HÜCRE MEMBRANI Prof. Dr. Turgut Ulutin
HÜCRE MEMBRANI PLAZMA MEMBRANI PLAZMALEMMA 75-80 Aº EM * Mekanik mikromanipulasyon 1926 Chamber * Fizyolojik deneyler hipotonik hipertonik
Fonksiyonları 1.Sitozol ve dış ortam arasındaki farklılığın sürdürülmesi 2.İyon ve makromolekül trafiği 3.Hücre-hücre tutunması, adhezyonu 4.Hücre-hücre haberleşmesi 5.Hücre tanıması (antijenik makromoleküller) 6.Reseptörler (hormonlar, sinyaller)
Tüm Biyolojik Membranlar *Lipid *Protein genel bir yapı dinamik, sıvı yapılar, hareketli asimetrik
Lipid-protein oranı değişkendir Myelin ; %82 lipid %18 protein Mitokondri iç membranı; %25 lipid -%75 protein Lipidler esas yapısal eleman Çift tabakalı fosfolipidler Seçici geçirgen bariyer (küçük hidrofobik gazlar; O2, CO2, N2, küçük yüksüz moleküller; su etanol, gliserol, üre diffüzyonla geçer)
MEMBRAN LİPİDLERİ Amfipatik moleküller I.Fosfolipidler: II.Kolesterol III. Glikolipid 1.Fosfatidilkolin 2.Fosfatidil etanolamin 3.Fosfatidilserin 4.Fosfotidil inositol Sfingomyelin
*Kendiliğinden 2 tabaka (sulu ortamda) oluşturma *Kapalı kompartman oluşturma *Sıvı oluşu MEMBRAN LİPİDLERİ Lipid asimetrisi (2 yaprak farklı fosfolipid içeriğine sahiptir) Plazma membranı 1855 Nageli Lipid tabiatındadır 1899 (Geçirgenlik özellikleri üzerindeki deneyler)
Çift tabakalı lipid (bilayer) yapının keşfi Gorter ve Grendel (1925) Eritrosit membranında lipidlerin düzeni üzerinde deneyler. Sentetik çift tabakalı lipidler (Yapay membranlar) 1-Lipozomlar 2-Siyah membranlar
II.Kolesterol 1- Membran sıvılığını belirler 2- Membran geçirgenliğini azaltır. 3- Membranın dayanıklılık ve esnekliğini arttırır.
Membran Sıvılığını Belirleyen Faktörler 1-Kolesterol miktarı 2-Lipid terkibi 3-Sıcaklık
Lipid Hareketleri 1-Lateral difüzyon (1 sn'de 2 µ) 2-Rotasyon hareketi 3-Takla hareketi (çok nadir)er membranları Enzim:fosfolipid translokatör
MEMBRAN PROTEİNLERİ *Protein molekülleri küresel tanecikler şeklindedir *Çoğu lipid içinde gömülüdür.(sıvı -Mozaik model) *Membran işlevlerinin çoğunu yerine getirir. *Membran proteinleri asimetrik yerleşirler. *Çoğu membran proteini amfipatik moleküllerdir. *Membran proteinleri hareketlidir. (Frey ve Edidin 1970)
MEMBRAN PROTEİNLERİ 1-Periferal (ekstrinsik) proteinler Yüzeyde bulunan diğer proteinlere tutunurlar (protein-protein etkileşimi) 2-İntegral (İntrinsik) proteinler Lipidlerin hidrofobik bölgesi ile etkileşirler Transmembran proteinler (tek geçişli, çok geçişli) Sitozole bakan lipid tabakasına bir yağ asidi zinciri ile tutunanlar Dış yapraktaki fosfotidilinositole bir oligosakkarit zinciri ile tutunanlar
Proteinlerin membran içine gömülü yuvarlak tanecikler şeklinde olduğunun keşfedilmesi (Steere ve Moor 1961) Dondurup-Kırma Yöntemi 1-Fiksasyon (glutaraldehit) 2-Kriyoprotektan içine koyma (örn.gliserin) 3-Dokuyu dondurma (-150ºC sıvı nitrojen) 4-Kırma 5-Platin ve karbonla yüzeyi kaplama (replika)
Membran proteinleri hareketlidir. (Frey ve Edidin 1970)
Membran proteinlerinin fonksiyonları 1-Hücre içine, dışına molekül transportu (Transport proteinleri) 2-Hormonlar ve çevredeki diğer kimyasal maddelerden sinyaller alır ve bunları hücre içine iletir. (Reseptör) 3-Ekstraselüler matriks elemanları için tutunma yerleri oluşturur. (Ekstraselüler matriks reseptörleri=integrin) 4-Sitoiskelet elemanları için tutunma yerleri oluşturur. 5-Çeşitli enzimler kimyasal reaksiyonlara katılır. 6-Antijen olarak iş görürler.
Hücre yüzey antijenleri (Hücre-hücre tanıması) İnsanda hücre yüzey antijenleri HLA (İnsan lökosit antijenleri)= MHC molekülleri (esas doku uyumu antijenleri) MHC Proteinleri 1-MHC sınıf I (tüm nukleuslu hücre yüzeyleri) 2-MHC sınıf II (B lenfosit ve makrofaj yüzeyleri)
MHC Proteinleri Sabit Bölgeler (tüm bireylerde aynı) Değişken Bölgeler (bireyler arasında farklılıklar var) Her bireyin MHC molekülleri diğerlerinden farklı (tek yumurta ikizleri hariç) En polimorfik molekül MHC değişkenliği doku transplantasyonunu önler. MHC antijenleri=transplantasyon antijenleri
MEMBRAN KARBOHİDRATLARI Eukaryotik hücre membranı dış yüzü (asimetrik) %2-10 Glikokaliks=Hücre mantosu Glikoproteinler (Membran dış yüzündeki proteinlere) Glikolipidler (Dış yapraktaki lipidlerin hidrofilik uçlarına) Sitozolik yüzde "CH" yok
Fonksiyonları : 1-Hücrelerarası temas ve adhezyon (Doku bütünlüğü) 2-Büyük taneciklerin geçişi için bariyer 3-Sindirim enzimleri, safra tuzları etkisine karşı koruyucu (barsak epiteli) 4-Hücre-hücre tanıması, hücre matriks tanıması 5-Reseptör (peptid hormonlar, hücre zehirleri örn.kolera ve tetanus toksinleri) virus, bakteri tutunma bölgeleri 6-Kan grubu antijenleri (A,B,O)
Glikolipidler (Dış yapraktaki lipidlerin %5 i) Tüm hayvan hücre membranlarında ve bazı iç membranlarda bulunur Sinir hücrelerinde ve beyinde çok bulunur *Galaktoserebrosit (Myelin %40) *Gangliosidler (En kompleks glikolipid): Bir veya daha çok sialikasit=n-asetil nöraminik asit NANA içerir, Membrana (- ) yük verir
Gangliosidler Sinir hücrelerinde tüm lipidlerin %5-10 nunu oluşturur 40 farklı gangliosid belirlenmiştir glikolipid metabolizması bozukluğu Tay-Sachs hastalığı GM2 normal dönüşümü yapılamaz, birikir Beyin ve sinir fonksiyon bozukluğu, zeka geriliği, erken ölüm
Glikolipidler ve glikoproteinler hücre içine alınan bazı maddeler için bağlanma bölgeleri oluşturur (örn: bazı peptid hormonlar, kolera ve tetanus toksinleri, bazı viruslar ve bakteriler) Gangliosid GM1 Kolera toksini için reseptör Kolera toksini GM1 e bağlanır. Hücre içine girer İntraselüler c-amp artışı Na+ ve su atılımı CD4 (T lenfosit hücre yüzey glikoproteini) HIV (AIDS) virusu için bağlanma bölgesi
Kanser hücrelerinde plazma membranı karbonhidratlarında değişiklikler görülür Embriyonik gelişimde programlanmış değişiklikler oluşur
Kan grubu antijenleri Glikoprotein, glikolipid CH grubu antijenik belirleyici A grubu olan bireyin CH düzeni B grubu olan bireyden farklı A B immun cevap Kan nakli Donör ve alıcı aynı gruptan ise immun cevap oluşmaz.
Tüm bireylerde O antijenini sentezleyen enzimler vardır. A grubu; O antijenine bir N-asetil galaktoz amin ekleyen enzime sahip B grubu; galaktoz ekleyen enzime sahip AB grubu; hem A hem B antijenlerini sentezler O grubu; sadece O antijenini sentezler
Kan Grubu Antijen Alabileceği Kan Grubu A A Ave O B B Bve O AB A ve B Hepsi O Hiçbiri O