Membran Yapısı ve Proteinleri

Membran Yapısı

• Bakteri plazma zarlarında kolesterol bulunmaz.
• Membran sıvılıkları birçok faktöre bağlıdır:
  • Kolesterol miktarı
  • Lipid bileşenleri
  • Sıcaklık
• Kolesterol molekülleri, fosfolipidler arasında yerleşir.
• Membran içindeki lipid molekülleri hareketlidir (1970).
  • Lateral difüzyon (1 sn'de 2 µ)
  • Rotasyon hareketi
  • Kuyrukların fleksiyonu
  • Takla hareketi (çok nadir)
• ER membranlarında, Enzim:fosfolipid translokatör takla hareketini katalizler.

Membran Proteinleri

• Protein molekülleri küresel tanecikler halinde bulunur ve çoğunlukla lipidler içinde gömülüdür (Sıvı -Mozaik Model).
• Membran işlevlerinin çoğunu yerine getirirler.
• Fosfatidil serin, apoptotik hücrelerde dış lipid tabakasına geçer (Takla hareketi ile).
  • Normalde işlev gören Fosfolipid translokatör (flippase) inaktive olur.
  • Scramblase enzimi aktifleşir.
  • Hayvan hücreleri, lipid asimetrisini ölü hücreleri sağlam hücrelerden ayırt etmek için kullanır.
• Küçük hidrofobik gazlar (O₂, CO₂, N₂) ve küçük yüksüz moleküller (su, etanol, gliserol, üre) difüzyon ile geçer.
• Glukoz, Amino asitler ve iyonlar difüzyon ile geçemez.

Hücre İçi ve Dışındaki İyon Konsantrasyonları

Membran Lipidler

• Lipid-protein oranı değişkendir
  • Myelin membranı: %82 lipid %18 protein
  • Mitokondri iç membranı: %25 lipid %75 protein (fonksiyonel olarak aktif membran)
• Tipik bir plazma membranında proteinler, membranın %50'sini oluşturur.
• Membran Lipidler:
  • Fosfolipidler
  • Kolesterol
  • Glikolipidler
• Tüm Lipidler Amfipatik moleküllerdir:
  • Bir hidrofilik ve bir hidrofobik uca sahiptirler

Fosfolipidler

• Membranda en çok bulunan lipidlerdir.
• Hidrofilik bir baş grubu ve 2 hidrofobik kuyruk (hidrokarbon zinciri) içerirler.
• Fosfolipid çeşitleri:
  • Fosfatidilkolin *
  • Fosfatidiletanolamin *
  • Fosfatidilserin * (negatif yüklü)
  • Sfingomyelin *
  • Fosfatidilinositol (az miktarda bulunur fakat hücre sinyalleşmesinde çok önemli rol oynar)
  • (*) Memranda en çok bulunan fosfolipidler

Membran Lipidler Ve Fonksiyonları

• Lipidler membran oluşturmak için ideal moleküllerdir.
• Amfipatik özelliği sonucu fosfolipidler kendiliğinden 2 tabaka oluştururlar (sulu ortamda).
• Kendiliğinden kapalı kompartman oluştururlar ve yırtılırsa kendini tamir eder.
• Dış yapraktan fosfatidilinositole bir oligosakkarit zinciri ile tutunanlar (glikozile fosfatidil inositol GPI çapalı) - örn. membrana bağlı enzimler (alkalin fosfataz, amino peptidaz)

Membran Proteinleri ve Bağlanma Şekilleri

• Membran proteinleri çift tabakalı lipide çeşitli şekillerde tutunurlar.
  • Tek geçişli ɑ heliks transmembran protein
  • Çok geçişli ɑ heliks transmembran protein
  • β tabakalı fıçı
  • İç lipid tabakasına gömülü ɑ heliks
  • İç lipid tabakasına bir veya daha çok yağ asidi zinciri ile tutunan protein (lipid çapalı)
  • Glikozile fosfatidil inositol (GPI) çapalı protein
  • Periferal proteinler

Beta Fıçı Şeklindeki Membran Proteinleri

• Porinler, dış mitokondri membranı, kloroplast ve bakteri dış membranlarında bulunur (K ve su kanalları).

Membran Proteinlerinin Keşfi

• Proteinlerin membran içine gömülü yuvarlak tanecikler şeklinde olduğunun keşfi (Steere ve Moor 1961).
• Dondurup-Kırma Yöntemi
  • Fiksasyon (glutaraldehit)
  • Kriyoprotektan içine koyma (örn. gliserin)
  • Dokuyu dondurma (-150ºC sıvı nitrojen)
  • Kırma
  • Platin ve karbonla yüzeyi kaplama (replika)
  • Elektron mikroskobunda gözleme

Sıvı-Mozaik Model

• Singer ve Nicholson 1972
• Membran proteinleri hareketlidir (Frey ve Edidin 1970).
• Membran proteinleri çift tabakalı lipid içinde lateral hareketler yaparlar.
• Membran proteinlerinin hareketliliği hücre füzyonu deneyleri ile ispatlandı.

Hücre Füzyonu Deneyi

• Membran proteinlerinin hareketliliğini ispatlayan hücre-füzyonu deneyi (Frey ve Edidin 1970).

Membran Proteinlerinin Fonksiyonları

• Hücre içine ve dışına molekül taşıma (Transport proteinleri)
• Hücre yüzey antijenleri (MHC proteinleri)

Hücre Yüzey Antijenleri

• Hücre-hücre tanıması
• İnsanda hücre yüzey antijenleri:
  • HLA (İnsan lökosit antijenleri) = MHC molekülleri (doku uyumu antijenleri)

MHC Proteinleri

• MHC Sınıf I (Tüm nukleuslu hücre yüzeyleri)
• MHC Sınıf II (B lenfosit ve makrofaj yüzeyleri)
• Sabit Bölgeler (Tüm bireylerde aynı)
• Değişken Bölgeler (Bireyler arasında farklılıklar var)
• Her bireyin MHC molekülleri diğerlerinden farklı (tek yumurta ikizleri hariç).
• En polimorfik molekül.
• MHC değişkenliği doku transplantasyonunu önler.

Bu quiz, membran yapısı ve membran proteinlerinin işlevleri hakkında bilgi sağlamaktadır. Bakteri plazma zarlarındaki kolesterol, lipid hareketliliği ve fosfatidil serin gibi önemli kavramlar üzerinde durulmaktadır. Ayrıca, sıvı-mozaik modelin özellikleri ve membran içindeki proteinlerin rolleri de ele alınmaktadır.