Hücre Fizyolojisiesaglikonline.com/E-Saglik Online/Fizyoloji/2- Hucre Fizyolojisi.pdf · Sitoplazmik organeller • Özelleşmiş hücresel yapılar: Organeller • Zarlı olanlar

Copyright © 2004 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Hücre Fizyolojisi

Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN


Hücrelerin Fonksiyonel Özellikleri

• Ortamdan ham materyali alırlar

• Enerji üretirler. Bu enerji iç ortam dengesini sağlamak ve sentez reaksiyonlarını yürütmek için gereklidir.

• Kendi moleküllerini sentez ederler

• Organize bir şekilde büyürler

• Çevresel uyarılara cevap verirler

• Çoğalırlar (bazı istisnalar hariç)


Hücrelerin yapısal özellikleri

• Kalıtsal bilgiler DNA içinde saklanır

• Genetik kod temelde aynıdır

• Bilgi DNA’dan proteinlere RNA aracılığı ile geçer

• Proteinler Ribozomlar tarafından yapılır

• Proteinler hücrenin yapısını ve fonksiyonunu düzenlerler

• Bütün hücreler seçici geçirgen bir zar olan plazma membranı ile çevrilidir.


Hücreleri birbirinden ayıran özelliklerEukaryot-Prokaryot


Hücrenin Organizasyonu

• Hücreyi oluşturan farklı maddeler topluca protoplazma adını alır.

• Protoplazma temel olarak 5 farklı maddeden oluşmuştur.

• Su, Elektrolitler, Proteinler, Lipidler, Karbonhidratlar


Su

• Su, hücrelerin temel sıvı ortamıdır.

• Birçok hücrenin %75-80’i sudan oluşmuştur.

• Hücre içindeki kimyasal maddelerin çoğu suda çözünmüş durumdadır.

•


Elektrolitler

• Hücreler için gerekli inorganik kimyasallardır

• Hücre içindeki en önemli elektrolitler;

Potasyum, Magnezyum, Fosfat, Sülfat, Bikarbonat, Sodyum, Klor ve Kalsiyum’dur


Proteinler

• Sudan sonra hücredeen fazla bulunan maddelerdir.

• Normalde hücre kitlesinin %10-20’sini oluştururlar

• Hücre proteinleri yapısal proteinler ve genellikle enzim işlevi gören globüler proteinler diye ikiye ayrılırlar


Lipidler

• Yağ çözücülerde eriyen maddelerdir

• Çoğu hücredeki en önemli lipidler fosfolipid ve kolesterol’dür

• Fosfolipid ve kolesterolün dışında hücrede , nötral yağ olarak da adlandırılan trigliserid lipidler de bulunmaktadır


Karbonhidratlar

• Glikoproteinlerin bir parçası olmak dışında yapısal olarak pek önemli değillerdir

• Ancak, kolay ve anaerobik ortamda enerji sağlamaları nedeniyle hücrelerin beslenmesinde önemli rolleri bulunmaktadır


Hücre


Hücre

• Hücrelerde ışık mikroskobuyla görülebilen temel elemanlar• Hücre zarı

• Sitoplazma

• Çekirdek zarı

• Çekirdek

Zar yapıları çok ince olduğundan ışık mikroskobunda görülemez. Ancak eektron mikroskobuyla izlenebilir. Işık mikroskobunda ancak hücrenin sitoplazmik sınırları görülebilir.


• “Zarsı” (membranöz) dokular:

• Örnek: Perikard zarı

• Epitel dokular: birkaç hücre kalınlığında

• Hücre zarı

Zarlar (Membranlar): İki anlamda kullanılır!

“Zar” (membran) sözcüğü iki farklı anlamda kullanılır. Bunlardan birisi organları saran ve ince bir hüre tabakasından oluşan organ zarları; diğeri de hücre zarıdır. Bu terimler birbirlerinden tamamen farklıdır.


Perikardiyal zar kalbiçevreleyen dokudur.

kalp

Gevşek bağ doku

Perikardiyal zar: bağ doku ile desteklenmis yassı epitel hücreleri

Perikardiyal zarı ouşturan her hücre hücre zarı ile çevrilidir

Fosfolipid çift tabakadan oluşan hücre zarı

Hücre

Hücre zarı, çok farklı özelleşmeler yapabilen son derece kompleks bir örtüdür. Hücrenin canlılığı için en önemli yapıdır.


Hücre Zarı (Plazmalemma)

• Kalınlığı 7.5-10 nanometre

• İki sıralı fosfolipit tabakası + düzensiz dağılmış protein molekülleri

• %55 protein, %25 fosfolipit, %13 kolestrol, % 4 diğer lipitler, %3 karbonhidrat

• Seçici-geçirgendir.

• Küçük, yüksüz ve yağda eriyen moleküller hücre zarından kolay geçerken; büyük, yüklü ve yağda erimeyen moleküller kolay geçemezler.


Hücre Zarı (Plazmalemma)


Hücre zarının görevleri

• Maddelerin hücreye giriş çıkışını düzenler

• Hücreyi korur ve örter

• Diğer hücre ve dokuların tanınmasını ve onlarla haberleşmeyi sağlar

• Hücre iskeletinin bir parçasıdır


Zar proteinleri

Periferal proteinler

İntegral proteinler

Hücre zarında fosfolipid tabakası içinde yüzen protenler periferal (zarın sadece bir yüzüne bakan) veya integral (zarın her iki yüzeyine uzanan; zarı boydan boya kat eden) proteinler olabilirler.


Zar proteinleri

• Taşıma

• Enzimatik Aktivite

• Sinyal iletimi için reseptör

Zar proteinlerinin farklı işlevleri


Zar proteinleri

• Hücreler arası yapışma

• Hücre adhezyon molekülleri (CAM)

• Hücrelerarası tanıma

• Glikoproteinler

• Hücre iskeleti ve hücredışı matrikse bağlanma

Zar proteinlerinin farklı işlevleri


Zar karbonhidratları

• Glikokaliks

• Hücre dışına uzanan glikoproteinler ve Glikolipitler

• Proteoglikanlar küçük proteinlerle hücrenin dış yüzeyine tutunmuş karbonhidratlardır.

• Görevleri

1. Hücrenin tanınma bölgelerini (kan grubu, immün yapı vs) oluştururlar.

2. Negatif yüklü hücre yüzeyi oluştururlar

3. Hücrelerin birbirine tutunmasını sağlarlar

4. Reseptör (insülin vb) olarak görev yaparlar


Protoplazma

• Su (%70-85)

• İyonlar

• K, Mg, PO4, SO4, HCO3, Na, Cl, Ca

• Protein (%10-20)

• Yapısal (mikrotübül, filament vs)

• İşlevsel (enzim)

• Lipitler

• Fosfolipitler ve kolestrol (%2), zar yapılarda bariyer görevi

• Trigliserid (yağ hücresinde %95)

• Karbonhidratlar (%1)


Sitoplazma ve sitozol

• Çekirdek zarı ile hücre zarı arasında jel benzeri sıvı sitoplazma

• İçinde partiküllerin bulunduğu berrak sıvı kısmı sitozol

• Çözünmüş protein, elektrolit ve glikoz vb

• Küçük ve büyük partiküller ve organeller

• Yağ kürecikleri, glikojen granülleri, ribozom


Sitoplazmik organeller

• Özelleşmiş hücresel yapılar: Organeller

• Zarlı olanlar

• Mitokondri, peroksizomlar, lizozomlar, endoplazmik retikulum ve Golgi cihazı

• Zarsız olanlar

• Hücre iskeleti, sentriyoller ve ribozomlar


Hücredeki zarlı yapılar

• Hücre zarı

• Çekirdek zarı

• Endoplazmik retikulum

• Mitokondri

• Lizozomlar

• Peroksizomlar

• Golgi Aygıtı


Mitokondri

• Çift zarlıdır.

• Sayısı değişkendir (100 - birkaç bin)

• Yapısında DNA da bulunur. Bölünebilir.

• “Matriks” çözünmüş enzimlerle doludur.

• ATP üretimi iç zar ve matriks kısmında yapılır

• Oksijen ve besin moleküllerini alıp, CO2, H2O ve enerji (ATP) üretir.


Mitokondri


Ribozomlar

• %35 protein, %65 ribozomal RNA’dan yapılmıştır.

• Protein üretimi...

• Serbest veya bağlı halde bulunurlar.

• Çekirdekçikte yapılıp sitoplazmaya geçerler.


Ribozomlar


Endoplazmik retikulum

• Sitoplazmik kanalcıklar ve kesecikler sistemi

• Endoplazmik matriks sitoplazmadan farklı sulu bir sıvıyla dolu

• Granüllü endoplazmik retikulum (GER)

• Düz endoplazmik retikulum (DER)


Endoplazmik retikulum

• Granüllü ER • Protein yapılı salgı maddelerin üretimi

• İntegral zar proteinleri ve fosfolipit üretimi

• Düz ER • Karaciğerde steroid hormonların üretimi, lipit ve

kolestrol metabolizması, toksinlerin yok edilmesi

• Steroid yapılı hormonların üretimi

• İnce bağırsakta yağların emilimi, sentezi ve taşınması

• İskelet ve kalp kasındaki düz ER’ye sarkoplazmik retikulum denir. Ca depolanmasından sorumludur


Golgi aygıtı

“Paketleme merkezi” Salgı yapan hücrelerde

gelişmiş durumdadır. Kompleks proteinli

maddelerin (hormon, enzim) modifiye ve konsantre edilerek, paketlenip hücre dışına salgılanmasında rol oynar.

Lizozomları da oluşturur Hyalurnik asit ve

kondroitin sülfat sentezi yapar.


Golgi aygıtı


Lizozomlar

• Savunma ve sindirim organelidir.

• 250-750 nm çapında kesecik

• ER ve golgi kompleksinde üretilen hidrolaz (sindirici) denilen parçalayıcı enzimleri içerirler.

• Büyük moleküllü besin maddelerini (glikojen vb)

• Bakteri, virüs (fagositik vakuol), toksinleri

• Bozulmuş hücre organellerini (otofajik vakuol) sindirirler.

• Kemikte Ca salarlar


Peroksizomlar

• Lizozomdan farkları

• Kendi kendilerini çoğaltırlar

• Oksidaz ve katalazlar içerirler

• H2O2 (hidrojen peroksit), katalaz

• Ör; alkolün karaciğer hücrelerindeki peroksizomlarda detoksifikasyonu

• Serbest radikallerin detoksifikasyonu


Hücre iskeleti üç temel tip lif yapısı içerir.

• En ince olanlar “mikrofilamentler”dir ve genellikle aktin iplikçiklerinden olulur.

• Orta kalınlıkta olan ara filamentlerdir. Ara filamentler farklı tipte proteinlerden oluşurlar.

• En kalınları ise mikrotübüllerdir ve tübülin moleküllerinin birleşmesinden oluşurlar.

Hücre iskeleti


Hücre iskeleti


Hücre iskeleti

• Sitosolü bir arada tutan iskelet...

• Hücre zarı aracılığıyla diğer hücrelere tutunup dokunun stabilitesinde de rol oynar

• Çoğunluğu protein yapılar

• Filamentler: Aktin, miyozin vs

• Mikrotübüller; polimerize tübülin moleküllerinden oluşur.


Hücre hareketi


Çekirdek

• Çekirdek zarı, çekirdekçik ve kromatinin yer aldığı nukleoplazmadan oluşur

• Hücrenin gen içeren kontrol merkezidir

• Neredeyse bütün hücresel proteinlerin kalıbını oluşturur

• Sentezlenecek proteinlerin çeşidi ve miktarını belirler


Çekirdek Zarı ve Çekirdekçik


Kromatin ve DNA

DNA ve histonlar =kromatin

Hücre bölünmeye başladığı zaman kısalıp yoğunlaşır


Motor moleküller

• Harekette görev yapan protein yapılar

• ATP den enerji alırlar

• Organellerdeki reseptörlere tutunurlar


Sentrioller

• Çekirdeğin yakınında sentrozomda yerleşik

• 9 tane 3 lü mikrotübülden oluşur

• Mitozda iğcikleri yapar

• Siliya ve kamçının kaidesidir.


Siller (cilia) ve Kamçılar (flagella)


Siller (cilia) ve Kamçılar (flagella)


Silia hareketi

Ritmik kinosilya hareketi


Silia hareketi

Kinosilyalar ritmik olarak vuruş hareketi yaparak solunum sistemindeki mukus salgısını ağız ve üst solunum yollarına doğru sürekli hareket ettirirler ve böylece mukusa yapışan tüm yabancı maddelerin ciğerlerden uzaklaştırılmasını sağlarlar.


Kubbecikler

Kubbecikler (Vaults) henüz ne işe yaradıkları tam bilinmeyen ama her hücrede bir kaç bin adet bulunan nano-taneciklerdir. Çekirdekten sitoplazmaya özellikle rRNA ve mRNA taşınmasında aracılık ettikleri düşünülmektedir.



İntegral Yapısal Membran Proteinleri

Ekstrasellüler sıvı

Membranı kateden protein

Hücre iskeleti proteini

İntrasellüler sıvı

Periferal protein

Hücre iskeletinin zar ve zar proteinleri ile ilişkisi.


İntegral Yapısal Membran Proteinleri

Karbonhidrat Ekstrasellüler sıvı

FosfatSitoplazmik kıvrım


Hücre zarı

Membranı 7 kez kateden bir integral membran proteini

İntegral zar proteinleri genellikle hücre zarını bir kaç kez kat eden alt birimlerden oluşan uzun ve kompleks protein zincirleridir.


• Membrana bağlı enzimler

• Dış reaksiyonlar

• İç reaksiyonlar

• Özgül molekül bağlayan reseptörler (almaçlar)

• Örnek: Hormonlar

Molekül Bağlayan Membran Proteinleri


Ekstrasellüler sıvı

Reseptör

Ligand

Ligand-Reseptör kompleksi

Hücre içi olaylar

Hücre zarı

Hücre zarına bağlı olan enzimler hem iç hem de dış tepkimelerin yürütülmesini sağlarlar. Ayrıca reseptör olarak işlev gören moleküller kimyasal mesajların hücre içine iletilmesini sağlarlar.


• Kanal proteinleri

• Açık

• Kapılı

• Taşıyıcı proteinler

• Molekülleri geçici olarak bağlayan proteinler

• Yavaş taşıma yaparlar

Taşıyıcı Proteinler


Kanal proteinlerinin alt birimlerinin yapılanması


Taşınım Proteinleri

(a) Açık kanallar (b) Kapılı kanallar

ESS

Hücre membranı

Açık Kapalı


Kanallar

• Su kanalı

• Aquaforinler

• İyon kanalları

• Özgül iyon kanalları

• Özgül olmayan kanallar • Kapılı kanallar

• Kimyasal kapılı kanallar

• Voltaj kapılı kanallar

• Mekanik kapılı kanallar


Taşıyıcı Proteinler

Açık kanallar: porlar

(b) Taşıyıcılar

Taşıyıcı İSS ya doğru açık

Taşıyıcı ESS ya doğru açık

ESS

ESS

Hücre membranı


ENERJİ GEREKSİNİMİ

ATP den enerji

gerektirenEnerji

gerektirmeyen

Difüzyon

BasitDifüzyon

KolaylaştırılmışDifüzyon

PrimerAktif

taşınım

Endositoz

Ekzositoz

Fagositoz

MembrandaVezikül

Oluşumu gerektirir

Aracılı taşınımmembran proteini

gerektirir

MolekülLipid çift katmandan

direkt geçer

FİZİKSEL GEREKSİNİM

SekonderAktif

taşınım

Zarlardan Taşınım Mekanizmaları


Difüzyon:

Difüzyon hızı = Yüzey Alanı . Derişim farkı

Zar direnci . Zar kalınlığı

Yağda çözünebilirlikMolekül boyutuZar direnci =


• Uniport

• Kotransport

• Simport

• Antiport

Taşıyıcı Aracılı Taşınım:

Uniport taşıyıcı Simport taşıyıcı Antiport taşıyıcı

Glukoz Glukoz

Kotransport


• Taşıyıcı protein kullanılır

Kolaylaştırılmış Difüzyon


Kolaylaştırılmış Difüzyon


• Taşıyıcı molekülün hareketi için enerji gerekir

• Konsantrasyon farkına zıt yönde taşınım

Primer Aktif Taşınım (pompa)


Primer Aktif Taşınım (pompa)

• Na+- K+ATP az Pompası

• Ca2+ATP az Pompası

• H+ATP az Pompası

• H+- K+ATP az Pompası


Na+- K+ATP az Pompası


• Kotransport

• Moleküllerin kinetik enerjisi kullanılır

Sekonder Aktif Taşınım


• Partiküllerin taşınımı

• Büyük moleküller

• Fagozom

• Fagositoz

Membranlardan Veziküllerle Taşınım


• Pinositoz: Seçici olmayan

• Reseptör aracılı endositoz: Özgül substrat

• Fagositoz

Endositoz and Ekzositoz:

Documents

Hücre Fizyolojisiesaglikonline.com/E-Saglik Online/Fizyoloji/2- Hucre Fizyolojisi.pdf · Sitoplazmik organeller • Özelleşmiş hücresel yapılar: Organeller • Zarlı olanlar