Hücre Zarının Özel Yapısı

 

Hücre zarının birbirinden önemli görevlerini gerçekleştirmesini mümkün kılan, kendine has yapısıdır. Hücreyi çevreleyen zar; yağ, protein ve karbonhidratlardan meydana gelmiştir. Hücre zarını oluşturan yağ tabakasının son derece önemli bir görevi vardır. Çünkü hücre, suyun içinde çalışması gereken bir saat gibidir. Hücrenin hayatta kalması, hücre zarının hem içeriden hem de dışarıdan su geçirmemesine bağlıdır. Aynı zamanda %70'i su olan hücreye, ihtiyaç duyulan suyun da sürekli olarak girip çıkması gereklidir. Doğada tam bu amaca yönelik tasarlanmış bir ucu suyu seven (hidrofilik), diğer ucu ise suyu iten (hidrofobik) iki kuyruğa sahip bir molekül (fosfolipit molekül) bulunur.

Hücre zarının yapısının büyük çoğunluğunu oluşturan yağ tabakası işte bu özel moleküllerden -fosfolipit moleküllerden- oluşur. Fosfat ucu suyu seven, dolayısıyla suyu tutan niteliktedir. Yağ olan ucu ise su-sevmez özelliktedir. Bu yapı oluşurken su-sever fosfat grupları kendilerini suya doğru çevirir, su-sevmez hidrokarbon zincir ise, su itici özelliğe sahip olduğundan kendisini sudan uzaklaştırır. Bunun sonucunda fosfolipit moleküller, su tutucu fosfat kısımları hücrenin iç ve dış yüzünde dışa bakacak şekilde dizilerek hücre zarını oluştururlar. Diğer bir ifadeyle fosfolipitler kuyruk kuyruğa bağlanırlar ve çift katlı bir zar oluştururlar. Su-sever başları hücre içindeki su esaslı sitoplazmaya ve dışarıdaki su esaslı hücreler arası sıvıya dönüktür. Hücre zarının su-sever iç ve dış yüzeyleri arasında sıkışanlar ise su-sevmez kuyruklardır.

Bu diziliş son derece önemlidir. Çünkü hücrenin temel ihtiyaçlarından biri olan suyun geçişini mümkün kılan, fosfolipitlerin fosfat bölümünün dışta olmasıdır. Eğer fosfat bölümü içte olsaydı, su-itici olan lipit kısımlar suyu iterdi. Bu durumda hücre zarıyla yakın temas kuramayan su hücreye giremez, böylece hücrede kimyasal tepkimeler gerçekleşemez ve bütün canlılık tehlikeye girerdi.25 Fosfolipitler su- sevmez yapıları nedeniyle şeker, amino asit ve su içinde çözünür olan diğer organik asitler gibi hücre içeriklerine karşı da geçirgen değildir. Bu, ileriki bölümlerde detaylı olarak değineceğimiz gibi, vücut fonksiyonlarının dolayısıyla canlılığın devamı için son derece önemlidir.

Fosfolipit molekülleri, hücre zarındaki dizilimleri açısından yeri doldurulamaz bir öneme sahiptir. Hücre biyoloğu John Trinkaus da bu molekülün kendisine özel yapısı hakkında şu yorumu yapar:

Suyun kendisi çok güçlü kutupsal bir molekül olduğu için, hücre zarındaki lipitlerin kutupsal fosfat grubu kaçınılmaz olarak zarın dış ve sitoplazma tarafındaki yüzeyine çekilir. Ve yine aynı şekilde kaçınılmaz olarak kutupsal olmayan yağ asidi kısımları hücre zarının iç tarafında sıkışırlar... Sadece fosfolipitler bu özel kimyasal yapıları nedeniyle, su içeren ortamlarda doğal ve kendiliğinden çift katlı bir zar oluştururlar...26

Görüldüğü gibi herşey olması gerektiği şekilde ve olması gerektiği yerde bulunmaktadır. Hücre zarının fosfolipit yapısını oluşturan moleküller hücre zarının inşasında yer almaları gerektiğini nereden bilmektedirler? Burada amaca yönelik en ideal molekül yapısının bulunduğu bir gerçektir. Üstelik bilinen hiçbir madde bu özel yapının yerini alamamaktadır. Geçirgen olmaması, akışkan olması hücreyi saran herhangi bir zar sisteminde mutlaka bulunması gereken özelliklerdir. Fakat bu özelliklerin birarada bulunduğu tek yapı çift katlı lipit zardır. Hücrenin var olması aslında büyük ölçüde lipit çift katlı zarın sahip olduğu biyokimyasal ve biyofiziksel özelliklere bağlıdır.

Lipitlerin ve fosfolipitlerin su bulunduğunda yan yana gelip tabakalar hatta küreler oluşturabildikleri doğrudur. Fakat zarda sergilenen şaşırtıcı bilgi, hücreyi küreden ayırır. Bu bilgi hücre zarı boyunca kontrollü taşımaya izin veren proteinler ve diğer moleküller için gerekli olan plandır. Proteinler hücre metabolizmasının ürünleridir. Onlar hücrenin işlev yapmasını sağlarken, hücreler de onları üretmek için gereklidir. Canlılıktan söz edebilmek için hem proteinlerin hem de onları kodlayan bilginin ve üreten organellerin aynı anda ortaya çıkması gerekmektedir ki, bunun rastlantılarla gerçekleşmesi imkansızdır. Dolayısıyla burada evrimcilerin açıklayamayacağı bir durum söz konusudur.27 Canlılığın kökeninde tesadüflerin yeri olamayacağını gösteren bu durum, evrimcilerin de kabul etmek durumunda kaldıkları bir gerçektir. Von Ditfurth şu itirafta bulunur:

... canlı yapıların salt rastlantı sonucu ortaya çıkmalarının istatistik yönden olanaksızlığı, çok sevilen ve bilimin günümüzdeki gelişmişlik durağında oldukça aktüel olan bir örnektir. Gerçekten de biyolojik işlevler yerine getiren tek bir protein molekülünün kuruluşunun o olağanüstü özgünlüklerine bakınca, bunu, hepsi doğru ve gerekli bir sıra içinde, doğru anda, doğru yerde ve doğru elektriksel ve mekanik özelliklerle birbirine rastlamış olmaları gereken birçok atomun, tek tek rastlantı sonucunda buluşmalarıyla açıklamak mümkün değil gibi görünmektedir.28

Tüm lipit çeşitlerinin karbon ve hidrojen atomlarından oluşan uzun hidrofobik zincirleri bulunur ve bunlar su içinde ya çözünür değildirler ya da çok az çözünürdürler. Birçok lipit çeşitinin suda çözünür olmaması biyolojik açıdan büyük önem taşır. Çözünür olmayan bileşenler olmasaydı, hücrenin bölümlere ayrılması ve hücre yapılarının kalıcı olması mümkün olmazdı. Bu da yaşam için uygun olmazdı. Benzer şekilde eğer su evrensel bir eriten olsaydı, hayat için yine uygun bir ortam olmazdı, çünkü hiçbir şekilde hücrenin bölmelere ayrılması ya da kararlı yapılar oluşturması mümkün olamazdı ve tüm hücre bileşenleri eriyip giderdi.

Hücrede bulunan lipitlerin çoğundaki hidrokarbon zinciri uzunluğu, genellikle 16 ila 18 karbon atomu kadardır. Bu zincir uzunluğu birkaç nedenden dolayı en ideal değerdedir. 18 karbondan daha uzun zincirler biyolojik kullanım açısından hiç çözünür değildir, su içinde hiçbir şekilde hareket edemezler. 16 karbondan daha az olanlar da çok fazla çözünürdür. Bu uzunluktaki zincirlerden oluşan lipitler de ya sıvıdırlar ya da canlılardaki metabolizma süreçlerinin gerçekleştiği sıcaklıklarda sıvıya yakın haldedirler. Eğer bu uzunluktaki zincirler çevre koşullarına ait sıcaklıklarda katı olsalardı, bunlardan oluşan yapılar hiçbir şekilde hücre içinde işlev yapacak esnekliğe sahip olmazlardı. Ayrıca bu zincirler sıvı halindeyken, sudan daha az akışkan oldukları için canlıları yıkıcı güçlere karşı koruma özelliğine sahiptir.29

Yağların suyu iten (hidrofobik) yapısı hücreye, kararlı yapılar, sınırlar ve bölmeler kazandırır. Bu yapı hücrenin canlılığını koruması açısından çok kullanışlıdır. Çünkü bu yapı sayesinde hücrede, suyla bağlantısı olmayan mikro-ortamlar oluşur. Bu tür suyu iten (hidrofobik) mikro-ortamlar hücre yaşamı için hayati önem taşır. Bunun sebebi hücrenin canlılığını koruması için gerekli birçok faaliyetin, ancak suyun dahil edilmediği ortamlarda meydana gelmesidir. Sonuç olarak söyleyebiliriz ki, lipitlerin hidrofobik (suyu iten) özellikleri olmasaydı, karbon temelli yaşam mümkün olmazdı. Bu özellik, yaşam için belirlenmiş pek çok özel tasarımdan biridir.