Hücre zarının yapısı ile ilgili ilk çalışmalar Charles Ernest Overton ( , Ġngiliz botanikçi) tarafından 1890 larda yapılmıştır.

Transkript

1 HÜCRE ZARI

2 Hücre zarının yapısı ile ilgili ilk çalışmalar Charles Ernest Overton ( , Ġngiliz botanikçi) tarafından 1890 larda yapılmıştır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

3 Overton yılları arasında yaptığı deneylerde, hücrelerin hipotonik çözeltilere bırakıldığı zaman şiştiğini Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

4 hipertonik çözeltilerde ise büzüldüğünü gösterdi. Bu deneylerden hücrelerin bir zarla çevrili olabileceği ve hücre zarının seçici geçirgen bir özelliğe sahip olabileceği tahmin edilmekteydi.

5 Irving Langmuir ( , Amerikalı kimyacı ve fizikçi), 1917 yılında organik bir çözücü olan benzen içerisinde çözünmüş fosfolipitleri suya ekleyerek, yapay zarlar yaptı. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

6 Bu deneylerde, benzen buharlaştıktan sonra geriye su yüzeyini ince bir film halinde kaplayan fosfolipitler kaldığını, bu fosfolipitlerin sadece hidrofilik başlarının su üzerinde yüzer halde olmaları nedeniyle onların amfipatik (hem hidrofilik hem de hidrofobik kısımlar içerme) özelliğe sahip olduklarını buldu. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

7 1925 te iki Hollandalı bilim adamı Evert Gorter ( , çocuk doktoru ve biyokimyacı) ve asistanı François Grendel ( ) insan eritrositlerinden lipitleri izole ederek ılık su yüzeyinde yüzdürdü. Evert Gorter

8 Fosfolipitlerin su yüzeyinde unipolar bir tabaka oluşturabildiğini, hidrofilik baş kısımlarının suyun yüzey kısmında, hidrofobik kuyruk kısımlarının ise havaya doğru yöneldiğini gösterdiler. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

9 Bu araştırmacılar, kırmızı kan hücrelerinden elde edilen zarların fosfolipit içeriğini ölçtü ve hücreleri iki tabaka halinde kaplamaya yetecek miktarda lipit buldu. Bu nedenle hücre zarlarının iki tabakalı lipit içerdiklerini öne sürdü. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

10 Hugh Davson ( , Ġngiliz fizyolog) ve James Frederick Danielli ( , Ġngiliz biyolog) hücre zarının her iki yüzeyinin hidrofilik proteinlerle kaplanmış olmasının, gerçek bir biyolojik zarın suya daha güçlü bağlanmasının nedeni olabileceğini düşündüler ve 1935 yılında, hücre zarı yapısı için iki globüler protein tabakası arasında yer alan çift tabakalı fosfolipit şeklindeki sandviç modeli önerdiler. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

11

12 S.J. Singer ve Garth L. Nicolson (1943, Amerikalı biyokimyacı) zar modelini gözden geçirdiler ve 1972 yılında yeni bir zar modeli önerdiler: Sıvı mozaik model (akıcı mozaik model) S.J. Singer G.L. Nicolson Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

13

14

15

16

17

18 Sıvı Mozaik Model (Akıcı Mozaik Model) Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

19 Hücresel Zarlar (Hücre Zarı ve Organel Zarları) Hücre zarı gibi organel zarlarının yapısı da sıvı mozaik zar modelindeki gibidir. Hücre zarının kalınlığı hücreden hücreye veya hücre üzerindeki bölgelere göre 7-12 nm arasında değişir. Organel zarları ise daha ince olup 6-8 nm kadardır.

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29 Zar proteinlerinin bazıları hücre zarı düzleminde yanal olarak hareket edebilir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

30 Bazı zar proteinleri ise hücre iskeleti ile bağlantı yapmasına rağmen hareketsiz durumdadır. Bu proteinler hücreye şekil veren hücre korteksinin oluşmasından sorumludur. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

31 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

32 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Hücre içi: Örneğin adenilil siklaz

33 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Hücre dışı: Örneğin laktaz

34 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

35 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Adezyon molekülleri

36 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri Adezyon molekülleri

37 Hücre Zarı Proteinlerinin Görevleri MHC proteinleri Kan grubu antijenleri

38 Glikokaliks (Hücre Mantosu) Hayvan hücrelerinde zarların iç ve dış yüzleri birbirlerinden farklıdır, yani asimetriktir: Zarın dış kısmında karbonhidratlardan oluşmuş glikokaliks adı verilen bir tabaka bulunur. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

39 Kovalent bağlarla zarın protein ve lipitlerine bağlanan glikokalikste bu karbonhidratlar, zarın glikoprotein ve glikolipitlerini meydana getirir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

40 Glikokaliksteki glikoprotein ve glikolipitler hücrelere antijenik özellik kazandırır. Kan grupları (A, B, AB ve O)

41 Glikokaliksteki glikoprotein ve glikolipitler hücrelere antijenik özellik kazandırır. Doku ve organ nakli

42 Glikokaliksteki glikoprotein ve glikolipitler hücrelere antijenik özellik kazandırır. Bağışıklık sistemi

43 Glikokaliksteki glikoprotein ve glikolipitler hücrelere antijenik özellik kazandırır. Bir hayvan embriyosunda hücrelerin göçü

44 Hücre yüzeyinin negatif yük kazanmasının nedeni glikokaliksteki karbonhidratlardır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

45

46

47 HÜCRE YÜZEYĠ VE BAĞLANTI BÖLGELERĠ Hücre zarı canlı hücrenin sınırı olarak değerlendirilmekle birlikte, çok sayıda hücre, hücre zarının dışında yer alan değişik tipte kılıflar sentezler ve salgılar. Hücre yüzeyindeki bu ek yapılar önemli işlevler görür.

48 Hücre Duvarı (Hücre Çeperi) Prokaryotlardan bakterilerin çoğu ve bazı arkelerde, protistlerden alglerde, funguslarda ve bitkilerde hücre duvarı var.

49 Hücre Duvarı (Hücre Çeperi) Mikoplazmalarda (en küçük bakteriler), bazı arkelerde (Thermoplasma and Ferroplasma), protistlerden protozoonlarda ve hayvanlarda hücre duvarı bulunmaz.

50 Bakteri Hücre Duvarı Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

51

52

53

54 Arkelerin hücre duvarının kimyasal yapısı değişebilir: Protein veya glikoprotein S tabakaları, Psödopeptidoglikan veya Polisakkaritlerden oluşabilir.

55 Funguslarda hücre duvarı nm kalınlığındadır. Selüloz içermeyen duvarın %80-90 ını oluşturan ana bileşenleri polisakkaritler [β- 1,3, β-1,6 ve α-1,3 glukanlar (glukoz polimeri), mannan (6C lu mannozun polimeri) ve kitin] ve proteinlerdir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

56 Alglerin hücre duvarı birçok bakımdan bitki hücre duvarına benzer: Polisakkarit, lipit ve proteinlerden ibaret şekilsiz (amorf) bir materyal içine gömülmüş bir mikrofibril (mannoz polimeri olan mannan dan yapılmış) ağından oluşur. Golgi aygıtında toplanan duvar maddeleri hücre zarından hücre dışına verilir ve hücre zarındaki enzimler mikrofibrilleri sentezler. Bazı alglerde hücre duvarının ağırlıklı bileşeni selülozdur.

57 Diatomlar (kabuklu algler) ise silisik asitten ibaret bir hücre duvarına sahiptir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

58 Bitki Hücre Duvarı glukoz molekülü içeren ve dallanmayan selüloz molekülleri bitki hücresinin zarının dış tarafında bulunan selüloz sentaz enzimi tarafından sentezlenir.

59 Selüloz mikrofibrilleri, Golgi aygıtında sentezlenen ve hücre dışına salınan hemiselüloz zincirleriyle bağlanır ve oluşan selüloz-hemiselüloz ağı pektinden ibaret matriks içine gömülüdür. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

60

61

62

63 Hücre duvarı hücre zarından farklı olarak tam geçirgendir. Geçirgenlik duvardaki deliklerle sağlanır. Birincil duvardaki deliklere primer (birincil) geçit alanları denir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

64 Kalınlaşmış ikincil duvardaki delikler ise geçit adını alır. (Geçitler iki tiptir: Basit geçitler ve kenarlı geçitler) Hücre duvarındaki delikler komşu hücreler arasında kanal (plazmodezma) oluşturur; bu kanallar su ve suda erimiş maddelerin alış verişini sağlayan difüzyon alanlarıdır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

65 Hücre duvarında bulunan selüloz dışındaki maddelerin sadece yapısal görevi yoktur. Bu maddeler çimlenmede ve büyümede depo karbonhidratları olarak da kullanılır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

66 Kapsül Bazı bakteriler hücre zarının dışında, kapsül adı verilen polisakkaritlerden yapılmış bir kılıfla çevrilidir.

67 Kapsül Kapsül kimi bakterilerde (Bacillus anthracis) polipeptitten, kimilerinde (Bacillus megaterium) ise polipeptit ve polisakkaritten yapılmış olabilir.

68 Kapsül kaygan ve kırılgan olduğu için kapsüllü bir bakteri kendisini fagosite edecek bir fagositten kolayca kaçabilir. Kapsülün içerdiği su olumsuz çevre şartlarında bakteriyi kurumaktan korur. Kapsül varlığı virüslerin ve deterjan gibi toksik maddelerin bakteriye bağlanmasını engeller. Kapsül bakterilerin yüzeye tutunmalarına yardım eder.

69 On dört farklı kapsül tipi vardır; her bir tipin kendine özgü antijenitesi vardır. Bu nedenle, bir kapsül tipi için oluşan bağışıklık diğer kapsül tipini etkilemez. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

70 Kapsül Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae ve Haemophilus influenzae gibi gram negatif bakterilerde daha yaygın olarak bulunur. Bununla birlikte, bazı gram pozitif bakteriler de kapsül bulundurur. Bacillus megaterium ve Streptococcus pyogenes kapsüllü gram pozitif bakterilere örnektir.

71 Kapsül çok nadir olarak bazı funguslarda da vardır. Örneğin, Cryptococcus neoformans bakterilerdekine benzer bir kapsüle sahiptir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

72 Hücre Dışı Matriks (HDM) (Ekstraselüler Matriks=ECM)

73 Bazal Lamina: Epitel hücrelerinin alt kısmındaki hücre dışı bir yapıdır. Epitel hücreleri tarafından salgılanan bazal lamina nanometre kalınlığındadır ve proteoglikanlardan meydana gelir. Bazal lamina epitel hücrelerine mekanik dayanıklılık sağlar.

74 Hücrelerarası Bağlantılar Bir hayvan ya da bitkideki birçok hücre, dokular, organlar ve organ sistemleri şeklinde organize olur. Komşu hücreler, doğrudan fiziksel temas noktaları aracılığı ile birbirlerine tutunur, birbirleriyle etkileşir ve iletişim kurar.

75 Bitki hücre duvarları, içerdikleri kanallar nedeniyle delikli bir yapıya sahiptir. Bu kanallara plazmodezma (çoğulu plazmodezmata; Yunanca desmos=bağlanmak) adı verilir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

76 Hayvanlarda üç temel hücrelerarası bağlantı tipi bulunur: Sıkı bağlantılar, dezmozomlar ve oluklu bağlantılar. Bu üç bağlantı tipi de vücudun iç yüzeylerini döşeyen epitel dokuda yaygın olarak bulunur. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

77 Sıkı Bağlantılar Sıkı bağlantılarda komşu hücrelerin zarları kaynaşmış haldedir, yani hücreler arasında aralık (hücrelerarası alan) yoktur. Bu bağlantılar hücrelerin çevresinde bir kemer gibi kesintisiz kuşaklar oluşturarak, hücre dışı sıvısının epitel hücre tabakasının diğer tarafına sızmasını engeller. Örneğin bağırsak epitelinin sıkı bağlantıları, bağırsak içeriğini epitelin diğer tarafındaki vücut sıvısından ayrı tutar.

78

79 Dezmozomlar Dezmozomlar (tutturucu, tutundurucu bağlantılar olarak da adlandırılır) perçin gibi iş görerek hücreleri birbirlerine bağlar. Dayanıklı bir protein olan keratinden yapılmış ara (intermediyer) filamentler dezmozomları destekler. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

80

81

82 Oluklu Bağlantılar Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

83

84 Borucuklar 1000 daltona kadar büyüklükteki iyonların, şekerlerin, amino asitlerin ve diğer moleküllerin (nükleotitler, vitaminler, steroit hormonlar) geçmesine izin verecek genişliktedir. Elektriksel uyarımlar da diğer hücrelere bu geçit bölgelerinden iletilir. Kalbin kas dokusundaki oluklu bağlantılardan geçen iyonlar, hücrelerin kasılmasını eşgüdümlü hale getirir. Oluklu bağlantılar özellikle, hücreler arasındaki kimyasal haberleşmenin çok gerekli olduğu hayvan embriyolarında yaygındır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

85 Yüzey Farklılaşmaları Tek hücrelilerde veya çok hücrelilerdeki, belli bir lümene veya dış ortama bakan hücrelerde, zarın serbest yüzeyinde bazı farklı oluşumlar görülebilir. Mikrovillus Bazal katlanma Sil ve kamçı

86 Hücre zarının dışarı doğru yaptığı, küçük parmaksı çıkıntılardır. Mikrovillus

87 Bazal Katlanma Sıvı alış verişinin fazla olduğu hücrelerde (Örneğin böbrek tübüllerinin epitel hücreleri), hücrenin taban kısmındaki hücre zarı hücre içine doğru birçok kıvrım ve girinti yapar.

88

89 Sil ve Kamçı Protozoonlarda harekete ve beslenmeye yardımcı olan bu oluşumlar, solunum sisteminde mukusa yapışan toz ve diğer parçacıkların süpürülmesini, yumurta kanalında oositin hareketini sağlar.

90

91 Hareketli sillere kinosil, hareketsiz olanlara stereosil denir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

92 Stereosiller, kinosillerden uzundur. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

93 Epididimis Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

94 Kamçılı protozoonlarda (Mastigophora) ve spermatozoonlarda kamçı adı verilen ve yapısal olarak sile benzeyen, ancak çok daha büyük ve uzun olan, harekette rol oynayan bir veya daha fazla sayıda oluşumlar vardır. Uzunluğu 150 mikron kadar olabilir; insan spermatozoonun kamçısı mikron uzunluğundadır. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

95

96 Sil ve kamçıların yüzeyleri hücre zarının devamıdır. Ancak bakterilerde kamçı ve pililer proteindir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü

97 Sil ve kamçıların yüzeyleri hücre zarının devamıdır. Ancak bakterilerde kamçı ve pililer proteindir. Yrd.Doç.Dr. Nadim Yılmazer Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü