Hücre membranının biyolojik özellikleri

İ. Ü
İstanbul Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
Prof. Dr. Filiz Aydın
Hücrenin yapısı
 Ökaryotik bir hücre üç kısımdan meydana gelir;
 Hücre membranı (zarı)
 Sitoplazma
 Nukleus (çekirdek)
Hücre zarı
• Hücre membranı
• Plazmalemma
• Plazma membranı
 Sarkolemma (Kas hücre zarı)
 Oolemma (Yumurta hücre zarı)
Hücre membranları
 Hücrelerin sınırlarını biyolojik membranlar oluşturur.
 Farklı fonksiyonlarına rağmen tüm biyolojik membranlar
ortak bir genel yapıya sahiptirler.
Hücre zarının moleküler yapısı
 OVERTON (1895): Membran lipid varlığı ilk kez ortaya konuldu.
 GORTOR ve GRENDEL (1925): Lipid bilayer varlığı ifade edildi.
 DAVSON ve DANIELLI (1935): Lipid bilayerde protein de ifade edildi.
 ROBERTSON (1966): Lipid bilayerde hidrofobik protein bağların varlığı ifade
edildi.
 SINGER-NICOLSON (1972): Sıvı-mozaik model önerildi.
Lipidler
• Zar lipidleri ve proteinleri hidrofilik ve hidrofobik
kısımlara sahip küçük moleküllerdir.
•Bu lipidler sulu ortamlarda kendiliklerinden kapalı
biomoleküler tabaka şeklini alırlar.
hidrofilik
hidrofilik
hidrofobik
Kesit görüntüsü
hidrofobik
Yüzey görüntüsü
Lipidler
Hava
Su
su
Düzlemsel çift
tabaka
su
Suda
toplanma
İçeride
su
Fosfolipid
lipozom
Dışarıda su
Zarın moleküler yapısı
• Seçici geçirgen,
• Yüzey gerilimi
• Elektriksel özellikleri
• Lipitte eriyen maddelere karşı
geçirgen olma özelliklerine
Protein örtü
Polar
por
Lipid
çift
tabaka
(1935)
• Lipid/ lipoprotein yapı
Ekstrasellüler alan
Glikoprotein örtü
Lipid
çift
tabaka
Protein-lipid-protein
75 A0
Hücre zarının moleküler yapısı
S.Jonathan Singer ve Garth
Nicolson 1972 yılında bugün
tüm biyolojik zarların
organizasyonu için temel
kabul edilen sıvı (akışkan)mozaik zar modelini
önerdiler.
Singer –Nicolson
Sıvı- mozoik modeli
Sıvı-mozaik zar modeli
 Zarın asıl yapısı çift lipit
tabakası ile,
 Lipit tabakasına ilişmiş
yada gömülmüş halde
bulunan proteinlerden
meydana gelir
Hücre zarının moleküler yapısı
(ünit membran)

Plazma membranının elektronmikroskopik görüntüsü,
Kalınlık(75 A0 )7.5 nm
Bu elektronmikrograf i iki komşu hücre zarını gösteriyor. Mikrografta hücre
zarı (membranı); açık boyanan iç alan ve onu çevreleyen iki koyu boyanan sınır
ile sandviç şeklinde görülüyor.
Bakterinin hücre membranı
Gram pozitif ve gram negatif bakteri duvarı
Asidik polisakkaridler
Kalın peptidoglikan tabaka
Plazma membranı
a-Gram-pozitif: kalın hücre duvarı,dış zar yok
Lipopolisakkaritten
zengin dış zar
İnce peptidoglikan tabaka
Plazma membranı
b-Gram-negatif: ince hücre duvarı,dış zar var
Gram pozitif ve gram negatif bakteri duvarı
Peptidoglikan
Gram-pozitif bakteri
Sitoplaz membranı
Sitoplazma
Lipopolisakkarid
Dış membran
Peptidoglikan
Gram-negatif bakteri
Sitoplazmik membran
Sitoplazma
Membran lipidleri
 Hücre membran lipidlerinin 3 ana sınıfı;
Fosfolipidler, kolesterol ve glikolipidler’dir
 Memeli hücrelerinin plazma membranında baskın olarak bulunan
fosfolipidler;
 Fosfatidilkolin, sifingomiyelin, fosfatilserin ve fosfatidiletanolamin
Fosfolipidler ve kolesterol moleküllerinin
nispi boyutu. kolesterol doymamış
hidrokarbon kuyrukların yarattığı boşlukları
doldurur
Lipidler asimetriktir
 Zarlar asimetriktir
 Akıcı özellik gösterirler
Membran lipidleri hareketlidir
Lipidlerin hareketi
Lateral hareket
(sıklıkla)
nadiren
Flip-flop (nadiren)
Fosfolipidlerin hareketi
Diğer lipid hareketlerine göre daha nadir olan
flip-flop hareketi zara bağlı filipaz enzim aktivitesi
ile sağlanmaktadır.
Sıvı-mozaik
modeli
 Farklı iki tip protein;
 İntegral (intrinsic) zar
proteinleri: genel olarak
hidrofobik proteinlerdir
 Periferal (extrinsic)
membran proteinleri:
Hidrofilik özelikteki
proteinlerdir
İntegral membran proteinleri
Transmembran α-heliks
Kompleks yapıda integral protein
•Yapıyı meydana getiren protein ve lipid molekülleri
birbirini etkileyen kovalent bağlar tarafından bir
arada tutulurlar.
DIŞ YÜZ
Şeker yan
zincirler
Kolesterol
İÇ YÜZ
İntegral(intrinsic)
proteinler
Hidrofilik
( polar) baş
Hidrofobik( non polar)
yağ asit kuyruğu
Periferal (extrinsic)proteinler
Farklı fonksiyonlarına rağmen,
bütün biyolojik membranlar
genel bir yapıya sahiptir:
Çeşitli hücre zarlarında protein ve lipid oranı farklılık gösterir
Zar kalınlıklarındaki farklılık periferal proteinlerin varlığına
bağlıdır
Proteinler çeşitli aktiviteleri üstlenir
Membran proteinleri
Hücre membranı ile ilişkili proteinler
Glikolipid
bağlı
Protein-lipid ilişkili
Tek
geçişli
Fosfotidil
inozitol
Çok
geçişli
Fosfolipid bağlı
Protein-lipid ilişkili
Hücre zar proteinleri
•Proteinler zarların özel fonksiyonlarına aracılık ederler.
•Yani proteinler;pompa,kapı,reseptör,enerji taşıyıcısı ve
enzim olarak çeşitli görevleri gerçekleştirirler.
Ekstrasellüler
alan
Taşıyıcılar
Bağlayıcılar
Reseptörler
Enzimler
Sitozol
Membran proteinleri
Membran proteinleri rotasyon hareketi lateral hareket edebilirler.
flip-flop hareket özelliği yoktur
Zarların genel özellikleri
• Zarlar sadece birkaç molekül kalınlığında tabaka şeklinde
yapılardır, kalınlığı genellikle 60-100 A arasındadır.
• .Birçok biyolojik zarda proteinin lipide ağırlık oranı 1/4 ile 4/1
arasındadır.
• Glikolipid ve glikoprotein
Hücre yüzeyindeki oligosakkaritlerin çok çeşitli oluşu
onların hücre yüzeyinin antijenik özelliklerine katkıda
bulunmasını sağlar.
Hücre yüzey örtüsü-Glikokaliks
Hücre yüzey örtüsü-Glikokaliks
Proteoglikan
molekülü
Proteoglikan
kompleks
Kollojen lifler
Sitoplazma
Fibronektin İntegrin
Mikrofilamentler Plazma membranı
Miyelin kılıf, Schwann hücre membranının
çok sayıda katlanması ile oluşur
Miyelin kılıf, Schwann hücre membranının
çok sayıda katlanması ile oluşur
Miyelin kılıf yapısının Elektron mikrografisi
Dendritler
Akson
Hücre
gövdesi
Miyelin kılıf
Akson uçları
Teşekkürler...