklü protein moleküllerinin) konsantrasyonunun hücrenin içi ve dışı arasında farklı olma eğilimi. Yüksüz olanların hücre zarından difüzyonu konsantrasyon gradienti ile yönlendirilir Elektrokimyasal gradient Çözünmüş elektrik yüklü katı maddelerin tamamının(metal iyonları ve negatif elektrikle yüklü protein moleküllerinin) sahip olduğu
konsantrasyonunun ve net elektrik yükünün hücrenin içi ve dışı arasında farklı olması eğilimi. İyonların hücre zarından kanallar aracılığı ile difüzyonu elektrokimyasal gradient ile yönlendirilir Seçici geçirgen Bu terim, bazı maddeleri geçiren, bazı maddeleri geçirmeyen membranlar için kullanılır. Hücre zarı, seçici geçirgen bir membrandır. Hücre zarı, SU, OKSİJEN, KARBONDİOKSİT ve ÜREnin doğrudan geçişine izin verir. Buna karşın iyonları (Na, K, Ca,vb) doğrudan geçirmez. İyonlar hücre zarına yerleşmiş olan iyon kanallarından geçer veya transport proteinler ile taşınır. Hücre membranı, hücre içinde sentezlenen proteinleri hücre dışına geçirmez. Konsantrasyon Belli miktarda çözücü içinde, çözünmüş olan katı maddelerin partikül sayısını gösterir. Örnek: Hücre içi ve hücre dışı sıvıda çözücü madde SU dur. Çözünen katı maddeler ise; POZİTİF ve NEGATİF İYONLAR, GLİKOZ GİBİ, NEGATİF ELEKTRİKLE YÜKLÜ PROTEİNLER dir. Bunların tamamı OZMOZ u (hücreye su giriş çıkışını) idare eden bir etkiye sahiptirler Kırmızı boyanın konsantrasyonu sağa doğru giderek artıyor Seyreltik Konsantre Ozmoz Suyu geçiren, suda çözünmüş diğer maddeleri geçirmeyen bir membrandan su moleküllerinin difüzyonuna ozmoz denir. Ozmoz sırasında, su molekülleri pasif transportla membranı geçerler, yani ATP harcanmaz. Ozmoz nasıl ortaya çıkar? Bir kabın ortasında seçici geçirgen bir membran bulunduğunu ve bu membranın sadece suya geçirgen olduğunu hayal edin! Kabın bir tarafında az şekerli su, diğer tarafında bol şekerli su bulunsun. Zarın şekere geçirgen olmadığını daha önce söylemiştik. Yani şeker zarı geçemez. Suya gelince; kabın bol şeker bulunan tarafında, az şeker içeren tarafa göre daha az su molekülü bulunur. Bu nedenle su molekülleri az şeker içeren taraftan, bol şeker içeren tarafa doğru akarlar, suyun seviyesi bol şeker bulunan tarafta yükselir. Suyun geçişi membranın her iki yanında eşit konsantrasyonda şeker molekülü bulunana kadar devam eder. Bu esnada bol şeker bulunan taraftaki sıvı basıncı artar. Buna ozmotik basınç denir. Ozmotik basınç, membrandan öteki tarafa geçen suyun ekstra ağırlığından kaynaklanır.
su Ozmozla suyun yükselişine dikkat! Turuncu renkliler çözünen katı partiküller İyon kanalları Sinir hücrelerinde (nöronlarda) iyonların hücre zarından giriş çıkışını sağlayan kanallardır. Sinir sistemi bu kanalların düzenlediği iyon difüzyonu sayesinde kas kasılmasını düzenler. İkiye ayrılır. Pasif iyon kanalları Aktif iyon kanalları Pasif iyon kanalları Hücre dışına Na-K pompası ile sürekli olarak atılan Na iyonlarının difüzyon ile içeri girişine ve hücre içine pompa ile atılan K iyonlarının difüzyon ile hücre dışına çıkmasına izin veren kanallardır. Bunlar her zaman açıktır ve hücrede hassas iyon değişimleri için gereklidir Aktif iyon kanalları Kapılı kanallar olarak da bilinir. Bu kapılar voltaj değişimleri ile yada ASETİLKOLİN veya GABA gibi biyomoleküllerin bağlanması ile açılan kanallardır. Bu kanallar da aynen pasif kanallar gibi Na iyonlarının hücre içine ve K iyonunun dışarı çıkışını düzenlerler ve kas kasılmasının gerçekleşmesine önemli rol oynarlar (asetilkolin ve GABA yı kapı kolu veya anahtar gibi düşünün) Aktif taşınma Moleküllerin hücre zarından, ATP deki kimyasal enerji kullanılarak transport edilmesidir. Aktif transportta pasif transporttan farklı olarak; maddeler düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru taşınırlar. Aktif transport, hücre zarındaki transport proteinler aracılığı ile gerçekleştirilir. Aktif transportta, taşıyıcı proteinlerin mutlaka enerjiye ihtiyaçları vardır. Enerji kaynağı olarak ATP kullanılır. ATP, ADP+Pi parçalanır, açığa çıkan enerji ile moleküller düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru taşınırlar. Aktif taşıyıcı proteinler benzinle çalışan yokuş yukarı hareket eden bantlı bir taşıyıcı sistem gibidirler. Bu benzetmede ATP benzin, ADP egzoz (ancak egzozdan farkı yeniden ATP ye çevrilebilmesidir, egzoz ise doğaya karışır) gibidir. Aktif taşıma yapan proteinler POMPA olarak da bilinirler. Bu tür pompalar genelde bir seferde farklı molekülleri, farklı istikamette taşıyabilirler. Buna ANTİPORTER taşıma denir Na-K pompası Hücre zarında yerleşmiş olan bir aktif transport proteinidir. Aynı zamanda ATP yi parçalayabilen bir enzim vazifesi görür. Bu nedenle bu proteine Na-K ATP az adı da verilmektedir. ATP den açığa çıkan enerji ile her defasında 3 sodyum iyonunu hücrenin dışına, 2 potasyum iyonunu hücrenin içine atar.insanda dinlenme durumundaki toplam enerji harcamasının %25 i Na-K pompasının çalışması için kullanılmaktadır.
Hücre dışı Na-K pompasının en önemli işlevi; hücrenin hacmini korumaktır. Hücre membranının yumuşak ve esnek olduğunu hatırlayalım. Membran aşırı gerginlik ve yüksek sıvı basıncına dayanamaz. Bu nedenle zar basıncı sürekli dengede tutulur. Bunu sağlayan Na-K pompasıdır. Şimdi bu pompanın neden gerekli olduğuna ve nasıl işlev gördüğüne bakalım. Hücreler hayati önem taşıyan aminoasit, şeker, lipid gibi enerji kaynağı olan veya yapıtaşı olarak kullanılan molekülleri ve çeşitli iyonları stok yaparlar. Bunlar, hücrenin işine yarayacak moleküller olmalarına karşın hücreye çok fazla çözünmüş katı madde yükü oluştururlar. Hücre içinde depo edilen katı madde konsantrasyonu arttığında su, plazma membranından serbestçe difüzyona uğrayabildiği için hücre içindeki katı madde konsantrasyonunu dengelemek üzere içeri hücum eder. Bu durum hücrenin sıvı hacmini artırır. Hücrenin şişmesine ve parçalanmasına neden olabilir. Bundan kaçınmanın tek yolu hücre içindeki işe yaramayan katı maddelerin konsantrasyonunu azaltmak ve toplam katı madde yükünü ekstrasellüler sıvıdakine benzer tutmaktır. Hücre, bu sebeple ihtiyacı olmayan (stok yapılması gerekmeyen) fazla iyonları ör: Na iyonlarını, stokladığı diğer hayati mataryellere karşılık olarak hücreden atar. İşte bu durum, Na-K pompasının primer fonksiyonunu oluşturur. Na-K pompasında 3 Na iyonuna karşılık 2 K değişiminin nedeni hücre içindeki iyon konsantrasyonunu düşük tutmaktır. Hücrenin sıvı içeriğinde artma eğilimi ortaya çıkarsa, Na-K pompasının aktivitesi artırılır. Birim zamanda daha fazla Na dışarı atılır. Bu esnada ozmotik dengeyi sağlamak için su da dışarı çıkar. Hücrenin sıvı içeriğinde azalma eğilimi olursa pompanın aktivitesi azaltılır. Birim zamanda atılan Na miktarı azalır. Böylece suyun dışarı çıkışı azaltılmış olur. Sekonder aktif transport Bir molekülün yokuş aşağı kolaylaştırılmış düfüzyonundan açığa çıkan enerjinin başka bir molekülün yokuş yukarı taşınmasında kullanma şeklinde olur. (örnek: eski un fabrikalarında suyun yüksekten akışından sağlanan enerji taneleri un haline getirmekte kullanılırdı.
Soldaki Na-K pompası ile Na iyonları aktif transport ile sürekli dışarı atılır. Hücre dışında biriken Na iyonları elektrokimyasal gradient oluşturur ve kolaylaştırılmış difüzyon ile sağdaki transport proteinden içeri girer. Bu esnada yokuş aşağı akıştan açığa çıkan enerji Ca iyonlarını hücre içinden(düşük konsantrasyon) hücre dışına atılmasını sağlar (yüksek konsantrasyon) Bu sistem sayesinde stoplazmadaki Ca içeri düşük tutulur Ca ATP az pompası Kas hücrelerinde sarkoplazmik retikulum zarında ve tüm hücrelerin zarında bulunan bir aktif transport proteinidir. Hücre içinde Kalsiyum konsantrasyonunun düşük tutulması çok önemlidir. Pompa ATP yi parçalayarak sürekli olarak Ca iyonlarını dışarı atar veya sarkoplazmik retikulum zarında yer alan aynı pompa kendi içine Ca iyonlarının hızla girmesini sağlar. Kalsiyumun sekonder aktif taşınması da bu işleme yardımcı olur. Reseptör proteinler Hücre zarında yerleşmiş olarak bulunurlar. Hücre içine bilgi transfer ederler. Bilgiyi getirenler, reseptörü tanıyan ve ona bağlanabilen moleküllerdir. Bilgi transferi için membrandan madde geçişi gerekmez. Reseptör proteinler aldıkları bilgiyi hücre içinde bir dizi biyokimyasal değişiklik yaratarak iletirler. Reseptörler ile reseptöre bilgi getiren moleküller arasında enzim-substrat ilişkisine benzeyen (anahtar- kilit uyumu) bir ilişki bulunur. Ör: İnsülin hormonu, hücre içine bilgi yollamak için hücre zarındaki insüline özel olan insülin reseptörlerine bağlanır. Kas ve yağ hücrelerine glikoz girişini sağlamak için insülinin öncelikle insülin reseptörlerine bağlanması gerekir Endositoz: Ekstrasellüler sıvıda çözünmüş halde bulunan maddelerin plazma membranının oluşturduğu bir cep ile çevrelenip hücreye alınmasıdır. Hücre içinde cebin ağız kısmı kapatılır ve kesecik (vezikül)haline dönüştürülür. Hücre zarından aktif veya pasif transportla taşınamayan büyük moleküller bu yola hücreye alınırlar. Ör: Hastalık yapan mikroorganizmaların zararsız hale getirilmesi için önce parçalayıcı hücreye alınmaları gereklidir Beyaz kan hücreleri (akyuvarlar) bakterileri endositozla içlerine alır ve zararsız hale getirirler
Egzosiztoz Hücre stoplazmasındaki veziküllerin içinde bulunan bir maddenin hücre dışına atılmasıdır. Mekanizma: vezikül önce plazma membranı ile kaynaşır ve içeriğini membran dışındaki ekstrasellüler sıvıya boşaltır Endo- İç, içine anlamında Egzo- Dış, dışına anlamında cytosis Hücre ile ilgili fagositoz Bakterilerin, virüslerin zararsız hale getirilmek üzere hücreye alınma şeklidir. Mekanizma: Hücre membranı fagasom denilen içe doğru bir girinti oluşturur.lizozomlar fagosomla kaynaşır.lizozozm enzimleri mikroorganizmaları parçalar. Atık mataryel dışarı boşaltılır hücre mikroorganizma fagasom lizozom Tonisite İki farklı sıvı içindeki katı partiküllerin konsantrasyonlarının birbirlerine göreceli durumunu gösterir.(tonik=kuvvetli, güçlü). Bir başka tanım: Ekstrasellüler sıvının, hücrelerin şeklinde değişiklik oluşturabilme özelliğinin derecesidir. İzotonik: İzo- Yunanca da eşit demektir. İzotonik ise; ekstrasellüler sıvının katı madde konsantrasyonunun intrasellüler sıvı ile aynı olması demektir. İzotonik bir
ortamda bulunan hücrelerin hacmi normaldir. Hücre içi ve hücre dışında su moleküllerinin sayısı da birbirine eşittir. Bu durumda hücre zarından net su çıkışı veya net su girişi yoktur, dengededir. İnsanlarda izotonik ekstrasellüler sıvının tonisitesi, 1 litrede 9 g tuz (NaCl) çözdürülmüş olan suyun yarattığı tonisiteye eşittir. Vücuttaki düzenleyici mekanizmalar ekstrasellüler sıvının katı madde konsantrasyonunun hızla değişmesine karşı koyarak suyun hücreye ani giriş çıkışını ve hücre büyüklüğünün değişmesini önlerler. Bir başka deyişle izotonik ekstrasellüler sıvılar hücre büyüklüğünü (hacmini) de koruyan sıvılardır. Ekstrasellüler ortamdaki katı partiküller İntrasellüler ortamdaki katı partiküller Hipertonik: Hücreler, tonisitesi daha fazla olan bir çözelti içine konduklarında hücre dışında katı madde konsantrasyonu fazla olduğu için hücre içindeki su hızla hücrelerin dışına çıkar. Ve hücreler büzüşür. Hücrenin fonksiyonları olumsuz etkilenir. Hipotonik: Hücreler hipotonik bir çözeltiye kondukları zaman hücre dışında içine göre daha az katı madde bulunduğu için dışarıdaki su, bu kez hücre içine hareket eder ve şişer. Saf su bilinen en hipotonik çözeltidir. Hücreler saf suya kondukları zaman şişer, patlar ve ölürler.
Aquaporin Hücre zarlarında bulunan su kanalları. Özelliklerde böbreklerde su transportunda rol oynarlar Aqua- Su -porine Delik İnhibisyon Biyokimyasal yol Biyokimyasal pathway Reaktan Mozaik yapı Aktivasyon enerjisi Brown molekül hareketi Egzergonik Endergonik Tepkime Reaksiyon ph ATP Adenozin trifosfat