hücre yapısı
advertisement
HÜCRE YAPISI • Eğer 8000 hücre zarını üst üste koyarsak sadece kitaptaki bir sayfa kalınlığına ulaşabiliriz. • Vücudumuz her saniye 2 milyon alyuvar hücresi üretir. • Bir elektron mikroskop bir toplu iğne başından 1 milyon kez küçük cisimleri gösterebilir. • Balinadaki hücrelerle bir faredeki hücreler aynı büyüklüktedir. BİYOLOJİYİ NASIL ÖĞRENECEĞİZ???? Hücre ve Canlı boyutları • Mikroskopların çözünürlüğü objeyi aydınlatan ışığın en kısa dalga boyu ile sınırlıdır. Işık mikroskopları objenin gerçek büyüklüğünü yaklaşık 1000 kez büyütebilir , bunun üstündeki büyütmelerde görüntü bulanık görünür. 1 milimetre(mm) = 10 -3 m -3 1 mikrometre (um) = 10 mm. -3 1 nanometre(nm) = 10 um 1 Angstrom = 10 nm Elektron Mikroskopları; • 1950’lerde biyoloji biliminde kullanılmaya başlandı. • Işık kullanmak yerine elektron demetini örneğin içine veya yüzeyine odaklar. • 0.002 nm çözünürlüğe ulaşmışlardır, ancak pratikte 2 nm’den küçük yapıları ayırt edemezler. (standart ışık mikroskobuna göre yüz misli) • TARAMALI ELEKTRON MİKROSKOP (SEM) ; örneğin topoğrafisini inceleyerek üç boyutlu görüntüsünü ortaya çikarir. • TRANSMİSYON ELEKTRON MİKROSKOP (TEM) : hücrenin iç yapısını incelemede kullanılır. SEM • Elektron demeti, yüzeyi ince film halinde altın ile kaplı örnek yüzeyini tarar. • Örneğe düşen elk. demeti, burada bazı elektronları koparırve bu ikincil elektronlar oluşan şemayı video ekranındaki elektronik sinyallere tercüme eden aygıt ile algılanır. Böylece örneğin üç boyutlu yapısı görüntülenir. TEM • Elektron demetinin ince kesit halindeki örneğin içinden geçmesi ile görüntü odaklanır. • Örnek belirli hücre yapılarına tutunan ve buralarda yoğunluğu artıran ağır metal atomları ile boyanır. • Örnekten geçen elk. daha yoğun bölgelerde daha fazla dağıtılırken, daha az yoğun bölgelerin içinden geçer. Şema halinde oluşan görüntü monitöre odaklanır. • EM’un avantajı; ışık mikroskobu ile görülmesi olanaksız birçok hücre organeli görüntülenebilmektedir. • EM’un dezavantajlarından birisi; örneğin hazırlanması için kullanılan yöntemlerin hücreleri öldürmesidir. Homojenizasyon Doku hücreleri Hücre fraksiyonasyonu Homojenat 800 g 10 dak Diferansiyel santrifügasyon 15 dak • Santrifüj içine koyulan test tüplerini değişik hızlarda döndüren bir alettir. Ultrasantri füjler dakikada 130.000 devir yapar. 60 dak Çekirdek ve Hücre yapıları Açısından zengin çözelti 3 sa Mitokondri ya Da kloroplast Açısından Zengin çözelti • Bu işlemin amacı hücreleri kısımlara ayırarak, temel organelleri elde etmek ve onları incelemektir. • Bu yöntemle organellere zarar vermeden hücre parçalanır. Hücre zarları Yapısından Zengin çözelti Ribozomlar açısından Zengin çözelti Hücre çeşitleri • PROKARYOTİK HÜCRE Yunanca’da Pro; önce- çekirdekten önce • ÖKARYOTİK HÜCRE • Eu; gerçek karyon; çekirdek Prokaryot-Ökaryot Hücre • Sitoplazma (çekirdek-plazma zarı arası) • Zarla çevrili organeller (yok-var) • Hücre büyüklüğü (0.1-5, 10-100 Mm) • Plazma zarı (hücrenin dış sınırı) Hücreye hizmet etmek için oksijen, besin ve atıkların yeterli miktarda geçişine izin veren seçici bir engeldir. • Bu şemada hücreler kutu şeklinde temsil edilmiştir. • Herhangi bir objenin boyutu büyüdükçe bu objenin hacmi onun yüzey alanına oranla daha fazla artar. Dolayısıyla obje ne kadar küçükse onun yüzey alanının hacme oranı o kadar büyüktür. • Yüzey / hacim oranının büyük olması hücre ile çevresi arasındaki madde alışverişini kolaylaştırır. Toplam yüzey alanı (Yükseklik* genişlik* kenar Sayısı* kutu sayısı) Toplam hacim (Yükseklik* genişlik*boy* Kutu sayısı) Yüzey / hacim oranı (alan / hacim) Toplam hacim sabit kalırken yüzey alanı artar Prokaryotik hücre yapısı • Ökaryotik hücrelerde gerçek çekirdek ve zarla çevrili diğer organeller bulunurken bakteri gibi prokaryotik hücrelerde bu yapılar bulunmaz. • Bakterilerde bulunan nükleoid DNA’nın yoğunlaştığı bölgedir. Ayrıca organeller bulunmaz, sadece benzer görevlere sahip zar sistemlerine sahiptirler. Ökaryotik hücre yapısı • Ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelerden genelde daha büyüktürler. • Kromozomlar zarla çevrili bir çekirdek içinde bulunurlar. • Hücreler iç zarlarla bölmelere ayrılmıştır. Birçok enzim bu zarlar üzerinde yer alır. • Biyolojik zarlar genel olarak, çift tabakalı fosfolipid ya da diğer diğer lipidlerden oluşmuştur. Hücre dışı Karbonhidrat Hücre zarı Hidrofilik bölge Hücre içi Hidrofobik bölge Hidrofilik bölge Alyuvar hücresi Fosfolipid Proteinler Plazma zarının yapısı • Plazma zarı ve organel zarları çift tabakalı fosfolipidleri ve bu tabakalara tutunmuş ya da gömülmüş halde bulunan proteinleri içerir. Karbonhidrat yan zincirleri plazma zarının sadece dış yüzeyinde bulunurlar. • Zarın özgül işlevleri mevcut lipid ve proteinlerin çeşitlerine bağlıdır. • Örn; mitokondri zarında yer alan enzimler solunumda görev yapar. Çekirdek • Ç e k i r d e k z a r ı ü z e r i n d e 100nm çapında porlar b u l u n u r. P r o t e i n l e r i n , R N A’ l a r ı n v e b ü y ü k makromoleküllerin giriş ve çıkışını düzenlemede yardımcı olur. Nüklear lamina çekirdeğe biçim kazandıran ağsı yapıdaki protein filamentlerden oluşmuştur. Kromozomlar(protein +DNAmolekülü) • Ç e k i r d e k i ç i n d e D N A ; proteinlerden oluşmuş ipliksi bir yapıdadır ve kromatin adını alır. Bu yapı hücre bölüneceği zaman kromozoma dönüşür. • Ç e k i r d e k ç i k r i b o z o m a l RNA’nın sentezlendiği yerdir. Çekirdek; • D N A t a r a f ı n d a n v e r i l e n d i r e k t i f l e r doğrultusunda mRNA sentezler. Böylece protein sentezini yönetir. • mRNA, nükleer porlar aracılığı ile stoplazmaya geçer. • Stoplazmaya ulaşan mRNA ribozomlarda mRNA’nın genetik mesajını özgül bir polipeptitin birincil yapısına tercüme eder. RİBOZOMLAR • Ribozomal RNA ve proteinden yapılmış partiküller olup protein sentezini gerçekleştiren organellerdir. İki alt birimden oluşmuşlardır. • Serbest ribozomlar sitoplazmada asılı halde iken, bağlı ribozomlar endoplazmik retikulum ya da çekirdek zarının dış kısmına tutunmuş halde bulunurlar. • Ökaryotik hücre zarlarının birçoğu ya fiziksel devamlılık ya da zardan kopan iletim vesikülleri aracılığıyla birbirleriyle bağlantılıdır. İç Zar sistemi • Protein trafiğini düzenler. • Hücre içindeki metabolik işlevleri yerine getirir. • Organeller; - ER, - Golgi aygıtı, - Lizozomlar, - Kofullar ER (Biyosentetik fabrika) • Endoplazmik retikulum; zarları üretir ve birçok biyosentetik işlev yapar. • Çekirdek zarının devamı biçiminde olan ER, sisterne adı verilen bölmelerin oluşturduğu bir ağ biçimindedir. Ribozom içermeyen düz ER lipitleri (steroidleri) sentezler, karbonhidratları metabolize eder, ilaç yada zehirlerin detoksifikasyonu, kasta kalsiyum depolar. • Üzerinde ribozom içeren ER (tanecikli ER) ise hücre zarları ve salgı proteinleri üretir ve granüllü ER adını alır. Bu ürünler ER’den tomurcuklanan iletim vesikülleri ile gidecekleri hedefe gönderilir. GOLGİ AYGITI (gönderme-teslim alma) • Yassıaşmış zar keseciklerinden (sisterne) oluşur. • ER’den ayrılan iletim vesiküllerinin çoğu Golgi aygıtına gelir. Burada salgılar değiştirilerek yeni ürün eklenmesi yapılır. Golgi aygıtının cis yüzeyi ER’en gelen salgı proteinlerini alır. Bu proteinler değişikliğe uğratılır, ayrılır ve iletim vesikülleri içinde trans yüzeyinden golgiyi terkeder. Çekirdek Peroksizom Mitokondri hasarlı parçası lizozom a)Akyuvar içinde lizozom b)Etkin halde bir lizozom LIZOZOMLAR (sindirim kompartimanlari) • Lizozom; hidrolitik enzimler içeren zarla çevrili keselerdir. Makromoleküllerin hücrenin geri kalanına zarar verilmeksizin sindirildiği güvenli bir ortam oluştururlar. • Bu organel hücre makromoleküllerini ve fagositozla alınan bileşikleri parçalayarak, hücrenin yeniden kullanımına sunar. İnsanın embriyo halindeyken parmakları arasındaki perde doku tabakası lizozomlar tarafından yok edilir. Programlanmış hücre ölümünde de lizozomlar önemli rol oynarlar. • Aktif hidrolitik enzimler içeren lizozomların üretiminde ER ve Golgi aygıtı işbirliği yapar. • Lizozomlar hücre içine alınan maddeleri sindirir ve ortaya çıkan madde leri hücrenin yeniden kullanımına sunar. • Yandaki şema besin kofulu ile kaynaşan bir ribozom ile hasarlı bir mitokondriyi içine alan bir başka lizozomu göstermektedir. Vakuol (Koful); Hücrenin çeşitli bakım bölmeleri • Bitki hücresindeki merkezi vakuol depolama, artıkları uzaklaştırma, hücre büyümesi ve koruması gibi işlevler yapar. • Olgun bitki hücreleri genellikle büyük bir merkezi vakuol (çeşitli inorganik iyonların temel deposu) içerirler. • Besin kofulları fagositoz ile oluşurken ,tatlısularda yaşayan protistlerin çoğu fazla suyu hücre dışına pompalayan kontraktıl kofullar içerir. • Mitokondriler bütün ökaryotik hücrelerde bulunan iki zarla çevrili, çeşitli enzimler, ribozom ve DNA içeren, hücre solunumunun yapıldığı organellerdir. MİTOKONDRI (Kimyasal enerji dönüşümü) • Krista adı verilen iç zar girintileri yüzeyi arttırarak hücre solunumunun verimini yükseltir. • Matrixde ise daha çok hücresel solunumun ilk reaksiyonları gerçekleşir. KLOROPLASTLAR (Işık enerjisinin yakalanması) Plastid (özelleşmiş bitki organelleri) çeşitleri • Kromoplast: Meyve ve çiçeklere sarı turuncu rengi veren pigmentlere sahiptir. • Amiloplast(Lökoplast): Kök ve yumrularda bulunan nişasta depolayan renksiz plastidlerdir. Şekerin fotosentez yoluyla üretiminde iş gören enzimler, yeşil renkli klorofil pigmentlerini içerirler. • Kloroplast: Çift zarlı bir yapıya sahiptir. İçlerinde tilakoid adı verilen yassı kesecikler vardır. Bazı bölgelerde üstüste Granum adı verilen yığınları oluştururlar. Tilakoidler dışındaki sıvı, kloroplast DNA’sını, ribozomları ve bir çok enzimi içeren stroma’dır. • Kloroplastlar fotosentetik şeker üretiminde görevli enzim ve moleküllerin yanı sıra, yeşil renkli klorofil pigmentini içerir. Peroksizomlar (oksidasyon) • Peroksizomlar çeşitli substratlardan oksijene hidrojen aktararak, yan-ürün olarak hidrojen peroksit (H2O2) oluşturan enzimler içerir. Karaciğerdeki peroksizomlar, alkol ve diğer zararlı bileşikleri detoksifiye etmek için bu zehirlerden oksijene hidrojen aktarımı yaparlar. Hidrojen peroksit üreten enzimlerle onu parçalayan enzimler aynı organelde yer alır. • Bu organel protein ve yağların sitozolde bir araya gelmesiyle oluşur ve olgun hale gelince ikiye ayrılır. Hücre iskeleti (destek-hareket) • Hücre iskeleti yapısal destek olmasının yanısıra hücre hareketi ve düzenleme de görev alır. • Hücre iskeletini kuran üç temel lif vardır. Bunlar Mikrotübüller, Mikrofilamentler ve İntermediyer filamentlerdir. Mikrotübül • Mikrotübüller çapları 25 nm içleri boş çubuklar biçimin dedir. Tubulin adı verilen globüler proteinlerden oluşmuşlardır. Mikrofilamentler Mikrotübül Alfa ve Beta tubulinden oluşur. Hücre biçiminin Korunması, sil kamçı Hareketi, hücre bölünmesi sırasında kromozom hareketi Ve organel hareketi Mikrofilament Aktin proteinlerden oluşur. Hücre biçimi değişiklikleri, kas kasılması, sitoplazma akımı ve hücre hareketini sağlar. İntermediyer filament Hücre biçiminin korunması, çekirdek ve diğer organelleri yerine sabitlemek, nüklear laminayı oluşturmak gibi görevleri vardır. • Mikrotübüller hücreye biçim verip onu desteklemekle beraber organellerin hareket ettirilmesinide sağlarlar. • Kayan mikrotübüller sil ya da kamçının hareket etmesini sağlarlar. • Organellere tutunmuş motor moleküller organelleri mikrotübül boyunca hareket ettirirler. • Motor moleküller biçimlerini değiştirerek çalışırlar ve mikroskobik bacaklar gibi öne ve arkaya doğru hareket ederler. Örneğin nörotransmitterleri içeren veziküller sinir hücrelerinin akson uçlarına bu yolla gelirler. • Hayvan hücrelerinin çekirdeğine yakın bir bölgede bulunan ve mikrotübüllerin başlangıç noktasını oluşturan sentrozom, bir çift sentriol içerir. Üç adet mikrotübül içeren dokuz set halindedir. • Hücre bölünmesinden önce kendini eşlerler. • Sil ve kamçılar mikrotübüllerden oluşmuşlardır. • Mikrotübül çiftleri dynein adı verilen motor protein aracılığı ile hareket ederler. • Sil ve kamçının mikrotübül yapısı dokuz adet mikrotübül çifti bir halka oluşturacak biçimde dizilmiştir. • Ortada ise bir mikrotübül çifti bulunur. Sil ve kamçının mikrotübül birliği sentriyol ile özdeş yapıda olan bazal cisimcik aracılığı ile hücreye tutunur. • Besinleri ince bağırsakta emen mikrovilluslar mikrofilamentlerle güçlendirilmiş hücre uzantılarıdır. • Bu yapıdaki aktin filamentleri intermediyer filamentlerin oluşturduğu ağa tutunmuştur. b) a) c) • Kas kasılması (a) miyozin kollarının yürüyüşü , birbirlerine paralel olarak yerleşmiş miyozin ve aktin filamentlerini birbirlerine doğru hareket ettirir. Bitki hücresinde (b) sitoplazma akımı, paralel aktin filamentlerinin oluşturduğu halının üzerinde hareket eder. Ameboid hareket(c) hücrenin arka kısmındaki filamentler miyozinle etkileşerek kasılmaya neden olur. Bitki hücre duvarları • Bitki hücreleri önce ince, birincil duvarları yaparlar. Daha sonra hücre büyümesi durduğu zaman, daha güçlü olan ikincil duvarları, birincil duvar içine eklerler. Yapışkan orta lamel, komşu hücreleri birbirine yapıştırır. Bir hücrenin sitoplazması, duvarların içinde yer alan kanallar yani plazmodesmata aracılığı ile komşu, hücrelerin sitoplazmaları ile devamlılık içindedir. • Hayvan hücresinde hücre dışı matriks destek, birbirine yapışma, hareket ve düzenlemede görev alır. • Proteoglikan, kolojen ve fibronek tin üç tip glikopro tein yapıya örnek verilebilir. • Bu kompleksler uzun polisakkarit moleküllerinden uzanan ve küçük ağaçlara benzeyen proteoglikan moleküllerinden oluşurlar. Fibronektin molekülleri integrinler denen zar proteinlerini birleştirerek, HDM’yi plazma zarına bağlarlar. • Hayvan hücreleri arasında temas sıkı bağlantılar, desmozomlar ve ara bağlantılardan oluşur. Ara bağlantılar, hücreler arasında küçük iyon ve moleküllerin geçebileceği genişlikte kanallar oluşturur. • Sıkı bağlantılar da komşu hücrelerin zarları kaynaşmış haldedir. Hücre dışı sıvının epitel hücre tabakasının dışına sızması engellenir. • Desmozomlar; hücreleri güçlü tabakalar halinde birbirine bağlayan perçinler gibi iş görürler. Dayanıklı bir protein olan keratinden yapılmış intermediyer filamentler desmozomları desteklerler. • Ara bağlantılar (İletişim bağlantıları); komşu hayvan hücreleri arasında sitoplazmik bağlantılar kurulmasını sağlarlar. Her por tuz iyonlarının, şekerlerin, amino asitlerin ve diğer küçük moleküllerin geçmesine izin verecek genişlikte olup, özel zar proteinleri ile çevrelenmiş durumdadır.
