Canlı hücresi detaylı ve kompleks bir mimari harikadır. Carl Sagan Hücre zarı, hücreyi saran, ince ve elastik bir yapıdır. Birkaç molekül, diğer bir deyişle 7,5-10 nanometre (metrenin milyarda biri) kalınlığındadır. Bir kağıt kalınlığı elde etmeniz için, 10 binden fazla hücre zarını üst üste yığmanız gerekirdi. En temel bilgilere sahip bir kimse için hücre zarı, hücreyi dış çevresinden koruyan bir sınırdır. Ancak hücre zarı bilim adamlarının henüz 20. yüzyılın sonlarında keşfettiği pek çok kompleks özelliğe ve göreve sahiptir. Bu görevlerden, ünlü mikrobiyolog Prof. Michael Denton bir kitabında şöyle bahsetmektedir: Hücre, karbon temelli yaşamın yapı taşı olarak işlev yapmak için tam ve ideal bir uygunluğa sahiptir. Hücreler herhangi bir talimatı yerine getirme, çeşitli şekiller alma, inanılmaz çeşitlilikte çok hücreli canlı oluşturma ve tüm canlı dünyasını meydana getirme yeteneğine sahiptirler. Elde edilen delillere göre hücre zarı, hücrenin içeriğini birarada tutmak, daha büyük canlılarda hareket etmek ve seçici olarak birbirlerine bağlanmak için özel ve ideal bir yapıya sahiptir. Hücre zarı aynı zamanda yüklü parçacıklara karşı seçici-geçirgenlik göstermesi, sinir iletiminin temelini oluşturan elektriksel özellikleri açısından da uygundur. Hücrenin bilinen özellikleri yeterince hayranlık vericidir, fakat yine de daha öğrenilmesi gereken çok fazla şey vardır. Hücrenin güçlü hesaplama yeteneği gösterdiği ve hatta akıllı davranabileceği olasılığı dikkate alınmaktadır.23
Hücre zarları, hücreleri birarada tutmada, örneğin çok hücreli canlılarda hücrelerin diğer hücreler ile birleşerek dokuları oluşturmasında son derece önemlidir. Hücre içinde birçok organeli saran iç zarlarla birlikte, hücrenin zarı, bir evin içindeki odaları saran dış duvara benzetilebilir. Ancak hücre zarı hücreyi dış ortamdan ayırmakla birlikte, tamamıyla aşılmaz bir duvar değildir. Tam tersine uygun maddelerin hücreye giriş-çıkışına izin veren aşırı derecede duyarlı bir kontrol mekanizması şeklinde çalışır. Belirli maddelerin hücreye girmesine ve çıkmasına izin verirken, diğerlerini engeller. Örneğin besin maddelerini hücre içine alırken, atıkları dışarı yollar. Bunların yanı sıra kimyasal ve elektriksel mesajlar gönderir ve hücrenin protein üretmesi ya da bölünmesi için sinyaller yollar. Bu bakımdan hücre zarı hücrenin hayati derecede önem taşıyan parçalarından biridir.
Hücrenin Güvenlik Şeridi: Hücre Zarı
... Karşımızda, deyimi yerindeyse, gözenekli bir ağdan ya da filtreden çok daha becerikli bir tür molekül sınır çiti bulunmaktadır. Bildiğimiz gibi mekanik elekler, kum eleğinden gözlemleyebileceğimiz gibi, yarı çapları belli bir değerin sınırını aşan maddi tanecikleri, elekten geçirmezler. Çapı büyükler elekte takılır kalır, küçükler alta geçerler. Gelgelelim maddeyi tanecik büyüklüğü olarak sadece iki sınıfa ayıran, bu sınırın altındaki küçükler ve üstünde kalan büyükler arasında hiçbir fark gözetmeyen böyle bir "tasnif"in hücrenin en ufak bir işine dahi yaramayacağı aşikardır. Çünkü hücre büyüyüp gelişebilmek için çok çeşitlilikteki moleküllere ihtiyaç duyduğu gibi, gene var olabilmek için "dışta" bırakmak zorunda kaldığı moleküllerin kimileri, içeriye aldıklarından daha büyük, daha küçük, hatta onlar kadar büyük olabilir. İşte mekanik olmayan, biyolojik bir sınır zarı, bu yöndeki bir ayıklama ve seçme işlemini kusursuz yerine getirebilir. Bu zar, parçacıkları büyüklüklerine göre değil, türlerine göre tasnif edip sıralar; başka deyişle, niceliksel değil niteliksel kıstaslara göre eler. İşte bu alabildiğine hayranlık uyandırıcı, akıllara durgunluk verici bir yetenektir...24 Gözle göremediğimiz böylesine ince bir yapının son derece şuurlu bir seçim mekanizmasına sahip olması, üzerinde düşünülmesi gereken önemli bir konudur. Çünkü herhangi bir hatanın, unutmanın ya da gecikmenin hayati sonuçlar doğurduğu bu sistemin, bir ömür boyu tüm hücrelerde kusursuzca çalışması kör tesadüflerle açıklanamaz. İleriki bölümlerde detaylı olarak değineceğimiz hücrenin bu seçim mekanizması, akıl ve bilinç gerektiren bir görevi gerçekleştirmektedir. Şuursuz hücrelerin kendi kendilerine böyle bir sorumluluk hissetmesi, vücut için neyin faydalı neyin zararlı olduğuna karar vermesi ve bu görevi kusursuzca yerine getirmesi kuşkusuz mümkün değildir. Açık bir şuurla değerlendiren herkes, evrenin her noktasında olduğu gibi hücrenin zarında da Allah'ın sonsuz ilmini ve hakimiyetini görecektir. Hücre Zarının Özel Yapısı
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.25Fosfolipitler 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.
... 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. Hücre Zarının Akışkan Olması Neden Önemlidir? Hücre zarında bulunan kolesterol molekülleri, zarın akışkanlığını belirleyen lipitlerdir. Bu moleküller çift katlı lipit zar içinde erimiş durumda bulunurlar. Ana görevleri, hücre zarının akışkanlığını sağlayarak, vücut sıvılarındaki suda eriyen maddelere karşı geçirgenliği artırmaktır.
Hücrenin hayatta kalabilmesi için hücre zarının bu akışkanlık özelliğine sahip olması zorunludur. Hücre dışı sıvılarında ısı düşüklüğü olması, hücre zarının sertleşmesine ve akışkanlığını yitirmesine yol açar. Bu da hücre zarında bulunan proteinlerin işlevlerini engeller. Ünlü mikrobiyolog Michael Denton Nature's Destiny (Doğanın Kaderi) adlı kitabında hücre zarının bu yapısının gerekliliğine şöyle dikkat çekmiştir: Hücre içinde büyük ölçüde lipitlerden oluşan en önemli yapılardan biri de hücre zarıdır. Bir hücrenin, bileşenlerine ve özellikle şekerler ve amino asitlere karşı bir ölçüde geçirgen olmayan sınırlayıcı bir zarı olmaksızın nasıl hayatta kalabileceğini düşünmek zordur. Bu zar hücre içeriğinin çevredeki sıvılara karışıp yayılmasını önler. Bu tür bir zarın aynı zamanda hücre ve çevresi arasında sürekli bir bariyer şeklinde kalabilecek esnekliğe sahip olması gerekir. Önde gelen biyologlardan birinin ifade ettiği gibi hücre zarının, hücre yüzeyinin sürekli değişen faaliyetleri sırasında hücre ve çevresi arasında sürekli bir bariyeri muhafaza etmek için "iki boyutlu bir sıvı" olarak davranması ve sitoplazmanın yüzeyinde her yönde akabilmesi gereklidir.30 Sonuç olarak lipit çift katlı zar aynı zamanda ileri derecede sıvı özelliğe sahiptir ve zeytinyağı gibi akışkanlık gösterir. Hücre zarı her türlü kusursuz özelliğine sahip olsa ama bir tek bu akışkanlık özelliği eksik olsaydı, bir hücrenin canlılığını sürdürmesi mümkün olmazdı. Canlılığın devamı için her biri son derece önem taşıyan bu özellikler, Allah'ın yaratmasındaki incelikleri ve dengeleri bizlere göstermektedir. Bu yaratılış delillerini gören insan, Allah'ın varlığını kavramalı, yaşamını O'na borçlu olduğunu bilmeli ve O'na şükretmelidir. Hücreye Giriş-Çıkışlar Hücreye Zarar Vermeden Nasıl Olmaktadır?
Lipit çift katlı zar, glikoz, üre, iyonlar gibi suda eriyen maddeler için ana engeli oluşturur. Zar yapısındaki lipitler aynı zamanda suyun ve suda eriyik maddelerin bir hücre bölmesinden diğerine serbestçe gitmesini de engeller. Ancak oksijen, nitrojen ve diğer küçük moleküller lipitlerde kolaylıkla çözülürler ve hücre zarından kolaylıkla ileri geri hareket ederler. Karbondioksit ve alkol gibi yağda eriyen maddeler de zarın bu bölümlerinden kolayca geçebilirler. Su molekülü her ne kadar yağda çözünür olmasa da, küçük boyutu ve elektrik yükü nedeniyle, hücre zarından kolaylıkla geçer. Fizikçi ve biyolog Prof. Gerald L. Schroeder hücre zarındaki bu özel yapının önemini şöyle tarif etmektedir: İleri derecede esnek olmalarına rağmen fosfolipit moleküller arasındaki bağların sağlamlığı yapıyı muhafaza eder. Derinizi sıkıştırın. Kırılmaz ya da çatlamaz. Bıraktığınızda ilk haline geri döner. Hücre zarına çok sivri bir iğne ucu batırın ve sonra iğneyi çekin. Hücre zarı boşluğu hemen doldurur ve işine devam eder. Hücre zarında hem su-sever hem de su-sevmez tabakaları olduğu için çok az molekül net bir izin olmaksızın hücrenin içine girip çıkabilir... Bu tür bir hücre zarı, hücrenin ölmesine de neden olabilir. Fakat doğada zeka vardır ve bir şekilde akılla doludur... Hücre zarının tasarımı kesinlikle mükemmeldir.31 Yazarın yukarıdaki satırlarda hayranlıkla bahsettiği akıl ve tasarım, yarattığı herşeyde üstün ilmini tecelli ettiren Rabbimiz'e aittir. Hücreye giriş-çıkışlar esnasında hücre zarının yapısı bozulmaması, zarın çatlamadan, delinmeden sürekli olarak içerisine birtakım maddeler alması ya da bunları hücrenin dışına çıkarması son derece mucizevi bir özelliktir. Çıplak gözle görmenin mümkün olmadığı bu küçük boyutta yaşananlar, "... O, bilmeksizin bir yaprak dahi düşmez..." (Enam Suresi, 59), "... Yerde ve gökte zerre ağırlığınca hiçbir şey Rabbinden uzakta (saklı) kalmaz..." (Yunus Suresi, 61) ayetleri ile bildirildiği gibi Rabbimiz'in izniyle gerçekleşmektedir. Hücre Zarı Proteinleri
Hücre zarı lipitleri, ne kadar küçük olurlarsa olsunlar, elektrik yüklü moleküllere karşı geçirgen değildir. Çünkü fosfolipit molekülleri elektrik yükü taşıyan bir kutup başı ile kutupsal olmayan yağ asidi iki kuyruktan oluşur. Lipit kısımlar suda olduğu gibi iyonları ve diğer kutup maddelerini de iterler. Bu nedenle birçok madde, hücreye ancak hücre zarında bulunan özel protein molekülleri aracılığıyla girip çıkarlar. Gerald L. Schroeder'in sorduğu gibi, "Peki neyin içeri gireceğine ya da dışarı çıkacağına kim ya da ne karar verir?"32 Yağ moleküllerinden oluşmuş hücre zarı, dışarıdan bakıldığında bilyelerden oluşmuş bir topa benzeyebilir. Bu küreyi saran duvarın içine girildiğinde, görünüm olarak patates ve çubuk benzeri nesnelere rastlanır. Bunlar hücre zarı faaliyetlerini yerine getiren protein molekülleridir. Bu protein molekülleri, hücre zarının dışında kalan ve hücre içine alınması gereken maddelere kimlik tespiti yaparak, onları içeriye kabul etme ve özelliklerine göre farklı yöntemlerle taşıma gibi görevleri yerine getirirler.
Proteinler son derece kritik bir sorumluluk üstlenirler. Hücre zarındaki giriş-çıkış denetimini, önemli bir binanın girişinde, ileri teknolojiyle uygulanan güvenlik denetimlerine benzetebiliriz. Böyle bir yere girileceği zaman önce kişinin üstü aranır, yanında getirdiği paket ya da çantaları X-ışınlı tarama cihazından geçirilerek incelenir, gerekirse optik okuyucularla veya parmak izi kontrolüyle kimlik tespiti yapılır ve sonunda bir sakınca olmadığı anlaşılırsa bu kişi içeri alınır. Bu görevi yerine getiren güvenlik görevlilerinin hata yapmaması ve alınmış her tedbiri harfiyen uygulamaları son derece önemlidir. Tek bir hata, kötü niyetli kişilerin binanın güvenliğini tehdit etmesine neden olabilir. Fakat tüm bu kontroller sırasında eğitimli personel, mühendislerce geliştirilmiş teknolojik donanım kullanılır. Uygulanan güvenlik sistemindeki hiçbir detay tesadüflerle açıklanamaz, çünkü her aşamada bilinçli bir yöntem izlenir. Hücre zarında bulunan, tanıma, taşıma, alma görevlerini yerine getiren proteinler de canlının hayati sorumluluğunu üstlendiklerini bilircesine, son derece bilinçli bir plan izlerler. Çünkü tek bir hata hücrenin ölmesine, dolayısıyla parçası olduğu organın ya da bedenin zarar görmesine yol açacaktır. Peki bu titizliği ve uzmanlığı protein moleküllerinin kendilerinin belirlemesi, planları ortaklaşa yapmaları, tüm hücrelerdeki proteinlerin bu plandan haberdar olup bunu benimsemeleri mümkün müdür? Gösterilen akıl ve öngörünün, şuursuz atomlardan oluşan proteinlerin kendisine ait olması elbette ki mümkün değildir. Proteinleri yaratan, onları emriyle görevlerine sadık, akılcı yöntemler izleyen moleküller kılan Yüce Allah'a aittir.
Konularında son derece uzmanlaşmış olan hücre zarı proteinleri üç grupta incelenebilir: Taşıyıcı Proteinler: Taşıyıcı proteinler belirli moleküllere yapışırlar ve sadece bunları hücre içine getirirler. Bu görevlerini yerine getirirken şekillerinde bir değişiklik olur ve bazen maddeleri hücre zarından geçirmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Hücre zarının kendisinde delikler yoktur. Bu yüzden lipit çift katlı tabakadan oluşan hücre zarından direkt olarak geçemeyen su, protein, nükleik asit ve bazı küçük moleküller, bu "taşıyıcı" proteinler yoluyla hücre içine girerler. Taşıyıcı proteinlerin üç boyutlu amino asit dizilimleri nedeniyle, küçük bir dar geçit yapmaları kolay olur. Böylece bu boşluğa sığan belirli büyüklükteki maddelerin bu kanaldan geçmesi mümkün olur. Ancak sadece büyüklük burada geçiş için yeterli değildir; hücre zarı sadece hücrenin ihtiyacı olan, içeri alınması gereken maddeleri alarak seçici-geçirgen bir özellik sergiler.
Tanıyıcı Proteinler:
Hücre zarında yer alan tanıyıcı proteinler, virüslerin ve bakterilerin de hedefi halindedir. Çünkü toksinler hücreleri öldürmek için tanıyıcı proteinlere bağlanırlar. Normal koşullarda hücreler arasında meydana gelen bağlantılar, tanıyıcı proteinler sayesinde hücrenin büyümesini düzenler. Ancak örneğin kanser hücresinde az sayıda tanıyıcı protein vardır, bu nedenle bağışıklık sistemi kanser hücrelerini yok edilmesi gereken hücreler olarak tanımlayamaz.33 Kanal Proteinleri: Protein kanallarının, protein moleküllerinin iç kısmında yer alan su yolları oldukları kabul edilmektedir. Hücre içine alınacak bir kısım maddeler, bu kanallardan hücre zarının bir tarafından diğerine kolayca geçiş yapabilirler. Protein kanalları iki önemli özellikleri ile ayırt edilirler: Genellikle belirli maddelere karşı seçici-geçirgendirler ve kanalların çoğu kapılarla açılıp kapanır. (Bu kapıların özelliklerine ileriki bölümlerde değineceğiz.)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 Mart 2010 Cuma
HÜCRE ZARININ YAPISINDAKİ ÜSTÜN TASARIM
