Sitoplazma ve Sitozol

Açılış

Zarı geçtik, içeri giriyoruz. Ve içerisi hakkında en yaygın yanlış, kursun ilk dersinde uyardığımız şeydi (Ders 02-01):

Hücrenin içi sıvı dolu bir kesecik değil. Bölmelere ayrılmış, bir iskeletle desteklenmiş, içinde sürekli yönlendirilmiş bir trafik olan bir alan. Ve bu düzenin kendisi, hücrenin çalışabilmesinin koşulu.

Bu ders, bölümün geri kalanının zeminini kuruyor: organelleri tek tek anlatmadan önce, içinde durdukları ortamı tanımlıyoruz.

Bu derste ne olacak

Önce iki terimi ayıracağız — sitoplazma ile sitozol aynı şey değil ve bu ayrım sık karıştırılıyor. Sonra sitozolün ne olduğunu ve neden basit bir sıvı olmadığını göreceğiz. Ardından hücre içinin neden bölmelere ayrıldığını ele alacağız; bu, bütün bölümün gerekçesi. Sonra bölmelerin nasıl adreslendiğine bakacağız. Son olarak bölmelerin dışında, sitozolde hangi işlerin yürüdüğünü konuşacağız.

Sıfır noktası

İlişki basit ve karıştırılmaması gereken bir kapsama ilişkisi:

Sitoplazma = sitozol + organeller + hücre iskeleti + içerideki diğer yapılar.

Yani sitozol, sitoplazmanın bir parçası — eşiti değil.

Ve bir uyarı: bu ayrım yalnız terim titizliği değil. İkisi farklı şeyler yapar. Sitozolde yürüyen işlemler ile organel içinde yürüyen işlemler ayrıdır — ve bu ayrılığın kendisi, bir sonraki başlığın konusu.

Mekanizma

Sitozol basit bir sıvı değil

İlk düzeltme burada.

Sitozol su gibi görünür ama su gibi davranmaz. Üç sebeple:

1. Çok kalabalıktır. İçinde çok sayıda protein ve molekül bulunur. Bu kalabalık o kadar yoğundur ki, moleküllerin hareketi serbest bir sıvıdaki gibi değildir.

Sonuç: bir molekülün sitozolde hareket etmesi, boş suda hareket etmesinden yavaştır ve daha kısıtlıdır.

2. İskeletle örülmüştür. Hücre iskeleti sitozolün her yerine uzanır (Bölüm 02.4). Yani sitozol, içinden ağ geçen bir ortam.

3. Bölgesel farklılıklar taşır. Sitozolün her yeri aynı değil. Bazı maddeler belirli bölgelerde toplanır.

Üçüncü madde en önemlisi ve Ders 02-04'teki polarite fikrinin iç karşılığı: hücrenin içi de homojen değil.

Bu, sık yapılan bir varsayımı bozuyor. Hücre içini "her şeyin karıştığı bir çorba" olarak düşünmek, işlemlerin nasıl düzenlendiğini açıklayamaz.

Hücre içi neden bölmelere ayrılıyor

Şimdi bütün bölümün gerekçesine geliyoruz. Ders 02-05'teki çerçeveyi işletelim.

Hangi sorun? Bir hücrenin içinde aynı anda çok sayıda farklı kimyasal işlem yürüyor. Bu işlemler birbirine karışırsa hiçbiri düzgün çalışmaz.

Bu sorun neden var? Üç ayrı sebep:

1. Bazı işlemler birbirine zarar verir. Parçalayıcı maddeler, yapıcı işlemlerin ürünlerini yok edebilir. İkisi aynı ortamda duramaz.

2. Bazı işlemler farklı koşullar ister. Bir işlem için uygun ortam, başka bir işlem için uygun olmayabilir.

3. Yoğunlaşma gerekir. Bir işlemin hızlı yürümesi için gereken maddelerin bir arada bulunması gerekir. Bütün hücreye dağılmış hâlde iş yavaşlar.

Çözüm ne? Bölmeleme — zarla çevrili ayrı alanlar.

Ve bu çözüm dört şeyi birden sağlıyor:

• Ayırma. Uyumsuz işlemler farklı bölmelerde.
• Koşul ayarı. Her bölme kendi iç ortamını tutabilir.
• Yoğunlaştırma. Gerekli maddeler küçük bir hacimde toplanır.
• Yüzey artırma. Ders 02-02'de kurmuştuk: iç bölmeler, iç yüzey alanını artırır.

Dört kazanç, tek bir çözümden. Bu, Ders 02-07'de çift tabaka için gördüğümüz verimliliğin bir başka örneği.

Ve dikkat: bölmeleme, zarın hücre dışında yaptığı işin içeride tekrarı. Ders 02-06'da söylemiştik — zar, hücrenin bir parçası değil, örgütlenme biçimi. Bu bölüm o cümlenin kanıtı.

Bölmelerin kendi kimliği var

Bir soru doğuyor: bir organelin içi, komşu organelin içinden nasıl farklı kalıyor?

Cevap zarında. Her organelin zarı kendine özgü taşıyıcılar ve proteinler taşır (Ders 02-08). Yani her bölmenin kendi kapı takımı var.

Bunun üç sonucu var:

1. Her bölmenin iç ortamı farklı olabilir. Farklı derişimler, farklı koşullar.

2. Bir madde her bölmeye giremez. Yalnız o bölmenin kapılarının tanıdığı maddeler girer.

3. Bölmeler tanınabilir. Zarındaki proteinlere bakılarak bir organelin hangi tür olduğu anlaşılır.

Üçüncü madde, Ders 02-08'de hücreler için söylediğimizin organel düzeyindeki hâli: kimlik, taşınan işaretlerden okunur.

Ve buradan bölümün geri kalanına bir okuma anahtarı çıkıyor: her organeli tanımlarken, zarının ne taşıdığını sor. Zar bileşimi, organelin ne iş yaptığını da söyler.

Adres sorunu

Bölmeleme bir sorunu çözüyor ama yeni bir sorun yaratıyor.

Eğer hücre içi bölmelere ayrılmışsa, üretilen her molekülün doğru bölmeye gitmesi gerekir. Rastgele dağılırsa bölmeleme anlamsızlaşır.

Yani bölmeli bir sistem, bir adresleme sistemi gerektirir.

Çözüm iki parçalı:

1. Etiket. Üretilen moleküllere, nereye gideceklerini belirten işaretler eklenir.

2. Taşıma. Etiketi okuyan ve molekülü doğru yere götüren bir sistem bulunur (Ders 02-25 ve 02-31).

Bu, kursun ilerisi için önemli bir çerçeve: hücre içi trafik rastgele değil, adresli.

Ve genel bir ilke veriyor — bu, bilgi sistemlerinde de geçerli: ayırmanın bedeli, yönlendirme gereğidir. Bir şeyi bölmelere ayırırsan, artık her şeyin doğru bölmeye gitmesini de sağlamak zorundasın.

Bu, Ders 02-13'te bariyer için söylediğimizin tersi yönde bir örneği: orada kapatmanın bedeli kapı açmaktı, burada bölmelemenin bedeli adres vermek.

Sitozolde ne olur

Bölmelerin dışında kalan alan da boş değil. Sitozolde yürüyen işler var:

• Bazı yapım işlemleri. Belirli moleküllerin üretimi burada gerçekleşir.
• Protein üretiminin bir kısmı. Serbest duran üretim birimleri sitozolde çalışır (Ders 02-19).
• Depolama. Bazı maddeler sitozolde birikir.
• İskelet. Hücre iskeleti sitozolde kurulur ve sökülür.

Ve bir gözlem: sitozolde yürüyen işlemler, ayrı bir bölme gerektirmeyen işlemlerdir. Yani bir işlemin nerede gerçekleştiği, o işlemin ne kadar yalıtım gerektirdiğini söyler.

Bu, tersinden bir çıkarım kuralı veriyor: bir işlem bir organelin içinde yürüyorsa, o işlemin ayrılması gereken bir yanı vardır. Ya tehlikelidir, ya özel koşul ister, ya yoğunlaşma gerektirir.

Bölümün geri kalanında her organel için bu soruyu sorabilirsin.

Kendin dene

Toparlayalım

• Sitoplazma bütünü, sitozol yalnız sıvı kısmı anlatır: sitoplazma = sitozol + organeller + iskelet.
• İkisi eş anlamlı değildir; bir işlemin "sitozolde" olması, hiçbir organel içinde olmadığını söyler.
• Sitozol basit bir sıvı değildir: çok kalabalıktır, iskeletle örülüdür ve bölgesel farklılıklar taşır.
• Hücrenin içi de homojen değildir — "her şeyin karıştığı çorba" modeli işlemlerin düzenini açıklayamaz.
• BÖLMELEME üç sorunu çözer: uyumsuz işlemlerin ayrılması, farklı koşulların sağlanması, maddelerin yoğunlaştırılması.
• Dört kazanç tek çözümden: ayırma, koşul ayarı, yoğunlaştırma ve yüzey artırma.
• Bölmeleme, zarın hücre dışında yaptığı işin içeride tekrarıdır — zar, hücrenin örgütlenme biçimidir.
• Her organelin zarı kendine özgü kapı takımı taşır; bu yüzden her bölmenin iç ortamı farklı olabilir.
• OKUMA ANAHTARI: bir organeli tanımlarken zarının ne taşıdığını sor.
• Bölmeleme yeni bir sorun yaratır: her molekülün doğru bölmeye gitmesi gerekir.
• Çözüm iki parçalı: etiket ve taşıma. Hücre içi trafik rastgele değil, ADRESLİ.
• İLKE: ayırmanın bedeli, yönlendirme gereğidir.
• Sitozolde yürüyen işlemler, ayrı bir bölme gerektirmeyen işlemlerdir.
• TERS ÇIKARIM: bir işlem organel içinde yürüyorsa, ayrılması gereken bir yanı vardır — tehlikeli, özel koşullu ya da yoğunlaşma gerektiren.

Bir sonraki derste hücrenin en büyük bölmesine geçiyoruz: çekirdek.