HÜCRE - Atatürk Üniversitesi Tıp Fakültesi

HÜCRE Doç. Dr. Hasan DOĞAN Atatürk Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı  Genel Tanımlar Canlılığın Özellikleri Günümüzde ~10 milyon tür 1. Kendi kendine hayatını canlı yeryüz...

HÜCRE Doç. Dr. Hasan DOĞAN Atatürk Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı  Genel Tanımlar Canlılığın Özellikleri Günümüzde ~10 milyon tür 1. Kendi kendine hayatını canlı yeryüzünde sürdürebilmek. yaşamaktadır. 2. Besinleri parçalayıp enerjiye Bu canlıların ancak % 20 - çevirebilmek. 25’i tanımlanmıştır. 3. Çevresine duyarlı olmak ve Biyoloji bilimi; en basit cevap verebilmek. canlıdan en gelişmiş canlıya 4. Kalıtsal materyalindeki (insan) kadar inceleyen bilim bilgilerle çoğalabilmek. dalıdır.  Biyolojik Bilimlerin Grupları ve Alt Dalları Morfoloji Anatomi 1. Hayvanlar Alemi (Zooloji) Histoloji Sitoloji Embriyoloji Fizyoloji 2. Bitkiler Alemi (Botanik) Sitobiyoloji Moleküler Biyoloji Biyokimya 3. Mikro Organizmalar Alemi İmmunoloji Evolusyon (Mikrobiyoloji) Ekoloji Hidrobiyoloji Aerobiyoloji Genetik Taksonomi Teratoloji vs…  Hücre Teorisi 1. Bütün canlılar hücrelerden oluşmuşlardır. 2. Hücre; bütün canlılarda yapı ve görev bakımından en küçük birimdir.(Organeller tek başlarına yaşayamazlar) 3. Yeni oluşan hücreler daha önce var olan hücrelerin bölünmesiyle meydana gelirler.  Farklı Hücrelerin Ortak Özellikleri Hücre; canlılığını bağımsız olarak sürdürebilen, bir membranla çevrili olan protoplazma birimidir. 1. Hücre membranı; çift lipid tabaka + prot + KH 2. DNA genetik bilgiyi taşır. (Bazı virüsler hariç) 3. Genetik kod ekseriya evrenseldir. 4. Santral Dogma= Transkripsiyon+Translasyon (mRNA dan Protein sentezi) 5. Ribozomlarda protein sentezi 6. Proteinler fonksiyon görür ve yapıya katılır. 7. Enerjiye ihtiyaç var, çoğunlukla ATP kullanılır. Biyolojik Hiyerarşi Hücrelerdeki organik moleküller dört ana yapıdan oluşur. Şekerler polisakkaritlerin altünitleridir ve hücrelere enerji sağlar. Yağ asitleri hücre membranının bileşiminde rol alır. Amino asitler proteinlerin altünitleridir. Nükleotitler DNA ve RNA’nın altünitleridir. Hücre - Canlı organizmaların fonksiyonel ünitesi 1. Plazma membranı Lipid,protein ve karbonhidrat kompleksi Dayanıklı, ince, esnek hidrofobik bariyer Çoğu inorganik iyonların geçişine doğal bariyer (K+, H+, etc.) Taşıyıcı proteinleri ihtiva eder (K+, glucose, vs.) Sitoplazma - hücre içi volümü; plazma membranı tarafından sarılmıştır. 2. Sitoplazma 2 kısımdır (bölüm) – (1) Sitozol Enzimleri, RNA, metabolitleri vs. içeren sulu solüsyon – (2) Organeller Mitokondriler, kloroplastlar, ER vs. 3. Nukleus (ökaryot) veya Nukleoid (prokaryot) – Genetik materyalin (DNA) depolanması, replikasyonu, tamir ve ekspiresyonu – Ökaryotik bir hücrenin nukleusu çift katlı membran ile sarılıdır  Hücrelerin Sınıflandırılması Prokaryotlar - Kalıtım materyalini çevreleyen zar sistemi yok. - Nükleus yok. - Zarla çevrili organel yok. - Bakteriler, algler, riketsiyalar, vb. Eukaryotlar - Kalıtım materyali zarla çevrilidir. - Nükleus var. - Zarla çevrili organel var. - İnsan, hayvan, bitki, fungus, vb. Prokaryotic Cell  Some Types of Bacteria Shapes are very different Solunum; Aerobik ve anaerobik bakteriler olarak 2 grupa ayrılır. Beslenme; fotosentez, kemosentez, fakültatif (aerob-anaerob) ve saprofitik (organik nutrisyon) olarak gruplandırılır. Çoğalma; mitoz değil, ikiye bölünerek çoğalır BAKTERİLERİN DIŞ YAPISI: - Hücre zarı - Periplazmik bölge - Hücre çeperi. - Dış zar - Kapsül - Dış yapılarda; pilus, flagella İÇ YAPI: - Depo Granüller - Ribozom - DNA (histon proteini yok) - Nükleotit Bakteri Hücresinin Yüzey Yapısı E.Coli’nin Özellikleri ve organizasyonu – Hücre Zarfı (Zar+Duvar) Koruyucu dış membran – Materyallerin akışını düzenler Peptidoglycan membran – amino acid and carbohydrate polymerlerinin çapraz geçişini düzenler İç plasma membran – Enerji metabolisması – Pili (short) and Flagella (long) Saça benzer protein yapıları – Sitoplazma Ribosom (protein synthesis) Enzymes (metabolism, biosynthesis) İons (H+, K+, Na+, Cl-, vs.) – Nukleoid Tek sirküler kromozom(DNA) Proteinler ve RNA içerir. Targets of Antibiotics  Viruses - Parasites of Cells DNA veya RNA genomu taşır. Konakçı hücreleri enfekte ederek çoğalabilir. Genetik bir materyal ve kapsid adı verilen bir protein kapsülünden oluşur. Bazılarında ayrıca viral zarf (lipit + protein) vardır. Rotavirüs Bakteri enfekte eden virüslere bakteriyofaj denir. Life cycle of a simple virus An Animal Cell  Eukaryotic Cells - 1000’s x larger than bacteria Major structural features - Nucleus DNA storage, replication, repair and expression Complex structure surrounded by double membrane A Plant Cell Mitochondrion and Chloroplast Photosentezis in Chlorpolast  An Animal Cell Smallest unit of survival plasma membrane nucleus Abilities: cytoplazma Metabolism Growth Proliferation Cell size; 5-20 m çapında Microscopic 4 m  Types of Human Cells More than 200 cell types are defined in the human body. They are placed in 4 basic tissue types; connective tissue muscle nerve tissue epitelium Specialised cell types: germ cell - sperm red blood cells Hair cell - sound receptor rod cells - photoreceptor cell Adapted from ECB Panel 1-3 Organels Ökaryotik hücrelerde organellerin fonksiyonları Kompartıman Ana Fonksiyon Sitozol metabolik pathways,aa., protein ve nukleotid sentezi Nukleus Asıl genom, DNA & RNA sentezi R.Endoplazmik Yüzeyindeki ribozomlarla protein sentezi ve protein retikulum (ER) modifikasyonu S.Endoplazmik Esas lipid sentezi, sekretuar proteinlerin “secretory retikulum (ER) pathwayde” sentezi Golgi Protein modifikasyonu, paketlenmesi, tasnifi hücre yüzeyi ve diğer organellere dağıtımı (postalama) Lizozomlar Hücre içi sindirim Endozomlar veziküllenecek materyallerin seçimi ve gönd. Mitokondriler ATP sentezi Peroksizomlar Çeşitli küçük moleküllerin oksidasyonu The plasma membrane Membran lipids and proteins  Endomembrane system 1. Nuklear envelop 2. Endoplasmik retikulum 3. Golgi aparatus 4. Lizozoms 5. Vakuols 6. Plazma membrane  Endomembran Sistem Hücrenin sınırlarını belirler ve hücrenin bölümlerini sınırlandırır. Çeşitli maddelerin hücre içine giriş ve çıkışının denetlenmesini sağlar. – (endocytosis/exocytosis) Sinyallerin tanınması ve belirlenmesini sağlar. Örnek: Endoplasmic reticulum (smooth and rough), Golgi complex, lysosomes, peroxisomes, glyoxysomes (plants)  Endomembran Systems Organels Nucleus Specialized plant organelles: – Chromatin: highly organized DNA/protein association Vacuoles – Degradative reactions, Rough and Smooth Endoplasmic pigments, cell turgor Reticulum Chloroplasts – Protein modification for export – Energy metabilism (ATP Golgi complex synthesis) – Protein “addressing” Glyoxysomes Lysosomes – Conversion of fat to – Degradation of proteins, polysaccharides, carbohydrate nucleic acids Mitochondria – Cellular “power plants” (production of ATP)  Sitoplazma Hücre zarı ve çekirdek arasındaki kısımdır. Solunum, beslenme, sindirim, boşaltım, enerji üretimi gibi hayati faaliyetlerin yapıldığı yerdir. Büyük ve küçük moleküller ile sitozol ve membrana bağlı organellerin viskoz sulu çözeltisinden (jel) oluşan kısımdır. Adapted from ECB Fig 1-17  Cytoplasm Toplam hücre hacminin yaklaşık yarısını içerir. Bir kolloidal kısım ile bir sitoplazmik iskelet içinde düzenlenmiş lifli protein filamentleri içerir. Kolloidal yapıdaki moleküller; Çeşitli moleküllerin yapısına giren (C, H, O, N, K, Ca, Mg vb.) Asitler, bazlar, tuzlar hücrede iyonize edilir. Sitosol yapısındaki organik moleküller de iyonize olur.  Nucleus nuclear envelope nucleus Structure of the Nucleus; Nucleolus Nucleus Membrane Nucleus Plasma Chromatin Network Adapted from ECB Fig 1-8 2 m  Nucleus En önemli organeldir. Eritrositler hariç tüm hücrelerde bulunur. DNA'da canlıların genetik bilgisini taşırlar. Çekirdek hacmi ve sitoplazma hacmi arasında bir ilişki vardır. Genellikle bir hücrede çekirdek tektir, ancak karaciğer ve leydig hücresinde 2 ve osteoklastta 5-10 olabilir. Adapted from ECB Fig 1-8 Nucleolus Region of Ribosomal RNA genes dark staining (heterochromatin) there can be more than one Nuclear Membrane or Envelope - two membranes which form the nucleus, is porous. Allows RNA to leave nucleus.