HÜCRE KİMYASI
ÜNİTE 1: HÜCRE VE ORGANELLER
GİRİŞ
En küçük biyolojik birim hücredir. Tek hücreli canlılar çekirdeksiz yada çekirdekli olabilirken çok hücreli canlıların hepsi çekirdekli hücrelere sahiptir.
Hücre Biyolojisi= SİTOLOJİ
Hücre Kavramı ilk kez 17.yy ortalarında İngiliz bilim insanı Robert Hooke(1665) tarafından şişe mantarını incelemesi sonucunda ortaya atıldı.Ancak incelediği canlı değil ölü hücre duvarıydı.
17.yy sonlarında Antonie Van Leeuwenhoek (1670) daha gelişmiş mikroskopla ilk kez çok hücreli canlıları gözleyen kişi oldu.
Robert Brown (1831) gelişmiş lenslerle ilk kez çekirdeği keşfetti.
HÜCRE GENEL YAPISI
Mikrometre(mm)=10-6 metre Nanometre=10-9 metre
En küçük bakteri hücresi 0,2-0,3 mm çapında iken bir sinir hücresi 1m yada daha uzun olabilir.Bir insan 200mm yumurta hücresi ile sperm hücresinin birleşmesiyle tek bir hücreden (zigot) gelişmiş yaklaşık 10 trilyon hücreden oluşmaktadır.
ZİGOT: Birer takım kromozama sahip haploid
yumurta ve sperm hücrelerinin birleşmesi sonucu iki takım kromozama sahip diploid (2n) bir hücredir.
HÜCRE TİPLERİ
1.Çekirdeksiz Hücre=Prokaryot (Bakteriler ve arkealar)
2.Çekirdekli Hücre= Ökaryot (bitkiler,hayvanlar,fungiler,algler ve protozoalar)
Karyot=çekirdek (nükleus) pro=önce Eu=gerçek
Tek Hücreli Organizmalar=Prokaryotik yada Ökaryotik hücrelerden meydana gelebilir.
Çok Hücreli Organizmalar= Ökaryotik hücrelerden meydana gelir.
Bunların dışında,cansız olarak kabul edilen 20-300nm boyutlarında mikroskobik tanecikler Virüsler bulunur.Protein kapsül ile çevrili DNA yada RNA’dan (viroid) ibaret küçük patojen partiküller olup çoğalmak için hücreye ihtiyaç duyarlar.
PROKARYOTİK HÜCRELER
Hücre zarı,hücre duvarı ve onun üzerinde kapsülle çevrilidir.Hücre yüzeyinden uzanan kamçı ve çok sayıda pilısa sahiptir.DNA molekülü tek ve halkasal olarak sitoplazmada yer alır ve nükleoid adı verilir.DNA yapısal olarak daha basittir.Protein sentezi yapan çok sayıda ribozomlar sitoplazmada yer alır.
ÖKARYOTİK HÜCRELER
İçinde genetik maddenin bulunduğu zarla çevrili bir organel olan çekirdeğe sahip hücrelerdir.Bitkiler,hayvanlar,fungiler,protistler.
Yalnızca oksijenli solunum yaparlar.Çekirdekleri içinde genetik madde çok sayıda,büyük doğrusal DNA molekülleri halinde bulunur ve kompleks bir organizasyon gösterir.
ÖKARYOTİK HÜCRELERDE ZAR,SİTOPLAZMA VE ORGANELLER
Bütün hücreler yüzeyleri plazma zarıyla çevrilidir.
Büyük ökaryot hücreler plazma zarı ve sitoplazmik organellerin iç zarı varken,prokaryot hücrelerde sadece plazma zarı içerir.
**Çekirdek,mitekondri ve kloroplast çift zarlıdır.
Tüm hücrelerin zarı.ilk defa 1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından ileri sürülen akışkan zar model denilen saydam ve esnek fosfolipit ve diğer lipitlerin oluşturduğu çift tabakalı bir yapıdadır.Yapısında işlevsel özelliklerini belirleyen proteinler ve karbonhidratlar bulunur.
%65 protein, %33 lipit %2 karbonhidrat bulunur.Bu modele göre çift katlı lipit tabakası zarın esas çatısını oluşturur.
Karbonhidrat+Protein= Glikoprotein Hücre yüzeyine bakan glikoproteinler ve
Karbonhidrat+Lipit=Glikolipit glikolipitler birlikte “Glikokaliks” adı verilen
karbonhidrat yüzey kılıfı
GLİKOKALİKS;Hücreyi korur,her hücreye özeldir,hücreler birbirini tanıması hormonların hücreleri tanıması için belirleyicidir.
**Zar yapı içinde madde geçişini sağlayan por adı verilen geçitler bulunur.
**KOLESTROL (Yağ)bir sterol grubu molekül olup hayvan hücrelerinin zar yapısının hemen hemen yarısını oluşturan ve ona akıcı özelliğini kazandıran ömnemli bir bileşenidir.Kanda serbest bulunduğu için fazlalığı sağlık açısından önemlidir**
Hücre zarındaki proteinler :
1.İNTEGRAL PROTEİNLER: Sitoplazmik yüzeyden zarı geçip hücre yüzeyinden uzantılar yapacak şekilde yer alır
2.PERİFEROL PROTEİNLER:Sitoplazmik yada hücre dış yüzeyinde yer alırlar ve zara lipitler ve glikolipitlerle tutunurlar.
HÜCRE ZARININ İŞLEVİ
Zar ,yarı ve seçici geçirgendir.Organellerin kendine ait zarları da kendine özgü işlevleriyle organeline fayda sağlar.Mitokondri zarı üzerinde ATP sentezlenir, kloroplast zarında fotosentez reaksiyonu gerçekleşir.
Genel olarak zarların görevi;
1.Hücreye şekil verir
2.Madde alışverişini düzenler
3.Osmatik dengeyi düzenler
4.Hücrelerin birbirlerini tanımasını sağlar
5.Hücre-hücre ve hücre-hücredışı matriks bağlanmasını sağlar
6.Hücre dışına salgılamada önemlidir.
7.Uyarı iletiminde etkilidir.
8.Çeşitli enzimler taşır.
***MİTOKONDRİ VE KLOROPLAST kendi genomlarına sahiptir ve içinde bulunduğu hücreden bağımsız çoğalırlar.
Hücre zarının en önemli işlevlerinden biri küçük moleküllerin içeri ve dışarı taşınmasıdır.
1.Pasif Taşınma=a) Basit Difüzyon b) Kolaylaştırılmış Difüzyon ve proteinlerle ile taşınma
2.Aktif Taşınma
Suyun, yoğun ortamdan az yoğun ortama geçişi OSMOZ.
Pasif taşımada O2 ,CO2 ,N2 ,gliserol ve etanol gibi yüksüz küçük moleküller basit difüzyonla zarı kolayca geçebilir.Ancak H+ , Na+ , Ca+ , Cl- ,glukoz ve aminoasitler gibi polar yada büyük moleküller geçemezler.Lipit tabakayı geçemeyen bu moleküller zarda kanallar oluşturan bazı özel proteinlere bağlanarak onların yardımıyla taşınırlar.Buna kolaylaştırlmış ,aracılı yada taşıyıcı proteinlerle taşıma denir.
Hücre zarının seçici geçirgenlik özelliği, hücre içindeki iyonların ve diğer organik moleküllerin derişimlerinin yaşam için gerekli oranda tutulması gibi oldukça önemli bir işleve sahiptir.
Hücre zarında bulunan iyon kanallarının üç önemli özelliği vardır:
1.Son derece hızlı geçiş olur(saniyede 1 milyondan fazla iyon geçer)
2.Kanallar yüksek düzeyde seçicidir
3.Özel sinyallere (ligand yada voltaj ) yanıt olarak kısa süre için açılır.
***Hücre içindeki Ca+ , K+ , Na+ iyonlarının neden olduğu yüksek pozitif yük proteinler gibi organik moleküllerin ve Cl- eksi yüküyle dengelenir.
Bir zarın iki yanında bulunan iyonların kimyasal derişimleri ve elektriksel potansiyellerindeki farklılığa elektrokimyasal gradient denir.Böylece iyonlar konsantrasyonlarının yoğun olduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye kanallar aracılığıyla geçmeye zorlanır.
Hücre zarından aktif taşınma ise ATP hidrolizi sonucu elde edilen enerji kullanılarak gerçekleşir.Aktif taşınma da, az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taşıyıcı proteinler vasıtasıyla geçerler.Büyük molekül ve parçacıklar hücre zarında, ekzositoz ve endositoz yoluyla taşınır.Hücre içine alıma endositoz,hücre dışına atılmasına ekzositoz denir.Katı partiküllerin endositoz ile hücre içine alınmasına fagositoz (yeme),sıvıların alınmasına pinositoz (içme) denir.
SİTOPLAZMA VE ORGANELLER
Hücrenin çekirdek dışında kalan çeşitli organelleri ve içzar sistemlerini içeren yarı akıcı kısmına “sitoplazma” yada “sitozol” denir.Sitoplazmanın organeller dışındaki kısmı plazma olarak adlandırılır ve büyük kısmını %60-95 oranında iyi bir çözücü olan su oluşturur.
MİTOKONDRİ:Oksijenli solunumun (aerobik)yapıldığı organeldir.İç ve dış olmak üzere çift zarlıdır.
İç zar =krista Mitokondri iç kısmı=matriks
Matriks bölgesinde ribozomlar ve küçük halkasal DNA molekülleri içerir.Böylece kendileri bölünerek çoğalır ve protein sentezi yaparlar.
ATP (adenozin tri fosfat) mitokonfride sentezlenir.
KLOROPLAST:Kloroplastlar bitki ve alglerde fotosentezin yapıldığı organel olup yeşil bitkilerin yapraklarında çok sayıda bulunur.Mitokondriden ve bitkide çekirdekten sonra en büyük organeldir.Çift katlı zarla çevrilidir ve kendi DNA molekülüne sahiptir.Farklı olarak tilakoid denilen üçüncü bir zar sistemi bulunur.
ENDOPLAZMİK RETİKULUM:Çekirdek zarına kadar uzanan,birbirine bağlı kanallar sistemidir.Tek zarlıdır.Çekirdeğin dış zarıyla bağlantılıdır.ER üzerinde ribozom içerenlerine granüllü ER denir.Granüllü ER görevi protein sentezi iken,düz ER görevi ise lipit ve steroid sentezidir.Düz ER nin bir diğer görevi iskelet ve kalp kası hücrelerinde sitoplazmada serbest Ca iyonlarını depolamaktır.
GOLGİ KOMPLEKSİ VE SALGI VESİKÜLLERİ:Yassı ve kapalı veziküller yada tübüller demetinden oluşangolgi kompleksi yapısal ve işlevsel olarak ER ile yakından ilgili tek zarlı ağ sistemidir.Salgı proteinlerinin işlenmesi ve paketlenmesinde ve kompleks polisakkaritlerin sentezinde önemli rol oynar.Golgi kompleksinde işlenmiş olan proteinler ve diğer maddeler hücreden dışarı salgılanmak için Golgi’den oluşan salgı vezikülleri içinde paketlenirler.
LİZOZOM: Lizozomlar,tek zarlı salgı veziküllerinden gelişen organellerdir.Protein,karbonhidrat ve yağlar gibi biyomolekülleri parçalayan enzimleri içerirler.Bu enzimlerin genel adı “hidrolaz” dır.
PEROKSİZOM:Lizozomlara çok benzeyen tek zarlı çevrili organeldir.Fungus,protozoa ve algler dahil tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur.Hidrojen Peroksitin (H2O2)yapımını ve yıkımını sağlayan işlevleri vardır.
VAKUOLLER: (Koful) Hücrede oluşan artık ürünler ve sıvılar burada depolanır.Bitkilerde deplazmoliz (su kaybı) ve turgor basıncının korunmasında önemli rol oynar.
ROBOZOM: %65 RNA, %35 Proteinden oluşan protein sentezinin yapıldığı zar içermeyen mikromakinalardır.
ÇEKİRDEK (NÜKLEUS) VE ÇEKİRDEKÇİK (NÜKLEOLUS)
Çekirdek
Çekirdek ökaryotik hücrelerin bilgi merkezi olarak iş gören en önemli yapısıdır.Çekirdek zarı(karyoteka),çekirdeksıvısı (karyoplazma),çekirdekçik(nukleolus) ve kromatin ağı bulunur.
Çekirdek iç ve dış olmak üzere kendine özgü proteinler içeren iki zar sisteminden oluşan bir çekirdek zarfıyla çevrilmiştir.İki zarın arası “perinükleer” aralık denilen bir açıklık bulunur.Çoğu hücrelerde dış zar granürlü ER un devamıdır.
Çekirdek kütlesinin yaklaşık %80-90’ı kromatin fibrillerinden meydana gelir.Geri kalan ise çekirdek sıvısı ya da çekirdek iskeleti olarak adlandırılır.
**DNA molekülünün koplyalanması “REPLİKASYON” , RNA ‘ya çevrilmesi “TRANSKRİPSİYON” olarak adlandırılır.
Kromotin fibrilleri hücre bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluştururlar.Çekirdek içindeki kromozom sayısı en az iki olmak üzere yüzlerce olabilir.İnsanda 46 kromozomun 23 tanesi anneden 23 tanesi babadan gelir ve bir çift XX yada XY kromozomları olarak eşeyi belirler.
Yaşamın genetik kodunu taşıyan DNA molekülü iki önemli işleve sahiptir;
1.replikasyonla DNA kopyalanır ve taşıdığı genetik bilgi bir sonraki nesle aktarılır.
2.DNA da yada genlerde taşınan genetik bilgi hücre içinde proteinler ve diğer bazı RNA’lar olarak işlevsel moleküllere çevrilir.Genlerdeki bilgi önce transkripsiyonla yeni sentezlenen haberci RNA(mRNA) molekülüne aktarılır ve ondan da yeni sentezlenen protein moleküllerine çevrilir (translasyon). Replikasyon+Transkripsiyon+Translasyon=Santral Dogma
ÇEKİRDEKÇİK
Genellikle protein sentezinde görev alan ribozomal RNA genlerini içeren belirli kromozomların özel bölgelerinin bulunduğu zarla çevrili olmayan çekirdek bölgesidir.
HÜCRE İSKELETİ,HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTILARI VE HÜCRE YAPIŞMASI
Hücre iskeleti sabit bir yapı olmayıp hücre boyunca uzanan,plazma zarına ve organellere tutunan hücresel organizasyon için bir çatı yapıdır.
Hücre iskeletinin temel elemanları
1.Mikrotübüller
2. Mikrofilamentler
3.Ara (intermediyer) filamentler
MİKROTÜBÜLLER hücre iskeletinin en büyük elemanıdır.Tübülin adı verilen proteinler ve diğer bazı özel proteinlerin oluşturduğu tüplerdir.Hücre bölünmesinde görev alır.
MİKROFİLAMENTLER,hücre iskelet elemanlarının en küçüğüdür.Demetler halinde organize olmuş aktin protein ve aktin-bağımlı protein ağından oluşan polimerlerdir.Kas kasılmasını sağlayan protein taşınmasında görev alır.
İNTERMEDİYER (ARA) FİLAMENTLER
HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTILARI VE HÜCRE YAPIŞMASI
Plazma zarındaki bazı proteinler hücre-hücre yapışmasında (adezyon) yada hücre-dışı yapılara yapışmaa önemli rollere sahiptir.Hücrelerden üretilen proteinler ya hücre dışına taşınırlar ve orada özel bir yapı olan hücre-dışı matriksi(HDM)=EKSTRASELÜLAR MATRİKS oluştururlar yada plazma zarına yerleşerek hücre yapıştırıcı moleküller (HYM) olarak özel hücre bağlantı yerlerinde diğer hücreler ya da HDM ile etkileşime girerler.
HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTI TİPLERİ
Epitel hücresinde yapılmayı ve iletişimi sağlayan,genellikle lateral yüz olmak üzere bulunan hücre-hücre bağlantı tiplerinin üç farklı sınıfı vardır.
1.Sıkı bağlantılar (zonula occludent):Zarlarının dış yüzeyleri kaynaşmıştır,difüzyonu bloke eder ve madde geçişi olmaz.
2.Sabitleme bağlantıları: Kadherin proteini içerirler ve kuvvetli yapıştırıcı işleviyle yüzey bütünlüğünü sağlarlar.
3.Geçitler(gap yada oluklu bağlantı): İki hücreyi zarlardan geçen konnekson yada neksus denilen yapılarla bağlarlar,küçük moleküller ve iyonlar bağlantılardan geçebilir.
HÜCRE-HÜCRE TANIMASI VE YAPIŞMASI
Hücreler birbirleriyle Hücre yapıştırıcı moleküller (HYM) olarak bilinen özelleşmiş zar proteinleri aracılığıyla ile direk bağlantılar yaparlar.4 grupta sınıflandırılır:KADHERİNLER,İMMÜNOGLOBİN(Ig)-SÜPERAİLESİ,SELEKTİNLER VE İNTEGRİN AİLESİ.
KADHERİNLER: Hücreler arası etkileşimden sorumlu kalsiyum bağımlı hücre-yapışma proteinleridir.
İMMÜNOGLOBİN(Ig)-SÜPERAİLESİ:Çok geniş bir alanda bağlanma olayında rol alırlar.Embriyonik sinir sisteminde nöronların gelişmesinde önemlidirler.
İNTEGRİNLER:Birçok hücre tipinde bulunan yapışma reseptörüdürler ve HYM olarak yapıştırma işlevi görürler.Ayrıca hücre dışından yada içinden olan sinyal iletişiminde rol alırlar.Zar geçişli proteinler olan laminin gibi proteinlere bağlanırlar.
SELEKTİNLER:Hücre yüzey glikoproteinleri olup kan damarlarının iç yüzeyini kaplayan endotelyal hücreler yada platelet hücreleri ile lökositlerin etkileşiminde rol alır.Her hücre tipinde farklı selektin üretilir.
HÜCRE-DIŞI MATRİKS VE HÜCRE DUVARI
Dokular basitçe hücrelerden oluşmaz.Hücre dışı yapılar,organizmanın gelişimi sırasında hücrelerin belirli bir dokuyu yapması için fiziksel destek sağlar.
HDM ELEMAN AİLESİ
ELEMAN TİPİ
Yapısal proteinler
(Güç ve esneklik verir)
Kollojenler
Tip IV
Elastinler
Tabaka oluşturanlar
Fibril oluşturanlar
Yapıştırıcı Matriks Glikoproteinleri
(Hücrelerin matrikse yapışmasını sağlar)
Laminin
Fibronektin
Entaktin
Proteoglikanlar
(Yapısal molekülleringömüleceği ortam sağlar)
Perlakan
HÜCRE-DIŞI MATRİKS YAPISI VE ELEMANLARI
Hayvan hücrelerinde HDM’nin yapısı hücre tipine göre farklılık gösterir.Organize olmuş hücre gruplarının çoğu ya bir HDM yapılanması olan bazal lamina bulundurur yada bazal laminayla çevrilidir.
HDM nin birincil görevi hücreye destek sağlamaktır.
Su tutarak yumuşak doku gerginliğini ayarlar.
Mineral tutarak iskelet dokunun sertliğini ve sağlamlığını sağlar.
Ayrıca hücre dışına atılan materyallerin çeşidine göre oluşan HDM;
1.hücre bölünmesi, 2.hücre hareketi ve göçü, 3.hücre tanıma ve yapışma, 4. Embriyonik gelişim sırasında hücre farklılaşması gibi çok farklı süreçlerin kontrol edilmesinde rol alır.
***BAZAL LAMİNA, özelleşmiş hücre dışı matriks olup 50-120 nm kalınlıklarda,HDM bileşenlerinin oluşturduğu ağ şeklinde bir yapıdır.
KOLLAJENLER: Omurgalı hayvanlarda,kemik dokunun tek ve en çok bulunan,kıkırdak ve tendonların yapısında önemli miktarlarda ve gözün korneasında bulunan HDM’nin yapısal proteinlerinden biridir.Kollajen lifler dokuların yapısal bütünlüğün korunmasında mekaniksel esneklik ve dayanıklılık sağlanmasında önemlidir.Omurgslı hayvanların toplam vücut proteinlerinin yaklaşık %25-30’u kollajendir.
ELASTİNLER:Akciğer ve arterler gibi bazı dokulara elastikiyet ve esneklik verir.Kollaenler gibi glisin ve prolince zengin proteinlerdir.
LAMİNİNLER: Oldukça büyük yapıştırıcı HDM proteinlerinden biridir.Alfa,beta,gama olmak üzere çeşitli ipleri bulunan üç uzun polipeptitden meydana gelir.Kollajen,heparin,entaktin gibi HDM proteinleri ve hücre yüzeyindeki laminin reseptör proteinleri için bir çok bağlanma bölgesi içeren bir yapılanma gösterir.
FİBRONEKTİNLER: Omurgalılarda yaygın olarak bulunan HDM’ün temel yapıştırıcı glikoprotein ailesinden biridir.Fibronektinler hücreleri ve matriksleri birbirine bağlar,şeklini ve farklılaşmasını ve hareketini etkiler.Fibronektinler ve bazı diğer matriks proteinleri integrinler tarafından yapılarında bulunan özel RGD dizisi denilen Arg-Gly-Asp üçlü peptiti tarafından tanınırlar.
ENTAKTİNLER: Kalisyum bağımlı bir hücre yapışma glikoproteinidir.
PROTEOGLİKANLAR:Tek bir protein molekülüne bağlı çok sayıda glikozaminoglikan (GAG) zinciri içeren proteinlerdir.
HÜCRE DUVARI
Bakterilerde ve bitki hücrelerinde plazma zarını çevreleyen hücre-dışı matriks hücreduvarı yada hücre çeperi olarak adlandırılır.Bitki hücrelerinde plazma zarını çevreleyen hücre duvarı yoğun bir matriks olup esas olarak polisakkaritlerden yapılmıştır.Aynı zamanda protein ve lipitlerde içerir.primer hücre duvarı esnek ve bitkinin büyümesine olanak sağlar.Primerin en önemli bileşeni selülozdur.Hücre büyümesi durunca yapıya daha fazla bileşen eklenerek sert ve kalın sekonder duvar oluşur.
ÜNİTE 1: HÜCRE VE ORGANELLER
GİRİŞ
En küçük biyolojik birim hücredir. Tek hücreli canlılar çekirdeksiz yada çekirdekli olabilirken çok hücreli canlıların hepsi çekirdekli hücrelere sahiptir.
Hücre Biyolojisi= SİTOLOJİ
Hücre Kavramı ilk kez 17.yy ortalarında İngiliz bilim insanı Robert Hooke(1665) tarafından şişe mantarını incelemesi sonucunda ortaya atıldı.Ancak incelediği canlı değil ölü hücre duvarıydı.
17.yy sonlarında Antonie Van Leeuwenhoek (1670) daha gelişmiş mikroskopla ilk kez çok hücreli canlıları gözleyen kişi oldu.
Robert Brown (1831) gelişmiş lenslerle ilk kez çekirdeği keşfetti.
HÜCRE GENEL YAPISI
Mikrometre(mm)=10-6 metre Nanometre=10-9 metre
En küçük bakteri hücresi 0,2-0,3 mm çapında iken bir sinir hücresi 1m yada daha uzun olabilir.Bir insan 200mm yumurta hücresi ile sperm hücresinin birleşmesiyle tek bir hücreden (zigot) gelişmiş yaklaşık 10 trilyon hücreden oluşmaktadır.
ZİGOT: Birer takım kromozama sahip haploid
yumurta ve sperm hücrelerinin birleşmesi sonucu iki takım kromozama sahip diploid (2n) bir hücredir.HÜCRE TİPLERİ
1.Çekirdeksiz Hücre=Prokaryot (Bakteriler ve arkealar)
2.Çekirdekli Hücre= Ökaryot (bitkiler,hayvanlar,fungiler,algler ve protozoalar)
Karyot=çekirdek (nükleus) pro=önce Eu=gerçek
Tek Hücreli Organizmalar=Prokaryotik yada Ökaryotik hücrelerden meydana gelebilir.
Çok Hücreli Organizmalar= Ökaryotik hücrelerden meydana gelir.
Bunların dışında,cansız olarak kabul edilen 20-300nm boyutlarında mikroskobik tanecikler Virüsler bulunur.Protein kapsül ile çevrili DNA yada RNA’dan (viroid) ibaret küçük patojen partiküller olup çoğalmak için hücreye ihtiyaç duyarlar.
PROKARYOTİK HÜCRELER
Hücre zarı,hücre duvarı ve onun üzerinde kapsülle çevrilidir.Hücre yüzeyinden uzanan kamçı ve çok sayıda pilısa sahiptir.DNA molekülü tek ve halkasal olarak sitoplazmada yer alır ve nükleoid adı verilir.DNA yapısal olarak daha basittir.Protein sentezi yapan çok sayıda ribozomlar sitoplazmada yer alır.
ÖKARYOTİK HÜCRELER
İçinde genetik maddenin bulunduğu zarla çevrili bir organel olan çekirdeğe sahip hücrelerdir.Bitkiler,hayvanlar,fungiler,protistler.
Yalnızca oksijenli solunum yaparlar.Çekirdekleri içinde genetik madde çok sayıda,büyük doğrusal DNA molekülleri halinde bulunur ve kompleks bir organizasyon gösterir.
ÖKARYOTİK HÜCRELERDE ZAR,SİTOPLAZMA VE ORGANELLER
Bütün hücreler yüzeyleri plazma zarıyla çevrilidir.
Büyük ökaryot hücreler plazma zarı ve sitoplazmik organellerin iç zarı varken,prokaryot hücrelerde sadece plazma zarı içerir.
**Çekirdek,mitekondri ve kloroplast çift zarlıdır.
Tüm hücrelerin zarı.ilk defa 1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından ileri sürülen akışkan zar model denilen saydam ve esnek fosfolipit ve diğer lipitlerin oluşturduğu çift tabakalı bir yapıdadır.Yapısında işlevsel özelliklerini belirleyen proteinler ve karbonhidratlar bulunur.
%65 protein, %33 lipit %2 karbonhidrat bulunur.Bu modele göre çift katlı lipit tabakası zarın esas çatısını oluşturur.
Karbonhidrat+Protein= Glikoprotein Hücre yüzeyine bakan glikoproteinler ve
Karbonhidrat+Lipit=Glikolipit glikolipitler birlikte “Glikokaliks” adı verilen
karbonhidrat yüzey kılıfı
GLİKOKALİKS;Hücreyi korur,her hücreye özeldir,hücreler birbirini tanıması hormonların hücreleri tanıması için belirleyicidir.
**Zar yapı içinde madde geçişini sağlayan por adı verilen geçitler bulunur.
**KOLESTROL (Yağ)bir sterol grubu molekül olup hayvan hücrelerinin zar yapısının hemen hemen yarısını oluşturan ve ona akıcı özelliğini kazandıran ömnemli bir bileşenidir.Kanda serbest bulunduğu için fazlalığı sağlık açısından önemlidir**
Hücre zarındaki proteinler :
1.İNTEGRAL PROTEİNLER: Sitoplazmik yüzeyden zarı geçip hücre yüzeyinden uzantılar yapacak şekilde yer alır
2.PERİFEROL PROTEİNLER:Sitoplazmik yada hücre dış yüzeyinde yer alırlar ve zara lipitler ve glikolipitlerle tutunurlar.
HÜCRE ZARININ İŞLEVİ
Zar ,yarı ve seçici geçirgendir.Organellerin kendine ait zarları da kendine özgü işlevleriyle organeline fayda sağlar.Mitokondri zarı üzerinde ATP sentezlenir, kloroplast zarında fotosentez reaksiyonu gerçekleşir.
Genel olarak zarların görevi;
1.Hücreye şekil verir
2.Madde alışverişini düzenler
3.Osmatik dengeyi düzenler
4.Hücrelerin birbirlerini tanımasını sağlar
5.Hücre-hücre ve hücre-hücredışı matriks bağlanmasını sağlar
6.Hücre dışına salgılamada önemlidir.
7.Uyarı iletiminde etkilidir.
8.Çeşitli enzimler taşır.
***MİTOKONDRİ VE KLOROPLAST kendi genomlarına sahiptir ve içinde bulunduğu hücreden bağımsız çoğalırlar.
Hücre zarının en önemli işlevlerinden biri küçük moleküllerin içeri ve dışarı taşınmasıdır.
1.Pasif Taşınma=a) Basit Difüzyon b) Kolaylaştırılmış Difüzyon ve proteinlerle ile taşınma
2.Aktif Taşınma
Suyun, yoğun ortamdan az yoğun ortama geçişi OSMOZ.
Pasif taşımada O2 ,CO2 ,N2 ,gliserol ve etanol gibi yüksüz küçük moleküller basit difüzyonla zarı kolayca geçebilir.Ancak H+ , Na+ , Ca+ , Cl- ,glukoz ve aminoasitler gibi polar yada büyük moleküller geçemezler.Lipit tabakayı geçemeyen bu moleküller zarda kanallar oluşturan bazı özel proteinlere bağlanarak onların yardımıyla taşınırlar.Buna kolaylaştırlmış ,aracılı yada taşıyıcı proteinlerle taşıma denir.
Hücre zarının seçici geçirgenlik özelliği, hücre içindeki iyonların ve diğer organik moleküllerin derişimlerinin yaşam için gerekli oranda tutulması gibi oldukça önemli bir işleve sahiptir.
Hücre zarında bulunan iyon kanallarının üç önemli özelliği vardır:
1.Son derece hızlı geçiş olur(saniyede 1 milyondan fazla iyon geçer)
2.Kanallar yüksek düzeyde seçicidir
3.Özel sinyallere (ligand yada voltaj ) yanıt olarak kısa süre için açılır.
***Hücre içindeki Ca+ , K+ , Na+ iyonlarının neden olduğu yüksek pozitif yük proteinler gibi organik moleküllerin ve Cl- eksi yüküyle dengelenir.
Bir zarın iki yanında bulunan iyonların kimyasal derişimleri ve elektriksel potansiyellerindeki farklılığa elektrokimyasal gradient denir.Böylece iyonlar konsantrasyonlarının yoğun olduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye kanallar aracılığıyla geçmeye zorlanır.
Hücre zarından aktif taşınma ise ATP hidrolizi sonucu elde edilen enerji kullanılarak gerçekleşir.Aktif taşınma da, az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taşıyıcı proteinler vasıtasıyla geçerler.Büyük molekül ve parçacıklar hücre zarında, ekzositoz ve endositoz yoluyla taşınır.Hücre içine alıma endositoz,hücre dışına atılmasına ekzositoz denir.Katı partiküllerin endositoz ile hücre içine alınmasına fagositoz (yeme),sıvıların alınmasına pinositoz (içme) denir.
SİTOPLAZMA VE ORGANELLER
Hücrenin çekirdek dışında kalan çeşitli organelleri ve içzar sistemlerini içeren yarı akıcı kısmına “sitoplazma” yada “sitozol” denir.Sitoplazmanın organeller dışındaki kısmı plazma olarak adlandırılır ve büyük kısmını %60-95 oranında iyi bir çözücü olan su oluşturur.
MİTOKONDRİ:Oksijenli solunumun (aerobik)yapıldığı organeldir.İç ve dış olmak üzere çift zarlıdır.
İç zar =krista Mitokondri iç kısmı=matriks
Matriks bölgesinde ribozomlar ve küçük halkasal DNA molekülleri içerir.Böylece kendileri bölünerek çoğalır ve protein sentezi yaparlar.
ATP (adenozin tri fosfat) mitokonfride sentezlenir.
KLOROPLAST:Kloroplastlar bitki ve alglerde fotosentezin yapıldığı organel olup yeşil bitkilerin yapraklarında çok sayıda bulunur.Mitokondriden ve bitkide çekirdekten sonra en büyük organeldir.Çift katlı zarla çevrilidir ve kendi DNA molekülüne sahiptir.Farklı olarak tilakoid denilen üçüncü bir zar sistemi bulunur.
ENDOPLAZMİK RETİKULUM:Çekirdek zarına kadar uzanan,birbirine bağlı kanallar sistemidir.Tek zarlıdır.Çekirdeğin dış zarıyla bağlantılıdır.ER üzerinde ribozom içerenlerine granüllü ER denir.Granüllü ER görevi protein sentezi iken,düz ER görevi ise lipit ve steroid sentezidir.Düz ER nin bir diğer görevi iskelet ve kalp kası hücrelerinde sitoplazmada serbest Ca iyonlarını depolamaktır.
GOLGİ KOMPLEKSİ VE SALGI VESİKÜLLERİ:Yassı ve kapalı veziküller yada tübüller demetinden oluşangolgi kompleksi yapısal ve işlevsel olarak ER ile yakından ilgili tek zarlı ağ sistemidir.Salgı proteinlerinin işlenmesi ve paketlenmesinde ve kompleks polisakkaritlerin sentezinde önemli rol oynar.Golgi kompleksinde işlenmiş olan proteinler ve diğer maddeler hücreden dışarı salgılanmak için Golgi’den oluşan salgı vezikülleri içinde paketlenirler.
LİZOZOM: Lizozomlar,tek zarlı salgı veziküllerinden gelişen organellerdir.Protein,karbonhidrat ve yağlar gibi biyomolekülleri parçalayan enzimleri içerirler.Bu enzimlerin genel adı “hidrolaz” dır.
PEROKSİZOM:Lizozomlara çok benzeyen tek zarlı çevrili organeldir.Fungus,protozoa ve algler dahil tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur.Hidrojen Peroksitin (H2O2)yapımını ve yıkımını sağlayan işlevleri vardır.
VAKUOLLER: (Koful) Hücrede oluşan artık ürünler ve sıvılar burada depolanır.Bitkilerde deplazmoliz (su kaybı) ve turgor basıncının korunmasında önemli rol oynar.
ROBOZOM: %65 RNA, %35 Proteinden oluşan protein sentezinin yapıldığı zar içermeyen mikromakinalardır.
ÇEKİRDEK (NÜKLEUS) VE ÇEKİRDEKÇİK (NÜKLEOLUS)
Çekirdek
Çekirdek ökaryotik hücrelerin bilgi merkezi olarak iş gören en önemli yapısıdır.Çekirdek zarı(karyoteka),çekirdeksıvısı (karyoplazma),çekirdekçik(nukleolus) ve kromatin ağı bulunur.
Çekirdek iç ve dış olmak üzere kendine özgü proteinler içeren iki zar sisteminden oluşan bir çekirdek zarfıyla çevrilmiştir.İki zarın arası “perinükleer” aralık denilen bir açıklık bulunur.Çoğu hücrelerde dış zar granürlü ER un devamıdır.
Çekirdek kütlesinin yaklaşık %80-90’ı kromatin fibrillerinden meydana gelir.Geri kalan ise çekirdek sıvısı ya da çekirdek iskeleti olarak adlandırılır.
**DNA molekülünün koplyalanması “REPLİKASYON” , RNA ‘ya çevrilmesi “TRANSKRİPSİYON” olarak adlandırılır.
Kromotin fibrilleri hücre bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluştururlar.Çekirdek içindeki kromozom sayısı en az iki olmak üzere yüzlerce olabilir.İnsanda 46 kromozomun 23 tanesi anneden 23 tanesi babadan gelir ve bir çift XX yada XY kromozomları olarak eşeyi belirler.
Yaşamın genetik kodunu taşıyan DNA molekülü iki önemli işleve sahiptir;
1.replikasyonla DNA kopyalanır ve taşıdığı genetik bilgi bir sonraki nesle aktarılır.
2.DNA da yada genlerde taşınan genetik bilgi hücre içinde proteinler ve diğer bazı RNA’lar olarak işlevsel moleküllere çevrilir.Genlerdeki bilgi önce transkripsiyonla yeni sentezlenen haberci RNA(mRNA) molekülüne aktarılır ve ondan da yeni sentezlenen protein moleküllerine çevrilir (translasyon). Replikasyon+Transkripsiyon+Translasyon=Santral Dogma
ÇEKİRDEKÇİK
Genellikle protein sentezinde görev alan ribozomal RNA genlerini içeren belirli kromozomların özel bölgelerinin bulunduğu zarla çevrili olmayan çekirdek bölgesidir.
HÜCRE İSKELETİ,HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTILARI VE HÜCRE YAPIŞMASI
Hücre iskeleti sabit bir yapı olmayıp hücre boyunca uzanan,plazma zarına ve organellere tutunan hücresel organizasyon için bir çatı yapıdır.
Hücre iskeletinin temel elemanları
1.Mikrotübüller
2. Mikrofilamentler
3.Ara (intermediyer) filamentler
MİKROTÜBÜLLER hücre iskeletinin en büyük elemanıdır.Tübülin adı verilen proteinler ve diğer bazı özel proteinlerin oluşturduğu tüplerdir.Hücre bölünmesinde görev alır.
MİKROFİLAMENTLER,hücre iskelet elemanlarının en küçüğüdür.Demetler halinde organize olmuş aktin protein ve aktin-bağımlı protein ağından oluşan polimerlerdir.Kas kasılmasını sağlayan protein taşınmasında görev alır.
İNTERMEDİYER (ARA) FİLAMENTLER
HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTILARI VE HÜCRE YAPIŞMASI
Plazma zarındaki bazı proteinler hücre-hücre yapışmasında (adezyon) yada hücre-dışı yapılara yapışmaa önemli rollere sahiptir.Hücrelerden üretilen proteinler ya hücre dışına taşınırlar ve orada özel bir yapı olan hücre-dışı matriksi(HDM)=EKSTRASELÜLAR MATRİKS oluştururlar yada plazma zarına yerleşerek hücre yapıştırıcı moleküller (HYM) olarak özel hücre bağlantı yerlerinde diğer hücreler ya da HDM ile etkileşime girerler.
HÜCRE-HÜCRE BAĞLANTI TİPLERİ
Epitel hücresinde yapılmayı ve iletişimi sağlayan,genellikle lateral yüz olmak üzere bulunan hücre-hücre bağlantı tiplerinin üç farklı sınıfı vardır.
1.Sıkı bağlantılar (zonula occludent):Zarlarının dış yüzeyleri kaynaşmıştır,difüzyonu bloke eder ve madde geçişi olmaz.
2.Sabitleme bağlantıları: Kadherin proteini içerirler ve kuvvetli yapıştırıcı işleviyle yüzey bütünlüğünü sağlarlar.
3.Geçitler(gap yada oluklu bağlantı): İki hücreyi zarlardan geçen konnekson yada neksus denilen yapılarla bağlarlar,küçük moleküller ve iyonlar bağlantılardan geçebilir.
HÜCRE-HÜCRE TANIMASI VE YAPIŞMASI
Hücreler birbirleriyle Hücre yapıştırıcı moleküller (HYM) olarak bilinen özelleşmiş zar proteinleri aracılığıyla ile direk bağlantılar yaparlar.4 grupta sınıflandırılır:KADHERİNLER,İMMÜNOGLOBİN(Ig)-SÜPERAİLESİ,SELEKTİNLER VE İNTEGRİN AİLESİ.
KADHERİNLER: Hücreler arası etkileşimden sorumlu kalsiyum bağımlı hücre-yapışma proteinleridir.
İMMÜNOGLOBİN(Ig)-SÜPERAİLESİ:Çok geniş bir alanda bağlanma olayında rol alırlar.Embriyonik sinir sisteminde nöronların gelişmesinde önemlidirler.
İNTEGRİNLER:Birçok hücre tipinde bulunan yapışma reseptörüdürler ve HYM olarak yapıştırma işlevi görürler.Ayrıca hücre dışından yada içinden olan sinyal iletişiminde rol alırlar.Zar geçişli proteinler olan laminin gibi proteinlere bağlanırlar.
SELEKTİNLER:Hücre yüzey glikoproteinleri olup kan damarlarının iç yüzeyini kaplayan endotelyal hücreler yada platelet hücreleri ile lökositlerin etkileşiminde rol alır.Her hücre tipinde farklı selektin üretilir.
HÜCRE-DIŞI MATRİKS VE HÜCRE DUVARI
Dokular basitçe hücrelerden oluşmaz.Hücre dışı yapılar,organizmanın gelişimi sırasında hücrelerin belirli bir dokuyu yapması için fiziksel destek sağlar.
HDM ELEMAN AİLESİ
ELEMAN TİPİ
Yapısal proteinler
(Güç ve esneklik verir)
Kollojenler
Tip IV
Elastinler
Tabaka oluşturanlar
Fibril oluşturanlar
Yapıştırıcı Matriks Glikoproteinleri
(Hücrelerin matrikse yapışmasını sağlar)
Laminin
Fibronektin
Entaktin
Proteoglikanlar
(Yapısal molekülleringömüleceği ortam sağlar)
Perlakan
HÜCRE-DIŞI MATRİKS YAPISI VE ELEMANLARI
Hayvan hücrelerinde HDM’nin yapısı hücre tipine göre farklılık gösterir.Organize olmuş hücre gruplarının çoğu ya bir HDM yapılanması olan bazal lamina bulundurur yada bazal laminayla çevrilidir.
HDM nin birincil görevi hücreye destek sağlamaktır.
Su tutarak yumuşak doku gerginliğini ayarlar.
Mineral tutarak iskelet dokunun sertliğini ve sağlamlığını sağlar.
Ayrıca hücre dışına atılan materyallerin çeşidine göre oluşan HDM;
1.hücre bölünmesi, 2.hücre hareketi ve göçü, 3.hücre tanıma ve yapışma, 4. Embriyonik gelişim sırasında hücre farklılaşması gibi çok farklı süreçlerin kontrol edilmesinde rol alır.
***BAZAL LAMİNA, özelleşmiş hücre dışı matriks olup 50-120 nm kalınlıklarda,HDM bileşenlerinin oluşturduğu ağ şeklinde bir yapıdır.
KOLLAJENLER: Omurgalı hayvanlarda,kemik dokunun tek ve en çok bulunan,kıkırdak ve tendonların yapısında önemli miktarlarda ve gözün korneasında bulunan HDM’nin yapısal proteinlerinden biridir.Kollajen lifler dokuların yapısal bütünlüğün korunmasında mekaniksel esneklik ve dayanıklılık sağlanmasında önemlidir.Omurgslı hayvanların toplam vücut proteinlerinin yaklaşık %25-30’u kollajendir.
ELASTİNLER:Akciğer ve arterler gibi bazı dokulara elastikiyet ve esneklik verir.Kollaenler gibi glisin ve prolince zengin proteinlerdir.
LAMİNİNLER: Oldukça büyük yapıştırıcı HDM proteinlerinden biridir.Alfa,beta,gama olmak üzere çeşitli ipleri bulunan üç uzun polipeptitden meydana gelir.Kollajen,heparin,entaktin gibi HDM proteinleri ve hücre yüzeyindeki laminin reseptör proteinleri için bir çok bağlanma bölgesi içeren bir yapılanma gösterir.
FİBRONEKTİNLER: Omurgalılarda yaygın olarak bulunan HDM’ün temel yapıştırıcı glikoprotein ailesinden biridir.Fibronektinler hücreleri ve matriksleri birbirine bağlar,şeklini ve farklılaşmasını ve hareketini etkiler.Fibronektinler ve bazı diğer matriks proteinleri integrinler tarafından yapılarında bulunan özel RGD dizisi denilen Arg-Gly-Asp üçlü peptiti tarafından tanınırlar.
ENTAKTİNLER: Kalisyum bağımlı bir hücre yapışma glikoproteinidir.
PROTEOGLİKANLAR:Tek bir protein molekülüne bağlı çok sayıda glikozaminoglikan (GAG) zinciri içeren proteinlerdir.
HÜCRE DUVARI
Bakterilerde ve bitki hücrelerinde plazma zarını çevreleyen hücre-dışı matriks hücreduvarı yada hücre çeperi olarak adlandırılır.Bitki hücrelerinde plazma zarını çevreleyen hücre duvarı yoğun bir matriks olup esas olarak polisakkaritlerden yapılmıştır.Aynı zamanda protein ve lipitlerde içerir.primer hücre duvarı esnek ve bitkinin büyümesine olanak sağlar.Primerin en önemli bileşeni selülozdur.Hücre büyümesi durunca yapıya daha fazla bileşen eklenerek sert ve kalın sekonder duvar oluşur.