Hücre Zarı ve Sitoplazma

Hücre nedir? Hücrenin bir bakıma, yapışkan madde ile dolu bir torba olduğunu söyleyebiliriz. Hücrenin dış sınırı olan hücre zarını torbaya, sitoplazmayı ise yapışkan maddeye benzetebiliriz.

Elbette hücre, yapışkan madde dolu bir torbadan çok daha fazlasıdır. Hücre karmaşıktır, iyi düzenlenmiştir ve yaşayan tüm canlıların temel yapı birimidir. Ayrıca hücre zarı ve sitoplazma da oldukça gelişmiş yapılardır.

Hücre zarı hassastır, yağ ve proteinlerden oluşmuş iki katmanlı bir yapıdır ve hücrenin içine neyin girebileceğini ve hücreden neyin dışarı çıkabileceğini kontrol eder. Benzer bir şekilde, ökaryot bir hücrenin sitoplazması yalnızca sitozolden (sudan, iyonlardan ve makromoleküllerden oluşan jel benzeri bir madde) ibaret değildir. Aynı zamanda içinde, organelleri ve hücre iskeletini oluşturan yapısal proteinleri barındırır.

Bu makalede, hücre zarını ve sitoplazmayı daha yakından inceleyeceğiz.

Ökaryot ve prokaryot hücrelerin hepsi, çift katmanlı yağ tabakasından oluşmuş ve hücrenin içindekileri, onu çevreleyen ortamdan ayıran bir hücre zarına sahiptir. Çift katmanlı yağ tabakası, özelleşmiş lipitler olan fosfolipitlerden oluşmuştur.

Fosfolipit, hidrofil (suyu seven) bir adet fosfat başıyla birlikte; iki adet hidrofob (suyu sevmeyen) yağ asidi kuyruğundan oluşur. Fosfolipitler hidrofil başları dışarıya, hidrofob kuyrukları ise içeriye bakacak ve çift katmanlı olacak şekilde kendisini anlık olarak düzenler. Herhangi bir enerji kaynağı gözetmeksizin kendiliğinden düzenlenen bu çift katmanlı yapıya fosfolipit çift tabakası denir ve bu yapı birçok biyolojik zarda bulunur.

Aşağıda gösterildiği gibi, proteinler hücre zarının önemli bileşenlerindendir. Kanal veya sinyal reseptörü olarak görev yapan bazıları, zarın içine gömülmüşken bazıları ise yalnızca kenarlara tutunmakla kalmıştır. Kolesterol gibi farklı yağ çeşitleri de hücre zarının yapısında bulunabilir ve zarın akışkanlığını etkiler.

Hücre zarı, bir hücrenin içi ve dışı arasındaki sınırdır. Şeker, aminoasit, iyon ve su gibi birçok molekülün hücrenin içine veya dışına geçişini kontrol eder. Bu moleküllerin zardan ne kadar kolaylıkla geçebileceği, boyutlarına ve polaritelerine bağlıdır. Oksijen gibi bazı küçük ve polar olmayan moleküller, hücre zarının fosfolipit bölümünden doğrudan geçebilirler. Daha büyük ve daha polar olan aminoasit gibi hidrofil moleküller ise hücre zarını, protein kanallarını izleyerek geçmek zorundadır. Bu da çoğunlukla hücrenin kendisi tarafından düzenlenen bir süreçtir. Hücresel taşıma ile ilgili daha fazla bilgi edinmek için hücre zarları ve taşıma bölümünü inceleyebilirsiniz.

Hücre zarının yüzey alanı, hücre ile dış çevresi arasındaki madde alışverişini kısıtlar. Bazı hücreler atıkların ve besinlerin alışverişi konusunda özelleşmiştir ve hücre zarının alanını genişletebilecek düzenleyici özelliklere sahiptir. Örneğin, bazı besin emici hücrelerin zarları katlanarak mikrovillus denilen parmak benzeri çıkıntılar oluşturmuştur. Mikrovillusa sahip hücreler, besin emilimini gerçekleştiren ince bağırsağın iç yüzeyini kaplarlar. Mikrovillus, hücre zarının yüzey alanını arttırır ve bunun sayesinde bağırsak hücrelerinin emilim kapasitesi en üst düzeye çıkar.

Hücrenin sitoplazma adı verilen bölümü, ökaryot ve prokaryotlarda biraz farklılık gösterir. Çekirdeğe sahip olan ökaryot hücrelerde, sitoplazma, hücre zarı ve çekirdek zarı arasında kalan her şeye denir. Çekirdeğe sahip olmayan prokaryotlarda ise sitoplazma hücre zarının iç kısmında bulunan her şeye denir.

Sitoplazmanın ana bileşenlerinden biri prokaryot ve ökaryot hücrelerin her birinde bulunan jele benzer yapıdaki sitozoldür. Sitozol iyonlar, küçük moleküller ve makromoleküller içeren su bazlı bir çözeltidir. Ökaryotlarda sitoplazma, sitozolde bulunan zara bağımlı organelleri de içerir. Hücreye destek sağlayan ve ona şekil veren, ipçiklerden oluşmuş bir ağ olan hücre iskeleti de, sitoplazmanın bir parçasıdır ve hücresel bileşenleri düzenlemeye yardımcı olur.

Sitozol çoğunlukla sudan oluşuyor olsa bile içinde barındırdığı proteinlerden dolayı yarı katı, jele benzer bir yapısı vardır. Sitozol; glikoz, bazı basit şekerler, polisakkaritler, amino asitler, nükleik asitler ve yağ asitleri de dahil olmak üzere birçok makromolekülü ve daha ufak organik molekülleri de içerir. Ayrıca sodyum, potasyum, kalsiyum iyonları ve diğer elementler de sitozolün içinde bulunabilirler. Protein sentezi de dahil olmak üzere bir çok metabolizma tepkimesi hücrenin bu kısmında meydana gelir.