Fizyolojiye Giriş ve Hücre Fizyolojisi PDF

  - **Homeostazis kavramını açıklayabilir** - **Geri bildirim mekanizmalarını tartışabilir** - **Hücre ve fonksiyonunu tanımlayabilir** - **Hücre iskeletini oluşturan elemanları sınıflandırabilir** - **Nekroz ve Apoptozu farkını söy...

  - **Homeostazis kavramını açıklayabilir** - **Geri bildirim mekanizmalarını tartışabilir** - **Hücre ve fonksiyonunu tanımlayabilir** - **Hücre iskeletini oluşturan elemanları sınıflandırabilir** - **Nekroz ve Apoptozu farkını söyleyebilir** - **Hücre zarı lipitlerini, proteinlerini açıklayabilir** - **Vücut sıvı bileşenlerinin yüzdesini tartışabilir** - **Veziküler taşıma yollarını söyleyebilir** - **Hücrede haberleşme yollarını ve aracı maddeleri açıklayabilir** - **G protein ailesini ve İkincil habercileri açıklayabilir** **Fizyoloji ?** - **Fizyoloji** organizmaların işlevlerinin bilimidir - **Amacı** sistemlerin, hücrelerin ve hatta moleküllerin normal işlevi sürdürmek için nasıl etkileşime girdiğini açıklamak - **İnsan fizyolojisi** insan vücudunu canlı yapan belirli özelliklerini ve mekanizmalarını açıklamaya çalışır. ### Fizyolojide; - **Sistemlerin Fonksiyonu**, **NE YAPILMALIDIR?** sorusuna; - **Sistemlerin Mekanizması**, **NASIL YAPILMALIDIR?** sorusuna yanıt verir.  **Fizyoloji, hayatın dinamiğidir.** Ekoloji Kimya **Ağız** ### Geribildirim Mekanizmaları - Vücut sistemlerimizin çoğu **NEGATİF** geribildirimle çalışır. - **Negatif** geribildirim, herhangi bir kontrol sisteminde değişikliklerin tersine çevrilmesini ve ayarlanan seviyeye geri döndürülmesini sağlar - Yükselmiş kan basıncının negatif geribildirimi - Yükselmiş vücut sıcaklığının negatif geribildirimi - Pozitif geribildirim, vücudun homeostazı sürdürmek için gereken bir çıktıyı artırma mekanizmasıdır - Pozitif geribildirim mekanizmaları, seviyeleri normal aralıkların dışına iter - Bu süreç faydalı da olsa sürekli artan uyaranların kontrolden çıkma riski nedeniyle vücut tarafından nadiren kullanılır Vücudun Yaşayan Birimleri ========================= - Vücudun temel canlı birimi hücredir - Her organ, hücreler arası destekleyici yapılar tarafından bir arada tutulan birçok farklı hücrenin bir toplamıdır - Tüm hücreler belli başlı ortak özelliklere sahiptir - Her hücre tipi, bir veya birkaç belirli işlevi yerine getirmek için özel olarak uyarlanmıştır. - **Genel hücre yapısı ve bileşenleri** - **Besinleri enerjiye dönüştürmek için genel mekanizmalar** - **Elde edilen son ürünleri ekstraselüler sıvıya teslim etme** - **Hemen hemen hepsi üreme yeteneğine sahiptir** - Sınırları belirler - Hücreleri birbirinden ve iç ortamdan ayırır - İçerisinde gömülü proteinleri, karbonhidratları ve yağları içerir - Hücre zarı ile çekirdek arasında yer alır - Hücre iskeleti, su, yağ asitleri, amino asitler ve asılı halde bulunan - Hücrenin temel işlevlerinin tamamına yakını burada gerçekleşir #### Yapısı, Organelleri ve Görevleri Mitokondri ---------- Ribozomlar --------------------------------- - Zarla çevrili değildir - Protein sentezi gerçekleşir - 15-25 nm boyutunda büyük - Temel işlevi protein yapımıdır - Bir çoğu sitozolde serbest - Bir kısmı granüllü endoplazmik retikulum üzerinde bulunur Endoplazmik Retikulum (ER) -------------------------- - Sitoplazmada birbirine bağlı tübüler ve yassı - Yapımı, katlanması, taşınması, kalsiyum depolanması, lipit ve makromoleküllerin depolanması... - Yeni sentezlenen proteinleri GER - Hücresel membranlar için fosfolipit üretir - Karbonhidrat (KH), lipit, steroit - İlaç ve zehir detoksifikasyonu - Kalsiyum depolanması - Kırmızı kan hücrelerinde bulunmaz - Tek katlı membrana sahiptir - İçerdiği enzimler Golgi tarafından sentezlenir - Protein, KH ve Yağları parçalayabilen - Dezenformasyonunda sindirim enzimleri - Tüm ökaryotlarda bulunan, hem oksitleyici hem de antioksidan etki gösteren bir organeldir - ER de oluşturulmakta - Sinir hücresi miyelizasyonunda kullanılan fosfolipit sentezinde görev almaktadır - Çeşitli sindirim enzimlerini içerir (Katalaz) - Katalazla hidrojen peroksiti (H2O2) parçalar, aynı zamanda kullanır - Hem oksijen kullanır hem oksijen oluşturur Hücre İskeleti ------------------------------------- - Çoğu hücrede ana hücre iskelet proteinidir - Aktin monomerlerinin polimerasyonu ile oluşur - Hücreye mekanik destekte - Hücre şeklinin belirlenmesinde - Hücre kasılmasında - 10 nm kalınlığında - Doğrudan hücre hareketleriyle ilişkili değildir - Hücre esnekliğinde görev alır - Keratin, vimentin, laminler, nestin, - 25nm çapında sert içi boş yapılardır - Sentrozomlarda yapılır - Hücre şeklini belirleme - Organellerin hücre içi taşınımı Sentrozomlar ------------ - Birbirine dik konumlanmış ve şekilsiz - Mikrotübül yapım merkezi - Hücre bölünmesi ve düzenlenmesi Çekirdek (Nükleus) ----------------------------------------- - Genetik materyali bulundurur - Çift katlı zarlı organeldir - Hücrenin merkezinde yer alır (genellikle) - Çekirdekçik, çekirdek zarı, kromatin, - DNA ve RNA içerir - Ribozom yapımı - DNA hasar tamirinde - Telomerlerin yapısının korunmasında ve hücrenin stres yanıtında #### Kromozomlar - Genleri içeren bir kısım DNA ve buna bağlı Histon proteinlerini içerir - Türe özgü sayıdadır (insanda 46) - Kromatin bölgeleri Ökromatin (transkripsiyonda aktif bölge) ve Heterokromatin (inaktif) - Hücre bölünmesi esnasında DNA Replikasyonu ================ #### Transkripsiyon ve Translasyon - Sitoplazmada ribozomlarda gerçekleşir ve üç çeşit RNA görev alır - tRNA sentezlenecek protein molekülüne amino asitleri taşır - rRNA proteinlerle birlikte RNA yapısını oluşturur - mRNA doğru sıralama için gerekli bilgiyi taşır #### Hücre Siklusu (Hücre Döngüsü) - Hücreler yaşamlarının büyük - İnterfaz **G1** (Gap1- Growth 1), **S** **G1 Fazı** - Yeni proteinler sentezlenir - Organeller çoğalır - Metabolik olarak aktif duruma gelir - Bölünmeye hazırsa S fazına geçer - DNA çoğaltılır - RNA yapımı ve Protein sentezi azalır - Histon proteinleri yapımı artar - G2 fazına hazır hale gelir **G2 Fazı** - Yapımına başlanan tüm işlemler bitirilir - Hücre mitoza hazırlanır - Mitoz fazı 1-2 saat sürmektedir - Kromozomların görünümü ve - Kromatin yoğunlaşarak belirgin hale gelir - Kardeş kromatidler X şeklinde görülür - Çekirdekçik dağılır - Sentrozomlar çekirdeğin zıt kutuplarına dağılır - Aralarında mitotoik iğcikler oluşur - En kısa mitoz evresidir - Her bir kromozomun iki kardeş kromatidi birbirinden ayrılmaya başlar - Ayrılan kromatidler zıt kutuplara doğru çekilmeye başlar - Kromozomlar kutuplara ayrılmıştır - Mitotik ağ parçalanmıştır - Kromozamlar interfaz evresindeki kromatin haline dönerler - Her iki kutupta kromatin etrafında çekirdek zarı - Anafazda başlar, telofazda devam eder - Bazen hücre sitokinez gerçekleştirmez ve çok çekirdekli büyük hücreler oluşur Hücre Siklusunda Kontrol Mekanizmaları ------------------------------------------------------------- - Hücrede her bir fazın ardından sürecin devam edebilmesi için, hasar tespitinde görev alan kontrol mekanizmalarına ihtiyaç vardır - Hasar varsa ve fazlaysa hücre programlı bir şekilde ölüme götürülür (**APOPTOZ**) - Siklin proteinleri (CP) - Siklin bağımlı kinazlar (CDK) - Mitojen aktive edici kinazlar (MAPK) #### Hücre Farklılaşması #### Hücrelerde Değişiklikler ve Adaptasyon - **Tümör baskılayıcı genlerde meydana gelen mutasyonlar** - **Protoonkogenlerde meydana gelen mutasyonlar** - Hızlı gelişir - Hücre şişer membran bütünlüğü bozulur içerik ortama dağılır - Mekanik hasar, kimyasal ajanlar, patojenler.... aracılığıyla başlatılabilir - Morfolojik değişiklikler belirgindir - Enerji ihtiyacı içeren değişiklikler vardır - Hücre küçülür, çekirdekte kromatin yoğunlaşır (**piknozis**), çekirdek parçalanır (**karyolizis**) - Apoptotik cisimcikler fagosite edilir - Mitokondri aracılı ve TRAIL aracılı Hücre Zarı ve Madde Taşınımı Hücre Zarı ---------- ###### Temel Yapısı - Son derece dinamik, akışkan ve heterojendir - Kalınlığı lipit, protein varlığına bağlı olarak değişkenlik gösterir - Hücre bütünlüğünü sağlama, koruma - Madde alış-verişi - Hücrenin şekil ve kabiliyetini değiştirme - Sinyalizasyon Zarın yapısında Lipitleri --------------------------------  Hücre Zarı Proteinleri --------------------------------------------- - İyon kanalları ya da reseptörler olabilir - Tüm hücre zarını geçerek iç- dış bağlantıyı sağlar - **Transmembran** proteinleri olarak adlandırılırlar Hücre Zarı Karbonhidratları --------------------------- Hücre Zarı Yüzey Yapıları ------------------------- #### Vücut Sıvı Bölümleri #### Vücut Sıvılarının Bileşenleri ###### Hücre Zarından Madde Taşınması  ###### Hücre Zarından Madde Taşınması ###### Hücre Zarından Madde Taşınması 1. **Kanal oluşması için porda çok sayıda alt birim bulunması gerekmektedir** 2. **Her bir kanal iyona özgüdür** 3. **Kanallar her zaman tam kapanma yapmayabilir (sızma kanalları)** 4. **Kanallardan iyon geçişinde su da taşınabilir (hidrasyon)** 5. **Bazı kanallar çift yönlü çalışabilmektedir** ###### Hücre Zarından Su Geçişi  ###### Aquaporinler ###### Taşıyıcı Aracılı Geçiş ###### Veziküler Taşıma 1. Reseptör aracılı 2. Kovuklarla 3. Pinositoz 4. Fagositoz 1. Yapısal salgı yolağı 2. Ayarlı salgı yolağı 3. Lizozomal salgı yolağı - ###### Çok hücreli organizmaların hücreler arası işlevlerinin sıkı kontrolü ve mükemmel koordinasyonuna yönelik ihtiyaçlar haberleşme mekanizmalarının gelişmesine zemin oluşturmuştur - **Koku**, **tat** gibi dış sinyaller, **iyonlar**, **hormonlar** ve **nörotransmitterler** komşu hücreleri veya uzak hücreleri birbirine bağlayan **kimyasal haberciler** olarak görev alabilmektedir - Bu kimyasal habercilerin çoğu **hücre yüzey reseptörleri** ile etkileşime girer - Hücrenin vereceği yanıta aracılık eden **ikinci haberci sistemi** denilen bir dizi olayların gelişimine imkan sağlar - Birinci haberci molekül (hormon, - Reseptör olaylar dizisini başlatır - Steroid hormonlar ve bazı vitaminler hidrofobik haberciler olarak plazma zarından geçer ve çekirdek ile - Kimyasal habercilerin reseptörleri ile etkileşime girerek **hedef hücreye** aktardıkları bilgi hücre içi sinyal yolağında **amplifikasyon** mekanizması ile çoğaltılır ve bir yanıta dönüştürülür - Bu haberleşme sistemleri **hücresel haberleşme** ve **ikinci haberci sistemleri** olarak ayrılır ### Hücresel Haberciler Bir sinir hücresinin bir hedef hücreyi etkilemesi **NÖROKRİN** Doğrudan temas ettiği bir diğer hücreyi etkilemesi **JUSTAKRİN** **etkidir** ##### OTOKRİN HABERLEŞME Çekirdek ##### PARAKRİN HABERLEŞME nükleus Akson ##### NÖROKRİN HABERLEŞME Nörotransmitter ##### JUSTAKRİN HABERLEŞME Konneksin yapısı  ###### Endokrin HABERLEŞME nükleus #### Hücresel Haberleşmede Kimyasal Moleküller 1. **Aminler** (epinefrin) 2. **Peptit** ve **Proteinler** (anjiyotensin II, insülin) 3. **Steroitler** (aldesteron, östrojenler) 4. **Küçük moleküllü haberciler** (Ca++, NO, amino asitler) 1. **İyon kanalı** 2. **G proteini** 3. **Hücre içi enzimi** 4. **Doğrudan transkripsiyonu** I. **Hormon gibi 1.cil habercilerle** II. **Protein kinaz (mitojenleri aktive edici kinazlar, MAPK) sinyal yolu ile** III. **Nükleer faktör kabba b (NFkB), sinyal dönüştürücü ve transkripsiyon aktivatörleri ile** #### Hücresel Haberleşmede Reseptörler - **Ligand kapılı iyon kanalları** - **G protein bağlı reseptörler (GPBR)** - **Katalitik reseptörler** - **Bölünme geçiren reseptörler** - **Çekirdeğe ait reseptörler** 1. Birinci haberci aracılı iletilen sinyal hedef hücre reseptörüne bağlanır 2. Hücre dışı sinyal hücre içi sinyale dönüşür 3. İkinci haberci sinyali uygun bir efektöre iletir 4. Efektör düzenlemesi sonrası protein kinazlar aktifleşir ve enzim, proteinlerin yapısını değiştirir 5. Sinyale karşı hücre yanıtı gerçekleşir **Ligand Kapılı iyon Kanalları** **G protein bağlı reseptörler (GPBR)** - 1000'den fazla üyesi olan sinyal - Hormon, peptit, nörotransmitter... sinyal moleküllerine hücresel yanıtta aracılık eder - Hücre membranını yedi kez kat eden Transmembran bir protein, alfa, beta, gama alt birimlerinden oluşur - Ligant bağlanır - Reseptör sitozolik alana doğru yapısal değişime uğrar - İç tarafta reseptör-heterodimerik G - Aktif G proteini ayrılır ve ileti gerçekleşir **GDP** 1. Sinyal molekülü G proteinine bağlanır 2. Yapısal değişiklik oluşur 3. Alfa alt birim GDP yi GTP ile değiştirir 4. Alfa alt birim bağlanan GTP iler birlikte diğer alt birimlerden uzaklaşır 5. Alfa alt birim ayrılır ve hedef proteinler düzenlenir 6. Alt birimler hedef proteini aktifleştirir ve sinyal oluşur reseptöre ligand bağlı kaldığı sürece bu süreç devam eder 7. GTP GDP'ye hidrolize olur (fosfat kaybeder) 8. Reseptör ilk haline döner 1. Reseptör Guanilat Siklaz 2. Reseptör Serin/Treonin 3. Reseptör Tirozin Kinazlar 4. Tirozin Kinazla İlişkili Reseptörler 5. Reseptör Tirozin **Bölünme Geçiren Reseptörler** 1. **Steroit hormon reseptöre bağlanır** 2. **Oluşan hormon motor kompleksi** 3. **Etkileyeceği genin gen düzenleyici bölgesinde DNA dizisine bağlanır** 4. **Kompleks RNA polimeraz enzimi aktivitesini değiştirir** 5. **Oluşan mRNA protein sentezinde** #### İkinci Haberci Sistemleri - **cAMP (siklik Adenozin Monofosfat)** - **cGMP (siklik Adenozin Trifosfat)** - **IP3 (İnozitol trifostat)** - **DAG (Diaçilgliserol)** - **Fosfotidilinozitoller** - **CA++ (Kalsiyum)** - **NO (Nitrikoksit)** - **CO (Karbonmonoksit)** - **Reaktif oksijen türleri (ROS)** İkincil Haberci Sistemleri -------------------------- **IP3 ve DAG** cGMP, NO ve CO İkinci Habercileri --------------------------------- - **cGMP guanilat siklaz tarafından oluşturulur** - **İyon kanallarını ve iyon pompalarını aktifleştirir, kalsiyum seviyelerini düzenler** - **CO guanilat siklatı aktive ederek etkisini gösterir** - **Aktifleşen guanilat siklat cGMP üretimine neden olur** - **Koku iletimi, vasküler tonusun düzenlenmesi gibi fizyolojik süreçlere katkıda bulunur** - **NO vasküler endotelyal hücrelerden Asetilkolin, bradikinin, P maddesi gibi uyaranlara yanıt olarak salınır** - **Düz kas gevşemesine yol açan kan akışı ve kan** - **Hücre içine difüze olarak reseptörü olan guanilat siklazı uyarır** - **Guanilat siklat GTP yi GDP ye dönüştürür ve** - **Etkisini kalsiyum iyonlarını artırarak gösterir**