Hücrede Madde Alış-Verişi

Madde Alış-Verişi
Hücrelerin Bulundukları Ortamla Yaptıkları Madde Alış Verişi
        Hücrelerin yaşamlarının devamı bulundukları ortamdan ihtiyaç duydukları maddeleri alması ve bu ortama metabolik artıklarını vermesine bağlıdır.
        Maddelerin sitoplazmik ortam ile dış ortam arasında alış verişinde hücre zarı engelini aşmak gerekir . Hücre zarları seçici geçirgendirler . (Organel zarları da ( E.R. , Golgi , Lizozom , Mitekondri , Kloroplast vb.) seçici geçirgendir.) Bitki , mantar ve bakterilerde ayrıca çeper ve kapsül engeli de bulunur.
              
 Zarların geçirgenlikleri üzerine etkili faktörler

• Elektriksel  uyarı :  Sinir , Kas hücreleri
• Mekaniksel – Kimyasal uyarı :  Sinir , Kas  hücreleri
• Hormonlar :  Sinir , Kas , Salgı hücreleri
• İntraselular  sıvıda Ca fazlalığı : Sinir hücreleri
• Nörotransmiter maddeler : Sinir , Kas , Salgı hücreleri

Maddelerin zardan geçiş hızları farklıdır. Bunun nedenleri
1-Maddelerin özellikleri
2-Zar yapısındaki farklılıklar (zar bileşenleri)
3-Kolaylaştırıcı ve engelleyici dış faktörlerin etkisiyle
Örnekler :

• Permaz glikozun zardan geçişini hızlandırır.
• İnsülin zarların glikoza ilgisini (geçişini) arttırır.
• Mitekondri zarı ileri derecede seçici geçirgendir.
• Bakteri zarında  K ve Ca iyonları hızla geçerken mayada geçiş yoktur.
• Bazı hormonlar maddelerin zarlardan geçişini uyarır.
• Mekanik ve elektriksel uyaranlar zarlardan madde geçişini uyarır.
• Bazı iyonlar zarlardan madde geçişini uyarır.

Hücreler diş ortamla gerçekleştirdikleri madde alış verişi şu şekillerde gerçekleşir
A)Pasif taşıma
B)Aktif taşıma
C)Endositoz-ekzositoz
A)Pasif  Taşıma
Maddelerin enerji harcamadan yoğunluk farklarından dolayı hücre zarından doğrudan geçmeleridir.
Çeşitleri :

• Difüzyon
• b)Ozmos                
• Kolaylaştırılmış Difüzyon
• Diyaliz - Filtrasyon

I-Difüzyon
Maddelerin çok  yoğun ortamlardan az yoğun ortamlara kendi kinetik enerjileri ile yayılmalarına denir.
özellikleri

• Maddeler çok yoğun ortamdan az yoğun ortama hareket ederler .
• Geçişme moleküllerin kinetik enerjisiyle gerçekleşir.    
• Ortamlar arasında zar gerekmez.
• Zarın veya hücrelerin canlı olması gerekmez.
• Hücre enerji harcamaz.
• Geçişme iki ortam arasında madde yoğunluğu dengeleninceye kadar devam eder.
• Metabolik zarlardan etkilenmezler.
• Difüzyon hızı madde konsantrasyonu ile doğru orantılıdır.

Difüzyon Hızına Etki Eden Faktörler

• Zardaki por sayısı .               
• Basınç farkı
• Geçişen molekül büyüklüğü.
• Elektriksel  yük
• Sıcaklık.                                
• Yağda çözünme ve çözme yeteneği
• Konsantrasyon farkı.             
• Difüzyon yüzey genişliği

II-Osmoz :
Yarı geçirgen zarla çevrilmiş iki ortamda suyun çok olduğu yerden az olduğu yere zarı geçerek yayılmasına (geçişmesine) denir.
Özellikleri

• Hücre ve cansız ortamlarda olabilir.
• Enerji harcanmaz.
• Geçişme suyun çok olduğu ortamdan az olduğu ortama doğrudur
• Geçişme az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğrudur.

Hücreler Bulundukları Ortamlara Göre
A)    İzotonik ortam :     OB = TB   Su giriş ve çıkışı olmaz
B)    Hipotonik ortam :   OB > TB   Olursa su emilir
C)    Hipertonik ortam :  OB < Olursa su verilir

• Geçişme iki ortam yoğunluğu dengeleninceye kadar devam eder.
• Geçişme hava basıncı veya turgor basıncıyla engellenebilir.
• Su molekülleri osmotik basıncın fazla olduğu yere doğru hareket ederler.
• Ortamda çözünmüş maddelerin zara yaptığı basınçla oluşturdukları emme kuvvetine osmotik basınç denir.
• Osmotik basınç arttıkça emme kuvveti artar.
• Osmotik basınç birim hacimde çözünmüş madde miktarına bağlıdır.(doğru orantılıdır)
• Osmotik basınç  plazmoliz olmuş hücrede fazla , Turgor olmuş hücrede azdır.
• X kadar polisakkarit ten çok X kadar monosakkarit osmotik basıncı daha çok artırır.
•  

Geçişme hızı bazı faktörlere bağlıdır.

• Zardaki por sayısı
• Geçişme yüzeyi
• Isı
• Yoğunluk farkı (madde konsantrasyonu)
• Yağda çözünme ve çözme yeteneği
• Basınç farkı . (İle doğru orantılı olarak hız artar.)

III-Kolaylaştırılmış  Difüzyon :
Yağda çözünmeyen maddelerin geçişme şeklidir. Enerji harcanmayıp hücre zarındaki özel proteinlerin kontrolünde gerçekleşir.
Su ve yağda erimeyen maddeler (Glikoz , galaktoz vb.) hücre zarından geçişleri zar yapısında bulunan özel taşıyıcı proteinlerle gerçekleşir.
Özellikleri

• Canlı hücrelerde gerçekleşir.
• Hücre zarındaki özel taşıyıcı proteinler görev alır.
• Enerji harcanmaz.
• Madde taşınımı yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğrudur.
• Taşıyıcı protein miktarı difüzyon hızını etkiler.
• Aynı taşıyıcı protein birden çok maddenin taşınımında rol oynar.
• Difüzyon hızı madde konsantrasyonu ile doğru orantılı değildir. Bir noktadan sonra (taşıyıcıların doygun hale gelmesi) hız dengelenir ve sabit hızla devam eder.

Kolaylaştırılmış basit difüzyona benzer özellikleri

• Enerji harcanmaz.
• Her hücrede görülebilir.
• Kinetik enerji kullanılır.
• Madde taşınımı yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyonlara doğrudur

Kolaylaştırılmış difüzyonun aktif taşımaya benzer yönleri

• Taşımada proteinlerin görev alması.
• Doygunluk evresinden sonra geçişme hızının sabit kalması.
• Canlı hücrelerde gerçekleşmesi.
• Belirli maddelere özgü olması.

IV-Diyaliz ve Filtrasyonun özellikleri

• İki ortam arasında basınç farkı vardır.
• Madde geçişi yüksek basınçlı ortamdan az basınçlı ortama doğrudur.
• Su ve suda çözünmüş maddelerin geçişidir.
• Geçişme seçici geçirgen (biyolojik) zarlarda görülür.
• Birim zamanda geçen madde miktarının bağlı olduğu faktörler.
• Zardaki por sayısı    
• Zarın geçirgenliği
• İki ortam arasındaki basınç farkı
• Geçişme yüzeyi

Not:Porlardan geçemeyecek kadar büyük moleküller geçiş yapamaz.                                                                                                                  
B)Aktif  Taşıma :
Enerji harcanarak maddelerin seçici geçirgen zardan az yoğun ortamlardan çok yoğun ortamlara taşınmasıdır.
Özellikleri

• Canlı hücrelerde gerçekleşir.( Bağırsak , Böbrek , Sinir hücreleri)
• Enerji harcanır.
• Enzimler görev yapar.
• Enzim yapısını bozan faktörlere duyarlıdır. (Yüksek ısı , PH , İnhibitör)
• Metabolizma hızına duyarlıdır. ( O2 azlığı , Düşük ısı vb.)
• Aynı sistem birden çok maddenin geçişinde rol alabilir.
• Sistem belli maddelere özgüdür.
• Madde alınımı enzimlerin doygunluk anından itibaren sabit hızla devam eder.
• Madde iletimi düşük yoğunluklardan yüksek yoğunluklara doğrudur.
• Aktif taşımanın hızı soğuk , PH farkı , O2 azlığı , inhibitör lerle engellenir.

Aktif  taşıma geçen madde miktarındaki azalma nedenleri

• O2 azlığı olabilir.
• İnhibitörler olabilir.
• Isı artışı olabilir.
• PH değişikliği olabilir.
• Madde azalması olabilir.

Aktif  taşımada sabit taşıma hızının nedenleri ise

• O2 fazlalığı olabilir.
• Isının  0 C  den  35 C yükselmesi olabilir.
• Aktivatör olabilir.
• Zaman olabilir.

C)Endositoz ve eksositoz:
Özellikleri:

• Canlı hücrelerde gerçekleşir.
• Enerji harcanır.
• Hücre çeperi taşımayan hücrelere özgü madde alış verişidir.
• Madde alış verişinde sitoplazma ve dış ortamdaki maddenin yoğunluk farkı önemli değildir.
• Hücre zarından geçemeyen maddelerin alış verişidir.
• Bakteri, mantar ve bitkilerde görülmez.
• Bazı protista (Amip, öglena, paramesyum vb.)larda ve hayvansal organizmaların bazı hücrelerinde görülür.
• Organel zarlarındada görülür.

a)Endositoz:
1-Fagositoz: Katı maddelerin hücreye alınış şeklidir
2-Pinositoz: Sıvı ve sıvıda çözünmüş besinlerin alınış şeklidir                                               
b)Ekzositoz:
Hücre içi sinidrim artıkları ve bazı metabolik ürünlerin hücre dışına atılım şeklidir.

Besin Maddeleri

BESİN MADDELERİ:
Canlılar tarafından tüketilen besin maddeleri değişik şekillerde gruplandırılabilir.

A. GÖREVİNE GÖRE BESİNLER

1. Enerji Verici Besinler
Bunlarkarbonhidratlar,,yağlar ve proteinlerdir.
Açlık anında tüketim sırasına göre;
Karbonhidratlar ® Yağlar ® Proteinler olarak sıralanır.
Solunum kolaylığı sırasına göre;
Karbonhidratlar ® Proteinler ® Yağlar olarak sıralanır.
Sağladıkları enerji miktarına göre;
Yağlar ® Proteinler ® Karbonhidratlar olarak sıralanır.
2. Yapıcı ve Onarıcı BesinlerCanlının yıpranan kısımlarının tamirinde ve yeni hücre yapımında kullanılırlar. Bunlar; proteinler ,yağlar ,karbonhidratlar,madensel maddeler ve su’dur.
3. Düzenleyici Besinler
Düzenleyici besin maddeleri ,hücredeki metabolik olayların düzenlenmesinde rol oynar. Bunlar ,proteinler , madensel maddeler ,vitaminler ve sudur.
B. YAPILARINA GÖRE BESİNLER

Organik besin maddeleri; proteinleryağlarkarbonhidratlar ve vitaminlerdir.
İnorganik besin maddeleri; su ve madensel maddelerdir.
1. Karbonhidratlar
Karbonhidratlaradından da anlaşılacağı gibi karbon (C)hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarından meydana gelmiştir. Karbonhidratlar bütün canlı hücrelerde bulunur ve en önemli enerji kaynağıdır. Genel formülleri (CnH2nOn) dir. Karbonhidratlar yapısındaki şeker sayısına göre değişik gruplara ayrılabilirler.
a. Monosakkaritler: Sindirime uğramadan direkt olarak kana geçerler. Altı karbonlulara (heksozlar) glikoz (üzüm şekeri)fruktoz (meyva şekeri) ve galaktoz (süt şekeri)beş karbonlulara (pentozlar) ise riboz ve deoksiriboz örnek verilebilir.
Disakkaritin Adı
Oluşan Monosakkaritler
Kaynağı
Sükroz +H2O
Glikoz + Fruktoz
Bitki
Maltoz + H2O
Glikoz + Glikoz
Bitki
Laktoz + H2O
Glikoz + Galaktoz İnsan ve memeli hayvan sütü
Tablo : Disakkaritlerin Sentezi ve Özellikleri
b. Disakkaritler: İki monosakkaritin birbirleriyle glikozit bağı kurarak meydana getirdiği karbonhidratlardır. Bu birleşme sırasında su açığa çıktığı için olaya dehidrasyon sentezi de denir. Disakkaritler ancak sindirilerek hücre zarından difüzyonla geçebilir.
c. Polisakkaritler: Çok sayıda glikozun dehidrasyon sentezi sonucuglikozit bağları kurarak birleşmesiyle oluşur.Bir polisakkaritin yapısında kaç tane monosakkarit kullanılmışsareaksiyon sonucu bunun bir eksiği kadar su açığa çıkar. Yani n – molekül su açığa çıkar. Burada nglikoz sayısıdır. Polisakkaritler hidroliz edildiklerinde monosakkaritlere indirgenirler. Polisakkaritleri dört grupta toplayabiliriz.
Depo Polisakkaritler
Nişasta : Bitkilerde karbonhidratların depo şeklidir. Suda çözünmez.
Glikojen : İnsanlarda ve hayvanlarda karbonhidratların depo şeklidir. Suda kısmen çözünür.
Yapısal Polisakkaritler
Selüloz : Bitki hücrelerinde hücre çeperinin yapısına katılır. Suda çözünmez.
Kitin : Eklem bacaklılar grubundaki hayvanların dış iskeletine ve birçok mantarın çeper yapısına katılır.
Her dört polisakkarit de glikozun polimeri olduğu halde fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. Çünküglikozların bağlanma biçimleri farklıdır.
2. Proteinler Yapısında karbon (C)hidrojen (H)oksijen (O)azot (N) ve bazılarında bunlara ek olarak kükürt (S) ve fosfor (P) da bulunabilir.
Protein moleküllerinin yapısında en fazla 20 çeşit amino asit bulunabilir.
Her bir amino asitte amino grubuyla (NH2) karboksil (COOH) grubu aynıdır. Amino asitlerde radikal grup (R) farklıdır. Proteinler sentezlenirken amino asitler birbirlerine peptid bağlarıyla bağlanırlar.
Her peptid bağına karşılık bir molekül su açığa çıkar. n tane amino asit kullanılırsa n–1 su molekülü açığa çıkar.
Peptid bağı sayısı = su sayısı
3. Yağlar (Lipidler)

Yağlardan fosfolipidlerhücre zarının yapısına katılır. Steroidler zarların yapısınakatıldığı gibi metabolizmayı düzenlemede de görev yaparlar. Steroidler bazı vitamin ve hormonların sentezinde kullanılır.
Hayvansal yağlar genellikle doymuş olupkatıdır. Bitkisel yağlar ise genellikle sıvı olupdoymamıştır. Bitkisel yağlar yüksek ısı ve basınç altında hidrojenle doyurulursa katılaşırlar ve margarinler oluşur.
Gliserolüç molekül yağ asitiyle birleşerek nötral yağları meydana getirir.
4. Vitaminler

Vitaminler sindirilmezler ve doğrudan kana emilirler. Organik yapılı olmalarına karşıncanlılarda enerji verici olarak kullanılmazlar. Genel özellikleri bakımından vitaminler iki grup altında toplanabilir.
Yağda Eriyen Vitaminler : ADE ve K vitaminleridir. Bu grup vitaminlerin fazlası özellikle karaciğerde depo edilir.
Suda Eriyen Vitaminler : B ve C vitaminleridir. Bu grup vitaminlerin fazlası depo edilmezdışarıya atılır.
5. Madensel Tuzlar (Mineraller)

Organizmada az da olsa 15 kadar mineral maddeye mutlaka ihtiyaç duyulur. Mineral maddelerin vücut içindeki görevlerini üç ana başlık altında toplayabiliriz.

• Vücut içindeki birçok enzimin ve hemoglobin gibi moleküllerin yapısına katılırlar. Bunlardemir (Fe) ve fosfor (P) gibi elementlerdir.
   
•  Kemiklerin ve dişlerin normal olarak gelişmesini sağlarlar. Bunlar için gerekli olan madensel maddelerkalsiyum (Ca)fosfor (P) ve mağnezyum (Mg) dur.
  
• Vücut ve hücre sıvısının osmotik basıncını düzenlerler. Bunlardan hücre içi sıvıda sodyum (Na)klor (Cl)hücre dışı sıvıda potasyum (K)mağnezyum (Mg) ve fosfor (P) bulunur.
  

6. Su

Vücudumuzun en fazla ihtiyaç duyduğu maddelerden biridir. Kimyasal reaksiyonlar sulu bir ortamda gerçekleşir. Su iyi bir çözücü olduğu için besinlerin sindirimindeemilmesindetaşınmasında ve artıkların atılmasında kullanılır. Vücut ısısının fazlası yine su ile atılır.

Zardan Madde Geçiş Yolları

Hücreler çok seyreltik ortamlara ya da saf suya konulursa aşırı miktarda su alarak gerilirler. Bu gerilme sonucunda oluşan basınçla hayvan hücreleri patlar. Buna hemoliz denir.
Osmotik Kuvvetler:

a. Osmotik Basınç: Hücre içindeki çözünmüş maddelerin hücre zarına yaptığı basınçtır.
b. Turgor Basıncı: Hücre içindeki suyun hücre zarına yaptığı basınçtır.
c. Emme Kuvveti: Osmotik basınçtan turgor basıncının çıkarılmasıyla elde edilen pozitif kuvvettir.
E.K = O.B – T.B şeklinde hesaplanır.
3. Aktif Taşıma

Maddelerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taşınmasına denir. Aktif taşıma ancak canlı hücrelerde gerçekleşir. Çünkü ATP harcanır ve enzimler iş görür.
Aktif Taşımayla Madde Atılması
Bu olaydataşınacak maddelerin porlardan sığabilecek kadar küçük olması gerekir. İyonların çoğu yoğun ortamdan az yoğun ortama aktif olarak geçer.
4. Endositoz ve Ekzositoz

Bu olaylarda da enerji harcanır. Her iki olay hayvan hücrelerinde görülmesine karşılıkbitki hücrelerinde endositoz görülmez.
Endositoz pordan geçemeyecek kadar büyük moleküllerin hücre içerisine alınmasıdır. Alınan madde sıvı ise pinositozkatı ise fagositoz adını alır.
Ekzositoz hücre içerisinde oluşturulan enzimhormonçeşitli proteinlerbitkilerde reçine ve eterik yağlarhayvanlarda mukus ve diğer büyük moleküllü salgı maddelerinin golgi yardımıylaküçük kesecikler halinde taşınarak dışarı atılmalarına denir.

HÜCREDE MADDE GEÇİŞİ (Konu Hücre Bölümünde Daha Geniş Anlatımıştır)

Hücre zarının en önemli özelliğicanlı ve seçici–geçirgen olmasıdır.
1. Difüzyon (Yayılma)
Madde moleküllerinin çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama doğru yayılmalarıdır. Difüzyon sırasında enerji harcanmaz ve canlılık şart değildir. Bazı durumlarda difüzyona uğrayacak madde bir taşıyıcı proteinle hücreye alınabilir. Buna ise kolaylaştırılmış difüzyon denir.
2. Osmoz (Suyun Difüzyonu)
Suyun seçici geçirgen bir zardan difüzyonuna denir. Osmozda da enerji harcanmaz ve canlılık şart değildir. Ancak seçici geçirgen zar bulunmak zorundadır.
Diyaliz: Suda çözünmüş maddelerden bazılarının yarı geçirgen zardan difüzyonuna diyaliz denir.
Osmotik Olaylar
a. Hipertonik Ortam (Yoğun Ortam): Bir hücre kendisinden daha yoğun ortama koyulursa su kaybederek büzülür. Bu olaya “plazmoliz” denir.
b. Hipotonik Ortam (Az yoğun Ortam): Plazmoliz olmuş yada normal bir hücreyi kendisinden daha seyreltik bir çözeltiye koyarsak su alarak şişer. Bu olaya “deplazmoliz” denir.
c. İzotonik Ortam (Denge Ortamı): Hücre izotonik ortama koyulursa dengeli bir madde alışverişi olur.