Hücre Niye Küçük? O2 ve diğerleri difüzyon ile hücreye girer ve CO2 dışarı difüzyon ile atılır. Hacim küçüldükçe difüzyon daha hızlı ve verimli işler

Transkript

1 Hücre Cell

2 Hücre Niye Küçük? O2 ve diğerleri difüzyon ile hücreye girer ve CO2 dışarı difüzyon ile atılır. Hacim küçüldükçe difüzyon daha hızlı ve verimli işler

3 Optik Mikroskop ile Hücre Görüntüleri

4 Konfokal Mikroskop Hücreler

5

6 mikrofilaments Ribozomlu Endoplazmik Retikulum Çekirdek Golgi mitokondri lizozom kromatin nükleolus Ribozomlu Endoplazmik Retikulum vesikül mikrotübül Hücre zarı

7 RİBOZOM Ribozomlar proteinlerin sentez edildikleri yerdir. Protein sentezi için gerekli bilgi DNA dadır, bu bilgi RNA ya transfer edilir, ve ribozomlarda RNA daki bu bilgiyle protein yapılır. Bir hücre için protein sentezi çok önemlidir, bu yüzden de hücrede binlerce ribozom bulunur. Ribozomlar ya sitoplazmada serbestçe yüzerler ya da endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunur. Ribozomların membranı yoktur. Protein sentezlemedikleri zaman 2 alt gurup halinde bulunurlar. Alt guruplar ribozomal RNA (rrna) ve ribozomal proteinlerden oluşur. 7

8 LİZOZOM Lizozomlar 0,2 ila 2 m m çapında organellerdir. Hücreiçi sindirimi sağlamak üzere yaklaşık 40 civarında enzim içerirler. Lizozom membranı lizozomun hücreyi tümüyle sindirmesini önler. Bu enzimler için optimal ph 5 civarıdır. Lizozomlarda ATP hidrolizi ile çalışan H + pompası vardır. Bu sayede lizozomun ph I düşük tutularak enzimlerin etkin hale geçmesi önlenir. Demet URHAN

9 GOLGİ AYGITI Golgi kompleksi hem yapı hem de fonksiyon yönünden endoplazmik retikulum ile yakından ilişkilidir. Bu organel birbirine paralel bir dizi membranöz kanaldan oluşur ve salgı yapan hücrelerde iyi gelişmiştir. Golgi kompleksinin fonksiyonu endoplazmik retikulumda sentezlenen maddelere son şeklini vermek ve bu maddeleri bir membranla çevrelemektir. Ayrıca hücre zarının yenilenmesi ve yüzeyinin genişletilmesi görevini de üstlenir. Uzun zaman, pek önemli bir organel olmadığı gerekçesiyle, dikkate alınmayan GA, son zamanlarda hücre zannın özgüllüğünü saptamada önemli görev almaşı nedeniyle, dikkatleri üzerine çekti. Çünkü hücre zannın özgüllüğü karbonhidratlarla saptanmaktadır ve karbonhidratlar da GA'nda sentezlenmektedir. Bazı karbonhidratların, proteinler gibi kalıtsal denetim altında sentezlendiğine ilişkin kanıtlar vardır. Kan grupları ve immunokimyasal incelemeler bunu göstermektedir. GOLGİ AYGITI Demet URHAN

10 MİTOKONDRİ Mitokondri, hücre için gerekli olan enerjinin üretildiği bir organeldir.bu organelde tıpkı diğer organeller gibi birim zar ile çevrilidir fakat iç kısımındaki zar dıştaki gibi düz değildir ve kıvrımlar meydana

11 ENDOPLAZMİK RETİKULUM Endoplazmik retikulum lipid, protein (ribozomlar aracılığı ile) ve kompleks karbonhidratların yapım yeridir. Endoplazmik retikulum hücredeki toplam membranların yarısından fazlasını oluşturur. Granüllü Endoplazmik Retikulum: Üzerinde ribozomlar vardır. Sisterna denilen yassılaşmış keseler şeklindedir. Düz Endoplazmik Retikulum: Ribozomları yoktur, tüplerden oluşan bir ağ şeklindedir.

12 SENTROZOM Bu organelde sadece hayvan hücrelerinde bulunur ve bölünme esnasında kromozomların kutuplara taşınması görevini üstlenmiştir.

13 HÜCRE ZARI Hücreyi koruyup dış etkenlerden izole eden yapı bildiğiniz gibi hücreyi saran bir Zarın yapısı temelde yağ ve protein moleküllerinden oluşur. Üzerinde yardımcı birçok yapı vardır. zar üzerinde iyon ve molekül pompaları bulunur.bu pompalar hücrenin dışındaki bir çok maddeyi hücre içine transfer etmekle görevlidir.bazı özelleşmiş proteinler ise zara homojen bir şekilde dağılarak çeşitli fonksiyonlar üstlenmiştir. Seçici geçirgenlik

14 HAYVAN HÜCRESİ BİTKİ HÜCRESİ

15 Hücre İşleyişi Video Internette Life in cell Molecular motors Walking molecular motors Animasyonlarini ve benzer kilit kelimeler aratarak benzer videolar bulabilirsiniz.

16 KOVALENT BAĞ: 100kT civarı. Elektronlar paylaşılır. C-H bağları. Işık kovalent bağları kırabilir mi? 1eV=1hf; kt= 1/20 ev. İYONİK BAĞ: 100kT- 2kT arası değişir. + - çeker, fakat çözücüye bağlıdır. NaCl suda hemen çözülür. Kimyasal Bağlar HİDROJEN BAĞI: 1-5 kt arası. 1. Hidrojen O ve N gibi çok elektronegatif olan elementlere bağlanır. Böylelikle H pozitif olur. 2. Yalın Çift. Elektronlar küçük alanlarda ve negatif olarak bulunur. Sonuç olarak, H (+) ve O (-) olur, ve diğer moleküllere bağlanırlar. Van der Waals BAĞI: kt (en zayıf kuvvettir, fakat çok sayıda olunca etkisi artar). İki nötr atom, anında dipol olur ve birbirlerini çekerler.

17 Entropik Kuvvetler Hidrasyon Kuvveti Sterik ve Dalgalanma Kuvvetleri

18 2 hidrojen bağı G-C yapısı A-T yapısından daha fazla kararlıdır. Hidrojen Bağları p-p istiflenmesi ile birlikte tutunur, kararlılık artar Negatif Fosfat grubu ile Suda ÇÖZÜNÜR.

19 Grafiksel olarak Reaksiyon Net Enerji Aktivasyon Enerjisi Başlangıç maddeleri Sonuç maddeleri Eğer aktivasyon eşik enerjisi >> kt ise, başlangıç maddeleri kararlıdır Enzimlerin görevi: Aktivasyon enerjisini yeteri kadar düşürmek. Bazen ATP ile çiftlenelerek reaksiyonun kendiliğinden olmasını sağlar. Reaksiyon hızı eşik enerjisinin yüksekliğine eksponensiyel olarak bağlıdır.

20 Açık Enzimler Kapalı KatalizsizReaksiyon Katalizli Reaksiyon

21 Enzimler Serbest Enerji Aktivasyon Eşiğini düşürürler. Enzimler kimyasal dengeyi değiştirmezler Kimyasal dengeye hızlıca ulaşılmasını sağlarlar. Aktivasyon Eşiği Yüksek Aktivasyon Eşiği Düşük

22 Enzimler reaksiyon sonucu değişmeden geri çıkarlar Enzimler defalarca kataliz yapabilirler

23 Enzimler bazı reaksiyonları seçerek onları hızlandırır Eğer enzimler bütün reaksiyonları hızlandırırlarsa Çok daha hızlı yaşar ve hızlı ölürüz. Ama sadece belli reaksiyonlar hızlandırılır ve yaşam için gerekli olan reaksiyonlar seçilir. Enzimlerin yönettiği reaksiyonlar Gidiş yolunu tayin ederler Molekülün kaderini belirlerler (Suyun akışını kontrol eder)

24 Kataliz ile moleküller birbirine dönüştürülüyor Katalizler seçilerek, karmaşık reaksiyon yolları oluşturulur Metabolizma tanımlanır. Burada yaklaşık 500 metabolik yol mevcut Her nokta, bu yolda her bir molekül nokta ile gösterilmiş.

25 Enerji ATP = ENERJİ TAŞIYICISI Hidroliz Hücre bölünmesi, kas kasılmaları, besin taşınımı, sinyal gönderme/alma vs ATP den gelen enerji ile mümkün.

26 ATP molekülü yapısındaki negatif yüklü oksijen moleküllerinin birbirini itmesinden dolayı yüksek enerjidedir. P O P bağı koparılarak elektrostatik potansiyel enerji salınır. ATP -> ADP +P ATP Bütün hücreler için temel gıda = 25 kt = 100pN-nm (maksimum) Glükoz = 30 ATP Adenozin halkası enzimleri tanıma ve yapışmada kullanılır.

27 ATP Enerji bağıntıları Peki niye pn-nm arası, niye belirgin bir değer değil? Çünkü ATP -> ADP + P denklemi ADP ve P konsantrasyonuna bağlı Yani serbest enerji konsantrasyona bağlı Kinesin moleküler motoru yürümek için ATP harcar Kinesin 7pN kuvvet ile 8.3 nm adım mesafesinde hareket eder Peki ne kadar verimli bir motor? 8.3 nm x 7 pn = 58 pn-nm 1 ATP = pn-nm VERİM = % arasında

28 Science Dergisi 2003: Myosin V moleküler motorun yürüyüş stilinin incelenmesi: Yaklaşık 37 nm adım mesafeleri var. İnsan yürüyüşü stilinde yürürler.

29 İnsan yürüyüşü Sağ ve sol ayak değişimli olarak öne gider Sürüngen yürüyüşü Sadece bir ayak öne gider Öteki ayak her zaman arkadadır. Bu çalışma Myosin moleküler motorun hangi yürüyüş stili ile yürüdüğünü belirlemiştir. Bir ayağa floresans molekül bağlanmış ve o ayağın tek adımda kaç nm hareket ettiği ölçülmüştür.

30 Moleküler motorun bir ayağına bağlanan floresans molekülü mikroskop ile takip edilmiş Ve veriler gauss dağılımına göre fit edilerek, nm civarında bir çözünürlük elde edilmiştir.

31 İnsan stili yürüyüş İnsan yürüyüşü gibi hareket eden bir moleküler motor da adım mesafesi 74 nm olarak ölçülmüştür. Yukarıda mesafe ve zaman grafiğindeki adımlar, histogram olarak da gösterilmiştir. SONUÇ: Myosin V moleküler motoru insan gibi yürür. Eğer sürüngen stili gibi yürüse, adım mesafesi o zaman kaç olarak ölçülecekti?

32 ATP Hakkında İlginç Gerçekler Vücutta anlık olarak toplam 100g ATP vardır ve kimyasal reaksiyonlar için anında enerji kaynağı olarak kullanılır Nasıl? Çünkü ATP kullanılıp üretilmesi çok çabuktur Üretilen ATP hücrede yaklaşık 1 dakika içinde tüketilir 24 saat içinde yaklaşık 40kg ATP kullanılır (fiziksel aktiviteler hariç) 2 saatlik bir koşuda yaklaşik 60kg ATP tüketilir

33 Biyolojide Enerji Ölçekleri

34 ATP sentaz Enzimi ATP üretir. Mitokondri ATP sentaz enzimi

35 ATP Sentaz Enzimi