mitokondri

Press Release: The Nobel Prize in Chemistry 2003
8 October 2003
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to
award the Nobel Prize in Chemistry for 2003 “for
discoveries concerning channels in cell membranes”,
with one half of the prize to
Peter Agre
Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore,
USA
“for the discovery of water channels”
and one half of the prize to
Roderick MacKinnon
Howard Hughes Medical Institute, The Rockefeller
University, New York, USA
“for structural and mechanistic studies Prof.Dr.
of ionŞahin
channels”.
A. SIRMALI
MİTOKONDRİ
(mitos, iplik + chondros, granül)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
MİTOKONDRİ ve ENDOSİMBİYOZ
Kendisine ait DNA ve ribozomları var.
Bölünmesi prokaryotik bölünmeye çok benzer.
Belli antibiyotiklere benzer yanıt verirler.
Ribozomları küçüktür, bakteri ribozomlarına benzer.
EVRİM GEÇİRMİŞ BİR BAKTERİ
ilk
eukaryot?
Büyük
hücrenin
membranı
ATP
Küçük
hücrenin
membranı
Çift
membran
Eukaryotik bir hücre mitokondri olmadan, mitokondri de
hücre dışında YAŞAYAMAZ.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
MİTOKONDRİ
Kendisine ait
DNA ve
ribozomlara
sahiptir.
Çift membranı
vardır ve iç
membran krista
denilen kıvrımlar
yapar.
Kristalar; enzimler ile oksidatif fosforilasyon ve
elektron transport sisteminin bileşenlerini içerirler .
Hücredeki su ve diğer maddelerin miktarını kontrol eder.
Protein, yağ ve karbonhidratların geri dönüşümünü ve
parçalanmasını sağlayarak üre yaparlar.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
RAF ŞEKLİNDE KRİSTA
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
TÜBÜLER KRİSTA
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SAKKULAR KRİSTA
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
İÇ MİTOKONDRİYA
MEMBRAN
iç membran subinitleri
ribozomlar
elektron transport
sistemi
MİTOKONDRİYAL
MATRİKS
matriks granülleri
DNA
ribozomlar
eriyebilir enzimler
(Krebs siklusu, lipidlerin –
oksidasyonu, DNA sentezi)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
MİTOKONDRİYAL YETMEZLİK
Kas ve sinir sisteminde yapısal anomali ve
metabolik bozukluklar.
kas zayıflığı
(özellikle ekstraoküler kaslar)
merkezî sinir sisteminin
dejeneratif hastalıkları (optik sinir
liflerinin kaybı, serebellar doku kaybı
ya da beyin akcevher dejenerasyonu)
metabolik bozukluk (yüksek laktik
asit düzeyi)
Mitokondriyal defektler anneden miras
kalır.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
RİBOZOMLAR
4 tip rRNA ve 80 farklı protein
%50
%50
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
ERGASTOplazma / NISSL CİSİMCİĞİ
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SERBEST RİBOZOMLAR
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SERBEST RİBOZOMLAR
BAĞLI RİBOZOMLAR
çekirdek
mitokondri
peroksizom
salgılama
endoplazmik
retikulum
lizozom
Golgi
plazma
membranı
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
RİBOZOMLAR
Membransızdırlar
Her hücrede binlerce bulunur
Minyatür protein fabrikalarıdır
Hücre kütlesinin %25’ini oluşturur
Bağlı ribozomlar endoplazmik
retikulumda bulunur
Serbest ribozomlar sentezledikleri
proteinleri doğrudan sitoplazmaya
verirler
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
RİBOZOM / ER İLİŞKİSİ
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
TRANSLASYON
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
TRANSLASYON
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOPLAZMİK ORGANELLER
A. Membranlı organeller
plazmalemma (hücre kılıfı ve mikrovillus dahil)
Mitokondri
Granüler endoplazmik retikulum (GER)
Agranüler endoplazmik retikulum (AGER)
Golgi kompleksi
Salgı vezikülü
Lizozom
Kılıflı vezikül
Sitomembran sistemi
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
GER un asal işlevi; proteinleri sitozolden YALITMAK
Glikoproteinlerin glikozlanmasının
başlatılması
Fosfolipitlerin sentezi
Çok zincirli proteinlerin birleştirilmesi
Yeni sentezlenmiş proteinlerin sinyal
dizisinin proteolizi
Proteinleri spesifik fonksiyonlarına
hazırlamak için, yeni yapılmış
polipeptidlerin translasyon sonrası
modifikasyonlarınının başlatılması
hidroksilasyon, glikozilasyon, sulfasyon,
fosforilasyon
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
ENDOplazmİK RETİKULUM
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
GRANÜLER ENDOplazmİK RETİKULUM
Glikoproteinlerin
glikozlanmasının başlatılması
Fosfolipitlerin sentezi
Çok zincirli proteinlerin
birleştirilmesi
Yeni sentezlenmiş proteinlerin
sinyal dizisinin proteolizi
Proteinleri spesifik
fonksiyonlarına hazırlamak için,
yeni yapılmış polipeptidlerin
translasyon sonrası
modifikasyonlarınının
başlatılması
(hidroksilasyon, glikozilasyon,
sulfasyon, fosforilasyon)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
• sentezler
• salgılamaz
• sentezler
• yalıtır
• depolar
• sentezler
• yalıtır
• hemen
salgılar
• sentezler
• yalıtır
• supranüklear
depolar
• salgılar
Hücre membranlarının integral proteinleri
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
AGRANÜLER ENDOplazmİK RETİKULUM
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
GOLGİ KOMPLEKSİ
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
GOLGİ KOMPLEKSİ
hücrenin
sentezlediği
ürünlerin;
• translasyon
sonrası
değişikliklerini
(glikozlama, sülfatlama,
fosforlama, proteoliz)
tamamlar,
• paketler,
• gideceği yere
göre adresler.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
5. Spesifik dağıtım
4. Son proteoliz
3. Depolama
2. Yoğunlaştırma
1. Paketleme
2. Sulfatasyon
1. Glikoproteinlerin sakkarit
zincirlerinin modifikasyonu
1. Lizozomal glikoproteinlerin
fosforilasyonu
4. Glikozilasyonun başlaması
3. Sinyallerin çıkartılması
2. Sitoplazmadan ayırma
1. Translasyon
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
VEZİKÜLÜN DOĞRU ADRESİ BULMASI
NSF, ATP’yi kullanarak
membran birleşmesine
aracılık eder
SNAP = Soluble NSF
Attachment Protein
SNARE = Soluble NSF
Attachment Protein
Receptor
v-SNARE = vezikül SNARE
t-SNARE = hedef SNARE
SNARE protein çifti vezikülün doğru hedefi tanımasını sağlar
NSF ve SNAP proteinleri iki membranın birleşmesine aracılık
eder
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Lüminal ya da
endoplazmik
kompartıman
Sitoplazmik ya da
sitozolik
kompartıman
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
1
2
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
PROTEİNLERİN AYRIŞTIRILMASI
Taze protein sentezi için amino asit
sağlanması
Fazla enzimlerin çıkartılması
Artık gerek duyulmayan transkripsiyon
ve translasyon faktörlerinin
çıkartılması
Hatalı, hasarlanmış ya da gereksiz
proteinlerin parçalanması
LİZOZOMLAR
PROTEOZOMLAR
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
PROTEOZOMLAR
Transkripsiyon faktörleri
Siklinler
(hücre siklusunda bir sonraki evrenin
başlayabilmesi için yıkılması gereken
proteinler)
Virüsler ya da diğer hücre içi parazitler
tarafından kodlanmış proteinler
Hatalı kıvrılmış proteinler
(hatalı kıvrılmanın nedeni; translasyon hatası,
hatalı gen tarafından kodlanmış olmak ya da
sitozoldeki başka bir molekül tarafından
haraplanmak olabilir).
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Ubiquitin
76 amino
asitli bir
protein
evrim
süresince
çok iyi
korunmuş
yok edilecek
proteinleri
işaretler
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
LİZOZOMLAR (Yun. lysis, eriyik + soma, cisim
Protein, lipid ve
karbonhidratları
sindirir
Sindirilmemiş
maddeleri
atılması için hücre
membranına taşır
Büyüklüğü
değişkendir
Enzimleri
sitoplazma içinde
serbest kalırsa
hücreyi parçalar
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
DEPO HASTALIKLARI
HASTALIK ETKİLENEN HÜCRE
ETKİLENEN ORGAN
Hurler
Fibroblast ve osteoblastlarda
dermatan sülfat birikir
İskelet ve sinir sistemi
Sanfilippo
sendrom A
Fibroblastlarda heparan sülfat
birikir
İskelet ve sinir sistemi
Tay-Sachs
Sinir hücrelerinde glikolipit
birikir
Sinir sistemi
Gaucher
Makrofajlarda glikolipit birikir
Karaciğer ve dalak
I-hücre
hastalığı
Fibroblast ve osteoblastlarda
dermatan sülfat birikir
İskelet ve sinir sistemi
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
PEROKSİZOMLAR
katalaz
2H2O2
2H2O + O2
ürik asit
amino asitler
yağ asitleri
oksidasyonu
Karaciğerde safra asitlerinin sentezi
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
PEROKSİZOMAL YETMEZLİK
Defektli enzimler nedeniyle çok uzun zincirli yağ
asitleri oluşur ve bu hastalıklar, asidoza bağlı
metabolik rahatsızlık ya da etkilenen hücrelerde
anormal yağ birikimi şeklinde kendilerini gösterirler.
En yaygın örnek, adrenolökodistrofi'dir.
Bu hastalıkda, yağ asitlerinin β-oksidasyonu bozulmuştur.
Beyin, medulla spinalis ve sürrenal bezde anormal lipid birikimi
olur; bunun sonucunda, demans (bunama) ve sürrenal
yetmezliği gelişir. Bir diğer örnek; belirtileri, ciddi kas
zayıflaması, karaciğer ve böbrek lezyonları, sentral ve periferik
sinir sisteminin disorganizasyonu olan, Zellweger
sendromudur. Bu hastaların karaciğer ve böbrek hücreleri
elektron mikroskopik olarak incelendiğinde peroksizomların
boş olduğu görülür.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
VEZİKÜL TRAFİĞİ
Golgi
Endoplazmik Retikulum
Lizozom (GERL)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOplazmİK İNKLÜZYONLAR
A. Depolanmış besin maddeleri
Glikojen
Lipid
B. Pigmentler
1. Eksojen olanlar
Karoten
Karbon partikülleri
2. Endojen olanlar
Hemoglobin
Hemosiderin
Bilirubin
Melanin
Lipofuskin
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
İkinci kaptanın minimum alçalma ikazı
yaptığı, Kaptan’ın ise ’biraz daha’ diyerek
alçalma ve yaklaşmaya devam edilmesini
istediği anlatılan raporda, 3 ve 5 saniye
sonra iki ikazın ardından kaptanın ’pas
geçelim’ komutu verdiği, ikinci kaptanın
‘pas geçiyoruz efendim. Go around....’
ifadesini tamamlayamadan uçağın ana iniş
takımlarından ve gövdenin tam alt
kısmından iniş takımları açık olarak 131
knot süratle yere çarptığı belirtildi. Pilotun
pas geçmekte geç kaldığı raporda şu
ifadelerle yer aldı:
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOSKELETON
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOSKELETON
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOSKELETON
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİTOSKELETON
Hücrenin şekillenmesi ve bu şeklin
korunması
İntrasitoplazmik elemanların
(organaller, veziküller) hareketi
Hücrenin tümüyle hareketi
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrotubüller
13
1
2
12
3
11
4
10
5
9
8
7
6
Mikrotubül Organizasyon Merkezleri
Bazal cisimler
Sentrioller
Kromozomların sentromerleri
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrotubüller
Ca
Mikrotubule Bağlı Proteinler
(MAP)
Kolşisin
Taksol
Vinblastin
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrotubüller
Hücrenin belli bir şekil alması ve bunu koruması
Hücresel asimetrinin oluşması ve bunun korunması
Hücresel komponentlerin intrastoplazmik taşınması
motor proteinler
Sentrioller
Bazal cisimler
Sil
Flagellum
Mitotik iğler
gibi kompleks sitoplazmik
yapılarda çok iyi organize
olmuşlardır
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SENTRİOLLER
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SENTRİOLLER
Çekirdeğe yakın yerleşik
bir çift silindirik
organeldir
Her biri 3 mikrotubulden
oluşmuş 9 tübülden
yapılmıştır
Hücre bölünmesi ile
ilgilidir
Birbirlerine 90° lik açı
yapacak şekilde
yerleşiktirler
Perisentriolar cisimler
mikrotubül oluşumunda
organizasyon merkezi
olarak görev görürler
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİL
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİL ve BAZAL CİSİM
Hareketlidir
Etrafı hücre
membranı ile
çevrilidir
Ortada 2 tek,
periferde 9 çift
mikrotubulden
oluşmuştur
Bu düzenlenişe
aksonem (9+2)
denir Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİL ve BAZAL CİSİM
Sentral
mikrotubül
çifti
Plazmalemma
Sentral
kılıf
Dinein
Periferik
mikrotubül
dubleti
Neksin
Radyal
bağlar
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
SİL ve FLAGELLUM YETMEZLİĞİ
Sil ve flagellumdaki proteinlerde çeşitli
mutasyonlar tanımlanmıştır. Bu
mutasyonlar, semptomları immotil sperm
(flagellum hareketsiz olduğu için sperm
hareket edemez), erkek infertilitesi ve kronik
respiratuvar enfeksiyon (siller hareketsiz
oldukları için solunum yollarını
temizleyemez) olan, immotil sil sendromu
ndan
sorumludur.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
MİTOZ MEKİĞİ
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrofilâmentler
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrofilâmentler
endositoz
ekzositoz
hücre hareketi
mikrovillus kontraksiyonu
organel, vezikül ve granül hareketi
sitoplazma akışı
hücre şeklinin korunması
bölünen hücrelerde ekvator plağının oluşması
fonksiyonları durur
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrofilâmentlerin organizasyonu
İskelet kas hücresinde miyozin filâmentleriyle birlikte
bir parakristalin yapı oluştururlar.
Çoğu hücrede, plazmalemmanın hemen altında
hücre korteksi denilen ince bir kılıf oluştururlar.
Bunlar; endositoz, ekzositoz ve hücre hareketi gibi
membran etkinlikleriyle ilgilidirler.
Çeşitli sitoplazmik organeller, veziküller ve granüllerle
çok yakın ilişkidedirler. Sitoplazma akışında rol
oynarlar.
Miyozinle birlikte mitotik hücrede bir kese kaytanı gibi
büzülmeye neden olarak yarıklanmayı başlatırlar.
Çoğu hücrede, sitoplazma içinde, dağınıktır ve organize
olmamış bir düzende görünürler.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Mikrofilâmentlerin organizasyonu
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Aktin filamentlerin polimerizasyonu,
Ca2+ ve siklik AMP düzeylerindeki
duyarlı değişikliklerin doğrudan
kontrolu altındadır. Çeşitli hücrelerde
çok sayıda aktin bağlayan protein
gösterilmiştir ve günümüzde birçok
çalışma, bu proteinlerin aktin
filamentin polimerizasyon evresini ve
lateral birikimini nasıl düzenlediği
konusuna odaklanmıştır.
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Arafilâmentler (intermediyet filâmentler)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Arafilâmentler
Filament Tipi
Hücre Tipi
Örnek
Sitokeratin
Epitel
Keratinize ve nonkeratinize
epitel
Vimentin
Mezenşimal
hücreler
Fibroblâst, kondroblâst,
makrofaj, endotel hücreleri,
vasküler düz kas
Desmin (skeletin) Kas
Çizgili kas, düz kas
(vasküler hariç)
Glial fibriler
Glial hücreler
asidik proteinler
Astrositler
Nörofilâmentler Nöronlar
Nöronlar (çoğunda; ama,
tümünde değil)
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
İmmünositokimyasal tanı
Filament Tipi
Tanı
Sitokeratin
Epitel kökenli indiferensiye
tümörler; karsinomlar,
adenokarsinomlar
Vimentin
Bağ dokusu tümörleri
Desmin
Kas tümörleri
Glial fibriler
Kimi glial hücre tümörleri
asidik proteinler
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Sitozol
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
ORGANEL
Mitokondri
HASTALIK
KLİNİK
Mitokondriyal
sitopati
Kas mitokondrilerinin sayı ve
büyüklüğünün
artması
Hipertiroide bağlı
olmayan yüksek bazal
metabolizma
Kartagener
sendromu
Sil ve
flagellumda
dinein
bulunmayışı
Mikrotubül
çiftlerinde
kolların
bulunmayışı
İmmotil sil ve flagellum
nedeniyle erkek sterilitesi ve kronik bronşit
Fare diyabeti
Pankreas β
hücrelerinde
tubulin azalması
β hücrelerinde
mikrotubül
azalması
Diyabet
Metakromatik
lökodistrofi
Lizozomal
sulfataz yokluğu
Dokuda lipit
birikimi
Motor ve mental
yetmezlik
Hurler hastalığı
Lizozomal -Liduronidaz
yokluğu
Dokuda
dermatan sulfat
birikimi
Büyüme ve mental
gerilik
Proinsülin diyabeti
Proinsülini
yarıklayan
enzimin defekti
Yok
Diyabet
I-hücresi hastalığı
Fosfotransferaz yetmezliği
Fibroblastlarda
inklüzyonpartikül birikimi
Fizikomotor gerilik,
kemik anormallikleri
Lizozom
Golgi
kompleksi
MORFOLOJİK
DEĞİŞİKLİK
Oksidatif
fosforilasyon
defekti
Mikrotubül
Salgı
granülü
MOLEKÜLER
DEFEKT
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI
GER’de sentezlenen proteinlerin kullanımı
Hücre içi depolama (lizozomlarda ve lökositlerin spesifik
granüllerinde)
Hücre dışına verilecek proteinlerin hücre içinde geçici olarak
depolanması (pankreasta, bazı endokrin hücrelerde)
Diğer membranların bir komponenti olarak (integral proteinler).
Prof.Dr. Şahin A. SIRMALI