Şengül Şirin
|
HÜCRE ZARINDAKİ MUCİZE
HÜCRE ZARINDAKİ
MUCİZE
HÜCRE ZARINDAKİ KOMPLEKS TAŞIMA SİSTEMLERİ
En basit hücre çeşidi bile insanın şimdiye dek - değil ürettiği- düşünebildiği herhangi bir makineden hayal edilemeyecek kadar karmaşık bir "mekanizmaya" sahiptir
Prof William Thorpe
Herhangi bir sebeple kana karışan bir madde, hücre zarına geldiği zaman hemen hücre içine giremez Büyüklüğüne, kimyasal özelliklerine, faydalı veya zararlı oluşuna göre farklı şekillerde karşılanır Tıpkı bir ülkenin kapısındaki gümrük kontrolleri gibi hücreye giriş yapacak bir madde de sıkı bir kontrole tabi tutulur Gelen, yabancı bir madde ise kimlik tespiti yapılır ve güvenliği tehdit ettiğine karar verilirse sınır dışı bırakılır Fakat kimi maddelerin giriş-çıkışı -bir ülkenin kendi vatandaşlarına uyguladığı kolaylık gibi- kolaylaştırılmıştır Bu maddeler, ciddi önlemlere tabi tutulmadan rahatlıkla hücreye girip çıkarlar Hatta kimi maddelerin -tıpkı özel pasaport sahibi vatandaşlar gibi- hücreye özel giriş yetkisi vardır Kısacası hücre zarına gelen maddeler kimliklerine göre çeşitli uygulamalarla karşılaşırlar
Hücre zarındaki proteinlerin yapı taşı amino asitlerdir Şuursuz atomların biraraya gelmesiyle oluşan amino asitlerin, akıl gösteren, karar alıp bunu uygulayabilen yapılar inşa etmeleri tesadüflerle açıklanamaz Üstelik bu atom yığınları, farklı dizilimlerdeki atom yığınlarını tanıyarak, bunların şeker mi, metal mi yoksa bir hormon mu olduğunu bilmekte ve buna göre hücre zarından geçişlerine izin vermektedirler
Bir maddenin hücre zarından geçebilmesi -hücre zarının maddesi ile "karışabilmesi"- için yağda çözünebilir olması gerekir Nasıl ki sıvı yağı su ile karıştırmayı ne kadar denersek deneyelim başaramazsak, benzer şekilde yağda çözünmeyen bir madde de hücre zarına karışamaz Yağda çözünemeyen maddelerin geçişi için ise özel bir yöntem uygulanır Bu moleküllerin geçişinde hücre zarında bulunan proteinler rol oynar Böylece yağ içinde çözünür olmayan birçok madde, bu sorunun üstesinden gelinerek hücre içine alınır
Kimi moleküller de hücre zarından içeri girerken, büyüklüklerinden dolayı zardan tek başlarına geçemezler Bu durumda kanal proteinleri ve taşıyıcı proteinler zardan geçmesine izin verdikleri molekül ve iyonların hücre içine taşınmasına yardımcı olurlar Hücre zarı proteinlerinin hangi maddeleri taşıyacakları bellidir ve taşıyacakları maddenin seçiminde son derece titiz davranırlar Örneğin şekeri taşıyan sistem, amino asiti taşımaz Taşıyıcı protein, iki molekülü, biçimlerinden ve atom sayılarından ayırt eder Örneğin aynı atom sayısını ve kimyasal grupları taşıyan iki molekülden birisinin molekül biçiminde en ufak bir geometrik değişiklik olsa, taşıyıcı sistem bunu ayırt eder ve o molekülü taşımaz34
Şimdi şöyle bir düşünelim Bir taşıyıcı ya da kanal proteinin bir başka molekülün kimyasal formülünü bilmesi, onu, atom sayılarından ayırt etmesi nasıl mümkün olabilir? Akıl ve şuurdan yoksun bir protein hücrenin faydasına olacak bu sorumluluğu kendi kendine nasıl edinmiştir? Bu proteinlerin kendi kendilerine iş bölümü yapıp hücreye faydalı molekülleri tanımaları, onları hücre içine almak için taşıma görevi edinmeleri ya da tesadüf eseri bu sorumluluklarını eksiksiz olarak yerine getirmeleri elbetteki mümkün değildir Aklı ve vicdanı açık herkes, tüm bu detaylarda Allah'ın gücünün ve sonsuz ilmininin tecelli ettiğini takdir edecektir
Önceki bölümde anlattığımız hücre zarının özel çift katlı lipit yapısı sayesinde, hücre içi ve dışı sıvılar birbirleriyle karışmaz Hücrenin dışındaki sıvılarda sodyum miktarı fazla, potasyum miktarı ise azdır Bu durumun tam tersi de hücre içi sıvısı için geçerlidir Aynı şekilde hücre dışı sıvıda klorür iyonu fazla olmasına karşılık, hücre içi sıvı çok az miktarda klorür içerir Ayrıca hücre içi sıvıda fosfatlar ve proteinler hücre dışı sıvıdan dikkat çekici şekilde daha yoğundur Bunun gibi birçok farklılık hücrenin yaşamı için çok önemlidir Tüm bu dengeler hücre zarındaki taşıma mekanizmalarını şekillendiren unsurlardır
Hücre zarından madde alış verişi, hücrenin enerji kullanıp kullanmamasına göre başlıca iki şekilde olur:
1 Pasif Taşıma
Bir maddenin hücreye girerken karşılaştığı ilk engel hücre zarıdır Söz konusu maddenin taşınmasında eğer hücre enerji harcamıyorsa bu taşımaya pasif taşıma denir Bu tür bir taşıma şekli çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama doğru hareketin gerçekleşmesiyle olur Bu taşıma biçiminin başlıca şekilleri, difüzyon ve ozmos'tur
SUDA DİFÜZYON
Eğer potasyum permanganatı suya koyacak olursanız, mor rengi zaman içerisinde yayılır Bunun sebebi, su moleküllerinin permanganat parçacıklarına çarparak onları itmesidir Aynı şekilde, bir fincan suya konan çay poşeti, zamanla suyun tamamına yayılıp rengini ve lezzetini verecektir
Moleküllerin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru yayılmasına, genel ifade olarak difüzyon denir Bir başka ifadeyle, madde moleküllerinin zardaki moleküller arası boşluktan ya da taşıyıcı bir proteine bağlanarak molekül hareketleriyle geçişi anlamına gelmektedir Moleküller, bulundukları ortamdan çeşitli yönlere doğru hareket ederler Bu hareket maddenin katı, sıvı ve gaz oluşuna göre değişir Gaz molekülleri sıvı ve katı haldeki moleküllere göre daha hareketlidir
Moleküller sıfır derecenin üzerindeki sıcaklıklarda hareket halindedirler ve bir başka nesneye çarptıklarında hareket kuvvetlerini aktarırlar Bu nedenle yoğun suyun içine mürekkep damlattığımızda, hem su hem de mürekkep daha az yoğun hale gelir Çünkü hareket halindeki tüm moleküller birbirlerini "iterek" gidebilecekleri en uzak yere gitmek isterler Araları açıldıkça da, daha az yoğun hale gelirler; böylece difüzyon gerçekleşir35
Vücut sıvılarında da, bütün molekül ve iyonlar sürekli hareket halindedirler ve bu moleküller çeşitli yönlerde saniyede milyarlarca sıçrama yaparlar
Moleküller, hiç bitmeyen bir hareketliliğe sahiplerdir Ancak moleküllerin hareketleri gelişigüzel değildir Sıvılarda birbirlerinin üzerinden kayan, gazlarda birbirlerinden uzaklaşan, katılarda ise birbirlerine sıkıca yaklaşan moleküller bu düzeni asla bozmazlar
Su, hücre zarı yağlarında hemen hemen hiç erimediği halde, hücre zarında bulunan protein kanalları aracılığı ile rahatlıkla geçer Bu moleküllerin hücre zarından geçiş hızları şaşırtıcıdır Eğer suyun giriş-çıkışı için de, pek çok madde için olduğu gibi enerji gerekseydi, vücudumuza aldığımız enerji miktarı bunun için yeterli olmayacaktı Çünkü örneğin kanımızda bulunan 25 trilyon alyuvarın bir tanesinin zarından her iki yönde saniyede geçiş yapan suyun toplam miktarı alyuvar hacminin yaklaşık 100 katıdır36 Bu giriş- çıkışı vücudun bütün hücreleriyle çarpıp, dakikaya, saate, güne ve yıla çevirirsek, bir insanın ömrü boyunca ihtiyaç duyacağı enerjiyi rakamlarla ifade etmekte zorlanırız
Burada akla şöyle bir soru gelmektedir Neden sadece su için böylesine kolay bir geçiş izni var? Diğer maddelerin giriş-çıkışı sıkı denetlemeler şeklinde yapılırken, hayati öneme sahip suyun geçişi için neden bir önleme gerek duyulmamaktadır? Kuşkusuz hücre zarında bilinçli bir seçim mekanizması bulunmaktadır Hücrenin hayatta kalması için son derece bilinçli kararlar alan, bunları büyük bir titizlikle uygulayan moleküllerin varlığı söz konusudur
Yukarıdaki resimde molekül ve iyonların, zardaki moleküller arası boşluklardan ve kanallardan, taşıyıcı bir proteine bağlanmadan "basit difüzyon"la geçişleri görülmektedir
Diğer taraftan oksijen (O2), karbondioksit (CO2), azot, alkol gibi maddelerin de yağda çözünürlükleri yüksektir Böylece bütün bu maddeler hücre zarının yağ tabakasından hiçbir enerji harcamadan kolaylıkla geçerler Her an alınmasına ihtiyaç duyduğumuz oksijenin ve sürekli atılmasına ihtiyaç duyduğumuz karbondioksitin hücreye giriş-çıkışları, sodyum (Na+) ve potasyum (K+) gibi maddelerde olduğu gibi enerji gerektirseydi, yine rakamlarla ifade etmekte zorlanacağımız bir enerji almamız gerekecekti Halbuki büyük miktarlarda oksijen, hücre zarı hiç yokmuş gibi hücrenin içine girer Hücrenin yoğun olarak ihtiyaç duyduğu maddelerin enerji harcanmadan hücre içine alınması Allah'ın insanlar üzerindeki rahmetinin göstergelerinden sadece biridir
Dışarıdaki maddelerin hücre içine geçiş hızını, geçecek madde miktarı, bu maddelerin moleküllerinin hareket hızı ve zardaki boşlukların sayısı etkiler Ancak, vücut acil durumlarda hücre molekülleri arasındaki boşlukları genişleten özel bir hormon salgılayarak da bu geçişi kolaylaştırabilir İhtiyacı kadar suyu hücrelerine alabilir ve üreyi dışarı çıkarabilir Normal koşullarda enerji harcanarak hücreye girip çıkan sodyum (Na+) ve potasyum (K+) iyonları, acil bir durumda kolaylaştırılmış bir geçişle hücre içine alınabilir Örneğin elinizi bilmeden ateşe değdirdiğinizde, sinir hücreleri arasında hızlı bir iletişim gerçekleşir Bunun için asetilkolin denen bir madde salgılanır ve hücre zarında 0,6 nanometre çapında eksi yüklü bir kanal açılır Böylece büyük moleküller ve artı yüklü iyonlar, hücreye rahatlıkla girip çıkar Hücre dışındaki kapı açılınca sodyum içeri girer, içerideki kapı açılınca potasyum dışarı çıkar ve içeriye girene kadar hücre dışındaki hücreler arası sıvıda bekler Böylece uyarı sinirden sinire iletilmiş olur Ateşe dokunmayla beyne giden uyarı, aynı yolla geri gelir ve ateşten elimizi aynı saniye içinde geri çekeriz3
Hücre zarında çeşitli moleküller için birçok geçiş yolu bulunur, ancak su hücre zarına çok hızlı ve kolay geçiş yapar Su, hücre zarı yağlarında hemen hemen hiç erimediği halde, hücre zarında bulunan protein kanalları aracılığı ile rahatlıkla geçer Suyun kolaylaştırılmış geçişle hücreye girmesi, vücudun suya ihtiyacının fazla olması sebebiyle son derece hikmetlidir ve bilinçli yaratılışın sayısız delilinden biridir
1- Alıcı protein
2- Hücre iskeletinin bağlantıları
3- Kanal proteini (her zaman açık)
4- Fosfolipit
5- Kapılı kanal proteini (kapalı konumda)
6- Çift katmanlı lipit tabaka
7- Taşıyıcı protein
8- Glikoprotein
9- Kolesterol a- Konsantrasyon eğimi
b- İntegral protein
c- Hücre dışı sıvı
d- Çift katmanlı fosfolipit tabaka
e- Sitosol
Şöyle bir düşünün şayet elinizi yakıcı bir sıcaktan birkaç saniye daha geç çekecek olsaydınız, vücudunuzda nasıl bir hasar oluşurdu? Ancak Allah vücudumuzun en küçük parçasında kurduğu bu düzene, istisnai durumlarda uygulanacak tedbirleri de eklemiştir Kendilerine verilen görevi eksiksiz uygulayan hücreler de, hiçbir karışıklığa sebep olmadan, akıl, öngörü ve bilinç gerektiren bu görevleri Allah'ın dilemesiyle yerine getirirler Bizim ise olup bitenlerden haberimiz dahi olmaz
Elinizi ateşe değdirdiğinizde, asetilkolin denen bir madde salgılanır ve hücre zarında eksi yüklü bir kanal açılır Hücreye rahatlıkla girip çıkan iyonlar, uyarının sinirden sinire daha hızlı iletilmesini sağlar ve ateşten elinizi aynı saniye içinde geri çekersiniz
- Kolaylaştırılmış difüzyon: Kolaylaştırılmış difüzyonda ise molekül ve iyonların geçişinde taşıyıcı proteinler rol oynar Kolaylaştırılmış difüzyona aynı zamanda taşıyıcı aracılığı ile difüzyon da denir Taşıyıcı protein, molekül ya da iyonların hücre zarını geçmelerine yardımcı olur, onlara kimyasal olarak bağlanır ve hücre zarından bu şekilde geçişlerini sağlar
Taşınacak madde bağlandığında, taşıyıcı proteinde şekil değişikliği olur; içte kapalı olan hücre kanalının ucu açılır ve molekül buradan içeri girmeye başlar Proteine zayıf bağlandığı için hücre içine yakın bir yere geldiğinde, termal -ısıdan kaynaklanan- hareketle protein, molekülden ayrılır ve molekül hücre içine girer
Bu mekanizma ile moleküllerin taşınma hızı, taşıyıcı protein molekülünün şekil değişikliği kadardır Bu yöntemle taşınan maddenin her iki yöne doğru geçişi mümkün olur Glikoz ve amino asitlerin çoğu, zardan kolaylaştırılmış difüzyonla geçerler38
Kolaylaştırılmış difüzyon bir taşıyıcı aracılığı ile gerçekleşir: (1) Taşınacak madde taşıyıcı proteine bağlanınca, taşıyıcı proteinde şekil değişikliği olur ve içte kapalı olan hücre kanalının ucu açılır (2) Molekül buradan içeri girmeye başlar (3) Proteine zayıf bağlandığı için hücre içine yakın bir yere geldiğinde, ısıdan kaynaklanan hareketle protein, molekülden ayrılır ve molekül hücre içine girer
Ozmos:
Suyun difüzyonuna ozmos denir Diğer bir deyişle ozmos, sıvı moleküllerin yarı-geçirgen zardan, çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru geçişidir Canlılarda, kapalı ortam, hücre zarıyla sınırlandırılmış olan sitoplazmadır Sitoplazma içerisinde organik asitler, şekerler, organik ve inorganik tuzlar gibi maddeler bulunur Sitoplazma ve dış ortamın yoğunluk farkına göre her iki ortam arasında su geçişi olur ve sıvı konsantrasyonu dengeye ulaşana kadar da bu geçiş devam eder
Su moleküllerinin büyük miktarı düzenli olarak hücre zarından basit difüzyonla geçiş yapar Hücrenin zarından sürekli akış olmasının vücut içinde çok önemli fonksiyonları vardır Örneğin bu sistem, ince bağırsakta suyun emilimi ve salınmasında büyük önem taşır39 Ayrıca alyuvarların zarından da her iki yönde su düzenli olarak süzülür
Her iki yönde geçiş yapan suyun miktarı son derece hassas ayarlanmıştır Suyun girişi ve çıkışı eşit olur Bundan dolayı hücrenin hacmi sabit kalır Ancak bazı koşullarda, zarın iki tarafı arasında konsantrasyon farkı oluşur Bu koşullarda, suyun hareket yönüne bağlı olarak hücre şişer ya da büzülür
Ozmos, sıvı moleküllerin yarı-geçirgen zardan, çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru geçişidir Hücre zarı, hücre içi sıvı (sitoplazma) ile hücre dışı ortam arasında bir sınır oluşturur Bu iki ortamın yoğunluk farklarına göre hücre zarından su geçişi olur ve sıvı konsantrasyonu dengeye ulaşana kadar da bu geçiş devam eder
Büyük moleküller hücrenin dışında olduğu zaman ise, hücre su girişinden daha hızlı olarak su kaybeder Bu durumda hücrede büzüşme olur ve hücrenin canlı kalmasını sağlayan kimyasal reaksiyonlar sebebiyle su ihtiyacı doğar40 Görüldüğü gibi hücreye suyun giriş-çıkışında dahi çok hassas bir denge söz konusudur Bu sistem Yüce Allah'ın rahmetiyle bizim hiçbir denetimimize ihtiyaç olmadan kusursuzca işler
Alyuvarların zarından su düzenli olarak geçiş yapar Eğer alyuvara çok fazla su girişi olursa, hücrenin ölümüne sebep olacak şekilde hücre çatlayabilir, yeteri kadar su girişi olmazsa hücre büzülür ve esnekliğini kaybeder Normal koşullarda her iki yönde geçiş yapan suyun miktarı öyle hassas ayarlanmıştır ki, hücrenin hacmi sabit kalır
(a) İzotonik (Ozmotik basınçları eşit)
(b) Hipotonik (Ozmotik basıncı, hücreninkinden düşük)
(c) Hipertonik (Ozmotik basıncı, hücreninkinden yüksek)
Hücre zarına maddelerin girişi yukarıdaki yöntemler dışında başka yollarla da gerçekleşir Maddenin hücre zarından geçişi hücrenin enerji kullanmasıyla gerçekleşiyorsa bu olaya aktif taşıma denir Aktif taşımada madde az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru taşınır Bu taşıma için gerekli enerji solunumla sağlanan ATP'den (hücresel enerji molekülü) karşılanır Glikoz, bazı amino asitler ile sodyum (Na+) ve potasyum (K+) iyonlarının hücre dışına ve içine taşınması için enerjiye ihtiyaç vardır Bu geçişler zardaki enzimler yardımı ile yapılır ve bu taşımada hareketten kaynaklanan kinetik enerjinin yanı sıra, ek bir enerji kaynağına da gereksinim duyulur
Önceden de belirttiğimiz gibi difüzyonla geçişte madde yoğunluk durumuna göre hareket eder Fakat bir madde yoğunluk durumuna karşı bir hareket yapacaksa, enerji harcanır ve aktif taşıma gerçekleşir Pasif taşıma yer çekimi nedeniyle suyun tepeden aşağıya doğru akışına benzetilebilir Aktif taşıma ise suyun tepenin yukarısına doğru, yer çekimine karşı güç sarf ederek çıkartılması olarak düşünülebilir Ya da bu tip bir taşıma şekli, merdiven çıkarken yük taşıyan, kuyudan tulumbayla su çeken bir kimsenin enerjiye ihtiyaç duymasına da benzetilebilir Dolayısıyla hücre zarından bu tür bir geçiş yapılması için enzimlerle birlikte enerjiye ihtiyaç vardır
Sodyum, potasyum, kalsiyum, karbon, demir, nitrojen, iyot, ürat iyonları, çeşitli amino asit ve şekerler için de aktif taşıma gereklidir Günlük hayatta beynimizden gelen emirle dış ve iç organlarımızdaki, her türlü fonksiyonun yapılması, hücrede bazı kontrol mekanizmalarının işlemesi, hücre reaksiyonlarının olabilmesi için potasyum (K+), magnezyum (Mg++), fosfat ve sülfat hücrenin iç kısmında fazla olmalıdır Aynı zamanda hücrenin dış kısmında ise sodyum (Na+), kalsiyum (Ca++) ve bikarbonat fazla olmalıdır
Resimde iyonların hücre içine alınması için enerji harcanarak gerçekleşen aktif taşıma görülmektedir Hücre zarından geçiş yapacak maddelerin büyüklüklerine, elektrik yüklerine, hücre için önemlerine göre farklı geçiş yöntemleri uygulanır Bu yöntemlerin her birinde belli bir amaca yönelik planlı hareketler izlenir Şuursuz atomlardan oluşan hücre zarının kendisine böyle bir amaç edinmesi, hangi maddenin hücre için gerekli olduğunu bilmesi, evrimcilerin iddia ettiği gibi tesadüflerle açıklanamaz Tüm bunlar Allah'ın insanın yaşamını sürdürmesi için kurduğu düzenin parçalarıdır
Sadece birkaçını belirttiğimiz bu örneklerden de görüldüğü gibi, bu derece detaylı planları akıl ve şuurdan yoksun atomların kendi kendilerine düşünmeleri mümkün değildir Hücre zarını oluşturan yağ ve protein molekülleri, sodyum ve potasyum iyonlarının hücre içinde fazla olması gerektiğini bilemezler O halde bu maddelerin geçişinin kısıtlanması gerektiğini onlara kim söylemektedir? Bu hassas ayarı hiçbir hataya düşmeksizin nasıl yapmaktadırlar? İşte tüm bu sorular bizi Allah'ın yaratma sanatı ve ilmi üzerinde bir kez daha düşünmeye yöneltmektedir Vücudumuzdaki milyarlarca hücrenin her birinin sahip olduğu bu kusursuz sistem, sonsuz akıl sahibi olan Allah'ın yaratmasıyla var olmuştur
Ey iman edenler size rızık olarak verdiklerimizin temiz olanlarından yiyin ve yalnızca O'na kulluk ediyorsanız, (yine yalnızca) Allah'a şükredin (Bakara Suresi, 172)
Bir hücrenin canlı kalması ve büyümesi için çevresindeki sıvıdan, besin ve bazı maddeleri hücre içine alması gerekir Hücre zarında büyük parçacıkların hücre içine alınması için "endositoz" denilen özel bir yöntem kullanılır Bu yöntemin başlıca şekilleri, fagositoz ve pinositozdur
- Fagositoz: Bu yöntemde bakteri, virüs ile hücre ya da doku yıkımı sonucu oluşan parçalar hücre içine alınır Fagositozda dışarıdan alınan maddeler hücreye ve dokulara zararlı maddelerdir Bakteri, virüs, hücre parçaları, ölü dokular ve büyük zararlı parçalar bu yolla hücre içine alınır ve burada "lizozom" adı verilen parçalayıcı maddeler tarafından parçalanırlar Hücreye faydalı kısımlar alındıktan sonra, kalan zararlı maddeler boşaltım sisteminden atılacak hale getirilerek hücreden dışarı atılır Örneğin vücudunuzun bir yerini çarptığınızda morarır ve o bölgedeki ölü dokular bu metotla alınıp yok edilir Ya da mikrobik bir hastalığa yakalandığınızda yine hücreler bu yöntemle mikropları alıp bünyelerinde yok ederler Bu nedenle fagositoz, bağışıklık sistemimizin en önemli yöntemlerinden biridir Çünkü enfeksiyona karşı çabuk ve çoğunlukla da kesin bir koruma sağlar
Yalnızca belirli hücreler fagositoz yapabilir; bunlardan en önemlileri doku makrofajları ve bazı akyuvarlardır Makrofajlar savunma sisteminin "temizlikçi hücreler"i olarak bilinirler ve düşmanı adeta yutarak yok ederler Aynı zamanda makrofajlar, küçük boyutlarına rağmen (10-15 mikrometre), bu yutabilme özellikleri sayesinde, büyük molekülleri hücre içine alarak sindirme özelliğine de sahiptir
Hücrenin canlı kalması ve büyümesi için çevresindeki sıvıdan, besin ve bazı maddeleri hücre içine alması gerekir Hücre zarında büyük parçacıkların hücre içine alınması için uygulanan bu özel yöntem, Allah'ın insanın yaşamına vesile kıldığı sayısız detaydan biridir
|