Parmak İzi Kontrolü Yapan Güvenlik Duvarı: Hücre Zarı

Hücre zarının hücrenin ihtiyaçlarını tespit ederek maddeleri bu ihtiyaçlara göre içeri alması ve bunu yaparken çok seçici davranması neden hayati önem taşır?
Hücre zarı olmasaydı vücut içindeki haberleşmeyi sağlayan bilgi transferi neden mümkün olmazdı?
Hücre zarı üzerindeki kapılar giriş yapacak maddenin boyutuna göre nasıl şekillenir?
Aklı ve şuuru olmayan mikroskobik boyutlardaki hücre zarı, herhangi bir yırtılma veya delinme söz konusu olduğunda kendi kendini nasıl tamir eder?
Her canlının yaşayabilmesi için enerjiye ve dolayısıyla besine ihtiyacı olduğu gibi, hücre de sayısız işlevini gerçekleştirebilmek için çeşitli besin maddelerine ihtiyaç duyar.
Nasıl ki bir fabrikada üretim sırasında kullanılacak hammaddeler içeriye alınır, gerektiğinde depolanır ve üretimden sonraki atıklar ise fabrika dışına gönderilir veya imha edilirse, hücrede de çok kompleks bir üretim, depolama ve arıtma sistemi işler. Hücre içine alınan hammaddeler, çeşitli organik moleküller, mineraller veya metallerdir. Bunlar hücre içinde çeşitli moleküllerin üretimi için kullanılırken, atıklar hücre dışına gönderilir ya da hücre içinde imha edilirler. Bu arada tıpkı fabrikanın, üretimini gerçekleştirmesi için elektrik ve diğer enerji türlerine ihtiyaç duyması gibi, hücre de bünyesindeki enerji üretimi sayesinde faaliyetlerini gerçekleştirir.
Diğer taraftan fabrikaya alınacak hammaddelerin teknik özelliklerinin şartnamelere göre belirlenmesi gibi, hücre de içine alacağı maddeler için özel ön koşullar gözetir. Hücre içine giren maddeler gelişigüzel içeri alınmaz. Bu maddeler daha evvelden tanınıyormuş gibi, hücre zarında kimlik tespitine tabi tutulurlar. Yalnızca içeri girmesinde hiçbir sakınca görülmeyen maddeler için her zaman açık tutulan kapılar vardır. Hücre içine alınması sakıncalı olma ihtimali olan diğer maddeler içinse, parmak izi kontrolünü andırır bir titizlikle eleme yapılır. Hücre girişinde bu malzemelerin doğruluğunun test edilmesi, onaylanması hayati derecede önem taşır. Çünkü bu denli sıkı tutulan güvenlik tedbiri sayesinde, hücreye dışarıdan girebilecek herhangi bir virüs , bakteri ya da zehirli maddenin zarar verme riski önlenmiş olur. Bu önemli sorumluluk incecik bir zar tarafından üstlenilmiştir.
Hücre Zarının "Seçici Geçirgen" Yapısı Nasıl İşliyor?
Hücre zarı, temelde yağ ve protein moleküllerinden oluşmaktadır. Ama aslında üzerinde çok daha farklı özelliklere sahip yapılar da bulunur. Hücre zarının mucizevi yönü de söz konusu yapılardan kaynaklanmaktadır. Zarın üzerinde bulunan bu yapılar, iyon ve molekül pompalarıdır. Bu pompalar hücrenin dışındaki birçok maddeyi hücrenin içine almakla sorumludur. Hücre zarının "seçici geçirgen" yapısı, bu pompaların bir sonucudur. Hücre zarı, sahip olduğu bu pompalarla glikoz gibi besin maddelerini içine alırken, hücre için zararlı olabilecek malzemelerin veya fazlalıkların da hücreden dışarı çıkmasını sağlar. Aynı zamanda bu yapılar sayesinde dışarıdaki zararlı maddelerin de hücre içine girmesi engellenmiş olur. Bu arada bu mükemmel yapı, hücrenin ihtiyaçlarını da tespit eder ve hücrenin gereksiniminden fazla besinin içeriye girmesine izin vermez. Hücre zarının bu özelliğinin ne kadar gerekli ve önemli olduğunu daha iyi anlamak için şu örneği verebiliriz. Yılan zehirinin bir insanı öldürmesinin sebebi, zehirin hücre zarını parçalaması ve bu nedenle hücrenin içine her türlü zararlı maddenin girebilmesidir.
Moleküllerin Boyutuna Göre Şekillenebilen Kapılar
Zarın üzerindeki molekül pompaları ve geçişe izin veren kapılar, içeriye girecek malzemeleri ayırt ederken oldukça seçici ve akılcıdırlar. Hücrenin içine çok çeşitli maddeler girer. Maddeler farklı olunca, bunların elbette boyutları da birbirlerinden farklı olmaktadır. Hücre içine giren maddeleri, son derece küçük boyutları ile elektron ve fotonlar, protonlar, iyonlar, su gibi küçük moleküller, amino asit ve şeker gibi orta boy moleküller, protein ve DNA gibi oldukça büyük boyuttaki moleküller oluşturmaktadır. Hücre zarı, üzerindeki pompalar sayesinde hücre için gerekli olan bir molekülü, "ne kadar büyük olursa olsun", büyük bir gayret göstererek hücre içine alır. Kimi zaman hücre içine alınacak olan molekül bu kapılardan geçemeyecek kadar büyük olur. İşte bu durumda zar, etraftaki enzimleri yardıma çağırır. Hücreye girmesi gereken bir molekül, enzimler yardımı ile zarın üzerindeki kapı genişletilerek hücre içine alınır. Bu geçiş tamamlandıktan sonra enzimler tekrar harekete geçer ve söz konusu kapıyı eski haline döndürürler. Bu işlem sırasında ne kapıya, ne hücre zarına, ne de hücreye hiçbir zarar gelmez. Hücre Zarı Vücut İçi Haberleşme İçin Neden Önemlidir?
Hücre zarı başka önemli özelliklere de sahiptir. Zarın yüzeyinde elektrik yüklü alanlar bulunur. Bu alanlar sayesinde zarın iki yüzü arasında bir elektrik potansiyeli meydana gelir ve elektrik akımı başlar. Bu özellik, vücuttaki sinir hücrelerinin faaliyetleri için son derece önemlidir. "Bilgilerin" hücreden sinirler boyunca beyne iletilmesi, hücre zarında bulunan bu elektrik kaynağı sayesinde gerçekleşmektedir. Bilindiği gibi vücut içinde herhangi bir yerden gelen sinyaller, çeşitli elektrik akımları sayesinde beyne iletilirler. Eğer moleküllerin başlattığı bu elektriklenme olmazsa, vücut içinde haberleşme diye bir şey söz konusu olmayacaktır. Bir başka deyişle böyle bir durumda dokunduğunuz bir şeyi hissedemezsiniz. Çünkü dokunduğunuz bir şeyi hissetmenizin nedeni dokunduğunuz yerden, örneğin elinizden beyninize iletilen elektrik sinyalleridir. Eğer beyne bu sinyaller gitmezse, beyin hiçbir şey algılamayacaktır. Beynin algılayamadığı bir şeyi hissetmeniz ise mümkün değildir. Hücre zarı yüzeyinde ayrıca dışarıdan gelen çeşitli bilgileri de algılayabilen reseptör moleküller bulunmaktadır. Bu reseptörler, çeşitli proteinlerin mozaik bir yapıda hücre yüzeyine yerleşmelerinden oluşur ve vücut içinde hormon gibi çeşitli sinyaller ve bilgiler taşıyan moleküllere karşı duyarlıdırlar. Onlardan gelen bilgileri alır, algılar ve faaliyete geçerler. Bu bilgi alışverişi de yine hücre yüzeyinde söz konusu proteinlerin şekillerinden kaynaklanır. Bilgiyi taşıyan molekülün şekli, bunu algılayacak olan molekülün şekline uyum gösterdiğinde, ikisi birbirlerini tanır ve iletişim böylece sağlanır. (Prof. Dr. Engin M. Gözükara, Biyokimya, Cilt 1, 3. Baskı, 1997, Nobel Tıp Kitabevleri, sf.49-50)
Kendi Kendini Tamir Etme Mucizesi
Hücre zarının üzerindeki moleküller aynı zamanda zarda meydana gelebilecek herhangi bir hasarı da tamir edebilecek yeteneğe sahiptirler. Hücre zarında herhangi bir yırtılma veya delinme söz konusu olduğunda zar üzerinde bulunan ve bu hasarı hemen tespit edebilen moleküller harekete geçer ve çok kısa bir süre içinde bu aksaklığı giderirler. Bu moleküller zarın her yanını her an denetlerler. Onlar da diğer moleküller gibi yerine getirmeleri gereken görevi tam olarak bilir ve hücre içinde bir başka işe karışmazlar. Bu moleküllerin olmaması durumunda da hücrede meydana gelen aksaklıkların ortadan kaldırılması mümkün olmayacak ve hücre bozulması da ölümle bile sonuçlanabilecek çeşitli hastalıklara sebep olacaktır.
Hücre zarı; yazımızda yalnızca birkaçını aktarabildiğimiz beyinden göze, anne karnındaki ceninden kemiklere kadar vücut içinde gerçekleştirdiği ve bilimin son teknolojilerle yeni keşfedebildiği kusursuz özellikleriyle bilim adamlarını kendisine hayran bırakmaktadır. Bu bilim adamlarından biri de tanınmış biyofizikçi Gerald Schroeder’dir. Dünyanın en önde gelen birkaç üniversitesinden biri olan MIT’de (Massachussetts Institute of Technology) fizik eğitimi görmüş, uzun yıllar biyoloji çalışmış ve nükleer çalışmalarda rol almış olan Schroeder, hücre zarındaki kusursuzluğu şöyle ifade etmektedir:
"Her bir hücrenin girişi, kötü maddeleri dışarıda bırakıp, iyi maddeleri içeri alan ve dışarı çıkarılması gereken şeyleri, yani atık ürünleri ve imal edilen yararlı şeyleri dışarı çıkartan bir zar tarafından tutulmaktadır. Ama neyin içeri girip, neyin dışarı çıkacağını kim ya da ne belirlemektedir? … Hücre zarının tasarımı keskin bir zekanın ürünüdür…"(Gerald L. Schroeder, Tanrı’nın Saklı Yüzü, çev. Ahmet Ergenç, Gelenek Yayınları, İstanbul, 2003, ss. 68-71)
Bir Arada Hareket Eden Moleküller Olmasaydı…
Moleküller adeta bir habercileri veya bir iletişim sistemleri varmışçasına bir arada hareket eder, iş bölümü yaparlar. Hücre zarı üzerinde bu özelliklere sahip moleküllerin eksikliği kuşkusuz canlı hayatının sonu demektir. Çünkü bu moleküller olmadan hücre, içine besin alamayacağı için beslenemez, içindeki atıkları dışarı çıkaramayacağı veya dışarıdan zararlı maddeleri içine alacağı için sürekli olarak zarar görür. Hücre içinde ve dışında her molekül kendi görevini yerine getirmekle sorumludur. Hücre zarı üzerindeki moleküllerin olmaması durumunda onların işini gerçekleştirebilecek bir başka molekül olmayacaktır. Onlar, hücreleri, dolayısıyla insan yaşamını korumak için özel olarak var edilmiş, varlığından haberimizin bile olmadığı yaratılış delillerinden biridir. Hücre zarının moleküler yapısı, hücre biyolojisi ve biyokimya açısından günümüzün en önemli araştırma alanlarından bir tanesidir. Bunun nedeni bu zarın oldukça önemli biyolojik özelliklere, belirli ve iyi organize edilmiş bir yapıya sahip son derece kompleks bir organel olmasıdır.