Akıcı Mozaik Zar Modeli Nedir?

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Akıcı Mozaik Zar Modeli Nedir? 

Araştırmacılar, onlarca yıl hücre zarının dikkat çekici işlevlerini ve yapısını araştırdılar. Zarın işlevlerini çözmek, zarın yapısını anlamak dolayısıyla çeşitli özelliklerini kavramakta yatmaktaydı. Örneğin, geçirgenlik çalışmaları gösterdi ki, yağlar ve yağda çözünebilen maddeler diğer maddelere kıyasla hücreler arasında ve hücre dışı ortamlarda daha kolay hareket edebiliyorlardı.

Geçmiş yıllardaki araştırmacılar, hücre zarının lipit içermesi gerektiğini ve aıncak bu şekilde yağda çözünebilir maddelerin zar içinde çözünerek hücre içine geçebileceği sonucuna vardılar. Şimdiki bilgilerimize doğru bu ilk önemli adım; 1930’ların sonunda Princeton Üniversitesinden J.F. Danielli ve Londra Üniversitesinden H. Davson tarafından atıldı. Danielli ve Davson suyla çevrili zarın iki sıra fosfolipit tabakasından meydana geldiğini ve fosfolipitin polar olan (hidrofilik) kısmının zar dışına bakan bölümüde, apolar olan (hidrofobik) kısmını n zarın iç yüzüne bakan tarafında yer aldığı ve iki bölümden oluştuğu fikrini formülize ettiler. 

Akıcı Mozaik Zar Modeli Nedir? 

Hidrofilik ve hidrofilik ilişki içinde bulunan bir yapı oldukça dayanıklı ve elastik olacaktı. Gerçekten, şimdi “Lipozom” adıyla bilinen kürecikler fosfolipit yapılarından oluşmuştur. Bu fosfolipit temelli kürecikler suyla karıştırıldığında bile bir süre sonra kendiliğinden oluşacaktır. Hücre zarının mikroskop resimleri lipozomların mikroskop resimlerine çok fazla benzerlik göstermektedir ve bu büyük bir olasılıkla lipitlerin çift katman boşluklar oluşturmaya imkan veren bir yapıya sahip olması ilk canlı varlıkların değişimi olanaklı kılmıştır.

Fosfolipitin çift katman modeli dayanıklılık, esneklik ve hücre zarından yağın kolayca geçme mekanizmasını açıklamasına karşın, iyonların ve kimyasalların hücre zarından seçici geçişlerine kesin bir anlatım getirememiştir. Davson ve Danielli zarın her iki tarafının, protein ile çevrilmiş olabileceği fikrini önerdiler. Yüklü proteinden yapın porlar küçük moleküllerin ve iyonların hücre zarından geçişine imkan verecekti. Ancak modelin bu bölümünün yanlış olduğu ispat edilmiştir.

Akıcı Mozaik Zar Modeli

1972 yılında, Kaliforniya Üniversitesinden S.J. Singer ve Salk Enstitüsünden G.L. Nicholson, hemen hemen, tüm dünyanın kabul ettiği akıcı-mozaik zar modeli hipotezini sundular. Bu modele göre Danielli ve Davson’un fosfolipit çift katman görüşü, fosfolipit küreciklerinin hidrofilik başlarının zarın her iki tarafında sulu ortamla karşı karşıya, hidrofobik kuyruk kısımlarının ise zarın iç tarafına bakacak şekilde yerleştikleri görüşleriyle birleşir. Bununla birlikte akıcı-mozaik modelde, proteinlerin yerleşimi oldukça farklıdır. Zarı örtmek yerine, çeşitli şekillerde kritik işlevlerin büyük çoğunluğunu üstlenmek üzere, proteinler zarın içine batmış durumdadır.

Yüzeyi sınırlayan proteinlere perifal proteinler denir. İç yüzeyde olanlar genellikle dış yüzeyde olanlardan belirgin bir şekilde farklıdırlar. Bu asimetri özelliği zarın diğer asimetrik özelliklerinden sadece bir tanesidir. Örneğin, fosfolipitler çift katmanın iç ve dış yarılarında tamamen farklı dizilim gösterirler. Karbohidrat grubu bağlantıları zarın sadece dış kısmında yer alırken, proteinlerin büyük bir kısmı lipit çift katmanın içinde (integral proteinler) hemen hemen her zaman iç ya da dış tarafta bulunan bulunan bir parçayla kaynamış olarak bulunur. İntegral proteinler birçok farklı bağlantılar gösterebilir: Bazıları tamamen çift katman içinde gömülü olabilir. Bir kısmının ise yüzeye doğru çıkan parçaları vardır. Bazıları lipit göbeğinin dış yarısında hapsolmuşken, diğerleri iç yarısındadır. Bazıları ise lipit tabakasında bir baştan bir başa uzanırlar. Beklenildiği gibi, hidrofılik amino asitler (bunlar polar ya da elektiriksel olarak yüklü R gruplarıdır) protein moleküllerinin lipit çitf katmanından suya doğru çıkan kısımlarında daha çok yer alırlar. Halbuki hidrofobik (apolar) amino asitler kısım kısım bol miktarda lipit çift katman içinde gömülü halde bulunurlar. Gerçekten de zarda yer alan proteinler içinde hidrofobik ve hidrofilik amino asitlerin bulunduğu yer, proteinin hangi kısmının zar içinde kalacağını hangi kısmının dışarı doğru çıkacağını ya da proteinin integral ya da periferal olacağını belirler. Sadece akıcı mozaik zar modeliyle varlıkları belirlenen integral proteinler artık dondurup kırma mikroskobu ve diğer tekniklerle doğrulanmaktadır.

Akıcı zar modeline göre, zar yapısı durağan değildir. Her bir lipit molekülü zar hattında sağa sola hareket edebilir. Bu yüzden belirli bir zamanda belirli bir konumda bulunan bir molekül, bir kaç saniye sonra tamamen farklı bir konumda bulunabilir. Lipitlerin hare ketliliği doymamış fosfolipitler bakımından zengin olan ve kolesterol içermeyen zarlarda en yüksek düzeye ulaşır. Saniyede 2 mikrometrelik bir hız böyle zarlar için mümkündür. Böyle şaşırtıcı harekete zaten sadece 2 mikrometre boyunda olan bir çok organizmada rastlayabiliriz. (örneğin: Escherichia coli). Kolesterol varlığında ise, kolesterol zayıf bağlarla komşu fosfolipitlere bağlanıp, iki etkiye neden olabilir. Eğer, zar fosfolipitleri çoğunlukla doymuş ise kolesterol, fosfolipitlerin oldukça sıkı ve düzenli bir şekilde paketlenmesini ve sonuçta bükülmez ve katı halde kristalize olmasını engeller. Bunun yanında, fosfolipitler çoğunlukla doymamışsa (bunun sonucunda hidrofobik kuyruktaki kıvrımlar fosfolipitleri gevşek tutar) kolesterol molekülü aradaki bu boşlukları doldurabilir, komşu fosfolipitlere bağlanır ve böylece birbirleriyle kaynaşırlar. Bitki hücrelerinin zarlarında kolesterol bulunmaz; bunun yerine dayanıklılık hücre duvarıyla sağlanır.

Kolesterol konsantrasyonu ve doygunluk derecesi türler arasında ve hatta aynı organizma içindeki dokular arasında bile gereksinim duyulan esneklik miktarına bağlı olarak müthiş çeşitlilik gösterir. Bununla birlikte, tıpta, insanın diyetinde fazla miktarda bulunan kolesterol ve doymuş yağın hücre zarı sertleşmesinde çok önemli rol oynadığını ve buna bağlı olarak özellikle atardamar duvarlarında sertleşmeye neden olacağı ileri sürülmektedir. Atardamarlardaki (arterlerdeki) sertleşmeler (artereosikleroz) çarpıntı ve kalp hastalıklarının men önemli nedenidir. Hücre zarındaki proteinler bir dereceye kadar yanlara doğru yayılarak hareket edebilirler; fakat bu hareketler lipitlerden daha az olur. Tam hareket özgürlüğü, zar üzerinde yer alan proteinlerin özel işlevsel gereksinimleriyle bağdaşmaz. Örneğin, sinir hücre zarındaki bazı proteinler sinir impulslarının bir hücreden diğerine iletiminde gereklidirler. Bunlar sadece bir sinir hücresinin diğerine bağlandığı belirli noktalarda bulunurlar; başka pozisyonlarda işlevlerini yerine getiremeyecek yerlerde bulunmazlar. Aynı şekilde, bağırsağı döşeyen hücrelerde sodyum iyonlarını dışarıya pompalamaktan sorumlu proteinler, hücrelerin yalnız bir tarafında bulunan zar içinde yer alırlar. Bu taraf bağırsak boşluğundan uzakta olan kısımdır.

Kısaca sonuç olarak, bazı zar proteinleri zar içinde çakılıdır, bu yüzden de zar akıcılığını sınırlarlar. Bazı durumlarda, bu çakılma, belki de iki ya da daha fazla intrinsik proteinlerin arasındaki sıkı ilişkilerin oldukça büyük yapısal ve işlevsel komplekslerin hareketlerinin kolaylıkla ilerlemesine olanak vermesinin bir sonucu olabilir. Diğer durumlarda periferal ve integral proteinler birbirlerine zayıf bağlanmış olabilirler. Hatta lipit molekülleri de hareketlerinde tam özgür olmamalıdır, doğrudan doğruya intrinsik proteinlere bağlı olan lipitler proteinlerle zayıf bağlar yaparlar, böylece hareket etmez hale gelirler. Akıcı mozaik zar modelinde, zarda bulunan porlar bir ya da bir grup protein molekülü arasında bulunan kanallar olarak tasvir edilmektedir. Sabit kalmayan proteinlerin lipit çift katman içinde bir yandan bir yana sürüklenmesi birçok zar porlarının gözlenen hareketliliğini açıklamaktadır. Protein içindeki amino asitlerin çeşitli R gruplarını farklı kılan özellikler porlara bazı seçici özellikler verir ve bazı iyonların ya da porlardan sığabilecek büyüklükteki moleküllerin gerçekten por boyunca hareket etmelerini sağlarlar.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ