Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ZAR YAPISI ve FONKSİYONLARI
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
ZARLAR
Zarlar yaşayan hücrede 5-10nm kalınlığında iki fosfolipit tabakadan oluşur.
Burada yer alan fosfolipit tabaka amfipatik (amphipatic)bir özelliğe sahiptir.
Amfipatik terimi, hem su seven (Hidrofilik) hem de su sevmeyen
(hidrofobik) özellik gösterebilen moleküller için kullanılan bir terimdir.
Buna ek olarak hücre zarları sadece lipitten değil protein ve karbohidrat
da içeren bir tabakadır (Şekil 5.1).
Fosfolipit tabaka hücre zarını oluştururken hidrofilik baş kısımları dışa,
hidrofobik kuyruk kısımları birbirine bakacak şekilde dizilirler (Şekil 7.2)
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Akışkan Mozaik Model:
Hücre zarının çift katmanlı yapısı iki tabakalı fosfolipitten
oluşmuştur. İçine gömülmüş proteinler içerir. Hareketi sn’de 107
kez açılıp-kapanma şeklinde olabilir. Bu da bir bakteri hücre
zarında, 1 saniyede yaklaşık 2μm kadar kayma şeklinde gözlenebilir.
Buna göre membran proteinleri hücre zarının dışında yer alan
eksternal proteinler, hücre zarına yerleşmiş integral proteinler
ve zarın hücreyle birleştiği noktada yer alan periferal proteinler
olmak üzere 3 farklı yerde lokalize olabilir (Şekil 7.3).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Membran hareketi hidrofobik kuyrukların birbirini itmesiyle
gerçekleşir. Burada zarın daha gevşek veya daha sıkı paketlenmiş
olması ve sıcaklık önemli bir etkendir.
Buna göre kuyruklar gevşek paketlenmiş zarlarda birbirini
kolayca iter ve süratle kayarlar. Daha sıkı paketlenmiş olan zarlar
(Ör: Hayvan hücresi zarları) daha yavaş kayma hareketi yapar.
Örneğin insanlarda olduğu gibi sabit bir vücut sıcaklığı varsa
(Ör:37˚C), bu nispeten daha hızlıdır ve sıcaklık arttıkça hız artar.
Bu esnada kanda yer alan kollestrol hücre zarında hidrofobik
kuyruklar arasına yerleşir. Bu da hücre zarının akışkanlığını
azaltır (Şekil 7.5).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Hücre zarının yapısına giren proteinler ve lipitler
Endoplazmik Retikulumda (ER) ve Golgi aygıtında
şekillendirilir ve düzenlenir (Şekil 7.9).
Hücrenin içinde kalacak ve dışına aktarılacak olan
bileşenler yine bu merkezlerde belirlenir ve paketlenerek
hücre zarına yönlendirilir.
Bu nedenle hücre zarının iç yüzü (Sitoplazmaya bakan
kısım) ve dış yüzü (diğer hücreler ile yüzleşen kısım) farklı
moleküler kompozisyonlara sahiptir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Hücre zarının yapısına giren dört temel bileşen:
1.Fosfolipit tabakalar; hemen her hücre zarında yer alır. Esnek bir yapıdadır.
Aynı zamanda madde geçişini kontrol eder. Hayvan hücrelerinde kollestrol,
OH grubu içeren (-) yüklü steroid içerir. Bitki hücrelerinde çok daha az
kolestrol bulunur.
2.Transmembrane Proteinleri; Her zarda görülen önemli bir bileşendir.
Hücre zarından taşınma ve iletişim gibi çok çeşitli görevleri üstlenir.
3.Interior Protein Ağı (İç protein ağı); Zarın yapısını ve şeklini korur.
İntegrin, spektirin gibi aktin yapısında filamentlerle bağlantılıdır. Hücre
zarında yer alan proteinlerin hareketini ve demirlenmesini kontrol eder.
4.Hücre-Yüzey işaretleyicileri; Bunlar ER ve Golgi’de oluşturulup,
olgunlaştırılan glikoproteinler ve glikolipitlerden oluşur.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Elektron Mikroskobuna
dayalı yapısal deliller;
TEM ve SEM çalışmaları
yardımıyla hücre zarına
yönelik pek çok bilgi elde
edilmiştir (Şekil 5.3).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
1.Fosfolipit Tabakalar
Hücre Zarının Ana Bileşeni:
Fosfolipitler bir hidrofilik
(Fosfat) baş kısmına ve bir
hidrofobik (Lipit) kuyruk
kısmından oluşur. Yani amfipatik
bir özellik sergiler.
Fosfatlar su ile bağlantıyı
sağlarken, lipit kuyruklar sudan
uzak durur.
Böylece hücre zarının daha
akışkan ve daha yüksek
sıcaklıklara dayanması sağlanır
(Şekil 5.4).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
2.Transmembran Proteinleri
İntegral proteinlerdir. Hücre zarının
içine gömülürler ve bir maddenin,
proteinin hücre içinden hücre zarının dış
kısmına aktarılmasından sorumludurlar.
Yapılarında çok sayıda nonpolar veya
hidrofobik amino asitler yer alır (Ör:
Bakteriorodopsin).
Hücre zarını boydan boya geçerler.
Genellikle sarmal, α heliks
yapısındadırlar (Şekil 7.6, 5.7)
Bazen βkatlanmalar şeklinde de
görülebilir. Örneğin zar da yer alan por
proteinleri buna örnektir (Şekil 5.8).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Zarda yer alan
proteinlerin görevleri Proteinler çok fonksiyonel bileşenlerdir.
Proteinler ve protein kompleksleri hücre
zarında son derece anahtar görevi olan
olaylarda rol alırlar (Şekil 7.7).
1.Taşıyıcıdırlar. Seçici olarak, farklı
kanallar yardımıyla madde taşınımını
gerçekleştirirler.
2.Enzimatik aktiviteleri vardır. Çoğu
kimyasal reaksiyona girer ve bunları
oluşmasını, ilerlemesini kolaylaştırırlar.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
3.Hücre-yüzey reseptörlerini
tanımlar. Hücre yüzeyinde yer alan
reseptör proteinler yardımıyla
hassas kimyasal mesajları, sinyalleri
alırlar ve iletirler.
4.Hücre-hücre tanıma
aşamasında işaretleyici olurlar.
Hücre zarından taşınan maddelere
işaretleyiciler bağlayarak onların zar
tarafından daha kolay tanınmasını
sağlar.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
5.Hücre-hücre tutunma-
yapışma özellikleri vardır. Bunlar
özel yapıştırıcı proteinlerdir. Böylece
hücreler arasında kalıcı bağlar
oluşmasını ve bu hücrelerin daima
bir arada kalması sağlanır.
6.Sito iskelet tutucularıdırlar.
Bunlar zar proteinlerinin hücre içine
bağımlı kalmasını ve ve hücrenin
şeklinin korunmasını sağlar.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
3. Interior Protein Ağı (İç protein ağı-Periferal Proteinler)
Periferal proteinleri, yapısı değiştirilmiş (=modifiye) lipitler yardımıyla hücre zarına
demirlenmiş şekilde yerleşmişlerdir (Şekil Raven syf 94).
İntegral proteinler ise zar içine dağılmış bir veya daha fazla hidrofobik bölge içerisinde
bulunabilir. Bunlara trans-membran birimleri denir (Şekil 5.6).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
4.Hücre-Yüzey işaretleyicileri
Hücre Zarında yer alan Karbohidratların-Şekerlerin görevleri
Hücre-hücre tanınmasında, bağlanmasında, yönlendirilmesinde, tutunmasında ve zararlı olarak
tanımlanmasında görev alan temel birimler virüslerden insana kadar tüm canlılarda
karbohidratlardır (Şekil 7.8).
Yukarıda tanımaya ve bağlanmaya yönelik görevleri sayılan bütün proteinler aslında
glikoproteinlerdir ve bu görevlerini yapılarında bulunan şeker birimleri ile yaparlar.
Dolayısıyla hücre zarının tanıma ve seçici geçirgen özelliği ya doğrudan bu şeker birimleri
yardımıyla ya da glikoprotein yapısında proteinler vasıtasıyla gerçekleşmektedir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Hücre Zarlarında Pasif Taşınma; Difüzyon ve Osmosis
Pasif taşınma aslında difüzyon olayıdır (Şekil 7.10a). Maddenin çok
yoğun olduğu yerden az yoğun olduğu bölgeye geçmesi esasına dayanır.
Birden fazla madde için madde dengelenmesi sırasında karşılıklı geçiş söz
konusuysa buna konsantrasyon derecelenmesi adı verilir (Şekil 7.10b).
Eğer bu geçiş aşamalarında enerji kullanımı olmuyorsa bu difüzyonların
genel ismi basit difüzyon adını alır.
Eğer bu geçişte geçen madde su ise bu basit difüzyonun adı Osmosis olur
(Şekil 7.11, 5.12).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Aktif difüzyon-Aktif taşınma Daha karmaşık bir difüzyon tipi de yüklü moleküller (Ör: elektrik yüklü iyonların)
arasında görülen difüzyon tipidir.
Bunlar zar porları yardımıyla hücre içine geçerler. Bu geçişlerin bazıları yine enerji
kullanılmadan basit difüzyon ile çok yoğun ortamdan az yoğun ortama olacak şekilde
gerçekleşir (Şekil 7.14).
Bazıların da ise bu geçişi gerçekleştirmek için belli bir elektriksel yük decelenmesine
ve/veya harcanmasına ihtiyaç duyulur. Bunun sebebi az yoğun ortamdan çok yoğun
ortama madde geçişinden kaynaklanır. Zarda yer alan sodyum-potasyum pompaları
örnek olarak verilebilir. Burada sodyum, özellikle glukozun taşınmasında kullanılır
(Şekil 7.15, 7.16).
Bu tip difüzyona Aktif difüzyon adı verilir (Şekil 7.16).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yine aktif taşınmaya örnek
olarak proton pompalarını
verebiliriz.
Bunlar kendileri aktif
taşınma yaparken, basit
difüzyonla başka maddelerin
alımına yani aynı anda diğer
bir maddenin geçişine de
destek verebilirler (Şekil
7.18). Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Endositoz ve Ekzositoz ile Kütlesel Taşınma
Hücre içinde büyük moleküller ve diğer büyük materyallerin hücre içine alınması Endositoz
(Şekil 5.15) ve hücre dışına atılması Ekzositoz adını alır (Şekil 5.16). Bu işlemler için enerjiye ihtiyaç
vardır.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,
Jane B. Reece, Unit 2, Part:7, p: 124-140 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111.
Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, Chapter 5, p:88-106. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY 10020.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER