Hücre ve Hücre Zarları Arasındaki Taşıma PDF

Hücre ve Hücre Zarları Arasında Transport Dr Öğr Üyesi Meryem Dilek Acar  Hücre, yaşam için gerekli tüm biyolojik olayların yapıldığı canlının en küçük birimidir. Bütün hücrelerin ortak bazı özellikleri veya farklılıkları vardır Hücre Zarı (Membran) -Hücreyi dış ortamdan ayıran kalınlığı...

Hücre ve Hücre Zarları Arasında Transport Dr Öğr Üyesi Meryem Dilek Acar  Hücre, yaşam için gerekli tüm biyolojik olayların yapıldığı canlının en küçük birimidir. Bütün hücrelerin ortak bazı özellikleri veya farklılıkları vardır Hücre Zarı (Membran) -Hücreyi dış ortamdan ayıran kalınlığı 7,5-10 nm kadar olan ince dinamik ve akışkan yapıdadır -Esas olarak fosfolipidler ve proteinlerden meydana gelmiştir. Bu iki madde ‘yarı mozaik zar’ – ‘protein, lipid, protein’ modeline göre düzenlenmiştir Tıbbi Fizyoloji, Guyton and -Çeşitli maddelerin hücreye giriş çıkışını düzenler ve onu korur Hall, Elsevier, 2017 -Yapısındaki kolesterol hücre zarı akışkanlığını azaltır  Hücre membranı, çoktan aza doğru protein, fosfolipid, kolesterol, sfingolipidler, karbonhidrat içerir Fosfotidilserin hücre zarının iç yüzünde bulunur fakat programlı hücre ölümüne giden süreçte hücre zarının dış yüzünde bulunur; bu da fagositer hücreler için sinyal niteliğindedir Kolesterol ve sfingomyelin birbirini tamamlayan geometrik yapıya sahiptir. Kolesterolün hücre zarında fazla bulunması membran dayanıklığını arttırır  Hücre zarında glikoprotein ve glikolipidler Karbonhidrat + protein Glikoprotein Karbonhidrat + Lipid Glikolipid Glikokaliks 5 Glikokaliks Tabaka -Glikoprotein, glikolipid ve polisakkaritleri (proteoglikan) içeren hücre yüzeyi örtüsüdür -Hücre yüzeyini tam olarak kapsamaz, kesintilidir -Hücreyi dış dünyaya tanıtır, antijenik özellik gösterir; kan grupları, doku reddi, kanser hücrelerinin tanınması -Hücreleri birbirine bağlar -Reseptör görevi yapar -Negatif yüklü olduğu için negatif yükleri uzak tutar -Embriyolojik hücrelerin doğru göçü  Membran Proteinleri  Membran proteinleri intregral ve periferal olarak adlandırılır  Globuler, çoğu glikoprotein  İntegral proteinlerin bir kısmı por adı verilen kanallar oluşturur, seçici özellikte su ve suda eriyen iyonların geçişine izin verir. Bazıları enzim görevi yapar  Sitoplazma tarafında bulunan proteinler daha ziyade enzim görevi, membranın dış yüzündeki proteinler reseptör görevi yapar. Diğer hücrelerden gelen kimyasal mesajları kontrol eder Hücre zarı farklılaşmaları  Hücre zarında serbest yüzey farklılaşmaları Mikrovilluslar Titrek tüy (Kinocilia=Cilia) Kamçı (flagellum) Sabit tüyler (stereocilia)  Hücre zarında yan ve bazal yüz farklılaşmaları 10  Mikrovilluslar  Hücre dışına doğru eldiven parmağı şeklindeki oluşumlardır  Daha çok barsak epitel hücreleri gibi absorbsiyon yüzeylerinde bulunurlar  Aktin Filamenleri Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017 11  Titrek tüy (Kinocilia=Cilia) -Solunum yolu epitelinde dışarıya olan hareketleriyle balgamla beraber tozların dışarıya atılması -Fallop tüplerinde döllenmiş ovumun uterusa Taşınması, testis kanalında spermin taşınması, Beyin ventriküllerinde beyin omurilik sıvısının taşınması -Aksonem, Dinein protein Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017 12  Kamçı (Flagellum)  Spermiumda bulunur  Yapısı cilia’ya benzer, daha uzun ve daha hareketlidir  Hareketi sinüzoidale benzer dalgalar şeklindedir 13  Sitonem ve Nanotüp  Hücre zarıyla nükleus arasında kalan viskoz kısma sitoplazma denilir. Sitosol ve organellerden oluşur Sitosol Kolloid yapı; Taşıdıkları elektrik yük nedeniyle bütün partiküller birbirlerini iter ve kolloid özellik verir Hücre iskeleti; Hücrenin şekil alması, bölünmesi ve hareketini sağlayan yapılar içerir; Aktin flamentler, Mikrotübüller, İntermediate flamentler  Hücre İskeleti Fibriler protein ağı Sitoplazma ribozomlarında prekürsör protein molekülü olarak sentezlenir, sonra polimerize olurlar Aktin filamentleri olarak da adlandırılan mikrofilamentler hücrenin ana iskelet proteinini oluşturur  Ribozom -Protein sentezinde görev alırlar, zarla çevrili değillerdir -Bir kısmı Endoplazmik retikulumlara bağlı iken bir kısmı sitoplazmada serbest halde bulunur -İki alt birimden meydana gelirler; büyük ve küçük rRNA Bu birimler nükleolusta yapılırlar sitoplazmaya taşınır Protein sentezi olmadığı zaman alt birimler ayrı durur - Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017 Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017  Mitokondri Zar ve sıvı (matrix) den oluşur. Çift katlı, lipit ve protein yapılı zarla çevrilidir. Dış zar hücre membranı yapısındadır, porin olarak adlandırılan kanalları mevcuttur -İç zar krista denilen kıvrımlar yaparak yüzeyi genişletir -Kendi DNA’sı ve ribozomu vardır -Hücrede gereken enerjinin %95’ ini üretir, üretilen enerji ATP şeklinde depolanır -Sitrik asit döngüsü ve Elektron transport sistemi yoluyla ATP sentezi iç zarda olur -Bir hücredeki mitokondri sayısı metabolik ihtiyaca göre sürekli değişir. Büyüklük ve şekilleri de farklılık gösterebilir Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017 Endoplazmik Retikulum - Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında bulunan, bu iki zar ile irtibatta olan kanalcıklardan oluşur - Çeşitli maddeleri hücre içinde dolaşımını sağlar - Granüllü ve granülsüz olmak üzere ikiye ayrılır -Granüllü ER’nin üzerinde ribozomlar bulunur. Proteince zengin salgı üreten hücrelerde iyi gelişmiştir (katlanma, yan zincir oluşumu) -Granülsüz ER’da ribozom yoktur. Granülsüz ER steroid yapılı hormon üretiminden, vücut için zehirli maddelerin etkisizleştirilmesinden ve iskelet kasında kalsiyum depo edilmesinden sorumludur  Golgi Kompleksi -Hücrenin salgı işlevinden sorumludur -Fonksiyon bakımından endoplazmik retikulumla ile ilişkili olan kanal ve keseciklerden oluşur -Salgı yapan hücrelerde gelişmişlerdir -Glikolipid, Glikoproteinlerin yapımı paketlenip salgılanması burada gerçekleşir -ER’dan gelen proteinler golgide paketlenir ve vakuoller halinde lizozoma veya hücre membranına taşınır  Lizozom -Hidrolaz adı verilen sindirim enzimleriyle dolu vesiküler organellerdir -Hücrenin savunma ve sindirim elemanlarıdır. Besin moleküllerini, mikroorganizmaları ve zedelenmiş dokuları sindirirler -Lümene bakan kısımdaki glikokaliks lizozomun hücre zarını asit hidrolazların etkisinden korur -Protein, karbonhidrat ve yağları parçalayabilen proteaz,fosfataz, peptidaz, nukleaz, glikozidaz, lipaz, sülfataz, vb. - mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex)  Nukleus -Hücrenin yönetim ve denetim merkezidir -Çift katlı lipid zar ile çevrilidir. Dış zar, endoplazmik retikulum ile devam eder -Zarda nükleer porlar bulunur -Biyokimyasal reaksiyonları ve hücre çoğalmasını kontrol eder -Mitoz ve mayoz bölünmede önemli görevi vardır -İçinde bir veya daha fazla sayıda, bol miktarda RNA içeren nukleolus (çekirdekçik) vardır. Zarı yoktur, koyu boyanır  Her hücrede bir nükleus bulunur fakat Karaciğer Testisdeki testestoron üreten leyding hücrelerinde iki tanedir Osteoklastlarda 5-10 adet olabilir  Peroksizom Yuvarlak şekilli, tek ünit zarla çevrili olup matriksleri yoğundur Endoplazmik retikulumdan kaynaklanırlar Peroksin (PEX) genleri Lizozomlara benzeyen enzimleri ve H2O2 metabolizmasıyla ilgili enzimleri taşırlar Oksidazlar metabolizma sonucu hidrojen peroksiti (H2O2 ) oluşumuna neden olurken, katalaz (H2O2); H2O ve ½ O2’ye dönüştürür. Karaciğer ve böbrek hücrelerinin peroksizomları oksidazları ve katalazları taşırlar. Katalaz en fazla karaciğer hücrelerinde bulunur Plasminojen sentezi Uzun zincirli yağ asitlerinin ve dallı zincirli yağ asitlerinin katabolizması peroksizom enzimleri sayesinde olmaktadır PPARs  Ameboid Hareket Lökositlerin doku aralıklarından geçişi Kemotaksis, kemotaktik maddeler  Tıbbi Fizyoloji, Guyton and Hall, Elsevier, 2017  Zarlardan Geçiş -Hücre zarı seçici geçirgendir -Su molekülleri kolaylıkla hücre zarını geçebilir, hormonların geçişi ise reseptör tarafından tanınmaları ile mümkündür -Hücre zarında hem aktif hem pasif geçişler vardır. -Pasif geçiş şekillerinde enerjiye ihtiyaç duyulmaz, aktif geçişlerde hücre enerji kullanmak zorundadır  Pasif Taşıma Maddelerin enerji harcamadan, yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona hücre zarındaki fosfolipid tabakadan ya da taşıyıcı proteinlerdeki kanallar vasıtasıyla geçişidir Porlar integral hücre zarı proteinlerinden oluşmuştur. Çap ve elektriksel yükleri sebebiyle seçici özellikleri vardır Basit diffüzyon, Osmoz, Kolaylaştırılmış Diffüzyon  Basit difüzyon - Moleküllerin yoğun konsantre oldukları yerden daha az yoğun oldukları bölgeye doğru hareket etmeleridir. Difüzyonu sağlayan enerji, maddelerin sahip olduğu kinetik enerjidir Membrandaki porlardan ya da yağda eriyen maddeler zardan geçer - Suda çözünen maddeler porlardan geçer, bunun için küçük olmaları gerekir -Isı artışı moleküllerin ve iyonların geçişini arttırır -Küçük ve yağda eriyen moleküller hücre zarından kolay geçer -İyonların geçişine izin veren kanalların yapıları farklıdır, sayıları da değişkendir  Hücre Zarı Kanal ve Porları Gap junction Semi channel  Osmoz - Su moleküllerinin yoğun olduğu taraftan diğer tarafa doğru Seely’s Anatomy&Physiology, Vanputte,Regan, Russo, McGraw-Hill, 2014 net su geçişi olur, su için başlayan bu net difüzyona osmoz denir -Enerji gerektirmeyen bir olaydır - Osmozu durdurmak için gerekli basınca o eriyiğin osmotik basıncı denir. Plazmada osmotik basıncı plazma proteinleri belirler -Osmotik basınç parçacık kitlesiyle değil parçacık sayısı ile ilişkilidir. Çünkü parçacıkların kinetik enerjileri eşittir Aquaporin  Protein Kanalların Seçici Geçirgen Özelliği Kanalların çoğu elektriksel sinyallerle-voltaj kapılı kanallar ya da kanal proteinlerine bağlanan kimyasallarla- ligand kapılı kanallar açılır ya da kapanır K+ kanallarında bulunan karbonil oksijenleri K + iyonları ile etkileşime girerken Na + iyonları ile etkileşime girmez ve yalnızca dehidrate K + iyonlarının geçişi sağlanır Na + kanalları negatif yüklü aminoasitlerle yüklüdür ve yalnızca dehidrate Na + iyonlarının geçişine izin verir Oluşan konformasyonel değişiklik ile kapılar açılır ve kapanabilir özelliktedir  Kolaylaştırılmış Diffüzyon Seely’s Anatomy&Physiology, Vanputte,Regan, Russo, McGraw-Hill, 2014 Su ve lipitte erimeyen büyük moleküllerin hücre zarındaki kanallarından geçebilmeleri için taşıyıcı proteine ihtiyaç vardır Yardımcıların devreye girdiği difüzyon çeşidine kolaylaştırılmış difüzyon denir. Taşınacak maddenin bağlanmasıyla taşıyıcı proteinde şekil değişikliği oluşur, taşınma işleminden sonra tekrar eski şeklini alır Enerji gerektirmez Yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona geçiş vardır Glukoz, fruktoz, galaktoz taşınması Glikoz Taşıyıcı Protein 4 (GLUT4)  AKTİF TAŞIMA Düşük konsantrasyonlu bölgelerden yüksek konsantrasyonlu bölgeye doğru madde taşınmasıdır ve bu iş için enerji harcanır Elektrokimyasal gradyana karşı Taşıyıcı protein  Primer Aktif Taşıma Enerji kaynağına doğrudan bağlı taşıma çeşididir Taşıcı protein ATPaz Sodyum/Potasyum pompası; Büyük α ünite, küçük ß ünite Büyük α ünite 3 Na+ u hücre dışına, 2 K+ u hücre içine pompalar, ATPaz Hücre içi daha negatif olur Seely’s Anatomy&Physiology, Vanputte,Regan, Russo, McGraw-Hill, 2014  Sekonder Aktif Taşıma Enerji kaynağına dolaylı olarak bağlı olan taşıma çeşididir Böbreklerde glikozun sodyum ile birlikte taşınması Primer aktif taşınmada Na+ hücre dışına taşınır ve Na+ için konsantrasyon farkı gelişir Glikoz ise hücre içinde fazla olmasına karşın hücre içine taşınır  Sekonder Aktif Taşıma Farklı Hücre Yüzeylerinde Madde Taşınması Endositoz Büyük moleküllerin (glikojen, protein, nişasta,yağ), bakteri gibi yabancı maddelerin bir miktar hücre membranıyla birlikte hücreye alınması Hücre içi Mikrofilamantler (Aktin, miyozin) ATP’nin hidrolizi yoluyla enerji harcanır, Fibrillerin kasılması için hücre dışı sıvıda kalsiyuma ihtiyaç vardır Eksositoz SNARE  Fagositoz Mikroorganizmalar, Hücre/doku yıkım ürünleri Lizozomlar, vesikül membranı ile kaynaşır, içerdikleri asit hidrolazları vesikül içine boşaltırlar-degranülasyon Nötrofiller, doku makrofajları Seely’s Anatomy&Physiology, Vanputte,Regan, Russo, McGraw-Hill, 2014 Fagositozu kolaylaştıran faktörler: Fagositoza uğrayacak yapının yüzeyinin pürüzlü ve pozitif yüklü olması Bakterilerin özgül antikorlar ile bağlanıp opsonizasyonu - Primer lizozom: lizozom enzimleri golgide küçük partiküller halinde sentezlenerek golgiden meydana gelen bir kesecikle çevrilir ve depo edilir - Seconder lizozom: fagositoz ve pinositoz ile hücre dışından alınan maddeler ve sitoplazma artıkları vakuol haline geçer, sonra primer lizozomla birleşerek enzimlerini boşaltır - Lizoferrin, Lizozim - Sindirilen bazı maddeler sitoplazmaya geçer ve sentez olaylarına katılır, zararlı olanlar ekzositoz ile hücre dışına atılır - Hücre organellerinin yenilenmesi, otofaji