Tıp Fakültesi Dönem I TEM 1

HÜCRE ZARI
Prof.Dr. Davut ALPTEKİN
Ç.Ü. Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
ADANA
HÜCRENİN BÖLÜMLERİ
 Hücre üç ana bölüme ayrılarak
incelenir. Hücre zarı (Plazmalemma)
 Sitoplazma ve sitoplazmada bulunan
organeller
 Çekirdek (Nükleus)
Hücre Zarı (Plazma Zarı)
Sitoplazmayı kuşatarak hücreyi çepeçevre
sarar. Hücrenin dış ve iç ortam arasındaki
dengenin oluşumunu sağlar. Zar tamamen kapalı
bir yapıda olmayıp bir takım madde ve
moleküllerin geçeceği şekilde organize olmuştur.
Hücre organelleri de aynı zar yapısına sahip olup
kendi iç kısımlarını sitosolden ayırır.
Zarlar hücre ve organellerin madde alış-verişini
de düzenler. Bu nedenle zarlar biyolojik zarlar
olarak anılır. Yapılan ilk çalışmalarda hücre
zarından yağ ve yağda erimiş maddelerin kolayca
geçebildiği saptanmış ve zarın delikcikler ve lipit
içermeyen kısımlar içerdiğini düşündürmüştür.
Yapay Zarlar
1935 yılında Danielli ve Davson, zarın
geçirgenlik, yüzey gerilimi elektrik ve
kimyasal özelliklerini göz önünde
bulundurarak, hücre zarının simetrik zar
modelini teklif etmişlerdir. Bu modele göre,
zarın yapısında tek tabakalı iki protein yaprağı
arasında lipit molekülleri vardır. Lipit
moleküllerinin polar uçları (hidrofilik kısımları)
dışa doğrudur ve protein tabakalarıyla
örtülüdür. Yani iki globüler protein tabakası
arasında fosfolipit tabakasının yer aldığını,
sandviç modeli şeklinde olduğunu açıkladılar.
Dawson-Danielli Modeli Zar Yapısı
1970’li yıllarda farklı hücrelerle yapılan
çalışmalarda hücre zarının kalınlığının ve protein/lipit
miktarının değişmesi üzerine zarın bu şekilde
olmadığı açıklanmıştır.
1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından hücre
zarının tüm özelliklerin açıklayan bir model ileri
sürüldü. Böylece, mozaik zar modeli ya da akışkan
zar modeli 1966 yılında Singer ve Lenard tarafından
ortaya atılmasına rağmen, 1972’de Singer ve
Nicolson tarafından açıklandı.
Bu model günümüzde hala geçerli olan modeldir.
Protein miktarı zardan zara değişebilir. Proteinler çift
katlı fosfolipit tabakasını boydan boyada kat edebilir
veya sadece hücre içerisinde veya hücre dışarısında
bulunabilir.
HÜCRE ZARI
Fosfolipit Tabakaları
Fosfolipitler; hidrofilik ve hidrofobik uçları olan
amfipatik moleküllerdir.
Sıvı mozaik zar modeli her an değişebilir.
Zarda 5 farklı fosfolipit vardır.
Bunlardan dış tarafta yoğun olanlar;
Fosfotitilkolin, Sfingomiyelin ve Glikolipitler’dir.
İç taraftra yoğun olanlar; Fosfatidiletanolamin,
Fosfatitilserin ve Fosfatidilinositol’dür.
Biyolojik Zarlar iki Boyutlu ve Akışkandır
Fosfolipit tabakasının iki ana görevi vardır.
1.Zarın içinde bulunduğu iki sulu ortam arasında
bariyer oluşturmak
2.Fosfolipitlerin yağ asitlerinde bulunan
hidrokarbon kuyruklarının birinde bir adet
doymamış bağ bulunur. Bu bağ dirsek yaparak
hidrokarbon kuyruklarının sıkıca paketlenmesini
önler, zarın akışkan kalmasını sağlar.
Akışkanlık fosfolipit moleküllerinin hareketi ile
de ilgilidir.
Fosfolipit molekülleri;
Rotasyon hareketi: Fosfolipit
moleküllerinin kendi etrafında dönmeleri
Fleksiyon hareketi: Yağ asidi zincirlerinin
birbirine yaklaşması ve bükülmesi
Lateral diffüzyon hareketi: Fosfolipitlerin
tek tabaka içerisinde yatay hareketi
Flip-Flop (sıçrama, takla) hareketi:
Fosfolipitlerin bir tabakadan diğerine
geçmesi
Proteinlerde hücre zarında yer değiştirebilir.
Kolesterolün hücre zarındaki önemi
Yüksek sıcaklıklarda kolesterolün başı
fosfolipitlerin polar uçlarına doğru kayarak
zarın çok fazla akışkan olmasını önleyerek
zardan küçük moleküllerin ve suyun girip
çıkmasını önler.
Soğukta ise tam tersini yani yağ asiti
hidrokarbon zincirleri arasına girerek zarın
donmasını önleyerek akışkanlığın
devamını sağlar.
Bitkilerde ve bakterilerde ise benzer etkiyi
yapan sterol bulunur.
Hücre Zarı Proteinleri
Hücre zarında protein ve lipit miktarı
genelde eşit miktardadır. Glikolipitler ve
Glikoproteinler ise tüm zar kütlesinin
%5-10’nu kadarıdır.
Proteinler, büyük moleküller olduğu
için bir protein molekülüne karşılık 50100 lipit molekülü denk gelir.
Hücre zarındaki proteinler Periferal ve
İnteğral proteinler olarak ikiye ayrılır.
Periferal Proteinler; zarın hidrofobik lipit
tabakası içerisine girmeden, zar
yüzeyine, çoğu kez integral proteinlere
iyonik bağlarla tutunur. İyonik bağlar pH
değişimi ve tuzlu su ile kolayca kopabilir.
Bu nedenle bu proteinlerin zardan
ayrılması ile zarın yapısı bozulmaz.
İntegral Proteinler; zarın hidrofobik yağ
asitlerine kovalent bağlar ile bağlanır. Bu
bağları koparan kimyasallar ile bağdan
ayrılabilir.
 İntegral proteinler deterjanların hidrofobik
uçlarının lipitlerin yerine geçmesi ile
lipitlerden koparılabilir.
 İntegral proteinlerin bazıları zara kısmen
gömülü, bazıları da zarı boydan boya kat
eder (Transmembran protein).
 İntegral proteinler alfa heliks yapısındadır.
Protein sentezi ile E.R.’da oluşur.
Ortasında 20-25 amino asitlik hidrofobik
kısım vardır. Oluşan protein E.R. zarına
girer. Buradan golgi cisimciğine, sonrada
veziküllerle hücre zarına geçer.
 İntegral proteinlerden αheliks yapısında olanlar zarı
birkaç kez enine geçebilir.
 Bu proteinlerin bir ucu Nterminali, diğer ucu COOHterminalidir.
 Heliks sayısı değişebilir.
Band 14, Na kanalı 4
domainde 24 tane α-heliks
içerir. Hücreler arası bağlantı
yapan konneksin gibi
proteinler içermez.
Hücre Zarında Bulunan Protein Molekülleri
1.Adezyon proteinleri: Hem integral hemde
periferal protein olup komşu hücreleri birbirine
bağlar.
2.Kanal Proteinleri: Bunlar integral proteinler
olup içerisindeki kanaldan (porlardan) su ve suda
erimiş maddeleri komşu hücrelere aktararak
hücreler arasında iletişim kurar.
3.Taşıyıcı (Transport ) Proteinler: Kanal
proteinleri gibidir. Pasif difffüzyon ile veya aktif
transport için özelleşmiştir. Aktif transportta
madde geçişi için enerji gereklidir (Na-K pompası
gibi).
4.Reseptör Proteinler: Hücreye gelen sinyal
moleküllerini bağlar. Hücre içerisine haber ileten
zar proteinlerine bağlayarak iletimi sağlar.
5.Destek proteinleri: Bazı proteinler hücre
iskeletinin oluşmasında hücre içi proteinlerinin
hücre zarına tutunmasını sağlar (Distrofin
proteini-DMD).
6.İyon kanal proteinleri: Bazı iyonların (Na +, K +,
Ca + +) aktif transportla taşınmasını sağlar.
7.Elektron taşıma proteinleri: Elektronları bir
molekülden diğerine taşır. Bazı durumlarda H+
iyonlarını da taşır. Fotosentez ve solunumda
görevli sitokromlar bu gruba geçer.
8.Tanıyıcı Proteinler: Doku oluşumunda ve
hücreler arası ilişkide görev yapar. Çok hücreli
hayvanlarda bu proteinler hücre zarının dış
yüzeyinde bir örtü oluşturur. Aynı grup
hücrelerin bir arada durmasını sağlar.
9.Reseptör Proteinleri: Hücreye bazı
maddelerin bağlanmasını sağlayarak hücrenin
metabolizması ve davranışı üzerinde etkili olur.
Bazı reseptör proteinler yalnız hücre zarında
bulunur. Bazıları hücre içinde uzantılar verir.
Ör. akyuvarlar üzerindeki reseptörler yabancı
maddelerin yakalanmasına yardımcı olur.