Hücre ve Moleküler Organizasyon

... konulu sunumlar: "Hücre ve Moleküler Organizasyon"— Sunum transkripti:

1 Hücre ve Moleküler Organizasyon
Yrd. Doç. Dr. İzzet Yelkovan Tıbbi Biyoloji AD

2 Table 1 Vücudumuzu oluşturan maddeler ve oranları
Element Sembol % Molibden Oksijen Karbon Hidrojen Azot Kalsiyum Fosfor Potasyum Kükürt Sodyum Klor Magnezyum Selenyum Demir Çinko Bakır Iyot Manganez Bor Krom Kobalt Flor O C H N Ca P K S Na Cl Mg 65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.4 0.3 0.2 0.1 Fe Zn Cu I Mn B Cr Mo Co Se F Eser miktarda

3 Biyolojik organisazyonun seviyeleri :
Atomlar Moleküller Subcellular organeller Hücreler Dokular* Organlar* Organ sistemleri* Organizma: Tek bir hücre yada kompleks multiselüler organizma. * Organisazyon seviyesi tüm organizmalarda bulunmaz.

4 Hücre Teorisi: (1838’de Schleiden (botanikçi) ve 1839’da Schwann (zoolog)) Her organizma hücre ya da hücrelerden oluşur Hücre canlılığın en küçük işlevsel birimidir Her hücre sadece daha önce var olan bir hücrenin bölünmesi (çoğalması) ile ortaya çıkar Günümüzde yaşayan her organizma atasal bir hücrenin soyundan gelir Her hücre, hücresel düzeyde dengededir - homeostasis -Hücre Biyolojisi: Sitoloji hücrelerin yapısını ve işlevlerini inceler İnsanda 200’den fazla (256) hücre çeşidi bulunur

5 Organizmaları 3 Önemli Özelliği Vardır
Çoğalabilme / Üreme Madde ve enerji değişim ve dönüşümü Çevrelerine uyum sağlayabilme Viruslar ??

6 Santral Dogma

7 GENETİK BİLGİNİN AKIŞ YÖNÜ
FENOTİP GENOTİP 2 3 DNA RNA PROTEIN 1 DNA 1. REPLIKASYON (DNA SENTEZİ) 2. TRANSKRİPSİYON (RNA SENTEZİ) 3. TRANSLASYON (PROTEİN SENTEZİ)

8 Hücreler Neden Küçüktür?
Yüzey alanı / Hacim Yüzey Alanı / Hacim r2 / r3

9 Hücrenin büyüklüğü İnsan ovumu 200 mikron Balık yumurtası 5 mm
Tavuk yumurtası 30 mm Beyin hücrelerinin en küçüğü 4-5 mikron

10

11 Hücre sayısı, rengi, kıvamı
İnsanda Kan hücreleri hariç MSS, retina, lens kristali hücre sayısı sabittir ve sonradan çoğalamaz Hücreler çoğunlukla renksizdir, pigmentli hücreler hariç Hücrelerin kıvamları hücre çeşidine göre değişir Beyin hücreleri- derinin stratum corneum hücreleri

12 Hücre Tipleri Prokaryotik (bakteriler): Küçük, 1—5 µm Organelleri yok
Çekirdek yok DNA çembersel halde Hücre duvarı var Eukaryotik (ör: insan): Büyük, 8—100 µm Organelleri var Çekirdekli DNA lineer ve kromozomlar halinde Hücre duvarı yok

13 Eubacteria ve Archaebacteria
Hücre Tipleri - Karşılaştırma nukleoid bölge Hücre duvarı Metabolik Gruplar metanojenler halofiller termoasidofiller Protista Plantae Fungi ve Animalia Prokaryotik Hücre Hücre zarı Eubacteria ve Archaebacteria Ökaryotik Hücre

14 PROKARYOTİK ve ÖKARYOTİK HÜCRELER
KARAKTERİSTİK PROKARYOTİK ÖKARYOTİK Nukleus Yok Var Tipik bir hücrenin çapı 1 µm 10 – 100 µm Hücre iskeleti Sitoplazmik organeller DNA içeriği (baz çiftleri) 1x106 – 5x106 1,5x107 – 5x109 Kromozomlar Tek sirküler DNA molekülü Çoklu lineer DNA molekülleri

15 Hayvan hücresi Bitki hücresi

16 Hücreler ve Viruslar

17

18 Çok hücreli organizmalar
Büyüklükler 100 m Çok hücreli organizmalar 10 m 1 m Görme Sınırları 10 cm Eukaryotik Hücreler 1 cm 1 mm Mitokondri 100 m Işık Mikrosk 10 m Bakteri 1 m Elektron Mikro Virus 100 nm 10 nm Proteinler 1 nm DNA 0.1 nm Atom

19 Büyüklükler Göz Işık mikroskobu: > 0.2 m hücreler
Elektron mikroskobu: > 0.2 nm klasik faz kontrast differential interferens kontrast fluoresens konfokal lazer transmisyon scanning atomlar moleküller organeller hücreler Göz Işık mikroskobu Elektron 5 m Hayvan hücresi 50 m 2 m Büyüklükler

20 Büyüklükler

21 Bazı Hücrelerimiz

22 Akyuvarlar Endotel Hücreleri Alyuvarlar

23 Bir protozoan ve silleri Sperm ve yumurta

24 Düz Endoplazmik Retikulum
Hayvan Hücresi Lizozom Sitozol Serbest ribozomlar Mitokonri Düz Endoplazmik Retikulum Golgi Hücre zarı Transport vezikülü Granüllü Endoplazmik Retikulum Porlar Çekirdekcik Çekirdek zarı DNA Hücre iskeleti

25 Hücre Anatomisi Hücre Zarı / Plazma Zarı
Sitoplazma / Protoplazma (1839’da Purkinje (Alman fizyolog)) Sitozol Su (çözücü) İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.) Organik Moleküller Monomerler Vb. vb. Organeller İnklüzyonlar Hücre İskelet Sistemleri Çekirdek Nüklear zarf Kromatin Matriks

26 Hücre Anatomisi Hücre Zarı / Plazma Zarı
Sitoplazma / Protoplazma (1839’da Purkinje (Alman fizyolog)) Sitozol Su (çözücü) İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.) Organik Moleküller Monomerler Vb. vb. Organeller İnklüzyonlar Hücre İskelet Sistemleri Çekirdek Nüklear zarf Kromatin Matriks

27 Hücre Zarı 1. Hücre Hücre Zarı 2. Hücre

28 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı
İşlevi: Fiziksel izolasyon Canlılığın sınırı Çevre ile alış-verişi düzenleme (besin-atık) Yapısal destek ve bütünlük Yapısı: Sıvı mozaik model, Lipit bilayer, ikili yağ Lipidler Proteinler ve Karbohitratlar

29 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Sıvı Mozaik Model
Karbohidrat Hücre Dışı LIPID BILAYER Lipit Denizi Membran Proteinleri Kolesterol Sitoplazma Hücre içi

30 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Sıvı Mozaik Model

31 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Lipit Bilayer
Hidrofobik Hidroifilik Dış İç Lipit Bilayer Lipozomlar Şilomikronlar

32 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Membran Fosfolipitleri
Fosfat Gliserol Kuyruk Yağ Asitleri Polar Baş Non- polar kuyruk Hidrofilik = lipofobik Hidrofobik = lipofilik

33 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Membran Proteinleri
Yerleşimlerine göre: Integral proteinler - Transmembran Periferal proteinler İşlevlerine göre: Sabitleştirici/Ankor proteinler Tanıma ve tanıtma proteinleri Yapışma – tutunma proteinleri Reseptör proteinler Taşıyıcı proteinler Kanal yapıcı proteinler Enzimler

34 Membran Proteinleri

35 1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Membran Karbohidratları (Glikokaliks)
Proteoglikanlar Glikolipitler Glikoproteinler

36 Glikokaliks

37 Glikokaliks

38 Glikokaliks Glikokaliks Sitozol Çekirdek Hücre Zarı

39 Hücre Anatomisi Hücre Zarı / Plazma Zarı Sitoplazma / Protoplazma
Sitozol Su (çözücü) İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.) Organik Moleküller Monomerler Metabolitler Vb. vb. Organeller İnklüzyonlar Hücre İskelet Sistemleri Çekirdek Nüklear zarf Kromatin Matriks

40 2- Sitoplazma / Protoplazma
Sitozol Su (çözücü) İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.) Organik Moleküller Monomerler Vb vb. Metabolitler Vb. vb. NaCl Kölliker (Alman biyolog) sitoplazma ve nukleus terimleriyle protoplazmayı daha da ayırmış ve nukleusun etrafını çeviren protoplazma kısmına sitoplazma adını vermiştir Su Buz Buhar

41 Sitoplazma Sitozol Organeller ve Kompartmanlar
Membranı olmayan organeller Hücre iskelet sistemleri Mikrovilluslar Sentriyoller ve Sentrozom Siller Kamçılar Ribozomlar Proteazomlar Membranlı organeller Endoplazmik retikulum Golgi apparatus Lizozomlar Peroksizomlar Mitokondriler

42 Organeller ve Kompartımanlar
Hücreiçi İskelet Sistemleri Mikrofilamentler – Aktin Filamentler Intermediate filamentler Mikrotubuller – Tonofilamentler

43 Hücre İskelet Sistemleri
Mikrovilus Hücre Zarı Mikrofilamentler Terminal Web Mitokondri Ribozomlar (Poliribozom) İntermediate filament Endoplazmik retikulum Mikrotubul Salgı vezikülü

44 Hücre İskelet Sistemleri Mikrotubuller

45 MOTOR’lar Proteindirler Biyoenerji molekülü olan ATP’yi kullanırlar Hücre iskelet sistemi üzerinde görev yaparlar Myosin Aktin filament üzerinde Dinein and Kinezin Mikrotubuller üzerinde Moleküler ve veziküler taşımacılık

46 Organeller ve Kompartmanlar
Sentriyoller ve Sentrozom (1887’de Boveri,) Hücre bölünmesi sırasında kromozomları ya vru hücrelere paylaşımını sağlar Hücre iskelet sistemlerini organize eder Moleküler taşımacılığın merkezi ve yönlendiricisidir Siller ve Kamçılar Bazal cisim ve mikrotubullerden oluşurlar Ritmik hareketler ile çevresel sıvıları hareketlendirir Hücresel yer değiştirmede önemli rol oynar Kamçı bazal cismini sentriol yapar

47

48 Siller ve Kamçılar

49 Siller ve Kamçılar

50 Organeller ve Kompartmanlar
Ribozomlar Protein sentez merkezleri İki altbirimden oluşur Çok sayıda protein ve RNA’dan (rRNA) oluşan dev bir moleküler kompleks yapıdır Serbest ya da membrana gömülü olarak bulunurlar Poliribozomlar-Polizomlar halinde iş yaparlar Proteazomlar Anormal ve işlevsiz proteinleri parçalarlar

51 Membranlı Organeller Endomembran Sistemleri
Endoplazmik Retikulum (ER) Granüllü (Rough) ER (RER), Düz (Smooth) ER (SER) Golgi Lizozomlar Peroksizomlar Mitokondri Transport vezikülleri

52 Endoplazmik retikulum (1899’da Garnier, )
Sentez, detoksifikasyon depolama taşımacılık ve detoksifikasyonda işe karışan hücre içi membran sistemidir Sisternalar şeklinde ağsı bir yapı oluşturur Granüllü ER (RER) üzerinde ribozomlar bulunur Transport veziküllerini yapar Düz ER (SER) Lipitlerin sentezine katılır

53

54 Golgi (1898’de Golgi) Salgı veziküllerini yapar
Yeni membran bileşenlerini sentezler Lizozomları paketler

55

56

57 Lizozomlar ve Peroksizomlar
Hücre içi sindirimden sorumludur Otoliziz Peroksizomlar Toksinleri nötralize eden enzim sistemleri 2 H2O H2O + O2 Katalaz

58 Mitokondri’ler (1897’de Benda)
Oksijenli solunum ile (aerobik) biyoenerji üretirler Matrix = mitokondrinin içini dolduran sıvı Cristae = Krista = İç membran katlantıları Dairesel DNA 37 geni var Ribozomlar Simbiyotik Siyanobakteri Oval Spiral Disk Çomak Küre Sarkoplazmik retikulum

59 Mitokondri Hücre Solunumu Gaz değişimi O2 --> CO2
Redoks tepkimeleri CH2O --> CO2 ETZ ve Oksidatif fosforilasyon TCA - Krebs Döngüsü Piruvat ---> CO2 + H2O

60 Mitokondri

61 Membran Akışı Hücrede membranlı organeller arasında ya bağlantı ya da vesiküller ile membran döngüsü vardır Membranlar sürekli hareket ederler ve aralarında membran alış-verişi yaparlar ER Transport vezikülü Golgi aparatı Salgı vezikülleri Hücre zarı

62

63 Çekirdek (1831’de Robert Brown (İngiliz botanikçi))
Hücresel organizasyonların merkezi Çift Katlı Çekirdek Zarı ile Örtülü Perinüklear boşluk Porlar aracılığı ile sitoplazmaya hükmeder Özellikleri: nüklear matrix Bir ya da daha fazla çekirdekcik Kromozomlar Histonlar ile paketlenmiş DNA Kromatin

64 Çekirdek

65 Çekirdek

66 Çekirdek / Kromatin

67 Çekirdek / Kromozom

68 Çekirdek / Nüklear Matiks

69 Genetik Kod Hücrelerin bilgi depolama sistemi Üçlü şifre
Genler; Özgül polipeptitler için üçlü şifreler halinde düzenlenmiş bilgi öbekleri

70 Gen Aktivasyonu ve Protein Sentezi
Gen aktivasyonu RNA polimeraz’ın gen bölgesine bağlanması ile başlar Transkripsiyon DNA’dan mRNA’nın kopyalanması ile olur RNA’lar okunabilir ve taşınabilir genetik şifrelerdir

71 Kromozom, DNA ve Gen Gen Nukleus Hücre Kromozomlar Protein
ASCO Curriculum: Cancer Genetics & Cancer Predisposition Testing Kromozom, DNA ve Gen Gen Nukleus Hücre Kromozomlar Protein Basic Genetics 2

72 DNA çift sarmalı Şeker Fosfat omurga Baz çifti Bazlar Adenin (A)
ASCO Curriculum: Cancer Genetics & Cancer Predisposition Testing DNA çift sarmalı Şeker Fosfat omurga Baz çifti Bazlar Adenin (A) Timin (T) Sitozin (C) Guanin (G) Basic Genetics 3

73 Protein Sentezi

74 DNA, RNA’lar

75 DNA çift sarmalı (1953’de Watson ve Crick)
ASCO Curriculum: Cancer Genetics & Cancer Predisposition Testing DNA çift sarmalı (1953’de Watson ve Crick) Şeker Fosfat omurga Baz çifti Bazlar Adenin (A) Timin (T) Sitozin (C) Guanin (G) Basic Genetics 3

76 Çekirdek / Kromatin

77 Hücre ve Çevresi Permeabilite = Geçirgenlik Seçici geçirgenlik
Difüzyon Moleküler yer değiştirme / yayılma Osmoz Suyun hareketi Hücre içi transport sistemleri

78

79 Diffuzyon

80 Difuzyon

81 Kolaylaştırılmış Difuzyon
Figure 3.22

82 Osmosis

83 Sodyum Potasyum Pompası

84

85 Membran Dinamikleri ve Taşıma
Endositosis Pinositosis Fagositosis (pseudopodia) Eksositosis Transsitosis

86 Reseptor-Aracılı Endositoz

87 Pinositosis ve Fagositosis

88

89 Hücre Yaşam Döngüsü

90 Mitoz (1880’de Fleming) Profaz Metafaz Anapfaz Telofaz Sitokinez

91 DNA Replikasyonu

92 Interfaz, Mitoz, ve Sitokinez

93 Interfaz, Mitoz, ve Sitokinez

94 Mitotik indeks ve Kanser
Kök Hücreler daha sık bölünürler Büyüme Faktörleri hücre bölünmesini uyarır Tumorler ya da neoplasmlar Benign Malignant (invasive, ve kanserli) Yayılma ve metastasis Onkogeneler

95 Farklılaşma Özelleşme süreci Özel bazı genlerin kapatılması
Kapasite ve potansiyellerin sınırlanması Farklılaşmış hücreler dokuları oluşturur