Demir hücre içine nasıl alınıyor?

13.03.2015 19:48:17
A+ A-

 

İnsan vücudu gerçekten de muhteşem sistemlerle donatılmış. Bizim haberimiz bile yokken vücut kendi kendine savunmaya geçiyor, kendi kendini tamir ediyor. Bütün bu işlemler gerçekleşirken insanın kendi vücuduna en ufak bir yardımı bile olmuyor. İnsan aslında bu kadar aciz bir varlık.

Hücrelerin yapısına ve çalışmalarına baktığımızda da hayretler içinde kalıyoruz. Bir vücutta bulunan tam 100 trilyon hücre nasıl bu kadar organize hareket eder? Bu üstün bir aklın eseri değil de nedir?

Bildiğiniz gibi tek bir hücrenin içinde bilim adamlarını şaşırtacak yüzlerce olay gerçekleşiyor. Bugün sizlere bunlardan sadece bir tanesini örnek vereceğim. Demirin hücre içinde birçok hayati görevi var, ama demir vücut için zehir etkisi de yapabiliyor. Bu nedenle hücre içine alınması için çok özel sistemler yaratılmış.

Bildiğiniz gibi bazı malzemelerden yararlanabilmek için özel sistemler kurup, çeşitli önlemler almak gerekir. Örneğin patlayıcı maddeler bir ordu için son derece önemlidir. Bu maddelerin üretiminde, kullanım alanlarına naklinde ya da depolanmalarında hassas tedbirler alınmazsa bu maddeler fayda yerine büyük zararlar verebilir. Bu nedenle patlayıcı maddelerin üretim, nakil, depolama ve kullanım süreçlerinde alanında uzman kişilerin belirlediği yöntemler izlenir ve olası tehlikelere karşı her türlü tedbir alınır. İşte demir de canlılar dünyasında böylesine hassas uygulamaların yapılmasını gerektiren maddelerden biridir.

Demir dünyada en çok bulunan 4. elementtir. Yaşam için vazgeçilmezdir. Canlılardaki solunum, fotosentez, azot bağlama, DNA’daki genlerin kontrolü, DNA sentezi gibi çok çeşitli biyolojik faaliyetlerde kullanılır. Ancak demir bu önemli görevleri yerine getirirken bulunduğu yere son derece hassas bir şekilde yerleştirilmek zorundadır. Çünkü serbest demir iyonları (yüklü demir elementine demir iyonu denir) kimyasal reaksiyonlar yoluyla hücreye büyük zararlar verebilir.

Serbest halde bulunan demir iyonlarını pimi çekilmiş el bombasına benzetebiliriz. Çünkü demir iyonları hücrede saldırgan moleküller oluşmasına neden olurlar. Bu saldırgan moleküller de hücredeki DNA, RNA, protein ve zar gibi yapılara saldırarak tahribata yol açar. Bu tahribat hücre için ölüm demektir. Ancak hücrelerimizin her birinde sayısız bomba ile yaşamamıza rağmen bunları hiç fark etmeden rahatlıkla hayatımıza devam ederiz.

Demir doğada en bol bulunan elementlerden olmasına rağmen serbest haline pek rastlanmaz. Oldukça az miktarda bulunan serbest haldeki demir bile vücudumuzu zehirlemek için yeterlidir. Bu yüzden vücudumuzda özel görevleri olan proteinler yaratılmıştır. Bu proteinler kendilerine demir iyonlarını bağlayarak serbest demir iyonunun oranını azaltırlar.

Bütün canlılar hayatlarını sürdürebilmek için hayati öneme sahip demir elementlerine sahip olmak zorundadır. Buna bakteriler de dâhildir. Peki, bakteriler bu zorlu şartlarda nasıl yaşayabilirler? Bu noktada bambaşka bir mucize karşımıza çıkar. Bakteriler demiri bünyelerine katabilmek için bilimsel adı siderefor olan ajan proteinleri kullanırlar. Bakteriler bu ajanları hücre dışına salarlar.

Sidereforlar bakteri dışında başka moleküllerin içinde kompleks halde bulunan demir elementlerini tanır ve yakalarlar. Burada dikkat edilmesi gereken konu; “tanımak, yakalamak” olarak bahsettiğimiz eylemleri yapanın sadece bir molekül olmasıdır.Görmek için gözleri, tanımak için hafızası ya da yakalamak için elleri olmayan bir molekül... Demiri, magnezyum, kalsiyum gibi elementlerden ayırt ederek onu tanıyabilmekte, hatta alıkoyarak giriş yapabileceği yere kadar refakat edebilmektedir. Kuşkusuz cansız ve şuursuz moleküllerin böylesine kompleks bir işlemi yapabilmesi bir yaratılış mucizesidir.

Sidereforların yakaladığı demir elementleri, bir dizi güvenlik ve kontrol işleminin ardından hücrenin içine alınır. Demir ile bileşik oluşturan moleküller bundan sonra yeni bir serüvene başlar. Hücre için tehlikeli olan bu madde, güvenli bir şekilde içeri alınmalı ve görev yerlerine başarı ile iletilmelidir. Peki, hücrenin dışında bulunan ajan moleküller hücre içine nasıl alınırlar?

Hücre Zarındaki Özel  Güvenlik Kapıları:

Demir ile bileşik oluşturmuş sidereforların hücre zarından hücre içine alınabilmeleri için bakterilerde çok detaylı bir sistem yaratılmıştır. Hücrenin yaşamsal öneme sahip etkinliklerine devam edebilmesi için her madde hücre içine alınmaz. Hücreye zarar verebilecek birçok madde büyüklükleri dolayısıyla zardan geçemezler. Demire bağlı sidereforlar da oldukça büyük moleküllerdir. O zaman demir elementleriyle bileşik oluşturmuş sidereforlar nasıl olup da hücre içine girebilmektedirler? Bu, hücre zarında yer alan özel tanıma, taşıma ve güvenlik sistemleri sayesinde mümkün olmaktadır.

Bakterilerde demirin sadece hücre zarından geçmesi için düzenlenmiş pek çok farklı birim yer alır. Alıcılar, kapılar, taşıyıcı proteinler, enerji iletimi yapan proteinler, enerji santralleri gibi çok farklı birimler bu iş için büyük bir uyumla çalışırlar. Örneğin çift zarlı yapıda aşağıdaki gibi kompleks bir sistem vardır. Dış zarda demir elementini tanımak için, ajan molekülle (sidereforla) bağ kuran özel alıcılar yaratılmıştır. Demir-ajan çiftinin dış zardan geçebilmesi için gerekli enerji ise iç zarda üretilir. İç zarda üretilen enerji bazı proteinlerce dış kapıya iletilir. Buradan geçen demir kompleksi başka bir protein yoluyla iç zara taşınır. İç zarda da yine onun için yaratılan kapıdan hücre içine alınır.

Bakteri zarı iki katlı bir yapıya sahiptir. Üstteki zarda FepA adlı alıcılar bulunmaktadır. Bu alıcı demir elementleriyle kompleks oluşturmuş molekülleri tanır ve dış zar ile iç zar arasındaki bölgeye alır. Alıcının açılması için gerekli enerji iç zardan sağlanır ve TonB-ExbB-ExbD proteinleri yoluyla bu enerji alıcılara iletilir. Bu proteinler özellikle demir molekülü ihtiyacı fazla olduğunda hücre zarında bol miktarda bulunurlar. Bilimsel adı FepB olan başka bir aracı protein ise alıcıdan geçen demir kompleksini taşıyarak iç zara getirir. İç zarda FepG ve FepD proteinlerinden meydana gelen bir güvenlik kapısı bulunur. Bu kapı demir kompleksini tanır ve hücre içine başka bazı proteinlerin yardımıyla içeri alır.

Demirin hücre zarından içeri alınmasında görevli yapıların bir tanesinin bile eksik olması ya da kusurlu bir yapıya sahip olması bütün sistemin çökmesine sebep olur. Bu da hayatın kademe kademe geliştiğini iddia eden evrim teorisinin büyük bir yanılgı olduğunu bize çok net bir şekilde gösterir.

Kaynaklar:

Kaynak: http://evrimcilerneleridusunemez.blogspot.com.tr/

1. Andrews, S. C., A. K. Robinson, and F. Rodriguez-Quinones. 2003. Bacterial iron homeostasis. FEMS Microbiol. Rev. 27:215-237.

2. Rodriguez, G. M., and Smith, I. (2003). Mechanisms of iron regulation in mycobacteria: role in physiology and virulence. Molecular  Microbiology 2003 Mar;47(6):1485-94

3. Masse E, Salvail H, Desnoyers G, Arguin M. Small RNAs controlling iron metabolism. Curr. Opin. Microbiol. (2007) 10:140–145

4. K. N. Raymond, E. A. Dertz, and S. S. Kim, Bioinorganic Chemistry Special Feature: Enterobactin: An archetype for microbial iron transport, PNAS, April 1, 2003; 100(7): 3584 - 3588.

5. Andrews, S. C., A. K. Robinson, and F. Rodriguez-Quinones. 2003. Bacterial iron homeostasis. FEMS Microbiol. Rev. 27:215-237.

6. K. N. Raymond, E. A. Dertz, and S. S. Kim, Bioinorganic Chemistry Special Feature: Enterobactin: An archetype for microbial iron transport, PNAS, April 1, 2003; 100(7): 3584 - 3588.

 

YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.