Hücre zarı; hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen katmandır (Seçici geçirgenlik, hücre zarının bazı maddeleri hücre alıp bazılarını almamasıdır). Hücre zarı karbonhidrat,protein ve yağlardan oluşur. Saydam ve esnek bir yapıdadır. Oransal olarak hemen hemen her hücrenin %65’i protein, %33’ü lipid, %2’si ise karbonhidrattan oluşmaktadır.
Bitki hücrelerinde zardan başka bir de hücre duvarı (çeperi) vardır. Hücre duvarı cansız olup selülozdan yapılmıştır. Hayvansal hücrelerde hücre duvarı yoktur.
Hücre zarı; hücre canlılığının ve özgün hücre işlevlerinin sürekliliğini mümkün kılan çok önemli bazı fonksiyonları yerine getirir ki, bunları kabaca şöyle sıralamak mümkündür:
Günümüzde kabul edilen zar modeli “Akıcı Mozaik Zar Modeli”dir. Bu teoriye göre; hücre zarı, iki sıra yağ tabakasıyla bu tabakalarda yüzen farklı büyüklük ve yapıdaki proteinlerden oluşur.
Hücre zarına karbonhidratlar doğrudan bağlanamaz; protein ve lipitlerle birleşik yaparak bağlanabilir. Protein ve glikozdan oluşan yapıya glikoprotein, yağ ve glikozdan oluşan yapıya glikolipit denir. Glikolipit ve glikoproteinler hücre zarının dışarıdaki maddeleri tanımasını sağlar. Bu sayede hücre zarları seçiçi geçirgenlik özelliği kazanır. Ayrıca glikoprotein yapılar hücreler arası iletişimi sağlanmasına katkıda bulunur. Alkol, kloroform ve eter gibi maddeler hücrelerin seçici geçirgen yapılarını bozabilir.
Gliko-proteinlerin görevleri şu şekilde özetlenebilir;
Aynı zamanda hücre zarındaki porlardan (deliklerden) madde alışverişi gerçekleşir. Bu porların etrafında proteinler vardır.
Küçük moleküller (glikoz, aminoasit, su, madensel tuzlar), yağda eriyen A, D, E, K vitaminleri, nötr (oksijen ve karbondioksit) moleküllerdir.
NOT: Hücre zarının lipit yapısının çok fazla olması sayesinde yağda çözünen vitaminler suda çözünen vitaminlere göre çok daha hızlı hücreye geçiş yaparlar.
Hücre zarı farklılaşarak mikrovillus, mezozom ve yalancı ayak denilen özel yapıları oluşturur. Bu özel yapılar hücrenin görevini yerine getirmesine katkı sağlar.
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 geçirgendir (organel zarları da ( E.R. , Golgi , Lizozom , Mitekondri , Kloroplast vb.) seçici geçirgendir). Bitki, mantar ve bakterilerde ayrıca çeper ve kapsül engeli de bulunur.
Hücreden geçecek madde zardan geçebilecek boyuttaysa 2 şekilde geçebilir. Pasif veya Aktif taşımayla.
Maddelerin enerji harcanmadan yoğunluk farkı sayesinde hücre zarından doğrudan geçmeleridir. Rüzgarsız bir günde odanın camını açtığınızda meydana gelen hava değişimi gibi. Canlı cansız bütün hücreler pasif taşıma yapabilir. Pasif taşıma yukarıdaki tablodan da görebileceğiniz gibi difüzyon ve osmoz olmak üzere 2’ye ayrılır.
Maddelerin çok yoğun ortamlardan az yoğun ortamlara kendi kinetik enerjileri ile yayılmalarına denir. Enerji ve enzim kullanılmaz. Sıcaklık ve hareket gibi faktörler difüzyonu hızlandırır. Difüzyon iki ortam arasında yoğunluk farkı ortadan kalkıncaya kadar devam eder.
Difüzyon hızına etki eden faktörler:
Kolaylaştırılmış difüzyon: Maddeler hücre zarından bir taşıyıcı yardımıyla geçiyorlarsa buna kolaylaştırılmış difüzyon denir. Enzimler kolaylaştırılmış difüzyonda görev alır ancak enerji harcanmaz. Kolaylaştırılmış difüzyon canlı ortamlarda gerçekleşir. Suda çözünen maddeler hücrelere sıklıkla kolaylaştırılmış difüzyon ile girer.
Difüzyonla hücre zarından alınabilen maddeler: Su, oksijen, karbondioksit, iyot, etil alkol, glikoz, galaktoz, fruktuz, aminoasit, yağ asiti, gliserol, Na . K gibi iyonlar mineraller.
Difüzyonla hücre zarından alınamayan maddeler: Proteinler, yağlar, disakkaritlar, lipoprotein, polisakkarit, virüs, bakteri, ATP.
Osmoz, çözücü maddelerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama, seçici geçirgen bir zardan enerji harcanmadan geçişidir. Canlı sistemlerde çözücü madde su olduğu için, biyoloji biliminde osmoz terimi ile kastedilen, suyun az yoğun ortamdan çok yoğun ortama seçici geçirgen bir zardan enerji harcanmadan geçişidir.
Yukarıdaki görselde meydana gelen olay osmoz olayına bir örnektir. Yoğun olan kısım diğer kısma bir emme kuvveti uygular ve emme kuvvetleri eşitleninceye kadar su geçişi devam eder. Bu emme kuvvetine osmotik basınç denmektedir. Osmotik basınç bitkilerin besin alışverişinde kritik bir role sahiptir.
Hücreler farklı yoğunluktaki durumlarda dış ortama farklı tepkiler verir; bu tepkiler plazmoliz, deplazmoliz olarak adlandırılır. Bu tepkilerde turgor basıncı (su alma isteği) ve osmatik basınç (su verme isteği) etkilidir.
Plazmoliz: Bitki hücresinin kendinden daha yoğun(hipertonik) ortama konulduğunda su kaybederek büzülmesidir. Bu büzülme uzun süre devam ederse bitki hücresi ölür.
Deplazmoliz: Plazmolize uğramış hücrenin kendinden daha az yoğun (hipotonik) ortama konulduğunda su alarak şişmesidir.
Enerji harcanarak maddelerin seçici geçirgen zardan az yoğun ortamlardan çok yoğun ortamlara taşınmasına aktif taşıma denir. Aktif taşıma sırasında enerji harcanır. Yani aktif taşıma yapan hücre kesinlikle canlı olmalıdır. Aktif taşımanın hızı sıcaklığa, ph değişimlerine, oksijen miktarına, inhibitörlere duyarlıdır (enzimler görev aldığı için). Aktif taşımada, hücre zarı üzerindeki porlardan geçebilecek büyüklükteki moleküller, taşıyıcı protein ve taşıyıcı enzimler yardımıyla taşınır. Hücre içinden hücre dışına, hücre dışından hücre içine olmak üzere her iki yönde de gerçekleşebilir.
Taşınan madde hücre zarından geçemeyecek kadar büyükse 2 şekilde taşınabilir. Bu taşıma yöntemlerinde sitoplazma ve dış ortamdaki maddenin yoğunluk farkı önemli değildir. Aynı taşıma yöntemleri organel zarlarındada görülebilir.
Hücre zarından difüzyonla veya aktif taşımayla geçemeyecek büyüklükteki moleküllerin hücre içine alınış yöntemidir. Endositoz ile içeri alınan madde katıysa fagositoz, sıvı ise pinositoz olarak adlandırılır.
Hücre içindeki büyük moleküllerin hücre dışına atılmasını sağlayan taşıma şeklidir. Hücre içindeki moleküllerin sindirilemeyen atıkları koful içinde hücre zarına getirilip koful zarı ve hücre zarının birleşmesi yoluyla atılır. Koful zarı birleşim yerinden açılarak atık maddeleri dışarı atar.