Hücre zarında taşınma - İstanbul Tıp Fakültesi
advertisement
İ. Ü İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı Prof. Dr. Filiz Aydın Hücre zarı bir bariyer niteliği taşır Hücre zarı, iç kısım ile dış kısım arasında iyonik konsantrasyon farkını korur Zarın bariyer özelliği molekül ve iyonların taşınması için önemli bir fonksiyona sahip Difüzyon Sıvı veya gaz içinde çözünen maddenin partikülleri sürekli hareket (Brownian) halindedirler Difüzyondan önce Difüzyondan sonra Difüzyon hızı Molekülün büyüklüğü Ortam yoğunluğu Isı Difüzyon uzaklığı ile ilişkilidir .. .. Yüksek ve düşük konsantrasyon alanları geçirgen bir zarla ayrılırsa Partiküller zarın bir yüzünden diğer tarafa geçerler Akış: yüksek konsantrasyon düşük konsantrasyon Difüzyon Ekstrasellüler sıvı Gazlar,besin düzenleyici kimyasallar, tuzlar, ve atık ürünler bulunur Hücre dışı Hücre içi İntrasellüler sıvı Gazlar, az miktarlarda besinler ve tuzlar Lipit tabakalar iyonlara karşı geçirgen değildir CO2 N2 O2 Benzen Gazlar ve polar olmayan moleküller lipid tabakada çözündükleri için çok kolay geçebilirler Gazlar CO2 N2 O2 Benzen Küçük, yüksüz polar moleküller Etanol Gliserol Su Üre Büyük, yüksüz polar Glukoz Sukroz moleküller İyonlar Yüklü, polar moleküller K+,, Mg2+ Ca2+, Cl-, HCO3, HPO42- Amino asitler Proteinler Nükleik asitler ATP Glukoz-6- fosfat Memeli hücrelerinin iyon konsantrasyonu K+ Na+ Ca2+ Mg2+ ClHCO3 pH Hücre içi (intrasellüler)mM Hücre dışı (ekstrasellüler)mM 139 12 <0.0005 0.8 4 12 7 4 145 1.8 1.5 116 29 7.4 Hücre zarından taşınma Küçük molekül ve iyonların taşınması 1- Pasif taşıma Büyük moleküllerin taşınması 1- Endositoz Basit difüzyon • Pinositoz Protein kanallar ile difüzyon • Fagositoz İyon kanalları ile difüzyon • Reseptör aracılı endositoz Kolaylaştırılmış difüzyon 2- Aktif taşıma 2- Ekzositoz 1-Pasif taşıma a- Hücre zarında basit difüzyon O2 ,CO2,N2 küçük ve lipitte eriyebilen moleküller konsantrasyon gradyanları boyunca zarda yayılır Basit difüzyon Oksijen Karbondioksit lipid tabakada erirler Alveol duvarını döşeyen “tip 1” hücreler üzerinden oksijen ve karbondioksitin kapilere geçişi b-Protein kanallar difüzyon Su hareketi epitel hücrelerin metabolik aktivitelerine bağlıdır. I. Zarın her iki tarafında yer alan çözünmüş maddelerin konsantrasyon farkı İki solüsyon arasındaki hidrostatik basınç II. Zar üzerindeki su hareketi osmoz’a bağlıdır Suyun hücre zarı üzerinden solüt konsantrasyonunun düşük olduğu bir kompartmandan , solüt konsantrasyonunun daha yüksek olduğu bir kompartmana doğru akışı Osmoz: hücre zarından suyun geçişi Su her iki tarafın konsantrasyonları eşit olana kadar membran üzerinde hareket eder. Konsantrasyon zarın her iki tarafında da aynı. Su eşit oranlarda her iki taraftan hareket eder. Hipertonik izotonik hipotonik Hücre yoğunluğu dış ortamla aynı olduğu zaman su akışı her iki yönde eşit miktardadır Hipotonik solusyonda ortamın yoğunluğu hücrenin yoğunluğundan daha azdır (dış ortamda su daha fazla) Hipertonik solusyonda ise durum tam tersidir ve ortamın yoğunluğu hücreden daha fazladır Hipotonik solusyon İzotonik solusyon Hipertonik solusyon Hayvan hücresi Bitki hücresi Turgor flaccid Plazmoliz Plazmoliz Hücre zarlarında su kanal proteinleri Su moleküllerinin hızlı bir şekilde zardan geçişini sağlar İntegral proteinler Aquoporin –su kanalları Farklı dokularda değişik tip formları bulunur Farklı dokularda bulunur değişik tip formları Difüzyon ve osmoz Biyolojik zarlarda görülen pasif taşıma yöntemleridir. Gazlar Hidrofobik moleküller Küçük polar moleküller Büyük polar moleküller Yüklü moleküller c- İyon kanalları İyonlara karşı secici özellik gösterirler Spesifik uyarıya karşı açılırlar Ligant kapılı kanallar Mekanik kapılı kanallar Voltaj kapılı kanallar Ca+2 konsantrasyonu Ca+2 konsantrasyonu Ekstrasellüler sıvı Kanal proteinleri Lipid tabaka Sitoplazma 1- Ca+2 2- Vasopressin d-Kolaylaştırılmış difüzyon) •Dışardan gelen enerjiye ihtiyaç duymayan difüzyon •Zarda taşıyıcı (permeaz) proteinler ile gerçekleşir •Basit difüzyondan farkı; •Spesifik •Hızlı Difüzyon •Enzim-substrat reaksiyonuna benzer Kolaylaştırılmış Difüzyon Kolaylaştırılmış difüzyon Glukozun membrandan geçmesi için enerji kullanımı gerekmez Taşıyıcı proteinler Eksrasellüler alan Sitozol Hayvan hücrelerinde kan veya ektrasellüler sıvıdan Glukoz uniport olarak alınır Barsak lümeni veya tübüllerinden glukozu alan hücreler Simport olarak alır Kırmızı kan hücreleri HCO3- ve Cl- ‘u antiport olarak değiştirir Glukoz Na+ HCO3 Cl- AKTİF TAŞIMA Hücreler; Belirli solütlerin kendi elektrokimyasal gradyentine zıt yönde taşımayı sağlayan taşıyıcı moleküllere sahiptir ATP hidrolizi ile elde edilen enerjiye gereksinim var Hücre zarında taşınma tipleri Transport molekül Taşıyıcı protein Kanal protei n Elektrokimyasal gradyenti Basit difüzyon Kanal aracılığı Taşıyıcı l aracılığı PASİF TRANSPORT AKTİF TRANSPORT AKTİF TAŞIMA Kolaylaştırılmış difüzyon Aktif transport Aktif taşıma Hücre zarı iyonlara karşı seçici geçirgen Sitazol –ekstrasellüler sıvı arasında iyon kompozisyonu farklı Na+ konsantrasyonu hücre dışında K+ konsantrasyonu hücre dışında Aktif taşıma Primer aktif taşıma ATP enerjisi Sekonder aktif taşıma İyon gradiyenti sayesinde gerçekleşen taşıma ATP-bağımlı iyon pompası Aktif taşıma Sinir ve böbrek hücreleri ürettikleri ATP’nin %25’ini Eritrositler ise %50’sini Sodyum-potasyum pompası için kullanırlar Na+-K+ pompası Antiport faaliyet ATP bağımlı pompalar çeşitlidir Ca+2 -----sitazol seviyesi sarkoplazma retikulumunda depolanan Ca+2 kasılma sırasında sitozole pompalanır H+- K+----paryetal hücrelerde --HCl salgılanması Proton pompaları------ Lizozom ve endozom zarından organele H+ gönderir pH 7 Animation of a secondary active transport mechanism: To the right is the Na+/K+ ATPase pump which transports 3 Na+ ions out of the cell and 2 K+ ions into the cell with each ATP hydrolysis. This creates a concentration gradient for sodium (higher concentration outside the cell than inside) which drives the secondary transport of a glucose (an example of a symporter on the left) in conjunction with the movement of Na+ ions along its concentration gradient. Sekonder transport Na+ ‘nın elektrokimyasal gradyanı boyunca hareketi farklı bir molekülün gradyanına ters yöndeki hareketi ile eşleştirilir Diyetten gelen glukoz ve amino asitlerin barsak lümeninde epitel hücrelerin apikal yüzden emilimi, Bazolateral zardan kana taşınması . Büyük moleküllerin hücre zarında taşınması I-Endositoz fagositoz pinositoz Reseptör aracılı endositoz Teşekkürler
