aea | hücre fizyolojisi ders notları 1 hücre fizyolojisi w w w. a hmetemreazak li.com | a hm etem...

AEA | Hücre Fizyolojisi Ders Notları

1

Hücre Fizyolojisi

w w w. a h m e t e m r e a z a k l i . c o m | a h m e t e m r e a z a k l i @ g m a i l . c o m

Hücre Nedir ?

• Nasıl ki bir evin yapısal birimi tuğlalar ve tahtalar ise, tüm canlıların en küçük yapısal birimi de hücrelerdir.

• ‘Cell’ hücre demektir. Bu sözcük Latince ‘Cellula’ kelimesinden türetilmiştir. Cellula, küçük odacık anlamınagelmektedir.

• Hücre denen küçük odacıkta, hayatta kalmak için gerekli olan tüm küçük parçalar mevcuttur. Hücre, bu parçalarıiçeren mikroskobik bir pakettir. Hücresel yapıların incelenmesinde mikroskoplar kullanılır. Elektron mikroskopuyla0,002 mikrometreye, ışık mikroskopu ile de 0,2 mikrometreye kadar olan yapılar ayırtedilebilmektedir. Hücreninişlevsel morfolojisi ve organelleri hakkındaki bilgilere bu incelemelerle ulaşılmıştır.

• İnsan vücudu yaklaşık 100 trilyon hücreden oluşmaktadır. Bu 100 trilyon hücrenin, yaklaşık 25 trilyonu kırmızı kanhücreleridir. Kırmızı kan hücreleri (=Alyuvarlar=Eritrositler) vücudumuzda en fazla sayıda bulunan hücrelerdir.Bunun dışında vücutta 200’den fazla çeşit hücre bulunmaktadır.


2

Hücreler, iş levsel özelliklerine göre şekillenmişyap ı lardır.

‘Kırmızı Kan Hücresi’ ‘Makrofaj’ ‘Sinir Hücresi’ ‘Yağ Hücresi’

Örneğin kırmızı kan hücreleri, oksijenin taşınabilmesi için şekillenmiş yapılardır. Konkav girintiler, oksijenin difüzyonyapabileceği geniş bir yüzey alanı sağlar. Başka bir örnek olarak sinir hücreleri ise, sinirsel iletim görevine özel olarakşekillenmiş dallı bir yapıya sahiptir. Savunmada görevli makrofaj hücrelerinin de, besin depolamasında görevli yağhücrelerinin de işlev ve şekil uyumu net şekilde görülebilmektedir.

Hücrelerin uzunlukları değ işkendir.

Burada bir sinir hücresi görmekteyiz. Sinir hücrelerine ‘nöron’denir. Dendrit denen yapılar uyartıyı alır ve hücre gövdesine iletir.Uyartıyı hücre gövdesinden akson alır ve diğer bir sinir hücresineya da tepki organına iletir. Her nöronda sadece bir tane aksonvarken, çok sayıda dendrit bulunur. Bu sayede nöronlar, pek çokbaşka nörondan sinyal alabilmektedir.

Hücrelerin uzunlukları değişkendir. Vücudumuzda santimetreninbeş binde biri (2 mikrometre) uzunluğunda hücreler olmaklabirlikte, 1 metreden uzun hücreler de bulunmaktadır. Örneğinayak parmaklarımızı hareket ettirmeye yarayan hücreler oldukçauzundur.

Merkezi sinir sisteminin içindeki nöronların aksonları oldukçakısayken (Beyin ve omurilikteki sinir hücrelerimizin aksonları),beyin ve omurilik dışındakiler 1 metreye varan uzunluğa sahipolabilmektedir.


3

Hücresel homeostazın kaybı , hastalığa nedenolur.

• Homeostaz, iç denge demektir.

• Hücresel homeostaz kaybı, neredeyse her hastalığın temelini oluşturmaktadır.

• Vücuttaki iç dengenin temelleri, hücre düzeyine dayanır.

• Hücrelerin işlevlerindeki anormallikler, tüm sistemler üzerinden olumsuz etkilere sahip olacaktır.

Bütün hücreler, aynı temel bölümlere ve bazıortak iş levlere sahiptir .

• Bütün hücreler karbon, hidrojen, azot, oksijen ve eser miktarlarda diğer birkaçelementten oluşmuştur.

• Hücreler, hücre dışı sıvıda yaşarlar.

• Hücre dışı sıvıda, hücrenin yaşamı için gerekli besin maddeleri bulunur. Eğer bubesin maddeleri yeterliyse, hücreler bunları alırlar, enerjiye çevirirler veyaşamlarını sürdürürler. Örneğin; oksijen tüm hücrelerde hücre işlevleriningerektirdiği enerjiyi sağlamak için karbonhidrat, yağ ya da proteinlerle tepkimeyegirer. Besinleri enerjiye dönüştüren genel mekanizmalar, tüm hücrelerde temelolarak aynıdır.

• Hücreler, kimyasal reaksiyonların son ürünlerini kendilerini çevreleyen sıvıyavererek atık ürünleri uzaklaştırabilirler.

• Hücreler, vücudun genetik kodunu içerirler. Bu sayede sentezleyecekleri maddelerikontrol edebilirler ve kendilerini kopyalayabilirler. Belli bir tip hücrehasarlandığında, geriye kalan bu tipteki hücreler gereksinim karşılanıncayakadar çoğalırlar.


4

Hücre Teorisi

1.Hücre, yaşayan organizmaların temel yapısal ve fonksiyonel birimidir.

2.Bir organizmanın faaliyeti, bireysel ve toplu olarak onun hücrelerinin aktivitesinin her ikisine de bağlıdır.

3.Yapı ve fonksiyonun tamamlayıcılık ilkesine göre, hücrelerin biyokimyasal aktiviteleri onların şekil veya biçimleritarafından ve özgün hücre içi yapıların göreceli sayısı tarafından belirlenir.

4.Bir nesilden diğerine yaşamın devamlılığı, hücresel bir temele sahiptir.

Hücrenin Organizasyonu

• Hücrenin başlıca dört ana bölümü vardır:

1. Hücre zarı → Hücreyi dış ortamdan ayırır. Çift katlı, yağ moleküllerindenoluşan bir yağ tabakasıdır. İçine gömülü olan proteinler vardır. Hücre zarı,hücreye şekil vermekle ve hücre içine-dışına madde geçişini kontrol etmeklegörevlidir.

2. Sitoplazma → Çekirdekle hücre zarı arasında bulunan yapıdır. Birçok hücreselreaksiyona ev sahipliği yapar. Bir hücrenin çekirdek haricindeki tüm içeriğisitoplazmayı temsil eder.

3. Hücre organelleri → Organellerin her biri, hücre için özel bir görevi yerinegetirir. Bunların çoğu zarla çevrili yapılardır. Nasıl ki insan için karaciğer,böbrek, beyin vb. organlar farklı ve önemli bir işlevi yerine getiriyorsa;organelleri de hücrenin iç organları gibi düşünebiliriz. Bunlar, alt hücreselyapılardır.

4. Çekirdek → Hücresel aktiviteler çekirdekte kontrol edilir, yani hücreninkontrol merkezidir. Tipik olarak, hücrenin merkezine yakın bir konumdabulunur. Hücrenin genetik bilgileri burada yer alır. Eğer bir hücrenin çekirdeğiçıkartılacak olursa, o hücre canlılığını sürdüremez. Çekirdek hücre için buderece hayatidir. Çekirdek ve sitoplazma, çekirdek zarı ile birbirinden ayrılır.


5

Sitoplazmanın üç ana bileşeni mevcuttur.(Sitozol, organeller ve inklüzyonlar)

1.Sitozol (Sito=Hücre, Plazma=Sıvı, Sitoplazma=Hücre Sıvısı)

• Yarı şeffaf (Saydam) ve visköz (Az akışkan) bir sıvıdır.

• Çoğunluğu sudan oluşur.

• Kompleks bir karışımdır. Proteinler, tuzlar, şekerler, bir takım katı maddeler içinde çözünür.

2.Organeller

• Organellerin her biri, hücre için özel bir görevi yerine getirir. Bunların çoğu zarla çevrili yapılardır. Nasıl kiinsan için karaciğer, böbrek, beyin vb. organlar farklı ve önemli bir işlevi yerine getiriyorsa; organelleride hücrenin iç organları gibi düşünebiliriz. Bunlar, alt hücresel yapılardır.

3.İnklüzyonlar

• Hücre tipine göre kalıcı olan ya da olmayan kimyasallara inklüzyonlar denir.

• Karaciğer ve kas hücrelerindeki glikojen granülleri örnekleridir.

• (*Granül=Ancak ışık mikroskopuyla görülebilen, maddenin en küçük taneleridir.)

Protoplazma Nedir ?

• Hücreyi oluşturan farklı maddelere topluca protoplazma denir.

• Protoplazmayı 5 ana bileşen oluşturmaktadır:

1. Karbonhidratlar

2. Yağlar

3. Proteinler

4. Su

5. Elektrolitler


6

Protoplazman ın Bileşenleri (Karbonhidratlar)

• Karbonhidratlar, yapısal işlevde çok az görev alırlar. Esas olarak hücrenin beslenmesinde rol oynarlar.

• İnsan hücrelerinde karbonhidrat depoları fazla değildir. Oranlama yapılırsa, toplam hücre kütlesinin %1’ini oluştururlar.Ancak kas hücrelerinde bu oran %3’e, zaman zaman karaciğer hücrelerinde %6’ya kadar çıkabilir.

• Hücre dışı sıvıda çözünmüş halde glikoz (C6H12O6) her zaman kullanılabilir halde bulunur. Ayrıca az miktardakarbonhidrat da glikojen şeklinde depo edilir.

• Glikojen, glikozun polimeridir. Yani glikojen, glikoz birimlerinden oluşur. Glikoz suda çözünür, glikojen çözünmez. Glikozparçalanamaz, monosakkarittir.

• Glikojen, karaciğer ve kaslarda depolanır; kas glikojeni kas liflerinin enerji gereksinimlerini karşılar.

Protoplazman ın Bileşenleri (Yağ lar)

• Yağlar, hücrede gruplar halinde bulunur.

• En önemli yağlar, fosfolipitler ve kolesteroldür.

• Yağlar, toplam hücre kütlesinin %2’sini oluştururlar.

• Yağlar suda erimezler. Hücre zarı ve farklı hücre bölümleri bu sayede birbirinden ayrılırlar. Hücre içi zar bariyerlerioluşmuş olur.

• Bazı hücreler büyük miktarlarda nötral yağlar içerirler. (Trigliseritler) Yağ hücrelerinin %95’i trigliseritlerden oluşur. Buhücrelerde depolanan yağ, vücudun temel enerji kaynağını oluşturur. Vücut ihtiyaç duyduğu anda çözünürler ve enerjisağlarlar.


7

Protoplazman ın Bileşenleri (Proteinler)

• Birçok hücrede sudan sonra en çok proteinler bulunur. Proteinler, hücre kütlesinin % 10-20’sini oluştururlar.

• Proteinler yapısal ve işlevsel olmak üzere iki kısımda incelenmektedirler.

1. Yapısal Proteinler

• Çoğunlukla uzun filamentler şeklindedirler.

• Mikrotübüller, organelleri oluşturur.

• İnce filamentöz tübüller, sitoplazma ve nükleoplazmanın kendi bölmelerinde birlikte kalmalarını sağlar.

• Fibriler proteinler, bağ dokusunda bulunurlar.

2. İşlevsel Proteinler

• Genellikle enzim görevi görürler. Bu sayede hücre içerisindeki özgül kimyasal reaksiyonları katalizlerler. (Tepkimehızını arttırırlar.)

• Hücre sıvısı içinde hareketlidirler.

Protoplazman ın Bileşenleri (Su)

• Hücrenin temel sıvı ortamı sudur. Yağ hücreleri hariç, birçok hücrenin %70-85’i sudan oluşur.

• Hücredeki birçok kimyasal madde suda çözünmüştür. Suda çözünmeyen maddeler de süspansiyon oluşturur.

• Erimiş kimyasallar arasında kimyasal reaksiyonlar gerçekleşir. Bu reaksiyonlar zarların ya da süspansiyon halindeki parçacıklarınyüzeylerinde gerçekleşir. Hücresel reaksiyonlar, canlılığın temelini oluşturmaktadır.

• Suya karşı afinite gösteren herhangi bir bileşik hidrofiliktir. (Suyu seven) Bazı durumlarda bileşikler hidrofilik olsalar da sudaçözünmezler. Hücredeki sulu ortamda asılı halde kalırlar. Bu karışım kolloid (Emülsiyon) örneğidir. Pamuk, hidrofiliktir. Ama sudaçözünmez, suyu emer. Çok büyük selüloz moleküllerinden yapılmıştır. Su ile hidrojen bağları kuran bölgelere sahiptir.

• Su ile hidrojen bağları kuramayan (İyonik olmayan-Polar olmayan) bileşikler hidrofobiktir. (Suyu sevmeyen)

• Yağlara benzeyen hidrofobik moleküller, hücre zarlarının temel bileşenleridir. Hücre zarı, koruyucu, çözünmez bir tabakadır.


8

Hücre İçindeki İyonlar

• Hücre içindeki en önemli iyonlar; potasyum, magnezyum, fosfat, sülfat ve bikarbonattır. Çok daha az miktarda sodyum,klor ve kalsiyum da bulunur.

• İyonlar iki önemli işlevi yerine getirirler:

1. Hücresel reaksiyonlar için gerekli olan inorganik kimyasalları oluştururlar.

2. Hücre zarı üzerinde etkili olanları vardır. Bunlar sinir ve kas liflerinde elektrokimyasal uyarıların iletisini sağlarlar.

• Hücre zarında negatif ve pozitif iyonlar eşit dağılmaz. Hücre içi, hücre dışına göre daha elektronegatiftir. Bu dağılımıneşit olmaması, kas ve sinir iletimi için oldukça önemlidir.

Hücre Zarı = Plazma Zarı


9

Hücre Zarı

• Hücre zarı çift tabakalıdır. Hücreyi çepeçevre sarar.

• 7.5-10 nanometre kalınlığında, ince, kıvrılabilir ve esnek bir yapıdadır. Bir kitap sayfasından 8000 kat incedir.

• Karbonhidratlar da önemli olmakla birlikte, esas bileşenleri yağ ve proteinlerdir. (%55 protein, %25 fosfolipit, %13kolesterol, %4 diğer lipitler ve %3 karbonhidrat…)

• Mozaik model içerisinde bir çoğu sıvı lipit tabaka içerisinde yüzen proteinler mevcuttur.

• Hücre zarı, seçici-geçirgen özelliğe sahiptir. Bazı maddelerin, diğerlerinden daha kolay geçmelerine izin verir.

• En temel görevi, vücudun iki ana sıvı kompartmanını (Hücre içi=intrasellüler ve hücre dışı=ekstrasellüler) birbirindenayırmaktır. Hücre içinde meydana gelen kimyasal işlevleri, hücre dışı ortamdan yalıtır.

Hücre Zarındaki Yağ lar


10

Hücre Zarının Fosfolipit Yapısı

• Fosfolipit yapısı üç bileşenden oluşur:

1. Fosfat Grubu: Baş bölümünü oluşturur.

2. Gliserol: Omurgasını oluşturur.

3. Yağ Asitleri: İki adettir. Kuyrukları oluşturur.

• Ortadaki gliserol, iki yağ asidinin fosfat grubuna tutunmasını sağlar.

• Fosfolipit molekülünün baş kısmı hidrofiliktir, yani suyu sever. Bu kısım yüklü, polardır.

• Kuyruk kısmı ise hidrofobiktir, yani suyu sevmez. Bu kısım yüksüz, apolardır.


• Her fosfolipit molekülünün bir ucu suda çözünebilir, birucu ise yağ içindedir.

• Fosfolipit moleküllerinin suyu sevmeyen kısımları sutarafından itilir ve birbirleri tarafından çekildiklerinden,zar ortasında birbirlerine bağlanma eğilimindedirler.

• Suyu seven fosfat kısımları ise tüm hücre zarının ikiyüzeyinde, hücre içi su ve hücre dışı su ile temashalindedir.

• Fosfolipit molekülü, amfipatik bir moleküldür. Çünkühem hidrofilik, hem de hidrofobik kısımlara sahip birmoleküldür.


11


• Çizimlerde dümdüz çiziyor olsak da, fosfat grupları dairesel bir şekilde toplanmış olurlar ve hücre içi, hücre dışıdiye çizdiğimiz hayali yuvarlağın etrafında şekillenirler.

• Hücre zarı da dahil olmak üzere, esasında bütün biyolojik zarlarda bu fosfolipit molekül yapı izlenir. Fosfolipitlerinbu kendini yönlendirme özelliği sayesinde, biyolojik zarlar hasar aldığı zaman; fosfolipitler küre biçiminde kapalıyapılar halinde biraraya gelir.

Hücre Zarının İş levleri

• Hücre zarının kıvamı zeytinyağına benzerdir. Dinamik bir sıvıdır. Yağ molekülleri, membran yüzeyine paralel bir şekilde hareketederler.

• Lipitlerin çoğu ve proteinlerin bazıları, yanal olarak zar düzlemi içerisinde hareket edebilirler. Fosfolipitlerin zar içerisindeki yanalhareketleri saniyede yaklaşık 107 kez olacak kadar hızlıdır. Yani birçok bakteri hücresinin uzunluğu kadar yol alırlar.

• Bir molekülün bir fosfolipit tabakasından diğerine geçmek üzere zarı enine katetmesine oldukça seyrek rastlanır; molekülün bunuyapabilmesi için, hidrofilik kısmının zarın iç kısmındaki hidrofobik bölgeyi geçmesi gerekir.

• Proteinler, lipitlerden daha büyük oldukları için daha yavaş hareket ederler. Ancak bazı zar proteinleri sürüklenir. Bazı zarproteinlerinin de muhtemelen sitoplazmik bölgelerine bağlı haldeki motor proteinler aracılığıyla hücre iskeleti lifleri boyunca belirli biryöne hareket ettikleri görülür. Bununla birlikte, birçok zar proteini hücre iskeleti ya da hücre dışı matriks ile yaptıkları bağlantılarnedeniyle hareketsiz durumdadır.

• Sıcaklık azaldıkça, fosfolipitler sonuçta sıkı bir paketlenme düzenine geçer. (Akışkanlık azalır.) Katılaşana kadar akışkanlık sürer. Eğerzar, doymamış hidrokarbon kuyrukları açısından zengin fosfolipitler içeriyorsa; daha düşük sıcaklıklara kadar sıvı halde kalır.❖ Doymuş yağ asitleri düzdür. Tamamen doymuş yağ kuyrukları olan yağ molekülleri, beraberce sıkı sıkıya durabilir. (Örn.Tereyağı) Doymamış yağ asidi kuyruklarının sıkı

sıkıya durması zordur. Doymamış kuyruklu yağlar, oda sıcaklığında sıvıdır. (Örn.Zeytinyağı)


12

Zardan Madde Geçiş inin Genel Düzenlenmesi

• Çift katlı hücre zarı (Plazma membranı) yarı geçirgen yapıya sahiptir. (Semipermeabilite)

• Fosfolipitler birbirine çok yakın bir biçimde sıkıştırılmışlardır. Dolayısıyla hücreden geçebilen moleküller genellikle küçük moleküllerdir.

• Zarın orta kısmı hidrofobik bölgedir, sitoplazmik taraftaki ve hücre içindeki dış kısımları hidrofilik kısımlarıdır.

• Hücre zarından geçecek bir maddenin, sıkı fosfolipitlerin arasından geçebilmesi gerekir. Yani bir diğer deyişle, hidrofobik bir bölgedengeçebilmesi gerekir.

• Hücre zarından küçük ve apolar moleküller geçebilir !

• Zarın ortasındaki lipit tabaka, suya eriyen maddelerin geçişine izinvermemektedir. İyonlar, glikoz, üre vb. Ancak oksijen, alkol, karbondioksitgibi maddeler, zardan kolaylıkla geçebilirler.

Zardan Madde Geçiş inin Genel Düzenlenmesi

1. Küçük ve apolar moleküller, hücre zarından geçebilir. Bunun ismi pasif difüzyondur. Bunlara en tipik örnek olarak gazları verebiliriz.Oksijen, karbondioksit, azot, benzen vb.

2. Küçük ve polar moleküller, hücre zarından geçebilir. Su oldukça küçük bir molekül olup polardır, hücre zarından geçebilir. Yağda eriyenbir madde olan alkol de hücre zarından geçebilir. Hücre zarından küçük moleküller geçebilir, ancak hücre zarı geçen maddelerin apolarolmasını da ister. Bu nedenle su ve alkol küçük ama polar olduğundan, hücre zarından daha yavaş geçer. Geçebilmelerinin nedeni, çokküçük olmalarıdır. Ancak orta kısımdaki hidrofobik yapılar, hızı yavaşlatır. Yine de suyun hücre zarından geçişinin çok yavaş bir olayolduğu gibi bir sonuç çıkartılmamalıdır. Aksine, geçiş oldukça hızlıdır. Ancak kıyaslama, oksijen vb. yağda çözünen gazlarla yapılmıştır.

3. Büyük ve apolar moleküller, hücre zarından geçebilir. Büyük olsalar bile apolar olmaları nedeniyle, hidrofobik bölgeyle sorunyaşamazlar. Yalnızca geçişin hızı etkilenir ve yavaştır.

4. Büyük ve polar moleküller, hücre zarından geçemezler. Örnek olarak glikozu gösterebiliriz. Glikozun hücre zarından kendi başınageçebilmesi imkansızdır.

5. Yüklü moleküller, hücre zarından geçemezler. Çünkü bunlar yüklü olduklarından, oldukça polardırlar. Klor, sodyum ve aminoasitleriörnek olarak gösterebiliriz.


13

Klinik Bilgi*

• Sağlıklı ve sağlam hücrelerde seçici-geçirgenlik özelliği, hücre ve hücrenin zarı ciddi şekilde zarar gördüğünde,ortadan kalkar ve zar her şeye geçirgen hale gelir. Bu durumda maddeler hücrenin içine ve dışına serbestçegeçerler.

• Bu olay, ciddi yanık gelişen hastalarda belirgindir.

• Değerli sıvılar, proteinler ve iyonlar hasarlı hücrelerden sızar.

Kolesterol

• Membran lipitlerinin %20’sidir.

• Steroid çekirdeğinin yağda erime özelliği vardır. Bu nedenle kolesterol molekülleri hücre zarında lipit özelliğinde veerimiş halde bulunur. Tıpkı fosfolipit molekülleri gibi bir polar, bir de apolar bölgelerden oluşur.

• Kolesterolün temel iki görevi vardır:

1. Kolesterol, zarın akışkanlığını kontrol eder. Fosfolipitlerin hareketliliğini ve membranın akışkanlığını azaltır, busayede membranı stabilize etmiş olur ve zarın daha sabit olmasını sağlar. Ayrıca membranın elastikiyetini belirler.

2. Suda eriyen maddelere, hücre zarının geçirgen olma ya da olmama derecesini belirler.

• Kolesterolün fazlalığında hücre membranı hasarlanmaya daha hassastır. Örneğin siroz hastalarında eritrositmembranında artan kolesterol miktarı, eritrositlerin oksijen taşıma yeteneğini azaltır.


14

Sıcaklık & Kolesterol

• Kolesterol, zarın akışkanlığına değişik sıcaklıklarda değişik etkilere sahiptir.

• İnsanların vücut sıcaklığı olan 37oC gibi nispeten yüksek sıcaklıklarda;fosfolipit hareketini kısıtlar. Zarı daha az akışkan yapar.

• Fosfolipitlerin sıkı paketlenmesini önler. Zarın katılaşması için gereklisıcaklığı düşürür.

• Sonuç olarak kolesterol, sıcaklıktaki değişikliklerin zar akışkanlığındaneden olduğu değişikliklere direnen bir akışkanlık tamponudur.

Glikolipitler

• Tüm membran lipitlerinin yaklaşık %5’ini glikolipitler oluşturur.

• Glikolipitler, şeker grupları bağlı olan yağlardır.

• Dış plazma membranı yüzeyinde bulunurlar.

• Glikolipitlerin ucunda bulunan şeker grupları, molekülü polar halegetirir. Yağ asidi kuyrukları ise apolardır.


15

Sfingolipitler

• Sfingolipitlerin yapısında gliserol bulunmaz.

• Özellikle sinir hücrelerinin zarları olmak üzere hücre zarlarında çok küçük miktarlarda bulunurlar.

• Hücre zarında bulunan kompleksleri, çevresel zarar verici faktörlere karşı bir kalkan görevi görür.

• Sinyal iletimi ve hücre dışı proteinlerin bağlanma yeri olma gibi farklı fonksiyonları da mevcuttur.

Hücre Zarı Proteinleri

• Proteinler, hücre zarı tarafından yürütülen hemen her olayda görev alabilen oldukça önemli yapılardır. Zarınözelleşmiş pek çok işlevi, proteinler sayesinde gerçekleşir.

• Hücre zarında, hücrenin çevresiyle iletişimini sağlayan bu önemli yapılar olan proteinler; zar kütlesinin yaklaşıkyarısını oluştururlar.

• Proteinlerin bazılarının konumları kalıcıdır ve hücrenin iskeletini oluşturan yapılara bağlandıklarından hareketlerikısıtlanmıştır; bazıları da serbestçe yüzerler. Zar proteinleri globüler kitleler halindedirler. (Yuvarlak, yumruşeklinde…)

• Hücre zarı proteinleri iki tiptir:

1. İntegral proteinler

2. Periferik proteinler


16

1.İntegral Proteinler

• İntegral proteinler çok fazladır. ‘İntegral’ yani iç kısımda olarak isimlendirilmeleri, hücre zarına entegre olanyapılarından kaynaklanır. Hücre zarını boydan boya katederler ve hücre zarı boyunca hemen her yerde karşımızaçıkabilirler.

• Çoğu glikoprotein yapıdadır.

• Hem hidrofilik, hem de hidrofobik kısımlara sahiptirler. Bu yapısal özellik sayesinde hücre membranının içindekilipit kuyruklarıyla da, hücre içindeki ve dışındaki suyla da iletişim halindedirler.

• Bazıları membranın sadece bir yüzünden dışarı çıkmış halde, bazıları ise her iki yüzden de dışarı çıkmış haldedir.Her iki yüzden de dışarı çıkanlarına ‘transmembran proteinler’ ismi verilmektedir ve çoğunluğu böyledir.

• İntegral proteinlerin hücre zarındaki konumu kalıcıdır. Hareket etmezler.

Görev 1: İntegral proteinler, por oluştururlar.

• İntegral proteinlerin bir kısmı, kümeler halinde biraraya gelerek por (Kanal) oluştururlar. Bu porlar su moleküllerinin,suda eriyen maddelerin, özellikle iyonların hücre içi ve hücre dışı arasında difüze olmalarını sağlar.

• Porlara yapısal kanallar denir. Protein yapıdaki bu kanallar, difüze olacak maddeler için seçici niteliktedirler. Bazımaddeleri diğerlerine oranla tercih ederler.

• Porlar sayesinde küçük, suda çözünen moleküller veya iyonlar; membranın lipit kısmını atlayarak taşınabilirler.

• Kanal proteinleri madde geçişini derişim gradyanına göre yapar. Yani bir iyon hücrenin içinde azsa, çok olduğu yerdenaz olduğu yere yani hücre içine doğru enerji harcamadan geçer. (Difüzyon) Hücrenin içinde herhangi bir iyon çok olsa,yine kanal proteinleri yoluyla enerji harcanmadan hücre dışına pompalanabilir.


17

Görev 2: İntegral proteinler, taşıyıcı proteinlerolarak görev yapabilirler .

• İntegral proteinler, zardan başka türlü geçemeyen maddeler için taşıma görevi üstlenebilirler.

• Bazen maddeleri elektrokimyasal farkın tersine aktif taşıma yoluyla taşırlar. Yani taşıyıcı proteinler maddeleri derişimgradyanının tersi yönde de taşıyabilmektedir.

• Örneğin hücre içinde çok fazla klor iyonu var, ancak hücresel bir olay için daha da fazlası gerekiyor olsun. Bu durumdayeni klor iyonlarını hücre içine taşıyacak olan yapılar, taşıyıcı proteinlerdir. Bu olayda enerji (ATP) harcanır.

Çözünen moleküller hücre zarındaki açılmış taşıyıcı proteinebağlanır. ATP, taşıyıcı proteine fosfat aktarır. (ATP’ninhidrolizi) Taşıyıcı protein, molekülü hücre içine bırakacakşekilde şekil değiştirir. Fosfatın ayrılmasıyla, taşıyıcı proteinorijinal haline dönerek başka bir molekülün taşınmasınauygun hale gelir.

Görev 3: İntegral proteinler, enzim görevigörebilirler.

• İntegral proteinlerin bir bölümü enzim görevi görürler.

• Bir membran proteini, aktif bölgesi komşu çözeltide bulunan maddelere maruz kalan bir enzim olabilir.

• Enzimler, vücuttaki kimyasal tepkimeleri gerektiği gibi hızlandıran, ancak tepkime sırasında yapısal değişikliğeuğramayan birer katalizördür.

Enzim görevi gören integral proteinler, bir metabolik yolağın birbirini izleyenbasamaklarını katalizleyebilir.


18

Görev 4: İntegral proteinler, reseptör görevigörebilirler.

• İntegral proteinlerin bazıları, özellikle hücre zarını geçemeyen hormonlar ve diğer kimyasal mesajcılar için reseptörgörevi görürler. Bu sayede mesajların sinyal iletimi süreciyle hücre içine aktarılmasını sağlarlar. Buna sinyalizasyondenir.

• Örneğin peptit hormonlar suda erir ve hücre zarından geçemezler. İntegral proteinleri, bu hormonlara reseptör işlevigörür.

• Reseptörler ile bunlara uygun ligandların (Kimyasalların) etkileşimi, reseptör proteininde şekilsel değişime nedenolur. Bu durum iki şekilde sonuçlanabilir:

1. Bu değişim enzimatik olarak proteinin hücre içi kısımlarını aktive eder ve mesaj hücre içerisine iletilmiş olur.

2. Reseptör ile sitoplazmadaki proteinler arasındaki etkileşim uyarılır. Burada sitoplazmadaki proteinler, ikincihaberci olarak görev görür. Böylece reseptörün hücre dışı kısmından hücre içerisine sinyalin aktarılmasını sağlar.

2.Periferik (=Periferal) Proteinler

• Dış kısım proteinleridir. Hücre zarının üstünde, bazen bir kısmı zarın içine gömülmüş şekilde ya da aslında sıklıkla direkintegral proteinlere gevşekçe tutunmuş halde bulunurlar.

• Periferik proteinler, integral proteinler gibi sabit yapılar değildir. Membrana zarar vermeden kolaylıkla ayrılabilirler.Lipit çift tabaka içine yerleşmezler.

• Hemen her zaman enzim veya por görevi görürler. Bazen bir hormon da periferal protein olabilir. Hormon hücreyebağlanır, istediğini yaptırır ve sonra da oradan ayrılır.

• Periferal proteinler, hücre zarını sitoplazmik yüzünden destekleyen bir lif ağı içerirler.

• Bazıları motor protein görevi görürler. Örneğin hücre bölünmesi sırasında hücre şeklinin değişmesi veya kas hücresikasılması vb. mekanik fonksiyonlarda görev alırlar.

• Bazıları hücreleri birbirlerine bağlarlar.


19

Lipit Bağ lı Proteinler

• Lipit bağlı protein, hücre zarında çok az ve nadir bulunur. Çünkü proteinler, hücre dışıyla etkileşime girmek içinoradadır. Ancak lipit bağlı protein, hücre zarının iç kısmına tutunur. Bu yüzden iç ve dış ortamla etkileşimleriyoktur. Etkileşim olmadığından hücre zarı işleyişine de pek katkısı yoktur.

Hücre Zarındaki Karbonhidratlar

• Hücre zarındaki karbonhidratlar genellikle lipitlerle birleşerek glikolipitleri,proteinlerle birleşerek de glikoproteinleri oluştururlar.

• İntegral proteinlerin yaklaşık olarak %90’ı glikoproteinler, %10’u iseglikolipitlerdir.

• Hem glikoproteinlerin, hem de glikolipitlerin ‘gliko’ bölümleri hemen daimahücre yüzeyinden dışarı doğru çıkıntı yaparlar. Bunlar hücre zarı dış yüzeyinegevşekçe tutunmuş, küçük protein çekirdeklerle birbirlerine bağlanmışproteoglikanlardır. Böylece hücre zarının dış yüzeyinde uzun şeker zincirleri(Oligosakkaritler) yer alır. Dış yüzeydeki bu karbonhidrat örtüye ‘glikokaliks’denir. Yani aslında hücrelerimiz şekerle kaplı yapılardır.

• Glikokaliks tabakası, hücreyi dış Dünya’ya tanıtır.


20

Glikokaliksin Önemli İş levleri

1. Her hücre tipinin glikokaliksinde farklı şeker deseni mevcuttur. Bu sayede hücrelerin glikokaliksleri, yaklaşanhücrelere birbirlerini tanımaları için oldukça özgün bir biyolojik belirteç sağlar.

2. Glikokaliks tabakasının immün reaksiyonlarda işlevleri mevcuttur. Bağışıklık sistemi hücreleri bir bakteriyibelirlerken, bakteriyel glikokaliks üzerinde bulunan belirli membran glikoproteinlerine bağlanarak belirler.

3. Çoğu elektriksel olarak negatif yüklüdür. Dolayısıyla negatif yüklü maddeleri hücreden uzak tutar.

4. Hücrelerin birbirlerine tutunmalarını sağlar. Bunun için bazı hücrelerin glikokaliksi, diğer hücrelerin glikokaliksinebağlanır.

5. Glikokaliks tabakası, hormonlara reseptör görevi görür. Hormonlar bu reseptörlere bağlandığında, hücre içindekiproteinler aktiflenir. Bir dizi hücre içi enzim aktive olmuş olur.

Glikokaliks / Klinik Bilgi

• Hücrelerin glikokalikslerinde belirli değişiklikler meydana geldiğinde, hücre kanserli hale gelmektedir.

• Kanser hücrelerinin glikokaliksleri kendilerini sıkça değiştirir, bu sayede tanıma mekanizmasından ve yıkımdankaçmaya çalışırlar.


21

Hücre Bağ lantı ları

• Komşu hücreler, fiziksel temas noktaları aracılığıyla doğrudan birbirlerine tutunurlar. Bu sayede birbirleriyle etkileşirve iletişim kurarlar.

• Üç tip bağlantı vardır:

1. Sıkı bağlantılar

2. Desmozomlar

3. Tüplü bağlantılar (Yarık bağlantılar, gap junctions)

• Üç bağlantı tipi de, vücudun iç ve dış yüzeylerini kaplayan epitel dokuda yaygın olarak bulunmaktadır.

Hücre Bağ lantı ları / 1-Sıkı Bağ lantı lar

• Sıkı bağlantılarda; komşu hücrelerin hücre zarları çok sıkı bir biçimde birbirlerinebastırılmış olup, özel proteinlerle bağlanmıştır.

• Sıkı bağlantılar adından da anlaşılacağı gibi sızdırmaz bir bağlantı meydana getirirler. Hücredışı sıvının, epitel hücre tabakaları arasından sızması engellenmiş olur.

• Örnekleri;

- Deri hücrelerimiz arasındaki sıkı bağlantılar, ter bezi hücrelerimiz arasındaki sızıntıyıönler. Vücudu su geçirmez bir hale getirir.

- Sindirim kanalını döşeyen epitel hücreler arasındaki sıkı bağlantılar, sindirimenzimlerinin ve mikroorganizmaların kan dolaşımına sızmadan bağırsak içindetutulmasını sağlar.

- Mesanedeki sıkı bağlantılar, idrarın vücudun diğer bölümlerine geçişini engeller.

• Örneklerden de anlaşılacağı gibi, suyun başka yere geçmemesi gereken organlardagenellikle sıkı bağlantılar vardır. Bazı sıkı bağlantılar sızıntılı olabilir, belirli iyonların geçişineizin verebilir.


22

Hücre Bağ lantı ları / 2-Desmozomlar

• Sabitleyici bağlantılar, tutucu bağlantılar ya da bağlayıcı birimler olarak daisimlendirilebilirler.

• Perçin çivileri gibi işlev görürler. Komşu hücreleri moleküler bir cırt cırt bantgibi birbirlerine bağlar ve iç gerilimi azaltıcı lif ağı oluşturmalarına yardımeder.

• Bağlantıların tutunma yeri hücre iskeletinin içidir.

• Her bir plazma membranının sitoplazmik yüzünde plak adı verilen düğmebenzeri yoğunlaşmalar vardır. Komşu hücreler, hücreler arası boşluktaplaklardan uzanan ince bağlayıcı protein filamanlar (Kaderinler) aracılığıyla birarada tutulurlar.

• Daha kalın olan keratin filamanları, plağın sitoplazmik yüzünden hücreningenişliği boyunca uzanarak aynı hücrenin karşı tarafındaki plağına tutunur.

• Sonuç olarak desmozomlar hücreleri bir arada tutarken, aynı zamanda güçlübağlantı kablolarından devamlı bir dahili ağ kurmasına katkıda bulunurlar.

• Bu bağlantılar, çekme kuvvetlerine maruz kalındığında gerilimi hücresel katmanlara dağıtarak yırtılma ihtimalini azaltır.• Desmozomlar, deri ve kalp kası gibi büyük mekanik strese maruz kalan dokularda bol bulunurlar. Kas içindeki desmozomlar,

kas hücrelerinin birbirine tutunmasını sağlar. Bazı kas yırtılmaları, desmozomların kopması anlamına gelir.

Hücre Bağ lantı ları / 3-Aralıklı Bağ lantı lar

• Aralıklı bağlantılar, komşu hücreler arasındaki iletişim bağlantılarıdır.

• Bu bağlantılar, tıpkı tünellere benzer. Komşu hücreler arasında sitoplazmikkanallar oluşur. Tüplü bağlantılar iyonların, aminoasitlerin ve diğer küçükmoleküllerin geçebildiği bir por çevresindeki zar proteinlerinden oluşur.

• Kalp kası ve hayvan embriyoları gibi birçok doku tipinde hücreler arasıiletişimin sağlanması için tüplü-aralıklı bağlantılar zorunludur.

• Kalp ve düz kas gibi elektriksel olarak uyarılabilir dokularda bulunur;buralarda hücreden hücreye iyon geçişi, elektriksel aktivite ve kasılmanınsenkronize edilmesine yardımcı olur. Bu sayede işlem potansiyeli dağılmışolur.

• Aralıklı bağlantılar, nöronlar arasında da bulunur.


23

Hücreler Aras ı İ letiş im = Haberleşme

• Stres altındaki bir insanı düşünelim. Stresi oluşturan faktör, bir köpeğin onu kovalaması olsun.

✓Bu durumda kişinin kalp hızı artar, daha hızlı ve çok sayıda solunum yapar, kasları daha yüksek birperformansla çalışır.

- Tüm bu fonksiyonları sağlayan, adrenal bezlerden salınan hormonlardır.

- Hormonal sinyal ile bu sinyale vücuttaki hücre ve dokuların yanıtı hücreler arası iletişimiyansıtmaktadır.

• Hücreler çoğu zaman, kimyasal sinyaller aracılığıyla haberleşir.


24

İ letiş im Yollar ı [Doğrudan Temas=Yerel Haberleşme]

1. Hücreler, bahsettiğimiz hücre bağlantıları yoluyla birbirleriyle iletişime geçebilirler.

• Bağlantıların olduğu noktalarda, komşu hücrelerin sitoplazmaları bu bağlantılar yardımıyla birbirine bağlanır.

• Bağlanma sonucunda; sitozol içindeki çözünmüş haldeki haberci bileşikler, komşu hücreler arasında serbestçehareket edebilir. Bu moleküllerin hücre zarından geçmesine gerek kalmaz.

2. Hücreler, birbirlerini tanıyarak iletişime geçebilirler.

• Birbirlerini yüzeylerindeki moleküller sayesinde tanıyabilirler. (Hücrelerin birbirini tanıması olayı)

• Bu tip yerel haberleşme, embriyonik gelişim ve bağışıklık sistemi cevabı için önemlidir.

İ letiş im Yollar ı

1. Yerel Haberleşme: Haberci moleküller, haberci hücre tarafından salgılanır. Bunlardan bazıları sadece kısamesafelere ulaşırlar.

a) Parakrin Haberleşme

b) Sinaptik Haberleşme

2. Uzak Mesafeden Haberleşme

a) Endokrin (Hormonal) Haberleşme


25

Yerel Haberleşme Yollar ı [Parakrin H.]

• Salgı yapan hücre, yerel düzenleyici molekülleri hücre dışı sıvıya salar.

• Hücre dışı sıvıya salınan moleküller, yakındaki hedef hücreler üzerine etki eder.

✓ Örneğin; Büyüme faktörü molekülleri…

- Bir tek hücre üretir. → Yakındaki hücreler algılar. → Eşzamanlı olarak cevap oluştururlar.

Yerel Haberleşme Yollar ı [Sinaptik H.]

• Bir elektriksel sinyal, sinir hücresi boyunca iletilir.

• Bu sinyal sayesinde, nörotransmitter moleküller salınır.

• Nörotransmitter molekülleri, sinir hücresi ile hedef hücre arasındaki sinaps içinde difüze olur. Hedef hücrede bir cevabıtetikler.


26

Endokrin (Hormonal) Haberleşme

• Özelleşmiş hücreler, kan damarları içine hormon molekülleri salarlar.

• Salınan hormon molekülleri, kan yoluyla hedef hücrelere ulaşırlar.

• Hedef hücreler hormonları tanır ve karşı bir cevap oluşturur.


27

Not: *

• Bir sinyalin sinir sistemi içinde aktarımı, uzun mesafeden haberleşme için de örnek oluşturabilir.

• Sinir hücresi boyunca ilerleyen elektriksel sinyal, bir sinyal molekülünün salınıp sinapsı geçmesi ve diğer sinirhücresine ulaşması sırasında kimyasal sinyale dönüştürülür. İkinci sinir hücresinde ise tekrar elektrikselsinyale dönüştürülür. Bu yolla sinir sinyali, bir dizi sinir hücresi boyunca ilerler.

• Bazı sinir hücrelerinin oldukça uzun olması nedeniyle, sinir sinyali çok kısa sürede uzun mesafeler katedebilir.

❑ Örneğin, beyinden ayak baş parmağına kadar uzanan bir sinir hücresi…


28

1971-Earl W. Sutherland / Epinefrin ve Glikojen Y ık ım ı

• ‘Adrenalin, glikojenin yıkımını nasıl hızlandırıyor ?’ konusunu araştırmıştır.

- Glikojenin yıkımından glukoz 1-fosfat şekeri oluşur.→ Hücre bu şekeri glukoz 6-fosfata çevirir. Bu bileşik;

1. Hücre, enerji elde etmek için glikolizde kullanabilir. Glikoliz, glukozun enzimlerle pirüvik aside kadar yıkılmasıolayıdır.

2. Fosfatından ayrılan glukoz vücuttaki hücrelere yakıt sağlamak üzere kana verilebilir. [Örneğin, köpekten kaçaninsanda bu gerçekleşir.]

• Araştırma ekibi adrenalinin sitozoldeki bir enzim olan glikojen fosforilazı bir şekilde aktifleyerek gikojenin yıkımınıhızlandırdığını buldu.

• Enzim ve glikojenin birlikte olduğu test tüpüne adrenalin eklediler. → Glikojen yıkılmadı (?)

i. Demek ki, adrenalin enzimle doğrudan etkileşmiyor.ii. Hücre içinde bir ya da birkaç ara basamak gerçekleşiyor.iii. Sinyal aktarımında hücre zarı da belli görevler gerçekleştiriyor.

• Hücresel haberleşmenin üç aşamasına bu sonuçlarla ulaşılmıştır.

Hücresel Haberleşmenin 3 Süreci

1. Sinyal Alma = Hedef hücrenin sinyali algılamasıdır. Kimyasal sinyal, hücrenin içindeki ya da yüzeyindeki bir proteinebağlanır ve algılanır.

2. Sinyal Aktarımı = Sinyal molekülünün reseptör proteine bağlanmasıyla, reseptör proteinde bir değişim gerçekleşir.Reseptör protein, özgül hücresel cevap oluşturacak bir forma girer. Bu tek basamakta gerçekleşebilir ya da çoğu zamanmolekülde bir dizi değişiklik meydana gelebilir. Bu basamaklara sinyal aktarım yolu ismi verilir.

3. Cevap = Aktarılan sinyal, özgül bir hücresel cevabı tetikler. Örneğin; enzim katalizi, hücre iskeletinin yenidendüzenlenmesi ya da özgül genlerin aktivasyonu vb.


29

‘Reseptör’ Kavram ı

• Örneğin adrenalin hormonu kanda dolaşırken, pek çok hücreyle karşılaşır. Ancak sadece belli hücreleradrenalini algılar ve cevap oluşturur. Bunu sağlayan, cevap oluşturan hücrelerdeki reseptör proteinlerdir.

• Daha büyük bir moleküle, özgüllükle bağlanan daha küçük bir moleküle ‘ligand’ ismi verilir.

- Ligand bağlanır. → Reseptör protein, şekilsel (Konformasyonel) bir değişime uğrar. → Bu değişimle birlikteaktiflenir.→ Bu sayede reseptör protein, diğer hücresel moleküllerle de etkileşebilir.

- Bazı durumlarda da ligand bağlanır.→ İlk etki olarak iki ya da daha çok reseptör molekülü biraraya gelir.→Hücre içinde başka moleküler olaylar gerçekleşir.

• Sinyal reseptörlerinin çoğu, hücre zarındaki proteinlerdir. Bunların ligandları, suda çözünebilir halde vegenellikle hücre zarını geçemeyecek kadar büyük yapıdadırlar. Diğer sinyal reseptörleri ise hücre içinde yer alırlar.


30

Hücre Zar ındaki Reseptörler

• Suda çözünebilen sinyal moleküllerinin çoğu, hücre zarını boydan boya kateden reseptör proteinler üzerindekiözgül bölgelere bağlanırlar.

1. Reseptör şekil değiştirebilir.

2. Sinyali agregasyon (Kümeleşme, biraraya gelme) ile hücre içine iletebilir.

• Hücre yüzey reseptör molekülleri oldukça önemlidir. İşlevlerindeki bozukluklar; kanser, kalp hastalığı, astımgibi birçok hastalıkla ilişkilidir.

• Yüzey reseptör moleküllerinin en büyük ailesi, sayıları yaklaşık 1000 olan G-proteine bağlı reseptörlerdir.

• Ayrıca yüzey reseptörleri ailesinde reseptör tirozin kinazlar ve iyon kanalı reseptörleri vardır.

G Proteine Bağ l ı Reseptörler

• G proteine bağlı reseptörler, G protein isimli bir protein yardımıyla iş görürler. Bu reseptörler, hücre zarınıkateden yüzey reseptörleridir.

• Çok sayıda hormon ve nörotransmitter gibi farklı sinyal molekülleri, G proteine bağlı reseptörleri kullanırlar.

• G proteine bağlı reseptör sistemleri oldukça yaygındır. Embriyonik gelişim, duyusal algılama (Görme, koku, tatalma vb.) gibi çok çeşitli işlevler görürler.

• G protein sistemleri, bakteriyel enfeksiyonların da dahil olduğu birçok insan hastalığıyla ilişkilidir. Örneğinkolera, boğmaca, botulizm etkeni pek çok bakteri; G protein işlevini ortadan kaldıran toksinler üreterek kişiyihastalandırırlar.

• Günümüzdeki ilaçların %60’ı G proteinle ilgili yolları etkileyerek tedaviyi sağlar.


31

G Proteinin Temel Özel l ikleri

• Hücre zarının sitoplazmik tarafına gevşekçe tutunmuş bir proteindir.

• G protein GDP bağlıyken inaktif, GTP bağlıyken aktif haldedir. Üzerine bağlı olan guanin nükleotidin tipine göreaçılıp kapanan bir elektrik düğmesine benzer.

G proteinleri, trimetriktir. İnaktif durumda alfa, beta vegama alt birimleri; beta alt biriminde guanozin difosfatınbağlı olduğu bir kompleks oluşturur. Alfa bileşeni Gproteinin aktivatör kısmına bağlıdır. Alfa bileşenine de betave gama bileşenleri bağlıdır. Alfa alt birimi GDP’yi serbestbıraktığında, eş zamanlı olarak GTP bağlanır. Bu bağlanmaesnasında beta ve gama bileşenlerinden ayrılır. Ayrık biralfa-GTP kompleksi oluşmuş olur. Bu komplekssitoplazmada serbestçe hareket eder. (Sinir sisteminingenel ilkeleri kısmında detaylandırılacak bilgilerdir.*)

G Protein Mekanizmas ı

1. Sinyal molekülü reseptörün hücre dışındaki yüzeyine bağlanır.2. Bağlanma sonucunda reseptörde konformasyonel bir değişim

gerçekleşir ve aktiflenme olur.3. Aktifleşmiş reseptörün sitoplazmik tarafı, inaktif bir G

proteinine bağlanır.4. İnaktif G proteininde GTP ile GDP yer değiştirir, GTP bağlanan

G protein aktiflenir.5. Aktiflenen G protein reseptörden ayrılır.6. Reseptörden ayrılan G protein, bir enzime bağlanır ve onun

biçim ve aktivitesini değiştirir.7. Aktive olan enzim, hücresel cevaba doğru ilerleyen bir

sonraki basamağı tetikler.


32

G Protein İçin Baz ı Dikkat Noktalar ı

• İlk basamakta bahsedilen sinyal molekülünün bağlanması, geridönüşümlü bir işlemdir.

- Hücre dışındaki ligand konsantrasyonu, ligandın ne kadarsıklıkla bağlanacağını ve sinyale neden olacağınıbelirlemektedir.

• G proteindeki ve enzimdeki değişiklikler geçicidir.

- G protein, esasında bir GTPaz gibi davranır. GTP’yi GDP’yehidrolize eder. Bu sayede tekrar inaktif hale gelir.

- G protein inaktif hale gelince, enzimi de serbest bırakır. Enzimbu durumda başlangıç durumuna geri döner.

❖ G proteinin GTPaz aktivitesi, sinyal molekülünün ortadan kalkmasıhalinde sinyal aktarım yolunun hızla durdurulmasınısağlamaktadır.


33

Reseptör Tirozin Kinazlar

• Enzimatik aktiviteye sahip hücre zarı reseptörleridir.

• Kinaz enzimleri, fosfat grupları aktarımını katalizler.

• Reseptör proteinin sitoplazma içine doğru uzanan bir kısmı, tirozin kinaz olarak iş görür.

❑ Sonuç olarak, reseptör tirozin kinazlar; tirozinlere fosfatlar takan zar reseptörleridir.

• G proteinlerle önemli bir farkları vardır: Reseptör tirozin kinazlara tek bir ligand bağlandığında, bu bağlanmaçok sayıda yolu tetikler.

• Anormal reseptör tirozin kinazlar, sinyal moleküllerinin yokluğunda bile işlev görebilirler. Bu durum, birçokkanser türüyle ilişkilidir.

Reseptör Tirozin Kinazlar ın Mekanizmas ı

1. Sinyal molekülleri bağlanmadan önce, monomerlerhalinde bağımsız birimler olarak dururlar.

2. Sinyal molekülü bağlandığında dimerik hale gelirler.3. Dimerizasyonla birlikte her monomerin tirozin kinaz

aktivitesi gösteren kısmı aktiflenir. Bunların her biridiğer monomerin kuyruğundaki bir tirozine ATP’denkoparılan fosfatı ekler.

4. Bu eklenme sonucunda reseptör aktif hale gelmişolur.

5. Aktifleşmiş reseptörü hücre içindeki özgül aktarımproteinleri tanır.

6. Proteinlerin her biri, fosforlanmış özgül bir tirozinebağlanır. Aktive olacak şekilde yapısal değişimeuğrarlar.

7. Aktive olmuş her bir protein, hücresel cevabadoğru ilerleyen bir aktarım yolunu tetikler.


34

İyon Kanal ı Reseptörleri

• Ligand kapılı iyon kanalları, reseptör biçim değiştirince kapı gibi davranırlar. Bu kapı,iyonların kanaldan geçişini sağlar ya da engeller.

✓ Ligand, proteinin özgül bir kısmına bağlanır.✓ Kapı, ligand reseptöre bağlanana kadar kapalıdır.✓ Kapı açılınca özgül iyonlar kanaldan geçer ve bu iyonların hücre içi

konsantrasyonları değişir. Bu değişiklik, hücrenin aktivitesini etkiler.✓ Ligandın reseptörden ayrılmasıyla kapı kapanır. İyonlar artık hücreye giremez.

• Ligand kapılı iyon kanalları, sinir sistemi için çok önemlidir. Örneğin iki sinir hücresiarasındaki sinapsa salınan nörotransmitter molekülleri ligand olarak alıcı hücre üzerindekiiyon kanallarına bağlanır. İyonlar içeri ya da bazı durumlarda dışarı akar. Bu sayede deelektriksel bir sinyal tetiklenir.

• Bazı kapılı iyon kanalları ligandlar aracılığıyla değil de, elektrik sinyalleriyle kontrol edilir.Bunlara voltaj kapılı iyon kanalları denir. Sinir sisteminin işlev görmesinde oldukçaönemlidirler.

Hücre İçindeki Reseptörler

• Hücre içindeki reseptörler, hedef hücrelerin sitoplazmasında ya da çekirdeğinde bulunan proteinlerdir.

• Kimyasal habercilerin bu reseptöre ulaşması için hücre zarı engelini aşması gerekir.

✓ Bu sinyal molekülü yeteri kadar hidrofobik olabilir. Bu durumda zarı geçebilir.✓ Zarın hidrofobik iç kısmını geçebilecek kadar küçük olabilir.

• Hidrofobik kimyasal mesajcılar içinde steroid hormonlar ve tiroid hormonları bulunur.

• Nitrik oksit de hücre içinde reseptöre sahip bir kimyasal mesajcıdır. Çok küçük molekülleri, zar fosfolipitleri arasındanrahatlıkla geçebilir.

✓ Steroid hormonlara örnek: Testosteronun davranışı ! = Erkeklerdeki testis hücreleri testosteron hormonunusalgılar → Hormon, kan aracılığıyla taşınır. → Tüm hücrelere girer ancak reseptör molekülünü içeren hücrelerkarşı cevap oluşturur. Reseptör proteine bağlanarak aktifler. → Aktiflenen reseptör proteini çekirdeğe girer. →Erkek cinsiyet karakterlerini kontrol eden özgül genleri aktif hale getirir.


35

1. Testosteron hücre zarından geçer.

2. Reseptör proteine bağlanır ve onu aktifler.

3. Hormon-reseptör kompleksi çekirdeğe girer. Özgül genlere bağlanır.

4. Bağlanan protein bir transkripsiyon faktörü gibi davranır ve söz konusu geninmRNA’ya transkrpsiyonunu stimüle eder.

5. mRNA, özgül proteine tercüme edilir.

Nitrik Oksit

• Nitrik oksit, kendi başına önemli bir sinyal molekülüdür. Tek bir azot atomu ve oksijenden yapılmıştır. Çevrekirleticisidir.

• Biyolojik haberci görevi gördüğü bilinen ilk gazdır.

• Küçük boyutlu olması nedeniyle kolayca hücreye girer ve çıkar. Elektronları eşleşmemiş olduğundan diğer anahtarmoleküllerle hızlı bir şekilde reaksiyona girebilir.

• Hücreleri bu şekilde bir dizi faaliyete teşvik eder. Örneğin; vazodilatasyon (Damarlarda genişleme), erkekte ereksiyon,vücuttan sodyum ve suyun uzaklaşabilmesine imkan tanıyan mekanizmaların meydana getirilmesi vb. Bunlar sistemleriçerisinde, kendi başlıklarında karşımıza gelecektir.


36

Sinyal Aktar ımının Temel Mekanizmas ı

• Sinyal aktarımı temel olarak protein fosforilasyonu ilegerçekleşir.

• Protein fosforilasyonu, proteindeki konformasyonel değişikliğimeydana getirir.

• ATPʼden bir proteine fosfat grubu aktaran enzimlerin genel adıprotein kinazlardır.

• Sinyal aktarım yollarında aktarım yapan moleküllerin çoğuprotein kinazlardır ve bunlar genellikle birbiri üzerine etkiederler.

• Sinyal, protein fosforilasyon şelalesi ile aktarılır. Bu süreçtekiher fosforilasyon, proteinde konformasyonel değişiklikoluşturur. Sonuçta belirli bir hücresel cevap ortaya çıkar.

Defosforilasyon Nedir ?

• Protein fosfatazlar, proteinlerdeki fosfat gruplarını uzaklaştırırlar. Buna defosforilasyon denir.

• Başlangıçtaki sinyalin ortadan kalkması halinde, sinyal aktarım yolunu kapatan bir mekanizma ortaya çıkmış olur.

• Fosfatazlar sayesinde protein kinazların tekrar kullanımı mümkün hale gelir. Hücre, dışardan gelecek yeni bir sinyale yanıtverebilir.


37

Haberleşmede Glikokaliksler

• Doğrudan ya da dolaylı farketmeksizin, hücrelerin etkileşimine glikokaliksler her durumda katılır.

• En iyi anlaşılmış olan glikokaliks molekülleri iki büyük ailede yer alırlar:

1. Hücre zarı reseptörleri

2. Hücre adezyon molekülleri

Hücre Adezyon Molekülleri

• Her hücrede binlerce adezyon molekülü bulunur. (Cell Adhesion Molecules, CAMs)

• Kaderinler ve integrinler olarak iki kısımda incelenirler. Her ikisi de yapışkan glikoproteinlerdir.

1. Hücre içi sinyallerin aktarımında görevli yapılardır. Hücrenin göçünde, çoğalmasında ve özelleşmesinde buönemlidir.

2. Beyaz kan hücrelerinin enfekte olan ya da hasarlanan bölgelere gitmesi için sinyal üretirler. (İmmünite)

3. Hücrelerin kendilerini hücre dışı alandaki moleküllere ve birbirine bağladığı moleküler cırt cırtlardır.(Desmozomlar)

4. Göç eden hücrelerin birbirlerini çekmek için kullandıkları kollardır.

5. Hücre yüzeyindeki sıvı hareketi değişimlerine yanıt veren mekanik sensörlerdir. Uyarı lokal olabilir ya da sıkıbağlantıların (Adeziv membran bağlantıları) sentez ya da yıkımının uyarılmasıyla meydana gelebilir.


38

İkinci Haberciler (Mesajc ı lar)

• Hücre zarındaki reseptöre bağlanan hücre dışı sinyal molekülü birinci mesajcı olarak değerlendirilir.

• Sinyal aktarım yollarındaki bileşenlerin tümü protein değildir. Bir çoğu protein yapıda olmayan ve suda çözünebilenküçük moleküller ya da iyonlardır. Bunlara ikinci mesajcılar denir.

• İkinci mesajcılar tüm hücreye difüzyon yoluyla kolayca dağılabilirler.

• En yaygın bulunanları iki adettir:

1. Siklik AMP (cAMP)

2. Kalsiyum iyonları

• İkinci mesajcılar; hem G proteine bağlı reseptörler, hem de reseptör tirozin kinazlar tarafından başlatılan yollardagörev alırlar.

Siklik AMP (cAMP)

Birinci mesajcı örneği olarak adrenalini (Epinefrin) ele alalım:

1. Epinefrin, birinci mesajcı (Ligand=Sinyal molekülü) olarak Gproteine bağlı reseptöre özgül olarak bağlanır.

2. G protein bağlı reseptör bu bağlanmayla birlikte aktiflenir.

3. Aktiflenen reseptör, özgül G proteinini aktive eder.

4. G protein, ATP’yi cAMP’ye çeviren adenilat siklazı aktive eder.

5. Adenilat siklaz aktivasyonu, siklik AMP konsantrasyonunu saniyeleriçinde 20 katına çıkartır.

6. Siklik AMP, gelen sinyali sitoplazmaya yayar. Bunun için ilk etkisi,protein kinaz A aktivasyonudur.

7. Protein kinaz A, hücre tipine bağlı olarak diğer proteinleri fosforileeder.


39

Siklik AMP (cAMP)

• Epinefrin, siklik AMP oluşumunu tetikleyen çok sayıdaki hormon ve diğer sinyal moleküllerinden sadece bir tanesidir.

• Hücre metabolizmasının ince ayarı, adenilat siklazı inhibe eden diğer G-protein sistemleri tarafından sağlanır. Bu sistemlerdefarklı bir sinyal molekülü, farklı bir reseptörü aktive eder. Bu reseptör de inhibitör G proteini aktive eder.

• Mikroplar hastalığa nasıl yol açıyor ?

- G proteini, tuz ve su salgılanmasında da görevlidir.

- Örneğin kişiler, insan dışkısıyla kirlenmiş suları kullandığında kolera denen salgın hastalık ortaya çıkar. Mekanizması şuşekilde işler:

▪ Kişilerin enfekte suyu içmesi → Vibria Cholerae bakterisinin vücuda girmesi → Bakterin ince bağırsak çeperindebiyofilm oluşturup toksin üretmesi → Bu toksinin, G proteinin kimyasal yapısını enzimatik görevle değiştirmesi →Değişen G proteinin GTP’yi GDP’ye hidrolize edememesi → Hidrolize edememe sonucunda sürekli aktif olarakkalması → Sürekli aktif kaldığından dolayı, adenilat siklazı devamlı olarak siklik AMP yapımı için uyarması →Yüksek siklik AMP derişiminin bağırsak içine büyük miktarlarda tuz salgılaması → Bu tuzu, ozmotik basınçla suyuntakip etmesi → Kişinin kısa sürede ishal olması → Sıvı-elektrolit dengesinin bozulması → Tedavi edilmemesihalinde ÖLÜM gerçekleşmesi.

Siklik GMP (cGMP)

• Siklik AMP benzeri mesajcıların görev aldığı sinyal yolları sayesinde pek çok tedavi geliştirilmiştir.

✓ Siklik GMP isimli sinyal molekülü, atardamar duvarlarındaki düz kas hücrelerini gevşetir. → Siklik GMP’nin hidrolizibaskılanırsa, sinyal uzar.→ Göğüs ağrılarının tedavisinde önceden bu yol kullanılmış, kalp kasına kan akışı arttırılmıştır.

✓ Bugün ise viagra ismiyle ereksiyon bozukluğunun tedavisinde kullanılmaktadır. = Kan damarlarının genişlemesi →Penise kan akışının artışı→ Ereksiyon.


40

Kalsiyum İyonları ve İnotizol Trifosfat (IP 3)

• Kalsiyum, siklik AMP’den daha yaygın olarak kullanılan bir ikincihabercidir.

• Sitozolik (Hücre içi) kalsiyum derişimini arttıran pek çok sinyal molekülümevcuttur. Örneğin; nörotransmitterler, büyüme faktörleri, bazıhormonlar vb.

• Sitozolik kalsiyum derişimi arttığında; kas kasılması, bazı bileşiklerinsalınması, hücre bölünmesi vb. pek çok cevap ortaya çıkabilir.

• Kalsiyum iyon konsantrasyonu, hücre dışında hücre içine oranla 10.000kat fazladır. Bu farkı, kalsiyumu hücre dışına aktif olarak pompalayan bazıprotein pompalar sağlar.

Sitozoldeki kalsiyum konsantrasyonu genelde daha düşüktür. Hücre zarında ve E.R. Zarında bulunan pompalar, kalsiyumu hücre dışı sıvıya ve E.R. Lümenine aktarır. Sitozoldeki

kalsiyum çok artarsa, mitokondriyal pompalar kalsiyumu mitokondri içine pompalar.

Kalsiyum ve IP 3’ün Sinyal Yollarındaki Görevleri

Sinyal molekülü reseptöre bağlanır ve fosfolipaz C’yi

aktifler.

Fosfolipaz C sayesinde hücre zarı fosfolipidi, diaçilgliserol ve

inotizol trifosfata yıkılır.

DAG, diğer yollarda ikinci haberci görevi görür.

IP3 sitozolde hızla difüzeolur. ER zarındaki kalsiyum kanalına bağlanır. Bu kanalı

açar.

Kalsiyum iyonlarının dışarı akışı → Sitozolikkalsiyum konsantrasyonunun artışı →

Kalsiyum iyonlarının bir ya da daha fazla yoldaki bir sonraki proteini aktive etmesi.


41

Hücre Zarlarından Maddelerin Taşınmas ı

• Hücreler, hücre dışı sıvıda yaşarlar. Hücre dışı sıvı, kandan türeyen bir sıvıdır. İçeriğinde aminoasitler, şekerler, yağasitleri, vitaminler, hormonlar, nörotransmitterler vb. düzenleyici maddeler ile tuzlar ve atık ürünler de dahil olmaküzere binlerce malzeme içeren zengin bir çorba gibidir.

• Sağlıklı kalabilmek için her hücre belirli zamanlarda bu karışımdan ihtiyacı olan maddeleri doğru miktarda almalıdır.

• Hücre zarı sayesinde hücrenin iç ve dış ortamı birbirinden izole olmaktadır.

• Hücre içi ve hücre dışı sıvının içerdikleri iyonların konsantrasyon farklılıkları hücre yaşamı için oldukça önemlidir.

• Çift katlı lipit tabaka, hücrenin iç ve dış kısımları arasında su ve suda eriyen maddelerin hareketine yönelik bir engeloluşturmaktadır. Bu engelin aşılması için zardaki protein molekülleri tamamen farklı özelliklere sahiptir. Bunlarmaddelerin geçişleri için daha önce de bir kısmına integral proteinlerden bahsederken değindiğimiz alternatif yollaroluşturmaktadır.

Hücre zarı sayesinde hücrenin iç ve dış ortamıbirbirinden izole olmaktadır.

Hücre içi ve hücre dışı sıvının içerdikleri iyonlarınkonsantrasyon farklılıkları hücre yaşamı için oldukçaönemlidir.

Kırmızı çizgiyi hücre zarı olarak düşününüz.


42

Hücre Zarlarından Maddelerin Taşınmas ı

• İntegral proteinler taşıyıcı protein olarak görev yapabilir demiştik.

- Bunlar taşınacak moleküllere ve iyonlara bağlanırlar, protein molekülündeki şekil değişikliğiyle maddeler proteininortasındaki boşluktan zarın diğer tarafına iletilirler.

• İntegral proteinler kümeler halinde biraraya gelerek porlar (Kanal proteinleri) oluşturabilir demiştik.

- İşte bazı proteinler molekül boyunca uzanan su kanallarıdır. Bu kanallar belli iyon ve moleküllerin yanısıra, suyunserbest hareketine izin verirler.

• Kanal proteini ya da taşıyıcı proteinler, ikisi de zardan geçmesine izin verdikleri molekül veya iyonların tiplerinebüyük ölçüde seçici-geçirgendir.

Maddeler hücre zarından pasif ya da aktifyollarla taşınabilmektedir .

• Hücre zarında maddelerin taşınması temel iki yolla gerçekleşmektedir:

1. Difüzyon (Pasif süreç) = Difüzyonda enerji harcanmaz, olay maddelerin kendi kinetik enerjileriyle yüksekkonsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru gerçekleşir.

2. Aktif taşıma = Aktif taşıma, iyon ve/veya diğer maddelerin taşıyıcı bir proteinle birleşip zarı geçmesidir. Düşükkonsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru gerçekleşir. Dolayısıyla maddelerin kendi kinetik enerjileriyetersiz kalacağından, ek bir enerji kaynağı gerekir. Enerji farkı yönüne zıt yönde gerçekleşeceğinden, aktif taşımaenerji gerektirir.

• Pasif taşımanın difüzyonla birlikte bir de filtrasyon tipi mevcuttur. Filtrasyon, genel olarak sadece kılcal damarduvarında meydana gelmektedir.


43

Difüzyon

• Vücut sıvılarındaki tüm iyon ve moleküller sürekli hareket halindedir.

• Maddelerin bu hareketine ‘ısı’ denir.

• Mutlak sıfır sıcaklığı haricinde, bu hareket asla durmaz.

• Bir molekül diğerine çarptığında, enerjisinin bir kısmını çarptığı moleküle devreder. Bu şekilde saniyede binlercerastlantısal çarpışma meydana gelir.

Difüzyon

• Difüzyonda moleküller yüksek konsantrasyonda oldukları bölgeden, düşük konsantrasyonda oldukları bölgeye doğrukonsantrasyon gradiyentinden aşağı doğru veya boyunca taşınırlar.

• Difüzyona uğrayan moleküllerin ve iyonların iki bölge arasındaki konsantrasyon farkı büyüdükçe daha çok çarpışmameydana gelir. Taneciklerin net difüzyonu hızlanır.

• Daha küçük moleküller daha hızlı difüze olur. İyonlar da, kolloid partiküller de difüzyona uğrar. Fakat kolloid partiküllerdaha büyük olduğundan, molekül halindeki maddelere oranla oldukça yavaş difüzyona uğrarlar.

• Sıcaklık artışı difüzyon hızını arttırır.

• Kapalı bir kapta sistem dengeye ulaşır. Moleküller her yöne hareket edeceğinden, net hareket sıfırlanmış olur.

• Fizyolojik sistemlerde difüzyon oldukça hayati bir olaydır. Katedilecek mesafeler, bir sayfa kalınlığının 1000’de 1’iolduğundan, olaylar süratle gelişir.


44

Difüzyon

• Bir molekülün hücre zarından difüzyonla geçebilmesi için şu koşullardan birini sağlaması gerekir:

1. Lipitte çözünebilmesi

2. Zar kanallarından geçebilecek kadar küçük olması

3. Bir taşıyıcı molekülle desteklenmesi

• Hücre zarından difüzyon kendi içinde iki ana başlığa ayrılır:

1. Basit difüzyon

2. Kolaylaştırılmış difüzyon

1.Basit Difüzyon

• Maddeler taşınma işlemi için herhangi bir taşıyıcıya bağlanmazlar.

• Taşınma işlemi; maddelerin kendi buldukları boşluklardan, kendi kinetik enerjileriyle hücre zarını geçişleri ile olur.


45

Basit Difüzyon

• Yağda eriyen maddeler, hücre zarından basit difüzyonla geçerler.

- Yağde eriyen maddeler hücre zarını küçük aralıklar boyunca, eriyebilirlikleriyle doğru orantılı difüzyon hızına sahipolarak geçerler.

- Oksijen, karbondioksit, azot, alkoller ve yağda çözünebilen vitaminler bu yolu kullanır.

- Oksijen, zarı sanki zar yokmuşçasına hızla geçer. Oksijen konsantrasyonu, kanda dokudaki hücrelerden her zamanyüksek olduğundan; oksijen kandan hücrelerin içine sürekli difüze olur.

- Karbondioksit konsantrasyonu hücrelerin içinde daha yüksektir, bu yüzden dokudaki hücrelerden kana difüze olur.

• Su, lipit tabakada çözünemez ama hücre zarından basit difüzyonla geçer.

• Suyun difüzyonunu sağlayan, protein kanallarıdır.

• Suyun zardan hızlı geçişine izin veren bu özel protein kanallarına akuaporinler ismi verilir.

• İnsanların değişik hücrelerinde, en az 13 tip akuaporin tipi bulunmuştur.

Basit Difüzyon

• Yağda erimeyen diğer maddeler yeterince küçükse, hücre zarından geçebilirler.

• Molekül büyüklükleri arttıkça geçiş hızları azalır.

• Üre moleküllerinin çapı, su moleküllerine göre %20 daha büyüktür. Bu nedenle üre, hücre zarından suya göreyaklaşık 1000 kat az geçişe sahiptir.

• Suyun geçiş hızını düşünürsek, bu miktarda bile dakikalar içinde hücre zarından büyük miktarda üre geçişiolmaktadır.


46

Basit Difüzyon /Protein Kanallar ı

• Protein kanalları (Porlar) daima açıktır.

• Onları seçici hale getiren, porların çapı ve elektriksel yüküdür.

- Genellikle belirli maddelere karşı seçici-geçirgen özellik taşırlar.

- Voltaj kapılı olanları elektriksel sinyallerle, ligand kapılı olanları ise kimyasallarla düzenlenerek açılır kapanırlar.

• Mesela akuaporinler, su moleküllerin tek sıra halinde geçmesine izin verecek dar porlardır. Herhangi bir hidrate iyon buporlardan geçemez.

Voltaj Kapısı /Örn:Sodyum Kanalı

Sodyum kanalı, sodyum iyonlarının geçişine özgül olarak seçicidir. İç yüzler çok kuvvetli negatif yüklü aminoasitlerle döşenmiştir.

Sodyum iyonları, negatif yükler sayesinde onları hidrate eden su moleküllerinden ayrılır. İyonlar kanal içine bir kez girince difüze olmaya başlarlar.

Hücre zarının iç tarafında kuvvetli negatif yük olduğunda, olasılıkla sodyum kanalları sıkıca kapalı kalır. Zarın iç tarafındaki negatif yük kaybolduğunda, kapılar aniden açılır.

Kapıların aniden açılmasıyla, çok büyük miktarda sodyum iyonu porlardan içeri akar. Bu süreç, sinirlerde sinyallerin doğuşundan sorumlu olan aksiyon potansiyelinin meydana gelmesinin temel

mekanizmasıdır.


47

Voltaj Kapısı /Örn:Potasyum Kanalı

Potasyum kanalı, potasyum iyonlarının geçişine özgül olarak seçicidir. Bu kanallar ise hücre zarının iç yüzü pozitif yüklü olduğu zaman açılır.

Ligand Kap ısı (Kimyasal Kapı)

• Bu kapılar bir kimyasal maddenin proteine bağlanmasıyla açılırlar.

• Ligand kapısına asetilkolin kanalını örnek gösterebiliriz.

• Asetilkolin, kanalın kapısını açar. Negatif yüklü olan bir por açılmış olur. Buradan tüm yüksüz moleküller ve pozitifyüklü iyonlar rahatlıkla geçer. Bu kapı, sinyalin bir sinir hücresinden bir diğer sinir hücresine ve kas kasılması için sinirhücrelerinden kas hücrelerine sinyallerin iletilmesini sağlar.

• Kanal kapıları akımı ya hep ya hiç kuralına göre iletir. Yani kanalın kapısı aniden açılır ve sonra birden kapanır.Değişiklikler hızla gerçekleşir.


48

2.Kolaylaştırı lmış Difüzyon

• Glukoz ve diğer şekerler, bazı aminoasitler ve iyonlar pasif olarak taşınabilmelerine rağmen; çift katlı lipit tabakadangeçemezler.

• Kolaylaştırılmış difüzyonda madde, özgül taşıyıcı bir protein yardımıyla taşınır.

• Taşıyıcı, maddenin difüzyonunu kolaylaştırır.

• Kolaylaştırılmış difüzyonda, difüzyonun hızı belli bir düzeyden sonra artmaz. (Vmax) Aksine, basit difüzyonda maddemiktarı ne kadar artarsa hız da o kadar artmaktaydı. Bu durum, kolaylaştırılmış difüzyon için geçerli değildir.

Kolaylaştırı lmış Difüzyon Mekanizmas ı

(1)Taşınacak molekül pora girer.(2)Taşıyıcı proteinin iç kısmındaki kırmızıyla gösterilen reseptörebağlanır.(3)Bağlanma sonucunda proteinde şekilsel veya kimyasal değişiklikleroluşur.(4)Por zarın diğer tarafına doğru açılır.(5)Bağlanmış olan molekül, zayıfça bağlı olduğu reseptörden ayrılır.Zarın karşısına serbestlenir.

Taşıyıcı proteindeki biçim değişiklikleri, bağlanma bölgesinimembranın bir yüzünden diğer yüzüne taşır. Bu mekanizma, taşınanmaddenin zardan her iki yöne doğru hareketine izin verir.


49

Kolaylaştırı lmış Difüzyon Örnekleri

• Glikoz ve aminoasitlerin çoğu hücre zarından kolaylaştırılmış difüzyonla geçer.

• Çeşitli dokularda glikoz moleküllerini GLUT isimli en az 14 üyesi bulunan bir zar proteini ailesi taşır.

• GLUT4 (İnsülin taşıyıcı 4) insülin tarafından aktive edilebilir. İnsüline duyarlı dokularda, glikozun kolaylaştırılmış difüzyonlataşınmasının hızını 10 ila 20 kat arttırabilir. Vücutta glikoz kullanımının insülin ile kontrolünün temel mekanizması budur.

• Glikoz kanda normalde hücrelere göre daha yüksek konsantrasyonda bulunur. Bu nedenle vücutta glikoz taşınmasıgenellikle hücrelere doğru tek yönlüdür. Ancak taşıyıcı aracılı taşıma, mevcut olan protein taşıyıcıların sayısıyla sınırlıdır.Örneğin bütün glikoz taşıyıcıları bağlandığı zaman doymuş oldukları söylenir ve glukoz taşınması maksimum hızda meydanagelir.

Oksijen, su, glikoz ve çeşitli iyonlar; hücre homeostazında hayati öneme sahiptir. Hücresel enerji bunların taşınması için harcanmaz ve ciddi bir enerji tasarrufu gerçekleşmiş olur.

Bu maddeler aktif taşınmak zorunda kalsaydı, ciddi ATP sarfiyatı gerektirirlerdi.

Net Difüzyon Hızını Belirleyen Faktörler

1-Zarın İki Tarafı Arasındaki Konsantrasyon Farkı

Hücre içine net difüzyon hızı, dış taraftaki konsantrasyondan iç taraftaki konsantrasyonun çıkarılmasıyla elde edilen farklaorantılıdır.

Net Difüzyon ~ (C0-Ci)

2-Zarın Elektriksel Potansiyelinin Etkisi

Zara bir elektriksel potansiyel uygulanırsa, iyonlar elektriksel yükleri nedeniyle hareket ederler. Sol tarafta zarın her ikiyanında yükler eşitken; zarın sağ tarafına pozitif, sol tarafına da negatif yük uygulanarak elektriksel fark oluşturulmuştur. Netgeçiş, soldan sağa doğru olur. (Negatif yükler, pozitif tarafa doğru ilerler.) Konsantrasyon farkı iyonu sol tarafa geçmeyezorlarken, elektriksel fark sağ tarafa iter. Konsantrasyon farkı yeterince büyükse, bu iki etki birbirini dengeler. Normal vücutısısında tek değerlikli iyonların belli bir konsantrasyon farkını dengeleyecek olan elektriksel fark, Nernst denklemi olarakbilinir. Sinir uyarılarının iletiminin anlaşılmasında bu mekanizmalar oldukça önemli olacaktır.

3-Zarın İki Tarafı Arasındaki Basınç Farkı

Basınç nerede yüksek olursa, moleküller düşük olan tarafa doğru hareket ederler. Örneğin vücuttaki kapillerlerin içtarafında, dış tarafa göre yaklaşık 20 mmHg daha büyük bir basınç farkı vardır.


50

Osmoz = Suyun Difüzyonu

• Hücre zarından en fazla difüze olan madde sudur. Su son derece polar olmasına rağmen, lipit çift tabakadan osmoz yoluylageçer.

• Alyuvar hücre zarından düzenli olarak her iki yönde difüze olan suyun net difüzyonu sıfırdır, çünkü çok hassas ayarlanır. Busayede hücrenin hacmi sabit kalır.

• Belli koşullarda suyun net hareketinin yönüne göre hücre şişer ya da büzüşür. Suyun konsantrasyon farkından oluşan suyunnet hareketine osmoz denir.

• Su, hücre içine difüze olurken; sonunda hücre içindeki hidrostatik basıncın (Membrana karşı su tarafından uygulanan geribasınç) ozmotik basınca (Suyun hücre içine osmoz yoluyla taşınma eğilimi) eşit olduğu noktaya ulaşır. Bu noktada daha fazlanet su girişi olmaz.

- Hidrostatik Basınç: Suyun, içinde bulunduğu hücrenin zarına yaptığı basınçtır.- Ozmotik Basınç: Ozmotik basıncın artışı, su alma isteğini arttırır. Genelde su, sodyumu takip eder. Sodyumun çok

olduğu yerde, ozmotik basınç yüksektir ve oraya su gider.

Osmoz = Suyun Difüzyonu

Su iyonları hücre zarından kolayca geçerken, sodyum ve klorür iyonlarının geçişi zordur. Sağ tarafta suyun konsantrasyonu az olduğundan, soldan sağa net su hareketi meydana gelir.

Yani saf sudan, sodyum ve klorür eriyiğine doğru osmoz görülür.


51

Tonis i te ; bi r çözel t in in , hücre ler in i ç su hacmin i ( tono=ger i l im)değ iş t i rerek, hücre lerde şeki l ve form değ iş t i rme yeteneğ in ii fade eder .

Bir kırmızı kan hücresini sırayla hipotonik, izotonik ve hipertonik solüsyonlara atalım.

Hipotonik solüsyona atınca neler oldu ?

Su, solüsyonda daha çok. Hücrenin içine doğru difüze olur ve hücre şişer.

İzotonik solüsyona atınca neler oldu ?

Hücrenin hacmi değişmez.

Hipertonik solüsyona atınca neler oldu ?

Hücre su kayber ve büzüşür.

Klinik Bilgi: Hipertonik çözeltiler, bazen ödemli hastaların kan dolaşımına verilebilir. Bufazla suyu hücre dış alandan çekmek ve kan dolaşımına taşımak amacıyla yapılır. Böylecefazla su böbreklerce atılabilir. Hipotonik çözeltiler, aşırı derecede dehidrate olmuşhastaların dokularını rehidrate etmek için dikkatle kullanılabilir. Hafif dehidrasyonvakalarında hipotonik sıvıların içilmesi genellikle işe yaramaktadır.

Aktif Taşıma

• Hücre içinde potasyum, hücre dışında sodyum daha yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Bu korunan konsantrasyonlarınoluşumu basit difüzyonla değil, aktif taşıma mekanizmalarıyla gerçekleşir. Bunun gerçekleşmesi için bazı enerji kaynaklarıgerekir ve iyonların hareketlerini bu kaynaklar sağlar.

• Hücre zarı, molekülleri ve iyonları konsantrasyon farkına zıt olarak (Ya da elektriksel veya basınç farkına karşı) yokuş yukarıhareket ettiriyorsa; bu sürece aktif taşıma denmektedir.

• Aktif taşıma, primer ve sekonder aktif taşıma olarak ikiye ayrılır.

• Primer aktif taşımada, iş yapmak için gerekli enerji doğrudan ATP’nin hidrolizinden gelir. ATP’nin hidrolizi, taşıyıcı proteininfosforilasyonu ile sonuçlanır. Bu basamak, proteinin şeklini değiştirerek ona bağlı olan maddenin membran üzerindenpompalanmasına yol açar.

• Sekonder aktif taşıma, primer aktif taşıma pompaları yoluyla oluşturulan iyonik gradiyentte depolanmış enerji tarafındandolaylı olarak sürdürülür. Sekonder aktif taşıma sistemlerinin hepsi, aynı anda birden fazla maddenin hareket ettiğibirleştirilmiş sistemlerdir.


52

Aktif Taşıma

• Simport sisteminde maddeler aynı yönde hareket ederken, antiport sisteminde maddeler membranı zıt yönde geçerler.

Birincil (Primer) Aktif Taşıma

• Vücudumuzda potasyum iyonu, hücre içinde hücre dışına göre 10 kat daha fazladır. Tam tersi sodyum için de geçerlidir. Budurumun kazanımları;

1. Kas ve sinir hücreleri gibi uyarılabilir hücrelerin normal işlev görebilmeleri için bu konsantrasyon farklılıkları önemlidir.2. Vücuttaki tüm hücrelerin normal sıvı hacimlerini sürdürebilmeleri için bu konsantrasyon farklılıkları önemlidir.

• Sodyum ve potasyum hücre zarındaki pasif iyon kanalları yoluyla konsantrasyon gradiyentleri boyunca yavaş ancak devamlıolarak sızar. Bu sızma uyarılmış kas ve sinir hücrelerinde daha da hızlıdır.

• Sodyum-potasyum pompası antiport olarak neredeyse sürekli çalışır. Yüksek konsantrasyon gradiyentine karşı sodyumiyonlarını hücre dışına, potasyum iyonlarını da hücre içine pompalar.

- Hücre içerisinde negatif bir elektriksel voltaj oluşturur. Hücre içi bu nedenle daha elektronegatiftir.- Zar boyunca potasyum ve sodyum konsantrasyon farklılıkları korunur.- İmpulsları (Sinir sinyalleri) ileten sinir fonksiyonlarının temeli oluşur.


53

Sodyum-Potasyum ATPaz Pompası

Taşıyıcı protein iki ayrı globüler yapıdan meydana gelir. Büyük olanünitesine alfa, küçük olan ünitesine de beta alt ünitesi denir. Küçükünitenin işlevi bilinmemekle birlikte, büyük protein pompa fonksiyonunasahiptir. Hücrenin dış tarafına doğru, iki potasyum iyonunun bağlandığı ikibağlanma bölgesi; iç tarafa doğru üç sodyum iyonunun bağlandığı üçbağlanma bölgesi; iç tarafta sodyum iyonlarının bağlanma bölgelerineyakın ATPaz aktivitesi gösteren bölge mevcuttur.

1.)Taşıyıcı proteinin ilgili bölgelerine sodyum ve potasyum iyonlarıbağlandığında, ATPaz bölgesi aktiflenir.2.)Bir ATP molekülü, ADP’ye parçalanır. Bu durumda yüksek enerjili fosfatbileşiğinden enerji serbestleşmesi olur.3.)Bu enerji serbestleşmesi, proteinde kimyasal ve konformasyoneldeğişim oluşturur.4.)Sodyum iyonları dışarı çıkar, potasyum iyonları içeri girer.

Sodyum-Potasyum ATPaz Pompası

• Ters yönde de çalışabilen bir pompadır.

• Bu pompa, hücre hacmini kontrol eder. Fonksiyon görmemesi halinde, vücut hücrelerinin çoğu patlayıncaya kadar şişer.

- Hücrenin iç tarafında hücreden çıkamayan çok sayıda negatif yüklü maddeler (Proteinler, organik bileşikler vb.)mevcuttur. Bunlar pozitif yüklü diğer iyonları çekerler. Hücre içinde ozmotik basınç artmış olur. Bu durumu pompakontrol altına alır.

- Sodyum-potasyum pompasıyla içeriye giren her 2 potasyum iyonuna karşı, dışarı 3 sodyum iyonu çıkar. Sodyumiyonuna karşı hücre zarı ayrıca daha az geçirgendir. Bu da sodyum iyonlarını dışarıda kalmaya daha eğilimli hale getirir.İyonların net kaybıyla birlikte, hücreden su çeken bir ozmotik eğilim oluşur. Herhangi bir nedenle hücre şişmeyebaşlarsa, sodyum-potasyum pompası otomatik olarak aktifleşir. Suyla birlikte fazla iyonlar da hücre dışına taşınmış olur.Normal hücre hacmi korunmuş olur.

• Sodyum-potasyum pompası, elektrojenik bir pompadır. Pompanın her bir döngüsünde net 1 pozitif yük hücre dışınaçıktığından, hücre içi daha elektronegatiftir. Bu elektriksel potansiyel, sinir ve kasta sinyallerin iletimi için bir temelgereksinimdir.


54

Kalsiyum Pompası

• Kalsiyum iyonları, tüm hücrelerin hücre içi sıvılarında çok düşük konsantrasyonda tutulur.

• Kalsiyumun hücre içindeki düşük konsantrasyonunu sağlayan iki kalsiyum aktif taşıma pompası vardır:

1. Hücre zarında, kalsiyumu sürekli hücre dışına pompalayan bir pompa

2. Kalsiyum iyonlarını hücrenin bir veya birden fazla hücre içi vezikül organellerinin içine pompalayan diğer pompalar

• Her iki pompa için de taşıyıcı proteinler, zarı boydan boya kateder.

• Kalsiyum pompası da sodyumu taşıyan proteindeki gibi ATPaz bölgesine sahiptir. Farkı, sodyum yerine kalsiyum bağlayanözgül bölgeye sahip olmasıdır.

Hidrojen İyonlarının Primer Aktif Taşınması

• Hidrojen iyonların primer aktif taşınması vücutta iki yerde çok önemlidir:

1. Midenin salgı bezleri2. Böbreklerin distal tübüllerinin son bölümü ve kortikal toplayıcı kanallar

• Midedeki pariyetal hücreler, vücudun herhangi bir kısmına hidrojen iyonlarının taşınması için en kuvvetli primer aktifmekanizmaya sahiptir. Pariyetal hücrelerin sekretuar uçlarında hidrojen iyon konsantrasyonu bir milyon kat arttırılabilir,hidroklorik asit oluşturmak için klorür iyonlarıyla birlikte mide içine salgılanır.

• Böbrek tübüllerinde ise hidrojen iyonlarının büyük bir kısmı, vücut sıvısındaki fazla miktardaki hidrojen iyonlarınıuzaklaştırmak amacıyla kandan idrara salgılanır. Hidrojen iyonları yaklaşık 900 kat kadar bir konsantrasyon farkına zıt yöndeidrara salgılanır.


55

Klinik Bilgi*

• Hidrojen-potasyum-ATPaz pompasına proton pompası denmektedir.

• Mide asiditesinin azaltılması gerektiğinde, proton pompasını inhibe eden ilaçlar (Proton pompası inhibitörleri) uygulanır.

- Mide pariyetal hücrelerindeki H+-K+-ATPaz pompasının durdurulması → H+ iyonlarının mide lümenine taşınamaması→Mide asiditesinin azalması→ İntestinal mukozadaki hasarın oluşturduğu bulguların yok edilmesi.

• Peptik ülser hastalarında yaklaşık 6-8 haftalık bir tedavi düzenlenir ve uygulanır.

• Alkol, steroid olmayan ağrı kesici ilaçlar, tütün, sepsis, travma gibi fizyolojik risk faktörleri; peptik ülser tehditi oluşturur.

İkincil (Sekonder) Aktif Taşıma

• Birincil aktif taşıma sonunda, sodyum iyonlarının hücre dışındaki konsantrasyonunun daha yüksek olduğunu gördük. Budurumda sodyum iyonları hücre içine doğru difüze olma eğiliminde olacaktır.

• Sodyumun hücre içine difüzyon eğilimi, bir enerji deposu olarak kendini gösterir.

• Bu difüzyon enerjisiyle diğer maddeleri de çekmesi = Birlikte taşınma!

• Bu difüzyon enerjisiyle diğer maddelerin hücre dışına çıkması = Zıt taşınma !

• Sekonder aktif taşıma için glikozun ve aminoasitlerin sodyum iyonuyla birlikte taşınmasını ya da kalsiyum ve hidrojeniyonlarının sodyumla zıt taşınması örnek gösterilebilir.


56

Sodyum-Glikoz Birlikte Taşınması

1. Sodyum iyonları, hücrenin içine difüze olma eğiliminde iken olması gereken enerjiyi sağlar.

2. Taşıyıcı protein, glikoz molekülü bağlanıncaya kadar sodyumun hücre içine hareketine izin veren konumsal değişikliği ortayaçıkarmaz.

3. İkisi bağlandığında, şekil değişikliği ortaya çıkar. Sodyum ve glikoz birlikte taşınmış olurlar.

❑ Aminoasitler de farklı bir taşıyıcı protein dizisiylebirlikte sodyumla birlikte bu şekilde taşınır.

❑ Glikoz ve aminoasitlerin bu taşınmaları sayesinde,bağırsak kanalı epitel hücrelerinde ve böbrektübüllerinde bu maddeler kana emilir.

❑ Benzer şekilde klorür iyonları, iyot iyonları, demiriyonları ve ürat iyonlarının taşınmalarında da diğerbirlikte taşıma mekanizmaları görev alır.

Zıt Taşınma Mekanizmalar ı

• Zıt taşınma mekanizmalarından en önemlileri, sodyum-kalsiyum ve sodyum-hidrojen zıt-taşınma mekanizmalarıdır.


57

Veziküler Taşıma

• Sıvı içeren büyük partiküller ve büyük moleküller, vezikül isimli zarlı keseler içinde taşınabilirler. Buna veziküler taşıma denir.

• Veziküler taşıma da tıpkı aktif taşımada olduğu gibi maddeleri hücre içine veya hücre dışına hareket ettirir.

• Hücre içine hareket endositoz, hücre dışına hareket ise ekzositoz olarak isimlendirilir.

- Transsitoz: Maddenin hücre içine, boylu boyunca diğer tarafına ve sonra da dışına hareket ettirildiği süreçtir.

- Veziküler Trafik: Maddenin hücre içindeki bir bölgeden ya da zarlı bir organelden, diğerine taşındığı süreçtir.

• Veziküler taşıma işlemleri için ATP harcanır. (Veya bazı durumlarda GTP)

Endositoz ve Transsitozdaki Temel Basamaklar

1. Hücre zarının bir bölümü içe doğru katlanır. Bu bölüme kaplı çukur denir ve genellikle klatrin isimli bir proteinle kaplıdır. Bu kısım,hücre içine alınacak maddeyi çevreler. Klatrin tabaka hem alınacak maddeyi seçer, hem de zarın vezikül oluşturmak üzerebiçiminin bozulmasını sağlar. Sonuç olarak, kaplı çukur maddeyi içine çekmiş olur.

2. Protein kaplı vezikül zardan ayrılır.

3. Kaplama proteinler, hücre zarına geri kazandırılır.

4. Geriye kaplı olmayan vezikül kalmış oldu. Bu vezikül sıklıkla, endozom ismi verilen bir sınıflandırma vezikülüyle kaynaşır.

5. Kaynaşmış vezikülde bulunan bazı zar bileşenleri, veziküller ile hücre zarına geri kazandırılabilir.

6. Vezikülün kalan içeriği için iki durum meydana gelebilir:

a) Lizozom ile birleşebilir. [Lizozom sindirim maddelerini yıkan veya demir ya da kolesterol ise serbest bırakan sindirim enzimleriniiçeren özelleşmiş hücre yapısıdır.]

b) Hücre içerisinde boydan boya taşınabilir ve karşı taraftan ekzositoz ile serbest bırakılabilir. (Transsitoz)

• Transsitoz, kandan hücreler arası sıvıya maddelerin geçişi için hızlı yol sağladığından; kan damarlarını döşeyen endotelhücrelerinde yaygındır.


58

Endositoz Tipleri

• Klatrin kaplı vezikülleri kullanan 3 tip endositoz tanımlanmıştır:

1. Fagositoz→ Hücrenin yemesi !

2. Pinositoz→ Hücrenin içmesi !

3. Reseptör aracılı endositoz

Fagositoz

• Hücre; bakteri kümesi, hücre artıkları ya da cansız parçacıklar gibi nispeten büyük ve katı maddeleri yutar.

• Hücre yüzeyindeki reseptöre bir parçacık bağlandığında, yalancı ayak (Psödopod) adı verilen sitoplazmik bir uzantıoluşur. Parçacığın etrafında akar. Fagozom isimli endositik vezikül oluşur.

• Fagozom, çoğu durumda bir lizozomla kaynaşır ve bu sayede içerik sindirilir. Sindirilmeyen içerik de ekzositozyoluyla hücre dışına atılır.

• İnsan vücudunda yalnızca makrofajlar ve belirli beyaz kan hücreleri fagositozda uzmandır. Fagosit olarakisimlendirilen bu hücreler, diğer yabancı maddeleri ve ölü doku hücrelerini sindirir ve kontrol altında tutar. Bu sayedevücudun korunmasına yardım eder. Ölü hücre artıkları inflamasyona neden olabileceğinden, ortadan kaldırılmaları çokönemlidir.

• Fagositlerin çoğu ameboid hareketle yer değiştirirler, yani sitoplazmaları geçici uzantıların içine akarak yavaşçasürünmelerine izin verir.


59

Pinositoz

• İçe katlanan plazma membranının bir parçası çözünmüş molekülleri içeren çok az miktardaki bir hücre dışı sıvıyıçevreler. Bu damlacık hücre içine girer, endozom ile kaynaşır.

• Fagositozun aksine, pinositoz birçok hücrenin rutin aktivitesidir. Hücre dışı sıvının seçici olmayan bir şekildeörneklenmesini sağlar. Besin maddelerinin emilimini yapan hücreler için (Örn. İnce bağırsağın epitel hücreleri) oldukçaönemlidir.

• Gerek fagositozda, gerek pinositozda; zarlı kese içeri alınırken zarın bir kısmının yerinden ayrıldığını görüyoruz. Buzarlar hücre zarına ekzositoz ile geri dönerler. Hücre zarının yüzey alanı önemli ölçüde değişmeden kalır.

Reseptör Aracı lı Endositoz

• Birçok büyük molekülün özgün endositozu ve transsitozu için vücut hücrelerince kullanılan başlıca mekanizmadır.

• Bu seçici mekanizma hücrelere, hücre dışı sıvıda yalnızca az bir miktarda bulunan maddeleri yoğunlaştırma imkanıverir.

• Bu işlemdeki reseptörler, yalnızca belirli maddeleri bağlayan plazma membran reseptörleridir.

• Hem reseptörler, hem de bağlanan moleküller klatrin kaplı çukur ile içeri alınır ve gereken yapılır.

• Reseptör aracılı endositoz ile alınan maddeler enzimler, insülin, bazı diğer hormonlar, lipoproteinler ve demirdir.

• Grip virüsleri, difteri ve kolera toksini de hücrelerimize girmek için bu yolu kullanır.


60

Kaveolalar ve Coatomer

• Bir başka kaplama proteinleri ise kaveolalardır.

- Kafes benzeri protein kaplamaları daha incedir. Hücre zarında tüp benzeri içe doğru çöküntülerdir. (Kaveola=Küçük oyuk)- Klatrin kaplı veziküllerden küçüktür.- Reseptör aracılı endositozun özgün bir tipinde yer alırlar.- Hücre dışı sıvıdaki özgün molekülleri kaplı veziküller içinde yakalar. Folik asit ve tetanoz toksini gibi moleküller örnek

gösterilebilir.- Transsitozun bazı biçimlerine katılır.- Kaveolalar; G proteinleri, hormon reseptörleri (Ör.İnsülin) ve hücre düzenlenmesinde yer alan enzimler için alt yapı

sağlayan lipid yığınlarıyla yakından ilişkilidir.- Kesin rolleri hala tartışılmakla birlikte, hücre sinyalizasyonu ve sinyal yolakları arasındaki iletişim için mekan sağladıkları

düşünülmektedir.

• Coatomer ise başka bir kaplama proteinidir.

• Kaplama proteinleri için söylenebilecek en genel şey, endositozun bütün tiplerinde belirgin rol oynamalarıdır.

Ekzositoz

• Maddelerin hücre içinden hücre dışı sıvıya çıkarıldığı veziküler taşıma sürecine ekzositoz denir.

• Ekzositozu genelde hücre yüzey sinyalleri uyarır.

• Hormon salgılanmasından, nörotransmitter salınımından ve bazı durumlarda atık maddelerin dışarı atılmasındansorumludur.

• Hücreden uzaklaştırılacak madde protein kaplı zarlı bir kese olan salgı vezikülü tarafından çevrelenir. Vezikül hücrezarıyla kaynaşır. Yırtılır ve kese içeriği hücre dışına dökülür.

• Ekzositoz sürecinde membranla çevrili vezikül, hücre zarına doğru hareket eder. Hücre zarında t-Snare (Hücre zarındabulunan protein) ve v-Snare (Vezikül üzerinde bulunan transmemran protein) isimli proteinler birbirine bağlanır. Bubağlanma, membranların lipit tek tabakalarının birbirine karışmadan yeniden düzenlenip spiral şeklinde birarayagelmesine ve kaynaşmasına yol açar. Vezikül ve hücre zarı kaynaşınca, bir por açılır. Vezikül içeriği hücre dışınaserbest bırakılır.


61

• Vücudun birçok yerinde maddeler tek bir hücre zarı yerine, hücretabakalarından taşınırlar.

• Epitel hücreleri bağlantılar aracılığıyla lümen tarafında birbirleriyle sıkıcabağlanırlar.

• Lümen tarafındaki fırçamsı kenarlar gerek suya, gerek sodyum iyonlarınageçirgendir. Bu nedenle su ve sodyum iyonları lümenden kolayca hücre içinedifüze olurlar. Sonra, sodyum iyonları hücrelerin bazal ve lateral zarlarında bağdokusunun ve kan damarlarının çevresindeki hücredışı sıvıya aktif olaraktaşınırlar.

• Bu etkiyle söz konusu zarlarda, suyun ozmotik girişine sebep olacak kadaryüksek bir sodyum iyonu konsantrasyonu farkı yaratılır. Böylece sodyumiyonlarının epitel hücrelerinin bazolateral kenarında aktif taşınması sonucundasadece sodyum iyonları değil, su da taşınmış olur.

• Bu mekanizmalarla hemen hemen bütün besin maddeleri, iyonlar ve diğermaddeler bağırsaktan kana emilirler.

• Bu maddelerin böbrek tübülleri aracılığıyla glomerül filtratından geriemilimi deaynı mekanizmayla olur.

Hücre Organelleri /Endoplazmik Retikulum

• Endoplazmik=Sitoplazma içinde; Retikulum=Küçük ağ → Sitoplazma içindeki ağsı yapıda, labirent benzeri birorganeldir. Birbiriyle bağlantı halinde olan, sitoplazmanın her yanına dağılmış tübüler ve düz veziküler yapılardanoluşmuşur. Çift katlı yağ tabakasına sahip bir zarla çevrilidir. Zar, sisternal boşluk denen endoplazmik retikulumun içkompartmanlarını sitozolden ayırmaktadır. Bu zarda çok miktarda protein mevcuttur.

• Endoplazmik retikulumun toplam yüzey alanı, hücrelerin büyük kısmında hücrenin dış yüzey alanının 30-40 katıolabilmektedir.

• Tübül ve veziküllerin içi, endoplazmik matriks denen bir sıvıyla doludur. Bu sıvı sitozolden farklıdır.

• Endoplazmik retikulumun içindeki boşluk, çekirdek zarının iki zar yüzeyi arasındaki boşlukla bağlantılıdır. Yaniendoplazmik retikulumun zarı ile çekirdek zarfı birbirinin devamı niteliğindedir. Zarfın iki zarı arasındaki alan,endoplazmik retikulum sisternası ile devam eder. Sisternalar (Latince=Sıvı deposu) yassılaşmış keseciklerdir.

• Endoplazmik retikulum, bir hücredeki başlıca yapım tesisidir, çok sayıda molekülün üretimi görevini üstlenir.


62



• Endoplazmik retikulum, hücre tarafından moleküllerin yapılmasına ve bunların hücre içi veya dışı özgül hedeflerinetaşınmasına yardımcı olur.

• Hücrenin başka bölümlerinde yapılan maddeler endoplazmik retikulum içine alınır, buradan hücrenin diğer kısımlarınaulaştırılır.

• Endoplazmik retikulum zarı üzerinde bulunan çok sayıda enzim sistemleri, hücrenin metabolik işlevleri için oldukçaönemlidir.

• Birbiriyle bağlantılı olsalar da, endoplazmik retikulumun 2 ayrı bölgesi vardır. Bu bölgeler, yapı ve işlev açısından birbirindenfarklıdır.

1. Granüllü Endoplazmik Retikulum: Endoplazmik retikulumun sitoplazmik yüzeyinde ribozom taşıyan bölgesidir.Ribozomlar, RNA ve protein karışımı yapılardır. Yeni protein moleküllerini sentezlerler. Sentezledikleri proteinmoleküllerinden bazılarını sitozole bırakırlar. Çok daha fazlasını ise endoplazmik retikulum duvarını geçirerekendoplazmik vezikül ve tübüllerin içine aktarırlar. Çekirdek zarfının E.R. ile devamlılık taşıyan dış zarının sitoplazmayabakan tarafına da tutunurlar.

2. Granülsüz Endoplazmik Retikulum: Endoplazmik retikulumun ribozom içermeyen bölgesidir.


63

Granüllü Endoplazmik Retikulum

• Hücrenin zar fabrikasıdır.

- Temel işlevi, daha fazla zar yapmaktır.- Mevcut zarına zar proteinleri ve fosfolipitler ekler. Bu eklemelerle kendini büyütür.- Esasen hem granüllü, hem de granülsüz endoplazmik retikulum; zar fosfolipitlerini yapar.

• Endoplazmik retikulumun zarındaki enzimler sitozoldeki öncülleri birleştirir ve fosfolipitleri oluşturur. Endoplazmikretikulum zarı genişler ve buna ait kısımlar taşıma vezikülleri halinde iç zar sisteminin diğer kompartmanlarına taşınır.

• Endoplazmik retikulumun yapısındaki ribozomlar, endoplazmik retikulum zarına katılan proteinlerin sentezini yapar.

- Örneğin bazı pankreas hücreleri, insülin proteinini endoplazmik retikulum içinde sentezler ve bu hormonu kandolaşımına verir.

- Çok fazla protein sentezleyen hücreler, granüllü endoplazmik retikulum açısından zengin hücrelerdir. Bunlara ağzatükrük salgılayan tükrük bezleri örnek gösterilebilir.

Granüllü Endoplazmik Retikulum

• Endoplazmik retikuluma bağlı ribozom üzerindeki polipeptid zinciri uzadıkça, bu zincir protein kompleksleri tarafındanoluşturulmuş por yardımıyla lümene geçer. (Lümen=Tüp içindeki boşluk, geçit) → Lümende katlanır ve doğal halini alır.Bunların çoğu glikoprotein yapısındadır.

- Karbonhidratları proteinlere (Gliko+protein) bazı enzimler takar.

- Oluşan bu salgı proteinleri, serbest ribozomların oluşturduğu proteinlerden ayrı tutulur.

- Diğerleri sitozoldedir. Bu salgı proteinleri ise kesecik zarları içinde paketlenmiş olarak endoplazmik retikulumu terkeder.Bunlar transisyonel endoplazmik retikulum denen özgül bir bölgeden ayrılır.

- Bu ayrılış balona benzeyen tomurcukların oluşmasıyla gerçekleşir. Bu şekilde hücrenin bir yerinden başka yerineaktarılan veziküllere, taşıma vezikülleri adı verilir.

• Granüllü endoplazmik retikulumun salgı proteinlerini üretme ve paketleme aşamalarını özetleyecek olursak;

1. Ribozom, aminoasitleri birbirine bağlar ve polipeptid oluşturur. Oluşan bu polipeptidler, zarın içinden lümene doğru uzanır.2. Proteinler, endoplazmik retikulumda (genellikle) kimyasal değişime uğratılır.3. Bu proteinler, taşıma vezikülleri şeklinde paketlenir.4. Veziküller tomurcuklanır ve endoplazmik retikulumdan ayrılır.5. Bu veziküller hücre zarı ile birleştiğinde proteinler salgılanır.


64

1. Ribozom, aminoasitleri polipeptid şeklinde bağlar.Polipeptid, zar içinden lümene doğru uzar.

2. Proteinler, endoplazmik retikulumda değişime uğrar.

3. Salgılanacak veziküller ayrılır.

4. Veziküller endoplazmik retikulumdan tomurcuklanarakayrılır. Plazma zarıyla birleştiklerinde proteinlersalgılanır.

Granülsüz Endoplazmik Retikulum

• Granülsüz endoplazmik retikulum, farklı metabolik süreçlerde görev alır:

✓ Lipit sentezi✓ Karbonhidrat metabolizması✓ İlaç ya da zehirlerin detoksifikasyonu✓ Kalsiyum iyonlarının depolanması

1. Lipit Sentezi

- Zarındaki enzimler sayesinde farklı lipidler sentezler: Yağ, fosfolipit ve steroid vb.- Steroidler için eşey hormonları ve böbreküstü bezlerinden salınan çeşitli steroid hormonlar örnek gösterilebilir.- Testis ve yumurtalıklardaki hücreler düz endoplazmik retikulum açısından zengindir. Bu yapısal özellik, hücrenin işleviyle

uyumludur.- Bağırsak hücrelerinde yağları emer, sentezler ve taşır.

2. Karbonhidrat Metabolizması

- Özellikle karaciğer hücrelerinde serbest glukoz oluşturmak için depo glukojeni yıkar.


65

Granülsüz Endoplazmik Retikulum

3. İlaç ya da Zehirlerin Detoksifikasyonu

- Yapısındaki enzimler sayesinde karaciğer hücrelerinin ilaçları ve zehirleri detoksifiye (Toksik haldenarındırma=Zehirsizleştirme) etmelerini sağlar.

- Detoksifikasyon, ilaç gruplarına hidroksil gruplarının eklenmesidir. Hidroksil grupları ilaçları çözünür hale getirir vevücuttan atılmalarını kolaylaştırır. Örneğin barbitüratlar, bu şekilde metabolize edilir.

- Barbitüratlar, alkol, pek çok ilaç; düz endoplazmik retikulum ve bağlantılı enzimlerde artışa neden olur. Bu durumdailaca direnç artar ve ilacın gereken dozu artmış olur.

- Bir ilaca karşı düz endoplazmik retikulumun yanıtı, diğer ilaçlara karşı da toleransın artmasına yol açabilmektedir.Örneğin düzenli uyku ilacı alan kişilerde, bazı antibiyotiklerin karaciğerde parçalanma hızı artar. Bu durumda da etkisiazalır.

4. Kalsiyum İyonlarının Depolanması

- Düz endoplazmik retikulum, kalsiyum iyonlarını depolar. Örneğin kas hücrelerindeki düz endoplazmik retikulum zarı,kalsiyum iyonlarını sitozolden endoplazmik retikulum lümenine pompalar.

- Kas hücresine bir sinir sinyali geldiğinde, kalsiyum iyonları endoplazmik retikulum zarını geçer, tekrar sitozole çıkar vekasılmayı tetikler.

- Diğer hücre tiplerindeki kalsiyum salınması, başka yanıtlara neden olur.

Sarkoplazmik Retikulum

Granülsüz endoplazmik retikulumun kastaki adı sarkoplazmik retikulumdur.

Sarkoplazmik retikulum, kalp ve iskelet kasında önemli rol oynar.

Kalsiyum iyonlarını depolayabilir, sitozoldeki haberci moleküllerin etkisiyle serbestlenmelerine izin verir.


66

Hücre Organelleri /Golgi Aygıtı

• Golgi aygıtı, endoplazmik retikuluma çok benzer bir zar yapısına sahiptir.

• Genellikle çekirdeğe yakın yerleşmiştir.

• Üstüste dizilmiş, ince ve düz veziküllerden (Tıpkı pide gibi) meydana gelir. Bu yassılaşmış zarsı keseciklere sisternalar denir.Bir hücrede bu yığınlardan yüzlercesi bulunur. Her sisterna zarlı bir yapıdır ve bu zarlar, sitozolü aygıtın iç bölgesinden izoleeder.

• Golgi aygıtı salgı yapan hücrelerde oldukça gelişmiştir ve salgılanan maddelerin hücre dışına verildiği kenarda yerleşmiştir.

• İşlevi endoplazmik retikulum ile bağlantılıdır. Endoplazmik retikulumdan kopan veziküllerin çoğu hemen golgi aygıtıylabirleşir.

- Aslında golgi aygıtı bir teslim alma, onaylama, gönderme ve üretimmerkezi gibidir.

- Örneğin proteinler gibi endoplazmik retikulum ürünleri, golgi aygıtında değişikliğe uğratılır, depolanır ve daha sonragidecekleri hedeflere gönderilir.


▪ Golgi yığını, polariteye sahiptir. Her iki ucununhem zar kalınlıkları hem de molekülerbirleşimleri farklıdır.

▪ Bu uçlar cis yüzey ve trans yüzey diye ifadeedilir.

▪ Cis yüzey, gelen ürünlerin; trans yüzey isegiden ürünlerin bulunduğu kısımlarıdır.

▪ Gelen ürünlerin bulunduğu kısmı, endoplazmikretikuluma yakın konumda yer alır.

▪ E.R.’den tomurcuklanan vezikül, cis yüzey ilekaynaşır. Bu şekilde içerik golgiye aktarılmışolur. Trans yüzeyden kopan veziküller isehücrenin diğer kısımlarına gider.


67


• E.R. ürünleri cis yüzeyden trans yüzeye geçişi esnasında genellikle değişikliğe uğratılır.

- Endoplazmik retikulum içinde oluşturulan glikoproteinlerin karbonhidratları önce endoplazmik retikulum içinde, dahasonra golgi aygıtında değişikliğe uğratılır. Bazı şeker monomerlerini uzaklaştırmak, bazılarını başka şekerlerle değiştirmekvb. Böylece çok çeşitli karbonhidratlar oluşmuş olur.

- Zar fosfolipitleri, golgi içinde değişikliğe uğratılır.

• Endoplazmik retikulumda üretilmeyen bazı makromoleküllerin üretimi golgi aygıtında gerçekleştirilir. Hücrelerin salgıladığıpek çok polisakkarit, golginin ürünüdür. Kendi salgıladığı ürünler de trans yüzeyden ayrılır, bu veziküller plazma zarı ilekaynaşır.

• Golginin farklı sisternalarında, farklı, kendilerine özgü enzim sistemleri bulunur. Dolayısıyla golginin oluşturduğu ürünler,belli basamaklarla üretilmektedir.

• Sonuç olarak; golgi sisternası cis yüzeyden, trans yüzeye doğru ilerler. Taşıdığı maddeleri değişikliğe uğratır. Trans yüzeydentomurcuklanan ürünler, golgi tarafından tasnif edilir ve ilgili hedeflere yönlendirilir. Ürünlere moleküler tanıma işaretlerieklenir, bunlar mektupların üzerindeki posta kodlarına benzerler. Örneğin fosfat grupları gibi… Ayrıca yine veziküllerinzarları üzerinde, ürünlerin gidecekleri bölgeyi tanıdıkları, onları doğru bölgeye ulaştıran moleküller bulunabilmektedir.

Golgi Aygıtı – [Özet]

• Sisternalar yemek tabaklarına benzetilebilir. Zarla çevrili kese topluluklarıdır.

• Golgi organizasyonunun çoğu protein ve yağlara şeker eklemek, uzaklaştırmak ya da değiştirmektir. Bunun için işlev gören200’den fazla enzim vardır.

• Cis ve trans yüzeyleriyle polarize bir yapıdır.

• Veziküller hücre zarına ya da lizozomlara ekzositoz ile taşınır.

• Hücre zarından ise endositoz ile koparlar, endozomlara geçerler, oradan da tekrar tekrar kullanılırlar.

• İşlevsel olarak;

1. Bir tarafı, E.R.’den vezikülleri alan bir liman gibidir.2. Bu proteinler gönderici yüzeye giderken enzimler tarafından değişikliğe uğratılır. (Örneğin moleküler tanıma etiketleri

eklenebilir. Bu sayede gidecekleri yerler belirlenir.)3. Üretimi tamamlanmış ürünler hücre zarına ya da diğer organellere veziküller içinde taşınır ve yollanır.4. Zara bağlanan veziküller proteinleri zara verir ya da ürünleri hücrenin dışına salgılar.


68

Hücre Organelleri /Lizozom

• Lizozomlar (Parçalayıcı cisimcikler) hemen her zaman golgi aygıtı tarafından oluşturulur.

• Lizozomlar, veziküler (Küresel) organellerdir. Golgi aygıtının trans yüzünden tomurcuklanırlar. Oluşturulduktan sonra tümsitoplazmaya dağılırlar.

• Hücre içi sindirimin merkezidirler. Haraplanmış hücre yapılarını, hücreye alınan besin parçacıklarını ve bakteriler gibiistenmeyen maddeleri sindirirler. Bu özellikleriyle makromoleküllerin hidrolize edildikleri zarla çevrili keselerdir.

• Lizozomlar, bakterileri ve hücresel artıkları yok eden fagositlerde büyüktürler ve bol miktarda bulunurlar.

• Lizozomlar, çift katlı lipit bir zarla çevrili, geniş ve düzensiz şekilli yapılardır.

- Bu granüllerde 40 kadar farklı tipte hidrolaz enzimin protein agregatları (Yığınları, kümeleri) bulunur. (Örnekleri:Ribonükleaz, deoksiribonükleaz, fosfataz, glikozidazlar, arilsülfatazlar, kollajenaz, katepsinler vb.)

• Hidrolitik enzimleri ve lizozomların zarlarını granüllü endoplazmik retikulum oluşturur. Daha ileri değişiklikler için de golgiaygıtına gönderir.


• Lizozomlar, hidrolitik enzimler sayesinde hemen her tür biyolojik molekülü sindirebilmektedir.

- Hidrolitik enzim, bir organik bileşiği parçalar. → Bir kısımda suyun hidrojen bölümü, diğer kısımda da hidroksil bölümükalacak şekilde iki ya da daha fazla bölüme ayırır.

o Örneğin proteinler hidrolize edilerek aminoasitlere, lipitler hidrolize edilerek yağ asitlerine ve gliserole dönüşür.

• Lizozomların sahip olduğu zar sayesinde, hidrolitik enzimler hücredeki diğer maddelerle temasa geçmezler. → Hücre içiyapılar sindirilmekten korunurlar.

- Bazı koşullarda lizozomların bazılarının zarları açılır ve sindirici enzimler serbest kalabilir. Bu da organik moleküllerinaminoasit, glikoz gibi difüzyon hızı yüksek, küçük parçalara ayrılması demektir.


69


• Lizozomal enzimler, lizozomun asidik ortamında çok iyi çalışırlar. Bu nedenle asit hidrolazlar olarak da isimlendirilirler.

▪ İç kısmın asitliği proton pompası etkisiyle korunur.

▪ Lizozom zarındaki proton pompası, hidrojen iyonlarını çevre sitoplazmadan toplayan ATPaz’lardır. Organelin asidikph’ının devamlılığını (Ph=5.0) sağlarlar.

▪ Bu pompa, protonları sitozolden elektrokimyasal gradyana karşı hareket ettirmek için ATP kullanır.

• Lizozom zarı proton pompası sayesinde zararlı asit hidrolazları kendi içinde tutarken, sindirim son ürünlerinin organeldençıkışına izin verir.

▪ Çıkan maddeler hücre tarafından kullanılabilir ya da dışarıya salınır.

▪ Bu özellikler sayesinde lizozomlar, hücre içi sindirimin güvenli bir alanda sürdürülmesini sağlayan yapılardır.

▪ Lizozom zarı oldukça kararlıdır. Fakat hücre hasarı, oksijen yetersizliği ya da fazla miktarda vitamin A maruziyeti zarıkırılgan hale getirir.


• Lizozomun parçalanması halinde içerik dışarıya çıkarsa, sitozolün nötral ph’ya sahip ortamında açığa çıkan enzimlerin çokaktif olması beklenmez. Fakat aşırı miktarda sızıntı, hücre içi yapıların sindirimine neden olabilir.

• Lizozom zarının iç yüzeyindeki proteinler ve sindirim enzimleri, üç boyutlu yapıları sayesinde parçalanmaktan korunur.

• Otofaji ve Otoliz

- Hidrolitik enzimlerin işlevlerinden biri de, hücrenin kendi organik materyalinin geri dönüşümü için kullanılmasıdır. Busürecin ismi otofajidir.

- Otofaji sırasında hasarlı bir organel ya da sitozolün küçük bir kısmı kaynağı belli olmayan ikili bir zarla çevrelenir. Bukeseciğin dış zarı, lizozom ile kaynaşır. Lizozom enzimleri, zarı yok eder. Açığa çıkan organik monomerler de yenidenkullanılmak üzere sitozole geri döner.

- Bu süreç sayesinde lizozomların yardımıyla hücre sürekli olarak kendini yeniler. Mesela insan karaciğer hücrelerimakromoleküllerinin yarısını her hafta bu yolla yenilemektedir.

❖ Otoliz ise lizozomlar yırtıldığında, hücrenin kendi kendisini sindirmesidir.


70

Hücre Organelleri /Lizozom [Özet]

• Lizozomun özet halde önemli işlevleri;

1. Endositoz ile alınmış ve kısmen sindirilmiş olan bakteri, virüs ve toksin gibi partiküllerin sindirilmesi.

2. Kullanılmayan ya da eskimiş organellerin sindirilmesi.

3. Bazı metabolik fonksiyonlar. (Örneğin; glikojen yıkımı, salınımı vb.)

4. Gelişmekte olan fetüsün el ve ayak parmakları arasındaki ağlar ve menstruasyon boyunca uterusun döşeyici epiteli gibiişe yaramayan dokuların yıkımı.

5. Kalsiyum iyonlarını kana salmak için kemik yıkımı.

Klinik Bilgi: Lizozomal Hastalıklar*

• Lizozomal hastalıklarda lizozomlar, içlerinde normalde bulunan hidrolitik bir enzimden yoksundur. Dolayısıyla bu lizozomlar,sindirilmemiş substratlarla tıkanırlar ve diğer hücre etkinlikleri de bu durumdan etkilenir. Bu hastalıklara lizozomal depo hastalıklarıismi de verilir.

• Günümüzde bu şekilde bilinen 50’den fazla lizozomal enzim hastalığı mevcuttur. Fabry hastalığı, Gaucher hastalığı, Tay-Sachs hastalığıvb.

• Örneğin Tay-Sachs hastalığında lipid sindiren bir enzimin eksikliği mevcuttur. Lizozomlar, beyindeki glikojen ve lipitleri görece olaraksabit bir hızla yıkarlar. Fakat çoğunlukla Orta Avrupa’daki Yahudilerde görülen bu genetik hastalıkta, sinir hücresi zarında yoğunmiktarda bulunan glikolipidi parçalayacak enzim yoktur. Sonuç olarak bu hastaların beyin hücrelerinde lipid birikir. Lizozomlar bubirikim sonucunda şişerler. Sonucunda da hastanın beyin fonksiyonlarında bozulma meydana gelir.

• Etkilenen yenidoğanlar, tipik olarak oyuncak bebek özelliklerine ve pembe şeffaf deriye sahip olurlar. 3-6 ay arasında ilk belirtilerortaya çıkar. (İlgisizlik, motor kuvvetsizlik vb.) Bu belirtiler zeka geriliği, nöbetler, körlüğe kadar ilerler ve ölüm ile son bulur. Lizozomalhastalıklar nadir görülür, fakat ciddi ve ölümcül olabilirler.

• Tedavi, lizozomal bozukluğun tipine göre değişir. Öncelikle özgül bozukluğun semptomlarına yönelik tedavi düzenlenir. Bazı lizozomalhastalıklarda, enzim yerine koyma tedavilerinin etkinlikleri gösterilmiştir. Fakat uzun dönem etkileri belirsizdir. Kemik iliği ve kökhücre transplantasyonu yöntemleri de diğer tedavi şekilleridir. Fakat bunların da kullanımı sınırlıdır ve tıbbi ilerlemelere gereksinimvardır.


71

Hücre Organelleri /Peroksizom

• Peroksizomlar, lizozomlara fiziksel açıdan benzerler. 0,5 mikrometre çapında, tek membranlı, küresel keselerdir. Ancak ikiönemli farkları mevcuttur:

1. Peroksizomlar, kendi kendilerini çoğaltarak ya da düz endoplazmik retikulumdan tomurcuklanarak oluşabilirler.

- Çok sayıda sentetik bileşiğin hücre çekirdeğindeki reseptörlere etki ederek peroksizomların çoğalmasına nedenolduğu bulunmuştur. (PRAP= Peroksizom profiferasyonunu aktive eden reseptörler= Aktive olduklarında DNA’ya bağlanırlar.

mRNA üretiminde değişikliğe neden olurlar. Bu reseptörler birçok doku ve organı etkileyebilirler.)

- Golgi aygıtı tarafından üretilmezler.

2. Hidrolazlardan çok oksidaz enzimlerini içerirler.

- Oksidazlar, alkol ve formaldehiti de içeren zararlı maddeleri detoksifiye etmek için moleküler oksijeni (O2)kullanırlar.

- Oluşturulan küçük moleküller, hücre solunum için yakıt oluşturmak üzere mitokondrilere gönderilirler.- Ayrıca oksidazlarla birlikte, katalaz denen enzimler de yapılarında mevcuttur.

❑ Sonuç: Peroksizomlar, özelleşmiş metabolik kompartmanlardır.


• H202 üretebilenler= Oksidazlar (Hidrojen ve oksijeni birleştiren enzimler)

▪ H2O2’nin kendisi de toksiktir. Bu nedenle;

• H202 yıkabilenler= Katalazlar (H202’yi suya dönüştüren enzimler)

• Gerek oksidazların, gerek katalazların ayrı bir kompartmanda (Peroksizomda) olması, bunlardan zarar görebilecek diğerhücre elemanlarını korumaktadır. Bu da hücrenin kompartmanlara ayrılmış yapısının ne kadar önemli olduğunu gözler önünesermektedir.

• Oksidaz enzimlerinin birkaçı hidrojen ve oksijen iyonlarını birleştirir. Hidrojen peroksit oluşturur. Hidrojenperoksit, peroksizomlarda bol bulunan katalaz ile birlikte hücreyi zehirleyebilecek birçok maddeyi okside eder.Örneğin; kişi alkol içtiğinde, bu alkol karaciğer hücrelerinin peroksizomlarında asetaldehit haline getirilir. Yanidetoksifiye edilmiş, zehirsizleştirilmiş olur.

• Peroksizomlar, detoksifikasyonda oldukça önemli olan karaciğer ve böbreklerde özellikle çok fazla bulunur.


72


• Peroksizomun zarında bir takım özgül proteinler bulunur. Bu proteinler peroksizomlara maddelerin alınmasını ya daperoksizomlardan maddelerin uzaklaştırılmasını düzenlerler.

• Matrikste, peroksizom dışındaki enzimlerle uyumlu çalışan 40’tan fazla enzim vardır. Proteinler peroksizomlara peroksinlerolarak adlandırılan şaperon proteinlerin yardımıyla, benzersiz bir sinyal zinciri sayesinde yönlendirilir.

• Hücre içinde proteinlerin görevlerini yerine getirebilmesi için üç boyutlu şekle sahip olması gerekir. Şaperon proteinler deproteinlerin doğru biçimde katlanarak üç boyutlu hâle gelmesi işleminde görev alan, yardımcı protein ailesidir. Ribozomdaüretilen proteinlerin doğru yer ve zamanda katlanmalarına yardım ederler, hücrede yanlış katlanmış proteinlere bağlanarakstabilize ederler ve proteinlerin diğer organellere girmeden önce katlanmalarına engel olurlar. Organel içine alınankatlanmamış proteinleri katlarlar.

• Peroksizomların esas fonksiyonu, uzun zincirli yağ asitlerini katabolize etmektir. Bunun için belirtildiği gibi oksijen kullanırlar.Oluşturulan küçük moleküller, hücre solunumu için yakıt oluşturmak üzere mitokondrilere gönderilir. Yani enerjimetabolizmasında söz sahibi organellerdir.

• Peroksizomlar belirli bir büyüklüğe ulaştığında, ikiye bölünerek sayıca artış gösterebilirler.

Hücre Organelleri /Mitokondri

• Mitokondriler, hücrenin enerji santralleridir.

• Sosis benzeri, 1-10 mikrometre uzunluğunda, çift katlı zarla çevrili organellerdir. Her iki zar da hücre zarının genel yapısınasahiptir, çift katlı fosfolipit ve kendine özgü proteinler... Dış zar düz ve özelliksizdir. İç zar katlanır, içe doğru kıvrımlar yapar vekrista (Tepeler) olarak adlandırılan rafları oluşturur. Bu tübüllere oksidatif enzimler tutunur.

• Kristalar sayesinde kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği geniş yüzeyler oluşur. Yüzey alanındaki genişleme, hücresolunumunun verimini yükseltir.

• Canlı hücrelerde neredeyse sürekli kıvrılırlar, uzarlar ve şekil değiştirirler. Dallanmış tübüler bir ağ oluştururlar.

• Tüm sitoplazma bölümlerinde mitokondriye rastlanır.

• Hücrelerdeki mitokondri sayıları, hücrenin gereksinim duyduğu enerji miktarına göre değişir. Örneğin yağ hücrelerinde dahaaz sayıdayken, kalp kası hücrelerinde (Kardiyomiyositler) oldukça fazla bulunur. Ya da böbrek ve karaciğerdeki aktif hücreleryüzlerce mitokondriye sahipken, lenfositler gibi görece inaktif hücreler çok az miktarda mitokondriye sahiptir.


73


• Mitokondri içindeki boşluk, matriks denen jel benzeri bir sıvıyla doludur.

- Bu sıvıda çözünmüş enzimler, mitokondri DNA’sı ve ribozomlar mevcuttur.

- Matriksteki enzimler, hücre solunumunun bazı basamaklarını katalizler. Besinlerden enerji elde edilmesi için gereklidirve kristalara tutunmuş oksidatif enzimlerle iş birliği içinde çalışırlar. Besinleri okside ederler, su ve karbondioksit oluşur,eş zamanlı olarak da enerji serbestlenir. Açığa çıkan enerjiyle ATP sentezlenir.

- ATP, yüksek enerjili bir bileşiktir. Sentezleme sonrası ATP mitokondri dışına taşınır, tüm hücreye difüze olur, hücreselişlevler için gereken enerjiyi sağlar.

❖ Dikkat ederseniz iki grup enzim mevcuttur:

✓ Bir kısmı mitokondri matriksinde çözünmüş olanlar, bir kısmı da kristaya tutunmuş olanlar…

✓ Gıda yakıtlarının ara ürünleri -glukoz ve diğerleri- bu enzimler tarafından suya ve karbondioksite kadar parçalanırlar.


• Metabolitler parçalanıp okside olurken, açığa çıkan enerjinin bir kısmı yakalanır. → Fosfat gruplarını ADP moleküllerineekleyerek ATP üretmekte kullanılır.

❑ Çok basamaklı bu mitokondriyal sürece aerobik hücresel solunum ismi verilir. Çünkü gerçekleşmesi için oksijen gerekir.

• Mitokondriler kendi kendine çoğalabilir. Hücrede artan miktarlarda ATP’ye ihtiyaç duyulan her zaman bir mitokondridenikinci bir tanesi, üçüncü bir tanesi ve daha fazlası oluşabilir.

▪ Hücre çekirdeği gibi DNA içerirler. DNA, çekirdeği oluşturan temel maddedir ve bölünmeyi kontrol eder. MitokondriDNA’sı da mitokondrinin kendi kendini kopyalamasını kontrol eder.

▪ DNA ile birlikte mitokondrilerin kendilerine ait RNA ve ribozomları da bulunur.▪ ATP için hücresel ihtiyaçlar arttığı zaman mitokondriyumlar daha fazla krista sentezler veya sayılarını arttırmak için

basitçe yarıya ayrılırlar. (Fizyon) Daha sonra da önceki boyutlarına kadar büyürler.▪ Örneğin uzun süren, kronik egzersiz sonucunda çizgili kasların enerji gereksinimi artar ve mitokondri yoğunluğu enerji

ihtiyacını karşılamak üzere artar.

• Mitokondrilerin programlanmış hücre ölümünü (Apoptozis) düzenleme gibi farklı işlevleri de mevcuttur. Ancak kendigenomlarına sahip bu organellerin en önemli işlevleri, detaylı açıkladığımız gibi oksidatif fosforilasyondur.


74

Klinik Bilgi /Mitokondriyal Hastalıklar*

• Mitokondriyal hastalıklar, mitokondriyal yetmezlikle ilişkili olarak tanımlanan en az 40 farklı bozukluğu kapsamaktadır.

• Bu hastalıklar mitokondriyal proteinlerin (RNA) işlevlerinin bozulmasıyla ilişkili olabileceği gibi, DNA’daki kalıtsal ya daspontan mutasyona bağlı olabilir.

• Belirtiler etkilenen hedef hücre ya da dokuya göre şekillenir: Motor kontrol bozukluğu, kas gücü bozukluğu, gastrointestinalişlev bozukluğu, diyabet, nöbetler, görsel/işitsel problemler, laktik asidoz, gelişim geriliği, enfeksiyona duyarlılık; kalp,karaciğer ve solunum hastalıklarını içerebilir.

• Semptomatik tedavi düzenlenir. Örneğin nöromuskuler işlevlerde bozukluk varsa fizik tedaviyle kasların hareket açıklığınıarttırmaya ve hareketin hassasiyetini geliştirmeye yardımcı olabilir.

Hücre Organelleri /Ribozom

• Ribozomlar, protein sentezi gerçekleştiren hücre elemanlarıdır.

• En az üç adet ribozomal RNA isimli RNA çeşidinden ve çok çeşitli proteinlerden yapılmış kompleks yapılı, küçük, koyu renkliboyanan granüllerdir.

• Her bir ribozom, bir meşe palamudunun gövdesi ve başlığı gibi birbirlerine uyan iki küresel alt birimden oluşur.

• Yüksek miktarda protein sentezleyen hücrelerde, ribozom sayısı da fazladır. Örneğin insan pankreas hücrelerinde birkaçmilyon adet ribozom bulunur.

• Protein sentezinin aktif olarak sürdüğü hücreler, aynı zamanda belirgin çekirdekçiklere de sahip olurlar.

• Ribozomlar, sitoplazmanın iki bölgesinde protein sentezi gerçekleştirirler:

1. Serbest Ribozomlar: Bunlar sitozolde asılı halde bulunan ribozomlardır.

2. Bağlı Ribozomlar: Bunlar da endoplazmik retikuluma ya da çekirdek zarfının dış kısmına tutunmuş ribozomlardır.


75


• Serbest ve bağlı ribozomlar, yapısal olarak özdeştirler. Fakat iki alternatif rol üstlenebilirler:

• Serbest olanları sentezin çoğunu sitozolde yaparlar.

▪ Bunlara şeker yıkımında ilk basamakları katalizleyen enzimleri örnek gösterebiliriz. Mitokondrilerin ve diğer bazıorganellerin (Peroksizomlar, mitokondriler vb.) içerisine giren çözünebilir proteinleri sentezlerler. Hemoglobininsentezini yine serbest ribozomlar gerçekleştirir.

• Bağlı ribozomlarda sentezlenen proteinler ise ya bağlanarak zarların bileşeni olur ve granüllü E.R. gibi bir yapı oluşturur,ya lizozom gibi organellerle birleşir ve paketlenir, ya da hücre dışına salgılanır.


• Protein salgılamak üzere özelleşmiş hücreler (Örneğin sindirim enzimlerini salgılayan pankreas hücreleri…) çok miktardabağlı ribozoma sahiptir.

• Endoplazmik retikuluma tutunmuş halde bulunan ribozomlar, tüm transmembran proteinleri ve salgılanan proteinlerinçoğu ile golgi aygıtı, lizozomlar ve endozomlarda saklanan proteinlerin çoğunu sentezler.

- Bu proteinler tipik olarak bir uçlarında hidrofobik bir sinyal peptidine sahiptir.

- Bu proteinleri oluşturan polipeptid zincirler, endoplazmik retikulumun içine doğru itilmiştir.

• Ribozom alt birimleri, belirli bir zamanda yaptıkları protein tipine bağlı olarak endoplazmik retikulum zarlarına bağlanarakya da onlardan ayrılarak bu iki fonksiyon arasında gidip gelebilirler.


76

Hücre Organelleri /Sentrozom

• Mikrotübüller, bir uçlarından çekirdek yakınındaki sentrozom ya da hücre merkezi denen bir bölgeye tutunmaktadırlar.Dolayısıyla sentrozom, mikrotübül organize edici merkez gibi davranır.

• Granüllü görünümlü bir matrikse sahiptir.

• Birbirine dik açı ile duran, küçük, fıçı şekilli organel olan bir çift sentriyol içerir.

• Sentrozom matriksi, en çok mikrotübülleri oluşturması ve hücre bölünmesi esnasında mitotik iği düzenlemesiyle tanınır.

• Her bir sentriyol, dokuz tane fırıldak gibi düzenlenmiş olan mikrotübül üçlüsünden (Tripletinden) oluşur. Her biri, birsonrakine tübülün olmayan proteinlerle bağlanmış ve ortası boş tüp yapısı meydana getirecek şekilde dizilmişlerdir.

• Sentriyoller aynı zamanda silya ve kamçıların da temelini oluşturur.

Hücre İskeleti (Sitoskeleton)

• Hücre iskeleti iplikçikler ve tübüllerin organize olduğu fibriler protein ağıdır.

• Bunlar sitoplazmadaki ribozomlar tarafından sentezlenen öncül (Prekürsör) protein moleküllerinden köken alırlar. Öncülmoleküller iplikçikleri oluşturmak üzere polimerize olurlar.

• Hücre iskeleti, temel 3 tip moleküler yapıdan (Lif tipinden) oluşur:

1. Mikrotübüller: En kalın olan lif tipidir. İçi boş tüplerdir.

2. İntermediyer filametler: Orta kalınlıktaki lif tipidir. Daha kalın kablolar şeklinde, birbirine dolanmış fibröz proteinlerdenoluşur.

3. Mikrofilamentler: Aktin filamentleri olarak da bilinir. En ince olan liflerdir.


77


• Hücre iskeleti iplikçikler ve tübüllerin organize olduğu fibriler protein ağıdır.

• Bunlar sitoplazmadaki ribozomlar tarafından sentezlenen öncül (Prekürsör) protein moleküllerinden köken alırlar. Öncülmoleküller iplikçikleri oluşturmak üzere polimerize olurlar.

• Hücre iskeleti, temel 3 tip moleküler yapıdan (Lif tipinden) oluşur:

1. Mikrotübüller: En kalın olan lif tipidir. İçi boş tüplerdir.

2. İntermediyer filametler: Orta kalınlıktaki lif tipidir. Daha kalın kablolar şeklinde, birbirine dolanmış fibröz proteinlerdenoluşur.

3. Mikrofilamentler: Aktin filamentleri olarak da bilinir. En ince olan liflerdir.


78


• Hücre iskeleti, hücreye mekanik destek sağlar ve onun biçimini korur. Bu işlev hayvan hücreleri için oldukça önemlidir, çünkü hayvan hücrelerinde hücre duvarı yoktur.

• Hücre iskeleti güçlü bir yapıdır ve kendini yenileme yeteneğine sahiptir.

• Hücre iskeleti sayesinde birçok organel ve hatta sitozolik enzim molekülleri yerli yerinde durur.

• İskelet, oldukça dinamik bir yapıdır. Hücrenin belli bir kısmındaki iskelet elemanları burayı hızla boşaltabilir ve başka bir hücre kısmında yeniden bir araya gelerek hücrenin biçimini değiştirir.


• Hücre iskeleti, hücre hareketinde görev alır.

- Hareket kavramı hem hücrenin yer değiştirmesini, hem de hücre kısımlarının daha kısıtlı hareketlerini kapsar. Bununlabirlikte hücre hareketi, motor proteinlerle etkileşimi gerektirir. Hücre iskeleti elemanları ve motor proteinler, hücrezarındaki moleküllerle birlikte çalışırlar.

- Motor proteinler, sil ve kamçıların içindeki mikrotübüllerin birbirlerini kavramasını sağlar, organeller bükülebilir.

- Mikrofilamentler, aynı mekanizmayla kas hücrelerinin kasılmasını sağlarlar.

- Veziküller ve diğer organeller, hücre iskeletinin oluşturduğu bu yollar üzerinde hedeflerine doğru yürümek için sıklıklamotor protein ayakları kullanırlar.

➢ Örneğin nörotransmitter molekülleri içeren veziküller, akson uçlarına bu şekilde giderler. E.R.’den tomurcuklananveziküller, golgiye hücre iskeletindeki yollar aracılığıyla ulaşır.

• Hücre iskeleti, plazma zarının içeriye doğru çökmesini sağlayarak, fagositik vezikülleri oluşturmasında da görev alır.


79

Mikrotübüller

• En geniş çapa sahip hücre iskeleti elemanlarıdır. Çapları yaklaşık 25 nm, uzunlukları ise 200 nm ile 25 mikrometre arasındadeğişir. İçleri boş çubuklardır.

• İçi boş olan tübül duvarı, tubulin adı verilen globüler (Küresel) bir proteinden yapılmıştır. Her tubulin proteini dimerikyapıdadır: (İki alt birimden oluşmaktadır.) Alfa-tubulin ve beta-tubulin…

• Mikrotübüllerin boyu, her iki ucuna tubulin dimerlerinin eklenmesiyle uzar.

• Mikrotübüller, kendilerini oluşturan yapılara yıkılabilir ve hücrenin başka bir yerindeki mikrotübüllerin kurulması içinkullanılabilir.

• Mikrotübülün iki ucu birbirinden farklıdır. Uçlardan birinde tubulin dimerleri daha hızlı biriktirilir ya da salınır. Bu yollahücresel aktiviteler sırasında önemli ölçüde uzayabilir ya da kısalabilir. Bu uca ‘artı uç’ ismi verilir. Sadece tubulin proteinieklemez, hem uzama hem de kısalma hızı daha fazladır. Mikrotübül alt birimleri herhangi bir uca eklenebilmesine rağmen,mikrotübüller baskın olarak artı uçta toplanır ve eksi uçta ayrılırlar. Her iki süreç in vitro olarak eş zamanlı meydana gelir.

Mikrotübüller

• Çoğu mikrotübül, sentrozom ya da hücre merkezi olarak isimlendirilen çekirdek yakınındaki küçük bir sitoplazma alanındanuzanırlar. Belirttiğimiz gibi dinamik moleküllerdir; sentrozomdan dışarı sürekli büyürler, çoğalırlar, sonra aynı yerde ya dafarklı yerlerde tekrardan biraraya gelirler.

• Mikrotübüllerin büyümesi, diğer koşullar kadar sıcaklıkla da ilişkilidir ve soğuk koşullarda ayrılma başlar.

• Mikrütübüller, organellerin dağılımını ve hücrenin şeklini belirlerler.

• Mitokondriyumlar, lizozomlar ve salgı vezikülleri ağaç dallarına asılı süsler gibi mikrotübüllere tutunurlar.

• Motor proteinler (Kineinler, dineinler vb.) sürekli hareket ederek organelleri mikrotübüller boyunca yenidenkonumlandırırlar. Bu proteinler, kendi şekillerini değiştirerek çalışırlar. ATP ile çalıştırılanları maddeleri mikrütübüller içindedemir yolunda giden bir tren gibi ilerletirken; diğerleri bir orangutan gibi tutuna tutuna tırmanarak hareket ederler. Kavrar,serbest bırakır, sonra yeni bir alandan tekrar kavrayarak mikrotübül boyunca sürekli daha ileriye giderler.

• Mikrotübüller mitozda kromozomları hareket ettiren iğciği de oluştururlar. Yük mikrotübüller üzerinde her iki yönetaşınabilir.


80

Klinik Bilgi*

• Hücre işlevini mikrotübüllerle etkileşerek durduran çeşitli ilaçlar vardır. (Kolşisin, vinblastin vb.)

• Paklitaksel bir antikanser ilaçtır. Mikrotübüllere bağlanır. Onları stabil hale getirir, hareketlerini engeller, mitotik iğcikleroluşmaz ve hücreler ölür.

Mikrofilamentler

• Yaklaşık 7 nm çapında katı çubuklardır.

• Aktin moleküllerinin yarı esnek iplikleridir. Aktin filamentleri olarak da isimlendirilirler.

• Her bir hücre kendisine ait eşsiz bir mikrofilaman düzenlenişine sahiptir, böylece hiçbir hücre bir diğerine benzemez. Ancakneredeyse tüm hücreler, terminal ağ denilen ve plazma zarlarının sitoplazmik yüzüne tutunan, oldukça yoğun ve çapraz bağlımikrofilaman ağına sahiptir.

• Bir mikrofilament, aktin alt birimlerinden yapılmış ve birbiri üzerine sarılmış iki zincirden ibarettir. Doğrusal filamentlerdir.Ancak filament boyunca proteinler bağlanırsa ve yeni bir filament yan dalı uzanırsa yapısal ağlar da oluşturabilirler.

• Sıkıştırılmaya karşı koyarlar. Ancak gerilmeye (Çekme kuvvetine) dayanıklı yapılardır.

• Diğer proteinlerle bir araya gelerek üç boyutlu ağ yapısı (Korteks mikrofilamentleri) oluştururlar. Bu yapı hücre zarının hemenaltında yer alır ve hücre biçiminin desteklenmesine yardımcı olur. Bu ağsı yapı sayesinde korteks (Sitoplazmanın dıştabakası) jöle gibi yarı-katı bir kıvam kazanır. Sitoplazmanın iç kısmı daha akışkandır. Bu ağ sayesinde hücre yüzeyi güçlenir,baskılara karşı koyar ve hücresel hareket ile şekil değişiklikleri esnasında kuvveti iletir.


81

Mikrofilamentler

• Mikrofilamentler, özellikle kas hücrelerindeki kasılma mekanizmasının bir parçasıdırlar ve hücre hareketinde rol oynarlar.Kas hücresinde binlerce aktin filamenti boylamasına uzanan paralel demetler oluşturur. Bu demetlerin arasına, miyozinproteininden oluşan daha kalın filamentler yerleşir. Aktin ve miyozin filamentlerinin, hücrenin boyunu kısaltacak şekildebirbirleri üzerinde kayması; kas hücresinin kasılmasını sağlar.

• Diğer hücre tiplerinde de aktin ve miyozin filamentleri, kas hücresindeki düzenlemenin daha basit ve minyatür şeklinioluşturur. Hücrelerin lokal kasılmalarını sağlarlar.

• Aktin ve miyozin filamentler tarafından meydana getirilen bölgesel kasılma, aynı zamanda ameboid harekette de rol oynar.

• Kas hücrelerindeki çok iyi gelişmiş, kararlı ve uzun ömürlü olan aktin filamanları hariç diğer aktin filamanları, sürekli yıkılır vehizmetlerine nerede ve ne zaman itiyaç duyulursa orada daha küçük alt birimlerinden yeniden yapılırlar.

İntermediyer Filamentler

• 8-12 nanometre uzunluğunda çapa sahiptirler. Mikrofilamentler gibi gerilmeye karşı koymak üzere özelleşmişlerdir. Yüksekgerilme kuvvetine sahiptirler. Dokuma ipliklerine benzeyen sert ve çözünmez protein lifleridir.

• Her biri, keratinleri içeren protein ailesine ait farklı bir moleküler alt birimden oluşur. Protein içerikleri hücreden hücreyedeğişiklik gösterdiğinden, isimlendirilmeleri değişebilmektedir. Örneğin sinir hücrelerinde nörofilamanlar, epitelhücrelerinde keratin filamanlar olarak adlandırılırlar.

• Tetramer liflerin birbirleri etrafında dönmeleriyle oluştuklarından, mikrofilamanlar ile mikrotübüller arasında bir çapasahiptirler.

• Hücre için mikrofilamentlere ve mikrotübüllere göre daha kararlı ve kalıcı elemanlardır. Diğer ikili hücrenin değişikkısımlarında bozulup tekrardan kurulurken, intermediyer filamentler hücrenin ölümünden sonra bile varlığını sürdürür. Bunedenle hücre biçimini güçlendirme ve belirli organellerin hücre içindeki yerlerini sabitleme konusunda işlev sahibidirler.

• Hücre biçimini destekleme görevi, hücrenin özgül işlevini gerçekleştirmesinde ona yardımcı olmasını sağlar.

• Desmozomlara bağlanırlar ve esas görevleri hücreye uygulanan çekme kuvvetine karşı iç gergi teli gibi davranmaktır. Kısacasıintermediyer filamentler, hücre için bir çatı görevi görür.


82

Hücre Çekirdeğ i

• Çekirdek genleri içerir ve hücrenin kontrol merkezidir. Tüm vücut proteinlerini üretmek için ihtiyaç duyulan bütün bilgileriiçerir. Ayrıca herhangi bir zamanda hücre üzerinde etkili olan sinyallere cevap olarak sentezlenecek proteinlerin miktarınıve çeşitlerini belirler.

• Çoğu hücrede çekirdek sadece bir tanedir. Ancak iskelet kası hücrelerinde, kemik yıkıcı hücrelerde, bazı karaciğerhücrelerinde çok sayıda çekirdek olabilir. Bunun nedeni, alışılagelenden daha fazla miktarda sitoplazmik kütlenindüzenlenmek zorunda olmasıdır.

• Vücudumuzdaki kırmızı kan hücreleri haricinde tüm hücreler çekirdeklidir.

• Hücreler çekirdeksiz çoğalamazlar, bozulmadan kan akımında sadece 3-4 ay kalabilirler.

• Çekirdek olmazsa hücre protein üretmek için mRNA sentezleyemez, enzimleri ve hücre içi yapıları bozulmaya başladıktansonra yerlerine yenisi konulamaz.

• Çekirdek ortalama 5 mikrometre çapa sahip olup, sitoplazmik organellerden daha büyük bir yapıdır. Şekli, içinde bulunduğuhücrenin şekline uyum sağlar. Üç adet yapıdan oluşur: Çekirdek zarfı (Zarı), çekirdekçik ve kromatin…

Çekirdek Zarfı (Zarı)

• İçi sıvı dolu, çift katlı bir zardır. Dış zar, sitoplazmanın granüllü-kaba E.R.’si ile devam eder. Ribozomlarla doludur. İç çekirdeknükleer lamina ile döşenmiştir. Nükleer lamina, lamin ağlarından oluşur.

• Laminler, ara filamanları oluşturmak için birleşen çubuk şekilli proteinlerdir. Nükleer lamina çekirdek şeklinden sorumludur,ayrıca DNA’nın düzenlenmesi için iskele gibi görev görür.

• Zarda birçok noktada nükleer porlar vardır. Nükleer por kompleksi diye isimlendirilen karmaşık bir protein kompleksi, her birdeliği döşer. Akıcı bir taşıma kanalı oluşmuş olur, mRNA gibi moleküllerin ve büyük parçaların giriş-çıkışı düzenlenir.

• Çekirdek zarı da seçici-geçirgendir. Ancak maddeler burada hiçbir yerde olmadığı kadar serbestçe geçerler. Nükleer porkompleksleri oldukça geniş olup, küçük moleküller rahatlıkla geçebilmektedir.

• Protein molekülleri sitoplazmadan içeriye, RNA molekülleri çekirdekten dışarıya enerji harcanarak taşınırlar. Bu taşımaişlemini importinler vb. taşıyıcı proteinler gerçekleştirir. Bu büyük moleküller, kendilerine özgü sinyaller taşırlar.

• Nükleoplazma, çekirdeğin içindeki zar tarafından çevrelenen jölemsi sıvıdır. Çözünmüş tuzları, besinleri ve gerekli diğerçözünen maddeleri içerir.


83

Çekirdekçik

• Nükleolus olarak isimlendirilirler.

• Çekirdek içerisinde ribozomal alt birimlerin toplandığı yerlerde bulunurlar.

• Küresel cisimciklerdir.

• Tipik olarak her çekirdekte 1 ya da 2 çekirdekçik bulunur, daha fazla da olması mümkün olabilir.

• Doku proteininin büyük miktarını yapan büyümekte olan hücrelerde genellikle büyüktürler.

• Ribozomal RNA sentezi için gerekli genetik emirleri veren DNA’yı içeren çekirdekçik organize edici bölgelerle ilişkilidirler.

• Ribozomal RNA molekülleri sentezlendiklerinde, iki tip ribozomal alt birimi oluşturmak için proteinlerle birleşirler. (Proteinlersitoplazmada ribozomlarca üretilir ve çekirdek içerisine taşınırlar.) Bu alt birimlerin çoğu çekirdek porlarından dışarı çıkarakçekirdeği terkederler ve birleşerek fonksiyonel ribozomları oluşturacakları sitoplazmaya geçerler.

Kromatin

• Kromatin, %30 DNA, %60 histon proteinleri ve %10 yeni oluşmuş ya da henüz oluşmakta olan RNA zincirlerinden oluşur.

• Esas birimi nükleozomlardır.

• DNA sarmalları, her bir nükleozomun etrafında iki kez döner ve bağlayıcı DNA parçaları sayesinde bir sonraki kümeyle devameder.

• Histonlar DNA’yı paketler ve düzenler. Gen regülasyonunda da önemli rol oynarlar.

• Bir hücre bölünmeye hazırlanırken, kromatin iplikçikleri kromozom ismi verilen kısa, çomak benzeri cisimleri oluşturmakiçin kıvrılır ve fazla miktarda yoğunlaşırlar.

• Kromozom yoğunlaşması, hücre bölünmesi süresince meydana gelecek olan hareketler esnasında ince kromatiniplikçiklerinin birbirine karışıp dolanmasını ve kırılmalarını engeller.


84

Hücresel İş levler – ‘Özet ve Gözden Geçirme’

Şimdiye kadar edinilmiş tüm temel bilgilerle hücrenin işlevsel sistemleri ilerleyen satırlarda gözden geçirilmiş ve özetlenmiştir.

Hücrenin İçine Madde Alınması (Endositoz)

- Hücrenin canlılığı, büyümesi ve çoğalması için besin ve diğer maddeleri hücre dışı sıvıdan alması gerekir. Maddelerin çoğuhücre zarını aktif taşıma ve difüzyonla geçer.

- Difüzyon, maddelerin rastgele hareketiyle olur. Zar boyu basit taşınmadır. Maddelerin ya zardaki porlardan ya da yağdaeriyen maddeler için zarın lipit matriksinden hücre içine girmesidir.

- Aktif taşıma, maddenin zarı boydan boya geçen bir taşıyıcı protein yardımıyla taşınmasıdır.

- Çok büyük partiküller endositoz yoluyla hücre içine alınır.

- Hücre, biyolojik molekülleri ve partikül halindeki maddeleri hücre zarından yeni veziküller oluşturarak alır. Bu hücre zarınınözelleşmiş bir işlevidir.

- Endositozun 3 tipi vardır: Pinositoz=Hücrenin içmesi, Fagositoz=Hücrenin Yemesi ve Reseptör Aracılı Endositoz.


85

Pinositoz

• Hücre içine hücre dışı sıvının ya da partikülleri içeren çok küçük veziküllerin alınmasıdır.

• Hücrenin ihtiyacı olan kısım sıvının kendisi değil, sıvı içinde çözünmüş olan moleküllerdir.

• Çoğu hücre zarında sürekli görülür.

• Bazı hücrelerde (Örn.Makrofajlar) çok hızlı olabilir. Dakikada toplam hücre zarının %3’ü veziküller halinde alınabilir.

• Pinositik veziküller (Hücre içine alınmış ve oluşmuş veziküller) çok küçüktür. 100-200 nanometrelik bu yapılar, ancak elektronmikroskopunda görülebilirler.

• Makromoleküllerin hücre zarının dış yüzüne teması, pinositik veziküllerin oluşma hızını arttırır.

• Çok büyük moleküllerin hücre içine girebilmesinin tek yolu pinositozdur.

Pinositozun Aşamalar ı

1. Hücre içine alınacak protein, özel protein reseptörüne bağlanır.

2. Protein molekülleri reseptöre bağlandığında, zarın yüzeyi hücre içine doğru çökecek biçimde değişir.

3. İçe çöken girintinin çevresindeki fibriler proteinler, az miktarda hücre dışı sıvısıyla birlikte proteinlerin etrafını sarar.

4. Zarın hücre içine çöken kısmı, hücre yüzeyinden kopar.

5. Sitoplazmaya pinositik vezikül olarak katılır.

6. Bu işlem esnasında enerji harcanır. Bu enerji gereksinimi ATP tarafından karşılanır.

7. Bu işlem için hücre dışı sıvıda kalsiyum bulunmalıdır.

• Kalsiyum muhtemelen vezikülün hücre zarından kopmasını sağlayan kasıcı proteinlerle reaksiyona girer.


86

Fagositoz

• Büyük partiküllerin hücre içine alınmasıdır. (Tüm hücre, doku yıkımı sonucu oluşan parçalar ya da bakteri vb.)

• Pinositoza benzer şekilde gerçekleşir. Büyük partiküller hücre içine alınır.

• Hücre bir partikülü yalancı ayak ile sarar, besin kofulu adı verilen zarla çevrili bir koful içinde paketler.

• Bu partikül, besin kofulunun hidrolitik enzimler içeren bir lizozom ile kaynaşmasından sonra sindirilir.

• Fagositoz, yalnızca belli hücreler tarafından gerçekleştirilebilir. En önemlileri doku makrofajları ve bazı akyuvarlardır.

• Fagositozu başlayan olay, büyük partikülün fagositin (Fagosite eden hücre) yüzeyindeki reseptörlere bağlanmasıdır.

• Bakterilerin üzeri özgül antikorlarla kaplıdır. Antikorlar bakteriyi sürükler ve fagositin üzerindeki reseptörlere bağlanır. Buaracılık işlevine opsonizasyon denir.

Fagositozun Aşamaları

1. Hücre zarı reseptörleri, partikül ligandlarının yüzeyine bağlanır.

2. Zar, saniyeden daha kısa sürede içe doğru çöker. Partikülü tümüyle çevreler.

3. Giderek daha fazla sayıda reseptör liganda bağlanır.

4. Zar kapanır ve fagositik vezikül oluşur.

5. Sitoplazmadaki aktin ve diğer kasılabilen (Kontraktil) fibriller vezikülü çevreler. Üst bölümüne yakın kısımda kasılır. Hücreiçine gitmeye zorlar.

6. Kasıcı proteinler daha sonra vezikülün zardan tamamen kopmasını sağlar. Hücre içine serbest bırakırlar.


87

Pinos i t ik ve Fagos i t ik Yabanc ı Maddeler in Hücrede S ind i r i lmes i

‘ L i z o z o m l ar ın İ ş l ev l e r i ’

1. Pinositik ya da fagositik molekül hücre içine girince, bir veya daha fazla lizozom veziküllerle birleşir.

2. Bu birleşme sonucunda, lizozom içindeki asit hidrolazlar vezikül içine boşaltılır.

3. Vezikül içindeki karbonhidratlar, yağlar, proteinler hidrolizlenir. (Suyla parçalanır.)

4. Aminoasitler, glikoz, fosfatlar gibi küçük moleküller oluşur.

5. Oluşan küçük moleküller vezikül zarından sitoplazmaya difüze olur.

6. Sindirilmeyen kısımlar ekzositoz ile (Endositozun tersi) hücre zarından dışarıya atılır.

Sonuç olarak; lizozomları içeren fagositik ve pinositik veziküllere hücrenin sindirim organları denir.

Dokular ın Gerilemesi ve Hücrelerin Otolizi

• Vücuttaki dokular bazen geriler. Örneğin; gebelik sonrası uterus, laktasyon sonrası meme bezleri, uzun zaman hareketsizkalan kaslar vb. Bu küçülmenin sorumlusu büyük ölçüde lizozomlardır. Lizozomlar hasarlı hücreleri ya da dokulardaki hasarlıhücre bölünmelerini ortadan kaldırır.

• Hücre lizozomları bazı fiziksel faktörlerle yırtılabilir: Sıcak, soğuk, travma, kimyasal maddeler veya herhangi bir neden… Budurumda hidrolazlar serbest kalır. Çevrelerindeki organik maddeleri sindirmeye başlarlar.

• Hasar hafifse hücrenin sadece bir kısmı ortadan kalkar, hücre kendini onarır.

• Hasar ağırsa hücre tümüyle sindirilir ve buna otoliz denir. Eski hücreye komşu tip aynı hücrelerden biri mitozla bölünür, yenihücre oluşur. Eskinin yerini alır.


88

Lizozomların İçindeki Bakterisidal Ajanlar

• Fagosite edilen bakterilerin hücreye zarar vermesini önlemek içindir.

1. Lizozim: Bakterinin hücre zarını eritir.

2. Lizoferrin: Bakterilerin büyümesine katkı sunan demir ve diğer iyonları bağlar.

3. Asit: Ph’sı yaklaşık 5’tir. Hidrolazları aktifleştirir, bakterilerin metabolik sistemlerini inaktifleştirir.

Otofaji, hücrenin kendi kendini yemesidir. Lizozomlar, otofaji sürecinde esas rolü oynarlar.

Otofagozom

• Kullanılmayan organellerin ve büyük protein kalıntılarının parçalanmasını ve geri dönüşümü sürecini içeren temizlik vebakım sürecine otofaji denir.

• Otofagozom, bir lizozom tipidir. Sitoplazmada bulunur. Çift katlı zara sahiptir.

- Kullanılmış eski organeller otofagozoma transfer edilir.

- Bunun için lizozom zarı içe doğru çöker, vezikül şeklini alır, sitozolik yapılar lizozom lümenine taşınır.

- Organeller burada sindirilir. Besinler, hücre tarafından yeniden kullanılır.

- Sitoplazmik komponentler bu sayede yeniden kullanılır, dokular gelişir, besinler az olduğunda hücre yaşamını sürdürür,homeostaz sürdürülür.

• Örneğin; karaciğer hücrelerinde ortalama bir mitokondri, parçalanmadan önce sadece 10 gün kadar yaşamınısürdürebilmektedir.


89

Hücresel Yap ı ların Endoplazmik Retikulum ve Golgi Ayg ıtı Tarafından Sentezi

• E.R. ve golgi aygıtı, özellikle salgı hücrelerinde bolca bulunur. Bu organeller çift katlı lipit tabakadan oluşur. Duvarları hücreiçin gerekli birçok maddenin sentezini katalizleyen protein enzimlerle yüklüdür. Sentez işlemi çoğunlukla E.R.’de gerçekleşir.Ürünler sitoplazmaya serbestlenmeden önce golgi aygıtında biçimlendirilir.

• E.R. zarının dış yüzeyine çok sayıda tutunmuş ribozomla karakterize bir yapıdır. Protein molekülleri, ribozom yapılarıiçerisinde sentezlenir. Ribozomlar, sentezledikleri protein moleküllerinden bazılarını sitozole bırakırlar. Çok daha fazlasınıise E.R. duvarını geçirerek endoplazmik vezikül ve tübüllerin içine aktarırlar.

• E.R. lipitleri, özellikle de fosfolipitleri ve kolesterolü sentezler. Bunlar hızla E.R.’nin lipit çift tabakası içine katılır. BöyleceE.R. sürekli büyür. E.R.’nin sürekli büyümesi engellenir. Bunun için küçük veziküller düz E.R.’den sürekli ayrılır. Bu veziküllereE.R. vezikülleri ya da taşıyıcı veziküller adı verilir. Çoğu daha sonra hızla golgi aygıtına göç eder.

• E.R.’nin, özellikle de düz E.R.’nin diğer işlevleri şunlardır:

▪ Glikojenin yıkımını sağlayan enzimleri sağlar. Bu, enerji için glikojen kullanılacağı zaman önemlidir.

▪ Hücreye zarar verebilecek maddeleri detoksifiye eden çok sayıda enzim içerir. (Örn. İlaçlar)

Golgi Ayg ıtının İş levleri

• Temel olarak E.R.’de sentezlenen maddeleri işlemekle görevlidir.

• E.R.’nin sentezleyemediği bazı karbonhidratları da sentezleme yeteneği vardır. Bunların en önemlileri, hyalüronik asit vekondroitin sülfattır.

• Bunlar;

1. Mukus ve diğer bez sekresyonlarındaki proteoglikanların büyük bölümünü oluştururlar.

2. Dokular arası alanda kollajen lifler ve hücreler arasını dolduran temel maddenin ya da ekstrasellüler matriksin lifiçermeyen bölümünün en önemli bileşenleridir.

3. Kemik ve kıkırdakta organik matriksin temel bileşenleridir.

4. Migrasyon ve proliferasyon gibi birçok hücre aktivitelerinde önemlidir.


90

Endoplazmik Sekresyonlar ın Golgi Ayg ıtıTarafından İş lenmesi-’Veziküllerin Oluşumu’

• E.R.’de oluşan maddeler, özellikle protein tübüller vasıtasıyla E.R.’nin golgi aygıtına en yakın bölümüne doğru taşınırlar. Bunoktada düz endoplazmik retikulumdan küçük taşıyıcı veziküller sürekli ayrılır ve golgi aygıtının en derin tabakalarına difüzeolur.

• Veziküllerin içinde E.R.’de sentezlenen proteinler ve diğer maddeler vardır.

• Taşıyıcı veziküller sürekli olarak golgi aygıtıyla birleşirler. İçerdikleri maddeleri golgi aygıtının vezikül alanlarına boşaltırlar.

• Burada salgı materyaline karbonhidrat parçaları bağlanır.

• Golgi aygıtı, E.R. salgılarını konsantre paketler halinde yoğunlaştırır.

• Salgılar dış tabakalardan, golgi aygıtının iç tabakalarına geçerken yoğunlaştırma ve işlemleme gerçekleşir.

• Son aşamada küçük veziküller golgi aygıtından kopar. Tüm hücreye difüze olur.

Hücre İçi Veziküllerin Hücre Zarlar ının Yenilenmesi İçin Kullan ımı

• Golgi aygıtında oluşturulan veziküllerin bazıları hücre içi yapıların zarları ile veya hücre zarıyla kaynaşır.

• Bu füzyon, zarların kullanımını arttırır. Kullanıldıkça zarlar yenilenir.

E.R. ve golgi aygıtının zar sistemleri, hücre dışına salgılanacak olan salgı maddelerini veyeni hücre içi yapılarını oluşturabilme kapasitesine sahip yüksek metabolik aktivitegösteren organlardır.


91

Besinlerden Enerji Elde Edilmesinde Mitokondri

- Karbonhidratlar, yağlar ve proteinler hücrenin enerji elde ettiği temel besin kaynaklarıdır.

- Tüm karbonhidratlar, hücrelere ulaşmadan önce sindirim sistemi ve karaciğer tarafından glikoza dönüştürülür.Proteinler, aminositlere; yağlar, yağ asitlerine dönüştürülür.

- Besinler, hücre içinde oksijenle reaksiyona girer. Bu işlem enzimler aracılığıyla gerçekleşir.

- Bu enzimler, reaksiyon hızını kontrol eden ve enerjinin uygun yöne akışını sağlayan enzimlerdir.

- Oksidatif neredeyse tüm reaksiyonlar mitokondri içinde gerçekleşir.

- Serbestlenen enerji, ATP sentezinde kullanılır.

- Daha sonra besin maddelerinin kendisi değil, ATP; hücredeki bütün hücre içi metabolik reaksiyonlar içingereken enerjiyi sağlar.

ATP’nin İş levsel Özellikleri

• Adenin, azotlu bir bazdır. Riboz, pentoz bir şekerdir. ATP’de üç adet fosfat radikali mevcuttur. Son iki fosfat radikali,moleküle yüksek enerjili fosfat bağlarıyla bağlıdır. Yüksek enerjili bağların her biri, vücuttaki fiziksel ve kimyasalkoşullar altında her 1 mol ATP başına 12.000 kalorilik enerji içerir. ‘Yüksek enerjili bağ’ – Normal kimyasal bağlarıntaşıdığı enerjiden çok daha fazlasıdır.

• Yüksek enerjili fosfat bağları çok değişkendir. Diğer hücresel reaksiyonları yürütmek için enerji gerektiğinde hemenparçalanabilir.

• ATP enerjisini serbestlediğinde ADP oluşur. (Fosforik asit radikallerinden biri kopar.) Serbestlenen bu enerji,maddelerin sentezi ve kas kasılması gibi neredeyse hücrenin tüm diğer işlevleri için kullanılır.

• Harcanan hücresel ATP’nin yeniden oluşması için hücresel besinlerden elde edilen enerji, ADP ve fosforik asidinyeniden birleşmesini sağlar. Bu döngü sürekli yinelenir.

• Sonuç olarak ATP hücrede devamlı harcanarak yapılabilir. Bu döngü sadece birkaç dakikada tamamlanır.


92

ATP Oluşumundaki Kimyasal Olaylarda Mitokondrilerin Rolü

• Glikoz hücre içine girdiğinde enzimler yardımıyla pirüvik aside dönüştürülür. Açığa çıkan enerji az miktarda ADP’nin ATP’yedönüşümünü sağlar. Ancak bu miktar, hücrenin tüm enerji gereksiniminin %5’ten azını karşılar.

• Hücrede oluşan ATP’nin %95’i mitokondrilerde meydana gelir. Karbonhidratlardan oluşan pirüvik asit, yağlardan oluşan yağasitleri ve proteinlerden oluşan aminoasitlerin tümü mitokondri martiksinde asetil-koenzim A bileşiğine dönüştürülür. Bumadde bir dizi enzim tarafından enerji elde etme amacıyla parçalanır. Bu parçalama işlemi sitrik asit döngüsü ya da krebsdöngüsü adını alan bir dizi kimyasal reaksiyonla gerçekleşir.

• Asetil-KoA kendisini oluşturan hidrojen atomlarına ve karbondioksite ayrıştırılır. Karbondioksit daha sonra mitokondridışına, takiben hücre dışına ve sonunda da akciğerler yardımıyla vücut dışına atılır. Hidrojen atomları mitokondri içine difüzeolan oksijenle birleşir. Bu çok büyük miktarda enerji serbestlenmesine yol açar. Bu enerji mitokondride önemli miktardaADP’nin ATP’ye dönüşümü için kullanılır.

• Hidrojen atomundan 1 elektron alınır → Hidrojen iyonu oluşur. → Hidrojen iyonu, oksijen ile birleşir. → Su oluşur. →Büyük globüler proteinler olan ATP sentetaza enerji aktarılır. → ATP sentetaz enzimi, hidrojen iyonlarından gelen enerjiyikullanarak ADP’nin ATP’ye dönüşümünü sağlar. → Yeni oluşan ATP, hücrenin gerekli bölümlerine taşınır ve hücreselfonksiyonlar için enerji sağlar. (ATP oluşumunu sağlayan tüm bu sürece ATP oluşumunun kemiozmotik mekanizması denir.)

ATP’nin Hücresel İş levler İçin Kullan ımı

• Hücredeki çeşitli zarlardan maddelerin taşınması için ATP kullanılır. Zardaki taşınma bazı hücrelerin işlevleriiçin çok önemlidir. (Örneğin böbrek tübül hücreleri…)

• Hücrelerin her tarafında kimyasal bileşiklerin sentezi için ATP kullanılır.

• Özel hücrelerin mekanik iş yapmaları için gerekli enerji desteğini ATP sağlar. (Örneğin kas liflerinin kasılması…)

❑Sonuç olarak, hücrede enerji gerektiren her durumda ATP patlayıcı tarzda enerjiserbestler.

• ATP’nin yenilenmesi için karbonhidratların, yağların, proteinlerin çok daha yavaş kimyasal reaksiyonlarlaparçalanmasıyla açığa çıkan enerji kullanılır.

• ATP’nin %95’inden fazlası mitokondrilerde oluşur.


93

Hücresel Uzant ı lar /Silya ve Flagella

• Silya; kamçı benzeri, belirli hücrelerin dışa bakan yüzlerinde tipik olarak fazla sayıda bulunan hareketli hücreseluzantılardır.

• Bir hücre silya oluşturmak üzereyken sentriyoller çoğalır, hücrenin serbest yüzünün plazma zarının hemen altınadizilirler. Daha sonra her bir sentriyolden mikrotübüller filizlenir ve plazma zarına uyguladıkları basınç ile siliyeruzantıları oluşturur.

• Flagellalar da sentriyoller tarafından oluşturulmuş uzantılardır. Silyalardan daha uzundurlar.

• İnsan vücudunda tek flagellumlu hücre spermdir. Bir adet yürütücü flagelluma sahiptir. (Kuyruk)

• Silyalar hücre zarı boyunca diğer maddeleri iterken, flagellum hücrenin kendisini iter.

Hücresel Uzant ı lar /Mikrovilluslar

• Kısa, kabarık, taranmamış saçlara benzerler. Hücre yüzeyinin dışarıya maruz kalan tarafında hücre zarınınyaptığı ufacık, parmak benzeri çıkıntılardır.

• Plazma zarı yüzey alanını inanılmaz derecede arttırırlar.

• Çoğunlukla bağırsak ve böbrek tübül hücreleri gibi emilim yapan hücrelerin yüzeyinde bulunurlar.

• Merkezlerinde aktin filamanlarından oluşan bir demet içerirler. Bu demetler, hücre iskeletindeki terminal ağdenilen bölgenin içine doğru uzanırlar.

• Aktin kasılabilir bir protein olsa da, mikrovilluslar için de güçlendirici bir fonksiyon görür.


94

Hücrelerin Hareketi

• Vücutta meydana gelen en önemli hareket; iskelet, düz kas ve kalp kasındaki özelleşmiş kas hücrelerininhareketidir.

• Bu özelleşmiş kas hücreleri, tüm vücut kütlesinin %50’sini oluşturur.

• Diğer hücrelerde ameboid hareket ve silyer hareket olmak üzere iki tip hareket daha görülmektedir.

Hücrelerin Hareketi /Ameboid Hareket

• Hücrenin tümünün çevresiyle bağlantılı olarak hareket etmesine ameboid hareket denir. Amipler de buşekilde hareket ettiğinden bu isim verilmiştir.

• Tipik olarak hücrenin bir ucundan bir psödopodun (Yalancı ayak) uzamasıyla başlar. Psödopod hücreningövdesinden dışarıya doğru uzar, yeni bir doku bölgesine tutunur, geri kalan bölüm de bunu izler. Psödopodunöncü kenarında sürekli olarak yeni bir hücre zarı oluşur. Orta ve arka bölümlerde zarın sürekli emilimiyle hareketgerçekleşir.

• Hareket için psödopod çevre dokuya yapışmalıdır. Bu bağlanma reseptör proteinler sayesinde olur. Bu reseptörproteinleri, ekzositoz vezikülünün iç yüzünde dizilmişlerdir.

• Veziküller psödopod zarıyla birleşince açılır. İçte kalan kısmı dışarı gelir. Reseptörler dış yüzeyde kalır. Çevredokudaki ligandlarıyla bağlanırlar. Öbür uçta reseptörler ligandlarından ayrılır ve yeni endositotik vezikülleroluşur. Bunlar yeni bir zar oluşturmak üzere psödopod ucu yönünde hareket ederler.


95


• Hücrenin hareketi için enerji gereklidir.

• Sitoplazmadaki az ya da çok miktarda aktin proteini bunun için yeterli değildir. Çünkü çoğu tek moleküllerhalinde ve hareket gücü oluşturamaz. Filamentöz bir ağ halinde polimerize olurlarsa ya da miyozin gibi aktinbağlayan bir proteine bağlanırlarsa kasılabilirler. Bunların olması için gereken enerjiyi ATP sağlar.

• Bu hareket en çok beyaz kan hücrelerinde görülür. Kan dışına hareket ederler. Doku makrofajlarını oluşturmaküzere dokuların içerisine girerler. Belli koşullar altında başka hücreler de ameboid hareket yapabilirler.

✓ Fibroblastlar: Yaralı bölgeye hasar onarımı için göçerler.✓ Derideki bazı germinal hücreler: Onarım için kesi bölgesine hareket ederler.✓ Embriyonik hücreler: Kaynaklandıkları bölgeden oldukça uzak bölgelere göç ederler.


• Ameboid hareketi kemotaksis başlatır. Dokulardan bazı kimyasalların ortaya çıkmasıyla oluşur. Ortaya çıkankimyasal maddelere kemotaktik maddeler denir.

• Hücrelerin çoğu kemotaktik maddelerin kaynağına doğru hareket eder. (Düşük yoğunluktan yüksek yoğunluğadoğru…) = Pozitif kemotaksis.

• Negatif kemotaksis=Kaynaktan uzaklaşan hücrelerin hareketi…

• Kemotaktik maddeyle en çok karşılaşılan tarafta, zarda değişikliklerin oluşumu yalancı ayak oluşumunu etkilerve hareketin yönünü belirler.


96

Hücrelerin Hareketi /Silyer Hareket

• Hücrelerin yüzeyindeki silyanın kamçı tipinde hareket etmesidir.

• İnsan vücudunda yalnızca iki bölgede görülür: Soluk yollarının iç yüzeyinde ve rahim kanallarının (Fallop tüpleri) içyüzeyinde…

• Burun boşluğu ve alt solunum yollarında silyer hareketle mukus tabakası 1 cm/dk hızla farinkse doğru hareket eder. Böylecemukus ya da mukus tarafından yakalanmış partiküller sürekli olarak temizlenir.

• Uterus tüplerinde silya, uterus tüplerinden uterus boşluğuna doğru sıvının yavaşça hareketini sağlar. Bu hareketle ovum,overden uterusa taşınır.

• Bir hücrede birden fazla silya bulunabilir. Örneğin solunum yolu epitel hücrelerinin her birinin yüzeyinde 200 silya bulunur.

• Silyalar bir kılıfla kaplıdır. Bu kılıf hücre zarından oluşur. 11 mikrotübülle desteklenmiştir. Bunların 9 tanesi çifttir. Silyumundış çevresinde yerleşmiştir. İki tek mikrotübül ise silyumun merkezinde yer alır.

• Spermin flagellumu da silyaya benzer. Yapısı ve kasılma mekanizması aynıdır. Ancak boyu daha uzundur. Kamçı hareketiyerine sinüzoidale benzer dalgalarla hareket eder.


97

Hücrelerin Hareketi /Silyer Hareket

• Dokuz çift ve iki tek tübülün hepsi birbirine protein çapraz bağlarıyla bağlıdır. Bu kompleks ve çapraz bağlara aksonem denir.

• Silyanın zarı uzaklaştırılsa ve aksonemle birlikte diğer yapılar da hasarlansa bile silya uygun koşullar altında hareketedebilir.

• Silyanın diğer yapıları hasarlansa, aksonemin hareket edebilmesi iki koşula bağlıdır: ATP’nin varlığı ve uygun oranlardakalsiyum ve magnezyum varlığı.

• Silyanın öne doğru hareketinde silyanın ön kenarındaki çift tübüller yukarı ve dışa hareket eder. Arka kenardakiler yerlerindekalır. ATPaz enzimatik aktivitesine sahip dinein proteininden oluşan çok sayıda protein kollar, her çift tübülden bir sonraki çifttübüle uzanırlar. Bu kollara ATP’nin temas etmesiyle ATP’den ortaya çıkan enerji, kolların baş kısımlarının komşu çift tübülboyunca hızlıca sürünmesine neden olur. Arka tübüller hareketsizken, ön tübüller dışa doğru sürününce; silya eğilmiş olur.


98

Primer Silya

• Hareketli silyaların, hareketsiz kuzenleridir.

• Çoğu vücut hücresinin yüzeyinde tek bir silyum olarak bulunur.

• Reseptörlerinin dış çevredeki molekülleri tanıması için bir anten görevi görür. Bu yeteneğinden ötürü primer silya,embriyonik gelişimi düzenleyen ve daha sonra sağlıklı dokular olarak hayatlarını idame ettirmelerini sağlayan pek çokhücre içi yolağı düzenleyebilir.

Kaynaklar & Okuma Önerileri

1. Guyton ve Hall, Tıbbi Fizyoloji, Güneş Tıp Kitabevleri

2. Klinik Anlatımlı Tıbbi Fizyoloji, Halis Köylü, İstanbul Tıp Kitabevi

3. Özet Fizyoloji, Prof. Dr. Y. Ziya Ziylan, Nobel Tıp Kitabevleri

4. Anatomi ve Fizyoloji, (Elaine N. Marieb, Katja Hoehn) Doç. Dr. İlkan Tatar (Çeviri Editörü), Nobel Tıp Kitabevleri

5. Campbell Biyoloji, Palme Yayıncılık

6. Campbell Temel Biyoloji, Fizyoloji İlaveli, Palme Yayıncılık

7. Ganong’un Tıbbi Fizyolojisi, Hakkı Gökbel (Çeviri Editörü), Nobel Tıp Kitabevleri

8. Costanzo Fizyoloji, Hipokrat Kitabevi

aea | hücre fizyolojisi ders notları 1 hücre fizyolojisi w w w. a hmetemreazak li.com | a hm etem...

Documents