YARI GEÇIRGEN MEMBRANLAR: ÖZELLIKLERI, TAŞINMASI, IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Aynı zamanda "seçici olarak geçirgen" olarak da adlandırılan yarı geçirgen zarlar , bazı maddelerin geçişine izin veren, ancak buradan diğerlerinin geçişini engelleyen zarlardır. Bu zarlar doğal veya sentetik olabilir.

Doğal zarlar, tüm canlı hücrelerin zarları iken, doğal kökenli (selüloz) olabilen veya olmayan sentetik zarlar, farklı kullanımlar için sentezlenenlerdir.

Yarı geçirgen bir zarın şematik gösterimi (Kaynak: Adam Rędzikowski, Wikimedia Commons)

Yapay veya sentetik yarı geçirgen membranların kullanımına bir örnek, böbrek diyaliz makineleri için kullanılanlar veya endüstride veya farklı kimyasal işlemlerde karışımları filtrelemek için kullanılanlardır.

Maddelerin yarı geçirgen bir zardan geçişi çeşitli mekanizmalarla gerçekleşir. Hücre ve sentetik zarlarda bu, zardan geçen maddeleri boyutuna göre "seçen" farklı çaplara sahip gözeneklerden difüzyonla meydana gelebilir. Maddelerin, membranda çözünerek difüzyon yoluyla girmesi de olabilir.

Canlı hücrelerde, maddelerin zarlardan geçişi, maddelerin konsantrasyon gradyanlarına karşı veya onlara karşı hareket eden taşıyıcılar aracılığıyla gerçekleşebilir. Bu durumda gradyan, bir zarın her iki tarafındaki bir maddenin konsantrasyonundaki farktır.

Yeryüzündeki tüm hücrelerin zarları vardır, bunlar iç bileşenlerini dış ortamdan korur ve ayırır. Membranlar olmadan hücre olmaz ve hücreler olmazsa hayat olmaz.

Bu zarlar, yarı geçirgen zarların en yaygın örneği oldukları için, bundan sonra bunlara özel bir vurgu yapılacaktır.

karakteristikleri

Biyolojik zarların bileşenlerini aydınlatmak için ilk çalışmalar kırmızı kan hücreleri kullanılarak yapıldı. Bu çalışmalarda, zarları oluşturan çift tabakanın varlığı gösterilmiş ve daha sonra bu tabakaların bileşenlerinin lipit ve protein olduğu keşfedilmiştir.

Tüm biyolojik membranlar, farklı tipte proteinlere "gömülü" olan çift lipit matrisinden oluşur.

Hücre zarlarının lipit matrisi, doymuş ve doymamış yağ asitlerinden oluşur; ikincisi, zara belirli bir akışkanlık verir.

Lipidler, hidrofilik bir kafası (su için bir afiniteye sahip) ve bir veya iki hidrofobik kuyruğu (su fobisi, suyu iten) olan her bir lipitin hidrokarbon kuyruklarına sahip olduğu bir çift katman oluşturacak şekilde düzenlenmiştir. yapının merkezinde birbirine bakmaktadır.

Fosfolipidler, biyolojik zarları oluşturan en bol lipidlerdir. Bunlar arasında fosfatidilkolin, fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamin ve fosfatidilserin bulunur.

Yarı geçirgen biyolojik zar örneği (Kaynak: LadyofHats, Wikimedia Commons)

Membran lipidleri arasında hepsi amfipatik özelliklere sahip olan kolesterol ve glikolipidler de vardır.

Yarı geçirgen zarların proteinleri birkaç tiptedir (bunlardan bazıları enzimatik aktiviteye sahip olabilir):

(1) iyon kanalları veya gözenekleri oluşturanlar

(2) taşıyıcı proteinler

(3) bir hücre bölgesini diğerine bağlayan ve dokuların oluşmasına izin veren proteinler

(4) hücre içi kaskadlara bağlanan reseptör proteinleri ve

Ulaşım

Yarı geçirgen bir biyolojik membranda taşıma, basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, birlikte taşıma, aktif taşıma ve ikincil aktif taşıma yoluyla olabilir.

Basit difüzyon aktarımı

Bu taşıma türünde, maddeleri membrandan geçiren enerji, membranın her iki tarafında bu maddeler için var olan konsantrasyondaki farktır.

Böylece maddeler, daha çok → daha az anlamda, yani daha yoğun oldukları yerden daha az yoğunlaştıkları yere geçerler.

Difüzyon, maddenin zarda seyreltilmesi veya gözeneklerden veya kanallardan geçmesi nedeniyle meydana gelebilir. Gözenekler veya kanallar iki türdendir: her zaman açık olanlar ve açılıp kapananlar, yani geçici olarak açık olanlar.

Sırasıyla geçici olarak açık olan gözenekler (1) voltaja bağlı olabilir, yani belirli bir voltaja yanıt olarak açılırlar ve (2) liganda bağımlı olabilir, bu da açılması için belirli bir kimyasala bağlanmalıdır.

Kolaylaştırılmış difüzyon ile taşıma

Bu durumda taşıyıcı, taşınacak maddeyi zarın bir tarafından diğerine taşır. Bu taşıyıcılar, zar üzerinde kalıcı olabilen zar proteinleridir veya gerektiğinde ona kaynaşan keseciklerde bulunur.

Bu taşıyıcılar aynı zamanda taşıdıkları maddelerin konsantrasyon gradyanları için de çalışırlar.

Bu tür taşıma türleri enerji tüketimi gerektirmez ve bu nedenle, konsantrasyon gradyanı lehine meydana geldiklerinden pasif taşımalar olarak adlandırılırlar.

Eş ulaşım

Yarı geçirgen zarlardan başka bir pasif taşıma türü, birlikte taşıma olarak adlandırılır. Bu durumda, bir maddenin konsantrasyon gradyanı, gradyanına karşı diğerinin birlikte taşınması için kullanılır.

Bu taşıma türü iki şekilde olabilir: iki maddenin aynı yönde taşındığı symport ve bir maddenin bir yönde ve diğerinin ters yönde taşındığı antisport.

Aktif membran taşınması

Bunlar enerji gerektirir ve bilinenler ATP kullanır, bu yüzden ATPaz olarak adlandırılırlar. Enzimatik aktiviteye sahip bu taşıyıcılar, maddelerin konsantrasyon gradyanına karşı hareketi için gerekli enerjiyi elde etmek için ATP'yi hidrolize eder.

Üç tür ATPaz bilinmektedir:

Na + / K + pompaları ve kalsiyum pompaları (kalsiyum ATPazlar). Bunlar, zar içine gömülü bir α ve bir ß alt biriminden oluşan bir yapıya sahiptir.

Birkaç alt birimden oluşan karakteristik bir gövde şekline ve gövde alt birimlerinin etrafında dönen bir kafaya sahip olan ATPases V ve ATPases F.

ATPases V, örneğin midede ve lizozomlarda bir konsantrasyon gradyanına karşı hidrojen iyonlarının pompalanmasına hizmet eder. Dopaminerjik olanlar gibi bazı veziküllerde, veziküllere H + pompalayan bu tip hidrojen bombaları vardır.

F ATPase'ler, H + gradyanından yararlanarak yapıları boyunca seyahat ederler ve ADP ve P'yi alırlar ve ATP oluştururlar, yani ATP'yi hidrolize etmek yerine onu sentezlerler. Bunlar mitokondrinin zarlarında bulunur.

İkincil aktif taşıma

Bir ATPase tarafından üretilen elektrokimyasal gradyandan yararlanılarak, gradyan karşısında başka bir maddeyi sürükleyen taşıma budur. Yani, ikinci maddenin konsantrasyon gradyanına karşı taşınması, taşıyıcı molekül tarafından ATP'nin kullanımına doğrudan bağlı değildir.

Özellikleri

Canlı hücrelerde, yarı geçirgen zarların varlığı, hücre dışı ortamda aynı maddelerinkinden tamamen farklı madde konsantrasyonlarının korunmasını mümkün kılar.

Ancak, bu konsantrasyon farklılıklarına ve belirli maddeler için açık kanalların veya gözeneklerin varlığına rağmen, bu moleküller, belirli koşullar gerekmedikçe veya değiştirilmedikçe kaçmaz veya içeri girmez.

Bu fenomenin nedeni, membranlar boyunca konsantrasyon farklılıklarının difüze olabilen iyonların ürettiği elektriksel gradyan ile telafi edilmesine neden olan bir elektrokimyasal denge olması ve bu, bazı maddelerin hücrelerin içine girememesi nedeniyle meydana gelmesidir. .

Referanslar

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Temel Hücre Biyolojisi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2008). Hücrenin Moleküler Biyolojisi (5. baskı). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
3. Berne, R. ve Levy, M. (1990). Fizyoloji. Mosby; Uluslararası Ed baskısı.
4. Fox, SI (2006). İnsan Fizyolojisi (9. baskı). New York, ABD: McGraw-Hill Press.
5. Luckey, M. (2008). Membran yapısal biyolojisi: biyokimyasal ve biyofiziksel temellerle. Cambridge University Press.