hücre fizyolojisi - Ege Fizyoloji

HÜCREFİZYOLOJİSİ
Dr.ErsinO.Koylu
EgeÜniversitesiTıpFakültesi
FizyolojiAD
•
•
•
•
•
Hücre:Tümcanlılarınenküçükyapısalvefonksiyonelünitesi.
İnsanvücudundatrilyonlarcahücrebulunur.
Fare,insanveyafilinhücreleriyaklaşıkaynıbüyüklükte.
Vücudunbüyüklüğühücresayısıylailişkili.
Ortalama10-20µmçapında[1µm=0,001mm(1000µm=1mm)]
SİTOPLAZMA
• Hücre = hücre membranı + sitoplazma
• Sitoplazma = tüm organeller + sitozol (sıvı kısım)
• Sitoplazma kimyasal olarak 6 farklı maddeden oluşur:
– Su (%75 - 80)
– Elektrolitler (iyonlar)
– Proteinler
– Lipidler (fosfolipidler ve kolesterol)
– Karbonhidratlar
– Nükleik asitler
HÜCREORGANELLERİ
• Hücre içinde bir membranla çevrili olan ve kendine ait bir
işleve sahip özelleşmiş yapılar.
–
–
–
–
–
–
Nukleus
Endoplazmik retikulum
Golgi cisimciği
Mitokondri
Lizozomlar
Peroksizomlar
• Hücre içinde bir membranla çevrili olmayan ancak kendine ait
bir işleve sahip özelleşmiş yapılar da vardır:
– Hücre İskeleti Flamanları, Sentrozom, Ribozom
• Hücre membranı da organel olarak kabul edilmektedir.
NUKLEUS(ÇEKİRDEK)
•
•
•
•
Tüm ökaryot hücrelerde bulunur
Genetik bilgiyi (DNA: deoksiribonükleik asit) içerir
Etrafı çift tabakalı bir membran (zarf) ile çevrilidir
Membran üzerinde porlar bulunur, proteinler ve RNA ’ lar
sitoplazma-çekirdek arasında geçiş yaparken porları kullanırlar
DNA
DNA-KROMATİN-KROMOZOM
KROMOZOMLAR
• Somatik hücrelerin çekirdekleri 23
çift kromozom taşır
• Kromozom: bir DNA molekülü; ~1.5
cm
• 46 kromozomu oluşturan DNA uç uca
eklenirse: ~ 2 metre (6 μm ’ lik
nukleus içine sığıyor!)
Nukleusuntemelgörevleri:
1.
Hücre çoğalması sırasında DNA kendisini kopyalar
(replikasyon). DNA’lardan biri eski hücrede kalırken diğeri
oluşan yeni hücreye geçer; böylece genetik bilgiyi yeni
oluşan hücrelere iletir
2.
DNA’nın taşıdığı şifreye uygun olarak mRNA’lar sentezlenir
(transkripsiyon). mRNA’lar nükleer membran üzerindeki
porlardan geçerek sitoplazmaya geçerler. Bu mRNA’ların
üzerindeki şifre kullanılarak ribozomlarda protein sentezi
(translasyon) gerçekleşir. Proteinler hücrenin tüm
işlevlerini düzenler
NUKLEOLUS
• Nukleus içinde yer alan bir organel
• Etrafında bir membran yok
• Görevleri: DNA’dan ribozomal RNA (rRNA) transkripsiyonu gerçekleşir
ve rRNA’lardan ribozom alt birimleri sentezlenir
• Ribozom alt birimleri nukleus membranı üzerindeki porlardan
sitoplazmaya geçer. Burada alt birimler bir araya gelerek matür
ribozomu oluşturur
ENDOPLAZMİKRETİKULUM
• Çift tabakalı bir membranla çevrilidir.
• İki tipi vardır:
1. Granüler (ribozomlu) endoplazmik retikulum: Endoplazmik
retikulumun yüzeyinde ribozom bulunan bölgeleri.
• Protein sentezi (translasyon) → Golgi cisimciği
ENDOPLAZMİKRETİKULUM
2. Agranüler (düz) endoplazmik retikulum: Endoplazmik
retikulumun yüzeyinde ribozom bulunmayan bölgeleri
• Lipid (örn. trigliserid, fosfolipid) ve steroid maddeleri
[kolesterol, kortizol, aldosteron, progesteron, östrojenik
hormonlar, androjenik hormonlar] sentezler
• Ca+2 depolar
GOLGİCİSİMCİĞİ
• Çift tabakalı bir membranla çevrilidir
• Endoplazmik retikulumda sentezlenen proteinleri ve lipidleri işler ve
kullanıma hazır hale getirir
• İşlenen proteinler vezikül adı verilen kesecikler içinde depolanır
MİTOKONDRİ
•
•
•
•
Çift tabakalı bir membranla çevrilidir.
Hücrenin enerji (ATP) üretim merkezidir.
Oksidatif fosforilasyon adı verilen bir süreç sonunda ATP üretilir.
Oksidatif fosforilasyon sırasında O2 tüketilir ve CO2 ortaya çıkar.
LİZOZOMLAR
• Çift tabakalı bir membranla
çevrilidir
• Hücrenin sindirim sistemi
gibi görev yapar
• Hücrenin içinde oluşan
kalıntı maddeleri ve artık
fonksiyon
göremeyecek
duruma
gelen
hücre
organellerini parçalar
• Lizozomun içindeki sıvı çok
asidiktir; çeşitli hidrolitik
(sindirim) enzimleri içerir:
Nükleaz, glikozidaz, proteaz,
lipaz vs.
PEROKSİZOMLAR
• Bulunduğuhücretipinegöre
değişiklikgösterenfarklı
metabolik süreçlerdegörevlidir
– Ör:safraasid sentezi,yağasidiβoksidasyonu,nitrojenliatıkların
parçalanmasıvs.
– Çokmiktardafarklıenzimiçerir
• Peroksizom içindeki
reaksiyonlardanbolmiktarda
“hidrojenperoksid”ortayaçıkar
– Hidrojenperoksid peroksizom
içindebazızehirli(toksik)
maddeleriyoketmektekullanılır
ancakfazlasıhücreiçinzararlıdır
HÜCREİSKELETİFİLAMANLARI
• Hücre iskeletini oluştururlar: mikrotübüller (tübülin),
mikrofilamanlar (aktin), miyozin proteinleri vs.
HÜCREİSKELETİFİLAMANLARI
1. Hücreye
şekil
veriri;
şeklini
korumasını sağlar
2. Ayrıca, hücrenin hareket etmesini
sağlar
–
–
–
–
–
–
–
Her hücre az da olsa şeklini
değiştirebilir veya hareket edebilir.
Ameboid hareket: (pseudopod)
lökositler
Fagositoz:
lökositler
(nötrofil,
makrofaj)
Flagella hareketi: spermlerde.
Silier yapıların hareketi: bazı epitel
hücrelerinde (solunum, organlarının
iç yüzeyinde)
Mikrovillus hareketi: bazı epitel
hücrelerinde (sindirim organlarının iç
yüzeyinde)
İskelet kasının kasılması
3. Organeller ve proteinler hücre
iskeleti filamanlarına tutunarak hücre
içinde bir yerden diğerine hareket
eder
SENTROZOM
• Mikrotübül
olarak
adlandırılan hücre iskeleti
proteinlerinin yapımından
sorumlu
• Hücre bölünmesi sırasında
oluşan
iğcik
liflerinin
(mikrotübül) oluşumundan
ve kromozomların yeni
oluşan iki hücreye eşit
dağılımından sorumlu
HÜCREMEMBRANI
(PLAZMAMEMBRANI)
• Çifttabakalıdır
• Lipidveproteinmoleküllerindenoluşur
• Lipidler:sayıcaençokfosfolipid;dahaazmiktardakolesterol
• MembranınTemelGörevleri:
1. Hücreye madde giriş-çıkışını düzenler; hücre içi ve dışında
maddelerin farklı miktarlarda kalmasını sağlar
2. Hücre yüzeyine ulaşan kimyasal habercileri tanır; bu habercilerin
hücre aktivitesinde oluşturacağı değişiklikleri başlatır.
3. Komşu hücreleri birbirine bağlar
MembranProteinleri
MEMBRANPROTEİNLERİNİNTEMEL
GÖREVLERİ:
1. Membranın yapısına katkıda bulunmak.
2. Hücre içi ve dışı arasında maddelerin
düzenlemek (iyon kanalları ve taşıyıcılar).
geçişini
3. Hücrenin dışında bulunan kimyasal habercilerin (örn:
hormonlar, nörotransmitterler vs) hücre üzerinde
bağlanabileceği “reseptör (almaç)” yapılarını oluşturmak.
RESEPTÖRLER
• Kimyasal haberci, hücre üzerindeki reseptörlere bağlanınca
reseptör hücre içinde bazı moleküler süreçleri tetikler. Bu
moleküler süreçler sonucunda o hücrenin bir işlev
gerçekleştirmesi veya bir işlevini sonlandırması sağlanır.
Örnekler:
• İnsülin hormonu yağ, kalp kası ve iskelet kası hücrelerinin
membranı üzerindeki reseptörlerine bağlandıktan sonra bu
hücrelerin içine glikoz taşınması artar. Sonuç: kanda glikoz azalır.
• Sinir hücresinden salgılanan asetilkolin, çizgili iskelet kasının
membranı üzerindeki reseptörlerine bağlandıktan sonra
kasılmayı başlatır.
HÜCRELERDERESEPTÖRLERİNYERLEŞİMİ
1.
2.
Reseptörler:
Çoğunlukla hücre membranı üzerinde yerleşir.
Bazen hücre içinde (sitoplazma veya nukleus içinde) yerleşir. Örn:
steroid hormonlar (östrojen, progesteron, testosteron, kortizol,
aldosteron) ve tiroid hormonunun reseptörleri
HücrelerArasıHaberleşme
PARAKRİNİLETİŞİM
• Haberci sentezlendiği hücreden hücre dışına (ekstrasellüler sıvıya)
salınır; haberci ekstrasellüler sıvıyı “difüzyon” ile geçerek “komşu
hücrelere” ulaşır
• Bu kimyasalların etki alanları kısa mesafelidir, “lokaldir”
• Örn: CO (karbonmonoksit), NO (nitrik oksit), prostaglandinler,
prostasiklinler, lökotrienler, tromboksanlar, büyüme faktörleri,
pıhtılaşma faktörleri, histamin vs.
OTOKRİNİLETİŞİM
• Bir hücreden ekstrasellüler sıvıya salgılanan birinci haberci kendisini
salgılayan hücre üzerinde etki gösterir ve onun aktivitesini düzenler.
Örn: insülinin pankreas B adacık hücrelerine etkisi.
• Etki lokaldir.
HÜCRETEMASINABAĞIMLIİLETİŞİM
(Juxtakriniletişim)
•
Bu iletişim tipinde kimyasal haberci ekstrasellüler sıvıya salgılanmak
yerine sentezlendiği hücrenin membranına bağlı kalır. Başka bir
hücrenin membranında bulunan reseptör bu haberciye bağlanır.
•
Özellikle “ canlıların rahim içi gelişim süreçleri ”
“bağışıklık” süreçlerinde önem taşıyan iletişim türüdür.
sırasında ve
“GEVŞEKBAĞLANTILAR” İLEİLETİŞİM
• Bazı hücrelerin membranları üzerinde bulunan gevşek bağlantı adı
verilen kanallar iki komşu hücrenin sitoplazmasını birbirine bağlayarak
direkt iletişim kurmalarını sağlar
• Kimyasal habercinin hücre dışına salgılanmasına gerek yok.
• Gevşek bağlantılardan pek çok madde geçebilir: iyonlar,
monosakkaridler, nükleotidler, vitaminler
• Geçiş yapan bu maddeler iki hücre içinde aynı süreçlerin (metabolik
veya elektriksel) eş-zamanlı olarak tetiklenmesini sağlar
NÖRAL(SİNAPTİK)İLETİŞİM
• Kimyasalhaberci;nörondan salgılanan
“nörotransmitterlerdir” (örn:asetilkolin,noradrenalin,
dopamin,serotonin,GABA,glisin,glutamatvs)
• Nörotransmitter “sinaptik aralığa” salınır → sinaptik aralıkta difüze olur
→ postsinaptik nöron membranında reseptöre bağlanır → postsinaptik
nöron membranında elektrik potansiyel değişiklikleri gelişir →
postsinaptik hücre içinde bazı moleküler olaylar tetiklenir →
postsinaptik hücrenin aksonundan nörotransmitter salgılanır veya salgı
durdurulur. Kısaca sinir hücreleri arası haber iletimi sağlanır veya durur.
• Nöronlar başka nöronlarla “sinaptik” bağlantı kurabildikleri gibi kas
hücreleri ve bez hücreleri ile de bağlantı kurabilirler.
ENDOKRİNİLETİŞİM
•
•
•
•
•
Kimyasal haberci “hormondur”.
Örn: insülin, glukagon, kortizol, aldosteron, tiroksin, östradiol vs
“Endokrin bez (iç salgı bezi) hücreleri” hormonu “kana” salgılar.
Hormon kan yoluyla hedef hücrelerine ulaşır.
Hedef hücreler endokrin bezden farklı uzaklıklarda olabilir.
NÖROENDOKRİNİLETİŞİM
• Özel bir iletişim tipi. Sadece hipotalamus (sinir sisteminin dokusu) ile
hipofiz (endokrin sistemin dokusu) arasında gerçekleşir.
• Santral sinir sistemine ait bir bölge olan hipotalamustaki “nöronların”
bir kısmı nörotransmitter yerine “nörohormon (nöropeptid)” sentezler.
• Nörohormonlar hipotalamus
ile hipofiz (ön) arasında
bulunan
özel
bir
kan
dolaşımına salgılanır → ön
hipofize
ulaşır
→
nörohormonlar ön hipofiz
hormonlarının yapımını ve
salgılanmasını düzenler.
• Hipotalamusun
bazı
nöroendokrin
hücrelerinin
aksonları hipofize (arka) dek
uzanır.
• Nörohormon
aksonların
ucundan arka hipofizdeki
damarlara
(tüm
vücudu
dolaşan
kan
var)
→
nörohormon tüm vücuda
dağılır.