BİY365 HÜCRE BİYOLOJİSİ. Doç. Dr. Hülya SİVAS

Transkript

1 BİY365 HÜCRE BİYOLOJİSİ 2010 Doç. Dr. Hülya SİVAS

2 Dersin İçeriği Hücrede genetik bilgi akışı Hücre zar sistemleri Hücrede molekül trafiği Biyoenerji ve metabolizma Hücre Haberleşmesi Hücre Döngüsü ve Kontrolü Hücre Farklılaşması Hücre Ölümü Kök Hücreler Kanser Hücreleri Hücre Kültürü Teknikleri

3 Hücre yi çalışan bir bilim dalıdır. Yapısı Organelleri Fizyolojik özellikleri Çevre ile etkileşimi Yaşam döngüsü, çoğalması ve ölümü Evrimsel gelişimi Hücre Biyolojisi (Sitoloji) Yunanca kytos : kap Bu çalışmalar Mikroskobik ve Moleküler düzeylerde, Tek-hücreli organizmalardan çok-hücreli organizmalara kadar geniş bir yelpazede yapılmaktadır. Hücre biyolojisinin yakından ilgili ve etkileşimde olduğu alanlar: moleküler biyoloji genetik biyokimya biyofizik biyomedikal alanlar (kanser ve gelişim) immünoloji gelişim biyolojisi

4 HÜCRE BİYOLOJİSİNİN DOĞUŞU 1665 Robert Hook, ışık mikroskobunda şişe mantarını gözledi ve hücre: cellula kelimesini üretti Antony van Leeuwenhook, farklı hücre tiplerini gözledi Matthias Schleiden (bitki) ve Theodor Schwann (hayvan), hücre teorisini ileri sürerek çağdaş hücre biyolojisi doğdu. HÜCRE: Yaşam için gerekli tüm biyolojik olayların yapıldığı canlının en küçük birimidir.

5 1852 de Remak ve 1880 de Fleming hücre bölünmesini, 1940 lar A. Claude vd. biyolojik örnekleri elektron mikroskobunda gözlemlediler.

6 1940 lar A. Claude vd. hücre bileşenlerini santrifüj ile büyüklüklerine ve yoğunluklarına göre ayırdılar.

7 1940 lar, her gen kendi ürününü üretir (Beadle ve Tatum, bir gen-bir enzim, Nobel 1948) ve genetik materyal DNA dır (Avery ve Mc Carty, Griffts, 1944) ler, Linus Pauling proteinlerin ve James Watson ile Francis Crick (Nobel 1962) DNA molekülünün üç boyutlu yapısını tanımladılar Harry Eagle, hayvan hücrelerinin büyümesini sağlayan besi yerini geliştirdi.

8 1960 lar da mrna nın varlığı ileri sürüldü ve nükleik asitler ile proteinlerin yapı taşları tanımlanarak replikasyon ve transkripsiyon mekanizmaları çalışıldı (Francois Jacob ve Jacques Monod, 1965 Nobel Ödülü, operon modeli ve genetik kod tamamlandı

9 1970 lerden bu yana ise genetik mühendisliği alanında geliştirilen teknikler ile gelişmiş bitki ve hayvanların çalışılması mümkün olmuştur Bir bakteriden (Haemophilus influenzae, Hind II) DNA yı kesen restriksiyon enzimleri keşfedildi (D. Nathans, W. Arber ve H.O. Smith, 1978 Nobel Ödülü). P. Berg tarafından ilk rekombinant DNA molekülü yapıldı W. Gilbert ve F. Sanger ve A. Maxam tarafından DNA zincir analiz metodu geliştirildi K. B. Mullis ve arkadaşları tarafından PCR metodu geliştirildi.

10 1990 Watson ve diğerleri insan ve bazı önemli organizmaların genom projesini başlattı. İnsanda ilk gen terapisi denemesi French Anderson gerçekleştirdi Ian Wilmuth tarafından Dolly klonlandı Ulusal İnsan Genom Araştırma Enstitüsü ve Celera Genomics tarafından insan genom analizi ilk sonuçları açıklandı. Francis Collins 2003 Genomun % kesin olarak tamamlandı Miyeloid hücreleri etkileyen bir hastalığı olan iki yetişkin gen terapi ile başarılı bir şekilde tedavi edildi. Craig Venter

11 Hücrelerin evriminde önemli olayların olduğu düşünülen yaklaşık evrim zaman skalası. Serbest oksijen yok. CO2, N2 çok. H2, H2S, CO az.

12 İlk hücrenin oluşumunda ilk basamak: Basit organik moleküllerin oluşumu. Deneysel olarak ilk kez 1950 de Stanley L. Miller ve Harold C. Urey (ġikago Üniversitesi) gösterdi. Metan, amonyak ve hidrojen gazları ve su kullandılar.

13 İlk hücrenin evriminde ikinci basamak: Makromoleküllerin oluşumu. Proteinler Nükleik asitler: Kendi kendini eşler.

14 İlk hücrenin evriminde ikinci basamak: Makro moleküllerin oluşumu. RNA Dünyası 1980 lerin başı, S. Altman ve T. Cech RNA nın nükleotit polimerleşmesi dahil bazı kimyasal reaksiyonları katalizleyebildiğini gösterdi (1989 Nobel Ödülü). RNA molekülü Kendi kendine kalıplık eder Kendi replikasyonunu katalizler.

15 Ġlk hücrenin kendini eģleyen RNA nın fosfolipid zar ile çevrilmesi sonucu oluģtuğu varsayılmaktadır RNA yönetimli protein sentezi

16

17 Wendy K. Johnston, Peter J. Unrau, * Michael S. Lawrence, Margaret E. Glasner, David P. Bartel RNA-Catalyzed RNA Polymerization: Accurate and General RNA-Templated Primer Extension Science 18 May 2001, Vol no. 5520, pp , DOI: /science Massachusetts Institute of Technology, USA, Simon Fraser University, Canada.

18 METABOLİZMANIN EVRİMİ Anaerobik solunum Aerobik solunum

19 Mavi-yeşil algler

20 Endosimbiyotik Teori

21 CANLILIĞIN ORGANĠZASYONU VE BÜYÜKLÜĞÜ Mikoplazma: 0.1 mm İnsan yumurtası: 200 mm E. coli: 1 mm çap, 2 mm uzunluk Balık yumurtası: 5 mm Ostreococcus tauri (ökaryot, yeşil alg): 0.8 mm çap Tavuk yumurtası: 30 mm Beyin hücrelerinin en küçüğü: 4-5 mm Beyin hücrelerinin en büyüğü: 1 m den fazla

22 Tüm organizmalar hücrelerden oluşmuştur. Hücreler arasında pek çok benzerlik olmasına rağmen, çok belirgin farklılıklar da vardır. Bu farklılıklar hücreleri ve onunla ilgili olarak organizmaları temelde iki ana guruba ayırmamıza neden olur. Tek hücreli organizmalar: Prokaryotik ve ökaryotik hücreler. Çok hücreli organizmalar: Ökaryotik hücreler. (Karyot=nükleus, Pro=önce, Eu=gerçek anlamına gelmektedir.) Virüsler: Organizma olarak kabul edilmezler nm boyutlarında cansız olarak kabul edilen mikroskobik taneciklerdir. HIV

23

24 Ökaryotik tek hücreli ve çok hücreli organizmalara bazı örnekler Saccharomyces cerevisiae, 6 mm Volvox, çok hücreli, yeşil alg kolonisi, fotosentez (2 mm). Amoeba proteus, 1 mm, fotosentez.

25 Prokaryotik ve Ökaryotik Hücrelerin Karşılaştırılması Özellik Prokaryot Ökaryot Organizma bakteri ve siyanobakteriler protist, fungi, bitki ve hayvanlar Metabolizma anaerobik ya da aerobik aerobik Çekirdek zarı yok var Çekirdekçik yok var Hücre çapı 1 mm mm Hücre iskeleti yok var Sitoplazmik organeller yok var Kromozomal DNA molekülü RNA ve protein tek halkasal DNA, küçük aynı kompartımanda sentezlenir çok sayıda doğrusal DNA, büyük RNA çekirdekte sentezlenir ve işlenir, protein sitoplazmada sentezlenir DNA organizasyonu basit kompleks, intronlar var

26 BİTKİ VE HAYVAN HÜCRESİ ARASINDAKİ FARKLAR ÖZELLİK BİTKİ HÜCRESİ HAYVAN HÜCRESİ Hücre çeperi Selüloz Yoktur Merkezi vakuol (koful) Var Yok Plastid Var Yok Tipik depo karbonhidratı Nişasta Glikojen Sentrozom Yok Var Bitki Hücresi Hayvan Hücresi

27 BAZI BİTKİ HÜCRELERİNİN IŞIK MİKROSKOBU GÖRÜNTÜLERİ Parankim hücreleri. Fotosentez ve metabolik tepkimelerden sorumlu Kollenkim hücreleri. Destek için özelleşmiştir. Yaprak epidermal hücreler. Özelleşmiş Stomata ve yardımcı hücreler bulunur. Damar elemanları ve trakedidler. Ksilem kanallarını oluştururlar.

28 BAZI HAYVANHÜCRELERİNİN IŞIK MİKROSKOBU GÖRÜNTÜLERİ Çeşitli epitel hücreleri Ağız Safra kanalı Barsak

29 BAZI HAYVANHÜCRELERİNİN IŞIK MİKROSKOBU GÖRÜNTÜLERİ Fibroblastlar Çeşitli kan hücreleri

30 KAYNAKLAR HÜCRE, Moleküler Yaklaşım. G.M. Cooper, R.E. Hausman. Çeviren: M. Sakızlı ve N. Atabey. İzmir Tıp Kitapevi Moleküler Hücre Biyolojisi, Hasan Veysi Güneş, Kaan Kitapevi. Hücrenin Moleküler Biyolojisi. B. Alberts, A. Johnson et al. TÜBA ders kitapları 3.yayınları. Text 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, by M.J. Farabee, all rights reserved. Use for educational purposes is heartily encouraged. Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates ( and WH Freeman (