HÜCRENİN FİZİKSEL YAPISI Hücre zarı

HÜCRE FİZYOLOJİSİ
Hücrenin tanımı:
 Karmaşık çok hücreli organizmaların, bölünebilen ve hala yaşama
özgü işlevlere sahip olan en basit yapısal birimidir
 Belli işlevleri yapmak üzere bir araya gelen hücreler…… dokuları;
dokular……… organları; organlar da……. organ sistemlerini oluşturur
 İnsan vücudu, hücrelerden ve bunları bir arada tutan hücreler arası
maddelerden yapılmıştır
moleküller
hücreler
atomlar
dokular
organlar
organ sistemleri
Hücrelerin işlevleri, en yakın çevrelerindeki değişikliklere
bağlı olarak sürekli değişir
FİZYOLOJİ
Her canlı,
temel yaşam birimi olan hücrenin içindeki değişikliklerden ve
etkileşim içinde olduğu dış ortamın değişikliklerinden etkilenir
Yapı ve işlev bakımından
200 değişik türde
100.000.000.000.000
HÜCRE
HÜCRENİN ORGANİZASYONU
Hücrenin iki ana bölümü vardır: SİTOPLAZMA ve ÇEKİRDEK
 Çekirdek, çekirdek zarı ile sitoplazmadan;
 Sitoplazma, hücre zarı (plazma membranı) ile kendini
çevreleyen sıvıdan ayrılır
 Hücreyi oluşturan farklı maddeler protoplazma adını alır
 Protoplazma temel olarak 5 maddeden oluşur:
1. Su
2. Elektrolitler (iyonlar)
3. Proteinler
4. Lipidler
5. Karbonhidratlar
1.SU
• Hücrenin temel sıvı ortamıdır
• Yağ hücreleri hariç hemen hemen tüm hücrelerin yaklaşık %70-85’i
sudur
• Hücre içindeki pek çok madde suda çözünmüş haldedir
2. ELEKTROLİTLER (İYONLAR)
• Kimyasal reaksiyonlar için çok önemlidirler
• En önemlileri potasyum (K+),magnezyum (Mg+2), fosfat (PO4-3),
Sülfat (SO4-2 ), sodyum (Na+), klorür (Cl-) ve kalsiyum (Ca+2) iyonlarıdır
3. PROTEİNLER
• Hücrede, sudan sonra en fazla bulunan maddedir
a- Yapısal proteinler:
Birçok protein molekülünün polimeridir
Hücreye şeklinin verilmesinde rol alırlar
b- Globüler /İşlevsel proteinler:
İyon kanalı, reseptör, enzim görevi görürler
4. LİPİDLER
• Suda erimez; yağ çözücülerde erirler
• Çoğu hücrelerdeki en önemli lipidler,
fosfolipidler Suda erimezler
böylece hücre içi ile dışı arasında bariyer oluştururlar
kolesterol
Trigliseritler (nötral yağlar)
• Yağ hücresinin %95’ini oluştururlar
• Bu hücrelerde depolanan yağ, vücudun gereksinim duyduğu
her an çözünüp enerji sağlayan ana depodur
5. KARBONHİDRATLAR
• Yapısal işlevlerde çok az görev alırlar
• Hücrenin beslenmesinde esas rolü oynarlar
• Glukoz, hücre dışı sıvıda her zaman çözünmüş halde bulunur
Hücrenin içinde de az miktarda glukoz, glikojen şeklinde depolanır.
HÜCRENİN FİZİKSEL YAPISI
1. Hücre zarı (plazma zarı)
2. Sitoplazma ve organeller
3. Çekirdek
HÜCRE ZARI
Hücreyi saran ince kıvrılabilir,
elastik yapılı zardır
Yapısında protein, fosfolipid,
kolesterol ve diğer lipidler ile
birlikte karbonhidratlar bulunur
 Hücrenin fiziksel ve kimyasal çevresini sınırlar
 Değişen çevresel etkenlere karşı hücreyi korur
 Diğer hücrelerle ilişkisini sağlar
Hücre Zarının Özellikleri
1. Çift katlı lipid tabaka ve bu tabakayı kesen
integral ve periferal proteinlerden oluşan,
dinamik bir yapıdır
2. İçerdiği lipidlerden dolayı yağda eriyen maddelere karşı çok geçirgen,
su ve suda eriyen maddelere karşı ise daha az geçirgendir
3. Hücre zarının kolesterol içeriği önemlidir.
Kolesterol
- Seks hormonları ve steroid hormonlar gibi bazı hormonların
yapımında ve D vitamini sentezinde kullanılır
- Membranın esnekliği de kolesterol/ fosfolipid oranı ile ilişkilidir.
Kolesterol oranı arttıkça hücre zarının kırılganlığı artar
- Kolesterol düşük sıcaklıkta hücreyi donmaktan korur
Hücre Zarının Görevleri
1. Hücre içindeki sitoplazmayı hücre dışındaki dış ortamdan ayırır
2. Hücreleri sınırlayarak birbirlerinden ayırır
3. Kimyasal reaksiyonların oluşacağı, belirgin bir yüzey oluşturur
4. Gaz alışverişini düzenler
5. Yapısında bulunan bazı proteinler, hücreye yapısal destek
sağlarken bazı proteinler de enzim görevi yapar
6. Hücrelerin birbirlerini tanımasında rol alırlar
7. Seçici geçirgenlik özelliği sayesinde vücudun iç ortamını korur.
8. Pinositoz, fagositoz yapar
9. Reseptör görevi yapar
10. Hücre içi ve dışı madde geçişini düzenler
SİTOPLAZMA ve ORGANELLER
SİTOPLAZMA
 Değişen büyüklükte ve dağınık durumda partikül ve
organellerle dolu
 Partiküllerin içinde dağıldığı sitoplazmanın berrak sıvı kısmına
sitozol denir.
 Sitozolde,
çözünmüş proteinler
elektrolitler
glukoz
az miktarda lipid molekülleri
bulunur
ORGANELLER
 Organeller, hücrenin sitoplazmasında bulunan ve
hücre için gerekli maddeleri üretmek ya da enerji sağlamak gibi
görevleri yerine getirmek üzere özelleşmiş hücre bölümleridir
 Hücre içerisinde dağınık halde bulunurlar
 Hücrenin organelleri:
- endoplazmik retikulum
- golgi kompleksi (golgi aygıtı)
- lizozom
- peroksizom
- ribozom
- çekirdek (nükleus) ve çekirdekçik (nükleolus)
- mikrotübüller ve mikrofilamentler (hücre iskeleti bileşenleri)
ENDOPLAZMİK RETİKULUM
• Lipid, protein ve kompleks karbonhidratların yapım yeridir
• Hücredeki toplam membranların yarısından fazlasını oluştururlar
• Endoplazmik retikulumun çift katlı membranı, çekirdeğin çift katlı
membranı ile yakın ilişkilidir
• İki tip endoplazmik retikulum vardır
endoplazmik
retikulum
1. Düz Endoplazmik Retikulum
• Ribozom içermezler, tüplerden oluşan bir
ağ şeklindedir
düz ER
• Lipid sentezinden ve detoksifikasyondan
sorumludur
2. Granüllü Endoplazmik Retikulum
• Ribozom içerirler
• Protein sentezi yaparlar
granüllü ER
ribosomlar
GOLGİ KOMPLEKSİ (GOLGİ AYGITI)
Hem yapı hem de fonksiyon yönünden
endoplazmik retikulum ile yakın ilişkilidir

 Birbirine paralel bir dizi membranöz
kanaldan oluşur
 Salgı yapan hücrelerde iyi gelişmiştir
golgi kompleksi
Başlıca görevleri:
- ER’de sentezlenen maddelere son şeklini vermek
- Bu maddeleri bir membranla çevrelemek, paketlemek
- Hücre zarının yenilenmesi ve yüzeyinin genişletilmesi
- Lizozom oluşturmak
LİZOZOM
• Golgi aygıtı tarafından oluşturulan
vesiküler organellerdir
• Hücre içi sindirimi sağlamak üzere yaklaşık
40 civarında enzim içerirler
 Haraplanmış yapıların,
 bakteriler gibi zararlıların sindirimi
 proteinlerin……… aminoasitlere,
 glikojenin…………glukoza dönüşümü
burada olur
lizozom
PEROKSİZOM
• Peroksizom membranında özel proteinler ve oksidasyon
enzimleri vardır
• Karaciğerdeki peroksizomların ana görevi, detoksifikasyondur
peroksizom
ribozom
RİBOZOM
• Hücrede protein sentezinin yapıldığı yerdir
• Protein sentezi için gerekli bilgi DNA’dadır
ve bu bilgi RNA’ya aktarılır
ribozom
• RNA’daki bu bilgi ile ribozomlarda protein
yapılır
• Bir hücre için protein sentezi çok önemli olduğundan hücrelerde
binlerce ribozom bulunur
• Ribozomlar sitoplazmada serbestçe yüzerler ya da ER’ya bağlı
olarak bulunurlar
• Ribozomların membranları yoktur
MİTOKONDRİ
mitokondri
• Ana enerjinin üretim merkezidir
Sayıları, hücrenin enerji ihtiyacına göre
değişir
• Biri iç diğeri dış olmak üzere iki membranı
vardır
- iç membrandaki çok sayıda katlanmalar
yüzey alanını genişleterek membran bağımlı
reaksiyonların daha fazla olmalarına zemin
hazırlar
• Hücreye gelen besin maddesi ile oksijen birleştiğinde mitokondride
enerji açığa çıkması olayına hücresel solunum denir
• Açığa çıkan enerji ATP şeklinde depolanır ve madde iletimi, kimyasal
sentez reaksiyonları, kas kasılmaları ve sinir uyarımı gibi durumlarda
enerji sağlar
ÇEKİRDEK (Nükleus)
çekirdek
• DNA’nın bulunduğu ve DNA’daki
bilginin RNA’ya aktarıldığı yerdir
• Çift katlı membranla sarılmıştır ve
zarında çok sayıda büyük porlar
bulunur
• Çekirdeğin içini dolduran esas
maddeler DNA ve protein molekülleridir
• DNA molekülleri rastgele dağılmaz, kromozom denilen yapılar
içinde proteinlerle birlikte bulunurlar. İnsanda 23 çift (46 adet)
kromozom vardır
• DNA molekülleri hücrede mevcut bütün proteinlerin nasıl
yapılacağının genetik bilgisini içermektedir
 Bilgi nükleustadır ancak protein yapım yeri sitoplazmadır.
• Bu nedenle bilginin sitoplazmaya aktarılması gerekir.
• Bu amaçla DNA kalıp gibi kullanılarak RNA yapılır.
• Oluşan RNA sitoplazmaya geçerek protein yapım yeri olan
ribozomlara protein sentezi için gerekli bilgiyi aktarır
• Çekirdek sayesinde sadece hücre içindeki kimyasal olaylar
düzenlenmez aynı zamanda hücrenin özelliklerinin yeni hücre
nesillerine aktarılması da sağlanır
HÜCRE İSKELETİ
• Hücre iskeleti, hücrenin şeklini, hücre organellerinin yerinde
durmasını sağlar
• Hücre hareketinden sorumludur
• Başlıca bileşenleri:
1. Sentriyoller:
• Çekirdeğe yakın olarak yerleşik 1 çift silindirik yapıdır
• Her biri 3’erli gruplar halinde 9 tübülden oluşur
• Hücre bölünmesi sırasında kromozomların hücre kutuplarına
çekilmesini sağlar
2. Mikrotübül ve Mikrofilamentler
 Mikrotübüllerin görevi hücreyi yerinde tutmaktır
 Mikrofilamentler ise hücrenin şeklini değiştirmesinde rol alırlar
HÜCRE ZARINDA TAŞIMA
Hücre zarındaki taşıma olayları yani moleküllerin hücre içi ile
hücre dışı arasındaki hareketleri pasif ya da aktif taşıma şeklinde
gerçekleştirilir
Eğer molekül, hücre membranından geçerken
hücresel enerji kullanmıyorsa PASİF TAŞIMA;
enerji kullanıyorsa AKTİF TAŞIMA olarak adlandırılır
PASİF TAŞIMA
Enerji kullanılmaz
1. DİFÜZYON
Madde molekülleri, özellikle de sıvı ve gaz halinde
olanlar, sabit bir hızla devamlı hareket halindedir
Moleküller, çeşitli faktörlerin etkisi altında yüksek
yoğunluktaki bölgeden düşük yoğunluktaki bölgeye doğru eşitlik
sağlanıncaya kadar hareket ederler
Bu şekilde moleküllerin, kapalı bir ortamda her yere eşit
olarak dağılmasına basit difüzyon-yayılma denir.
Örnek:
Parfüm dolu bir şişe ağzı açık olarak odaya bırakılırsa
Bir süre sonra oda parfüm kokmaya başlarken;
şişedeki parfüm miktarı giderek azalacaktır
Bunun nedeni;
 Şişe parfüm yönünden çok yoğun; oda ise az yoğundur
 Şişedeki parfümü oluşturan moleküller, çok yoğun ortamdan
(parfüm şişesi) az yoğun ortama (oda) difüzyon ile yayılırlar
Hücre membranındaki difüzyon olayı, basit difüzyon ve
kolaylaştırılmış difüzyon olmak üzere 2 gruba ayrılır:
a.Basit Difüzyon:
 Diffüze olacak madde, yağda eriyorsa çift katlı lipid tabakasının
aralıklarından taşınır
Örnek: oksijen, karbondioksit, azot, alkol
 Diffüze olacak madde yağda erimiyorsa, taşıyıcı proteinlerin su
dolu kanallarından taşınır
Örnek: su, Na+, K+, Ca++, Cl- gibi yağda erimeyen küçük
moleküller (molekül büyüklüğü arttıkça, geçiş hızı azalır)
b. Kolaylaştırılmış Difüzyon
Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama enerji
gerektirmeden ancak bir taşıyıcı protein ile madde taşınması
olayıdır
Madde ve taşıyıcı protein birleştiğinde taşıyıcı proteinde bir
şekil değişikliği olur ve maddeyi hücre içine taşır.
Madde ile taşıyıcı protein arasındaki bağ tersinirdir.
Difüzyon Hızına Etki Eden Faktörler
1. Maddenin gaz ya da sıvı oluşu
- gazlar daha hızlı diffüze olur
2. Isı
- ısı artınca difüzyon hızı ARTAR
3. Molekül büyüklüğü
- küçük moleküller daha hızlı diffüze olurlar
4. Difüzyon alanı
- difüzyonun gerçekleşeceği zar alanı arttıkça difüzyon hızı
da artar
5. Difüzyon mesafesi:
- zar kalınlığı arttıkça difüzyon hızı azalır
OSMOZ
Osmoz, seçici geçirgen bir zardan suyun yüksek
konsantrasyonda olduğu ortamdan düşük konsantrasyonda
olduğu bölgeye doğru hareketidir.
Osmoz, suyun net difüzyonu olarak da isimlendirilir.
Seçici geçirgen
hücre zarı
NaCl çözeltisi
Saf su
OSMOZ
A
B
Hacim A = Hacim B
180 gr/L
glukoz
360 gr/L
glukoz
A
B
Hacim A < Hacim B
270 gr/L
glukoz
270 gr/L
glukoz
İzotonik Solüsyonlar
o Hücrenin içindeki ve dışındaki su ve suda çözünen madde
konsantrasyonu aynıdır
o Bu yüzden su molekülleri her iki yönde de aynı hızda hareket
ederler
o Sonuçta her iki yönde net su hareketi YOKTUR
Örnek: %0,9 NaCl (serum fizyolojik)
%5 glukoz (dekstroz)
Hipotonik Solüsyonlar
o Solüsyondaki çözünen madde konsantrasyonu hücre içi madde
konsantrasyonundan daha AZDIR
o Su yoğunluğu hücre dışında hücre içine göre daha FAZLADIR
o Sonuçta hücre dışından hücre içine su girişi olur ve hücre şişer
Hipertonik Solüsyonlar
o Solüsyondaki çözünen madde konsantrasyonu hücre içi madde
konsantrasyonundan daha FAZLADIR
o Su yoğunluğu hücre dışında hücre içine göre daha AZDIR
o Sonuçta hücre içinden hücre dışına su çıkışı olur ve hücre
büzüşür
İZOTONİK solüsyonda
HİPOTONİK solüsyonda
HİPERTONİK solüsyonda
İzotonik solusyonda
eritrosit hücresi
Hipertonik solusyonda Hipotonik solusyonda
eritrosit hücresi
eritrosit hücresi
FİLTRASYON
 Bir membranın iki yüzü arasındaki hidrostatik basınç nedeniyle,
basıncın yüksek olduğu yerden az olduğu tarafa doğru sıvı ve
beraberinde erimiş küçük moleküllerin geçişine filtrasyon
(süzülme) denir.
 Kılcal kan damarlarındaki ve böbreklerdeki taşıma olayları
filtrasyona örnektir.
AKTİF TAŞIMA
• Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru taşıyıcı protein ve
enerji kullanılarak madde taşınması olayına aktif taşıma denir
• Bir maddenin bir yerden bir yere diffüze olabilmesi için her iki yer
arasında konsantrasyon farkının olması gerekir.
Bu farka konsantrasyon gradyanı denir
• Aktif taşıma konsantrasyon gradyanına karşı yapılır.
Küçük moleküller ve iyonların hareketi bu yolla gerçekleştirlir
Vücuttaki Aktif Taşıma Sistemleri
1.
2.
3.
4.
Sodyum-potasyum pompası (Na+-K+ ATPaz)
Kalsiyum pompası (Ca++ ATPaz)
Sodyum bağımlı kotransport (Sodyum bağımlı birlikte taşınma)
Hidrojen bağımlı kotransport (Hidrojen bağımlı birlikte taşınma)
Sodyum-Potasyum Pompası
• Pek çok hücrede özellikle sinir ve kas hücrelerinde yaygın halde
bulunur
 Na+, hücre içinde fazla (15 kat)
 K+ hücre dışında fazla (35 kat)
K+
Na+
Kalsiyum pompası
Kas kasılmasında çok önemli görevi olan bir pompadır
Kalsiyumun sarkoplazmik retikuluma geri alınmasında kullanılır
Sodyum bağımlı kotransport
Şeker ve aminoasitlerin aktif olarak taşınmasında kullanılır
Hidrojen bağımlı kotransport
Şekerin aktif olarak taşınmasında kullanılır
Aktif Transport Mekanizmasının Çalışması
1. Hücre dışındaki molekül, membrandaki taşıyıcı moleküle
bağlanır
2. Molekül + taşıyıcı kompleksi membranı geçer
3. En az bir enzim yardımıyla ATP’den elde edilen enerjinin
varlığında molekül ve taşıyıcı protein birbririnden ayrılır ve
molekül hücre içine salınır
4. Taşıyıcı protein orijinal konumuna döner ve bu olaylar diğer
moleküller için tekrarlanır
ENDOSİTOZ
o Lipidler ve proteinler gibi büyük moleküllerin ve büyük
miktarlardaki suyun hücre içine girişi endositozla gerçekleşir.
o Endositozda materyal hücre zarı ile sarılır ve hücre içine alınır.
o Endositoz şekilleri; pinositoz, reseptör aracılı endositoz ve
fagositozdur
Pinositoz
Hücrenin içmesi anlamına gelir
Hücre dışı sıvısı küçük damlacıklar halinde hücre içine alınır. Bu
sıvı içinde çözünmüş herhangi bir materyal varsa (düşük molekül ağırlıklı
besinler, aminoasitler, glukoz, vitaminler vb) sıvıyla birlikte onlar da hücre
içine alınırlar
Böbrek hücreleri pinositoz kullanımına örnek pek çok hücreden
biridir.
Reseptör aracılı endositoz
Hücre dışındaki makromolekülü tanıyıp ona bağlanan özel
reseptör aracılığıyla oluşur
Reseptöra bağlanan maddeye ligand denir.
Reseptör-ligand kompleksini içeren hücre zarı bölgesi
endositoza uğrar
Fagositoz
Büyük moleküllerin ve diğer hücrelerin plazma membranından
geçerek sitoplazmaya girişine izin veren aktif taşıma olayıdır.
Hücrenin yemesi olarak da tanımlanır.
En güzel örnek beyaz kan hücrelerinin zararlı bakterileri
sindirmeden önce etrafını sarıp hücre içine almalarıdır. Bakteri ya da
başka bir zararlı fagosit ile karşılaşınca fagosit membranı uzantılar
göndererek partikülün çevresinde bir cep oluşturur. Bu cep partikülün
çevresini tamamen sarar ve fagozom adını alır. Partikül ve fagozom
sitoplazmaya girer. Lizozom fagozoma bağlanarak sindirim enzimlerini
boşaltır. Sindirim enzimleri de bakteriyi sindirir
EKZOSİTOZ
o Endositozun tersidir
o Hücre sıvına atılacak sitoplazmik vesiküller, plazma membranı
ile birleşir ve hücre dışına atılrlar
o Ekzositozla hücre içinde sindirilemeyen partiküller atıldığı gibi
sinir hücrelerince sentezlenen transmitterler ve bez hücrelerince
sentezlenen hormon ve benzeri gerekli faydalı maddeler de bu
yolla hücre dışına atılabilir.
BAŞARILAR…