Hücre zarları düşündüğünüzden çok daha karmaşık - Nazzy Pakpour

TED-Ed'in Tumblr'ına göz atın: http://teded.tumblr.com/Tüm dersi görüntüle: https://ed.ted.com/lessons/cell-membranes-are-way-more-complicated-than-you-think-nazzy-pakpour

Hücre zarları çelişkilerle dolu yapılardır. Bu yağlı zarlar, bir örümceğin ağından yüzlerce kat daha incedir ama yaşamın hassas içeriğini koruyacak kadar da güçlüdürler. Hücrenin sulu sitoplazması; genetik materyali, organelleri ve var olmamız için gereken tüm molekülleri içerir. Hücre zarı nasıl çalışır ve bu dayanıklılığı nereden gelir? Nazzy Pakpour araştırıyor.

Nazzy Pakpour'un dersi, Zedem Media'nın animasyonu.

Hücre zarları,
çelişkilerle dolu yapılardır.

Bu yağlı zarlar örümceğin ağındaki tek
bir telden yüzlerce kat daha ince olsa da

yaşam için gerekli birçok hassas içeriği
korumak için yeterince güçlüdür:

Hücrenin sulu sitoplazması,
genetik materyalleri, organelleri

ve var olması gereken
bütün molekülleri barındırır.

Peki, hücre zarı nasıl çalışır
ve dayanıklılığı nereden gelir?

Öncelikle hücre zarının tıpkı bir balonun
gergin yüzeyi gibi olduğunu varsayabiliriz

ama aslında ondan çok daha
karmaşık bir yapısı vardır.

Gerçekte sürekli olarak değişir.

Bileşenleri ileri geri hareket ederek
hücrenin besin temin etmesine

ve atıklarını temizlemesine
yardımcı olur,

bazı özel molekülleri içeri alır
veya dışarıya atar,

diğer hücrelerde iletişimi sağlayar,

çevreden uyarıları alır

ve kendini tamir eder.

Hücre zarı direncini,
esnekliğini ve işlevselliğini

çeşitli değişken bileşenlerin
bir araya gelmesinden alır.

Biyologlar buna
"akıcı mozaik zar" adını verir.

Akıcı mozaiğin birincil bileşeni

fosfolipid olarak adlandırılan
basit bir moleküldür.

Fosfolipid molekülünün polar,
yani elektrik yüklü baş kısmı

suyu kendine çeker

ve polar olmayan
kuyruk kısmı ise suyu uzaklaştırır.

Kuyrukları birbiriyle eşleşerek
2'li katman halini alırlar.

Yalnıza 5-10 nanometre genişiliğindeki
bu tabakalar bütün hücreyi sarar.

Baş kısımları, içeri sitoplazmaya doğru

ve uç kısmları hücrenin dışındaki
sıvı kısıma doğru dönüktür.

Yağdan oluşan kuyruk kısımı ise
baç ve uç kısmının arasında kalır.

Vücut sıcaklığında çoğunlukla bitkisel
yağlardan oluşan bu ikili tabakada

başka tip moleküller de bulunmaktadır:

Protein,

karbonhidrat

ve kolesterol gibi.

Kolesterol hücre zarının
doğru bir akışkanlıkta kalmasını sağlar.

Ayrıca hücrelerarası iletişimin
düzenlemesini sağlar.

Bazen hücreler birbirleriyle
bazı kimyasal maddeler salarak

ve yakalayarak iletişim kurar.

Proteinlerin salınımı basit olsa da

onların yakalanması çok daha karmaşıktır.

Bu "endositoz" adı verilen
bir işlemle gerçekleşir.

Burada hücre zarının bölümleri
maddeyi kaplar

ve kesecikler halinde
onları hücrenin içine taşır.

İçerik bir kez salındı mı

kesecikler yenilenir
ve hücre zarına geri döner.

Akışkan mozaiğin en karmaşık
içeriği proteinlerdir.

En önemli işlevlerinden birisi,

doğru moleküllerin doğru hücrelere
girmesini ve çıkmasını sağlamaktır.

Polar olmayan moleküller;

örneğin oksijen, karbondioksit
ve belli başlı vitaminler

fosfolipit çift tabakasını
kolaylıkla geçebilirler.

Ama polar ve yüklü moleküller
yağlı iç tabakadan geçemezler.

Zardaki proteinler,
çift tabaka boyunca esneyerek

sodyum ve potasyum iyonu gibi

belli moleküllerin geçişine
izin veren kanallar oluştururlar.

Çift tabakanın iç yüzeyinde
süzülen periferik proteinler

zarın hücrenin iç iskeletine
tutunmasına yardımcı olurlar.

Zarlardaki diğer proteinler,

farklı iki katmanın
kaynaşmasına yardımcı olabilir.

Bu bizim yararımıza olabilir;
tıpkı spermin yumurtayı döllemesi gibi.

Ama bize zarar da verebilir;
tıpkı virüsün hücrelere girmesi gibi.

Bu akıcı mozaiğin içinde
bazı proteinler hareket halindedir;

bir araya gelip belli işleri yapabilen
karmaşık bir yapı oluştururlar.

Örneğin, biri bağışıklık sistemimizdeki
hücreleri harekete geçirir

ve işi bittikten sonra
birbirinden ayrılır.

Hücre zarı aynı zamanda
sürekli bir savaş alanıdır,

bizi hasta etmek isteyen
her şeyle aramızda dururlar.

Hatta bulaşıcı bakteriler
tarafından oluşturulan

bildiğimiz bazı son derece
zehirli maddelerin

zardan geçme özellikleri vardır.

Bu gözenekli toksinler
hücre zarımızda dev delikler açarlar

ve hücre içeriğinin
dışarı sızmasına sebep olurlar.

Bilim insanları kendimizi savunmamız için
yeni yöntemler üzerinde çalışıyorlar;

tıpkı zararlı toksinleri emerek

hücrelerimizi koruyan
nano süngerler gibi.

Bunların hepsini mümkün kılan
akıcı zar mozaiğidir.

Hücre zarı olmadan hücre de var olamaz.

Hücreler olmazsa bakteriler de olmaz;

parazitler de,

mantarlar da,

hayvanlar da

ve biz de var olmayız.