Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı HÜCRE ORGANELLERİ-1 Prof.Dr. Davut ALPTEKİN Ç.Ü. Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı ADANA

Ortamın ısısı ve pH’sına göre sol ve jel haline dönüşebilir. SİTOPLAZMA Hücre zarı ile nükleus zarı arasında kalan kısma sitoplazma, sıvısına da sitosol denir. İçerisindeki protein ve erimiş haldeki benzer maddelerden dolayı kolloidal özelliktedir. Kolloidal madde asılı vaziyettedir. Erimiş maddelerden büyük, çökelen maddelerden küçüktür. Ortamın ısısı ve pH’sına göre sol ve jel haline dönüşebilir.

SİTOPLAZMADA BULUNAN ORGANELLER ENDOPLAZMİK RETİKULUM (E.R.) Memelilerin kan hücrelerinden eritrosit ve trombositler ile ve bakteriler hariç bütün hayvan ve bitki hücrelerinde hücre zarı ile nükleus zarı arasında uzanan ince kanalcık ve keseciklerden yapılmış zar sistemine E.R. denir. Üzerinde ribozomların bulunup bulunmayışına göre ikiye ayrılır.

Agranüler E.R. (Düz veya Granülsüz E.R.) Düz E.R. yağların ve bazı hormonların sentezini yapar. Bu nedenle daha ziyade yağ bezleri hücrelerinde veya steroid hormon sentezleyen bazı endokrin bezlerde, çimlenen bitki tohumlarında bulunur. Üzerinde ribozom yoktur. Sentezleme işlemi için gerekli enzimler E.R. zarının yapısında bulunur. E.R. kimyasal olayların cereyan ettiği, oluşan maddelerin taşındığı ve sentezlenen maddelerin depo edildiği yerdir. Ayrıca belirli bir şekli muhafaza eden hücrelerin sitoplazmalarında bir kafes gibi bulunarak hücre iskeletini de oluşturur. Karaciğer, testis, ovaryum, böbrek üstü bezi, barsak mukoza epiteli, mide, çizgili kas hücrelerinde görevleri çok farklıdır.

Görevi Mide asit salgılamasına yardım eder, H+ ve Cl- iyonlarının yapımına yardım eder. Mide hücrelerinden kloru uzaklaştırır. Testis, ovaryum ve böbrek üstü bezlerinde steroid hormonu salgılayan hücrelerde iyi gelişmiştir. Çizgili kas hücrelerinde kasılma da rol oynar (Sarkoplazmik Retikulum). Kas kasılmasında Ca + + iyonlarını depo eder. Karaciğerde zararlı maddeleri (toksinleri) parçalar. Bazı ilaçların özellikle karaciğer hücrelerinde yıkılmasını sağlar.

K.C. hücrelerinde Glikoz-6-Fosfataz, Glikoz-6-fosfatdehidrogenaz enzimi’ni depolar. Taşıdığı enzimler, ırklara, topluluklara, hatta bireylere göre değişir. İlk üç ay bebeklerin bazı ilaçlara duyarlı olması granülsüz E.R. enzimlerin gelişmemiş olmasından kaynaklanır. Barsak epitel hücrelerinde lipit'in taşınmasında ve metabolizmasında oynar.

GRANÜLER E.R. (gER) Granüllü ER paralel lameller halinde olup protein sentezi ile yakından ilgilidir. Çünkü üzerinde protein sentezi yapan ribozomları taşır. Ribozomlar ER'a büyük kısımları ile bağlanırlar ve 150-450 A° aralıklarla sıralanırlar. Sıklığı dokudan dokuya değişir. Retina'nın epitel hücreleri ile bitkilerin meristem hücrelerinde az bulunurken, pankreas, yumurta hücresi ve proteince zengin salgı ihtiva eden bez hücrelerinde, ipek böceği hücrelerinde iyi gelişmiştir.

Bütün proteinlerin sentezi sitosolde bulunan serbest ribozomlarda başlar. Proteinlerin amino ucu sentezlenince proteinin nereye gideceğine karar veren amino asit sinyal dizisi ortaya çıkar ve proteinin hücrede mi kalacağı veya salgı yoluna mı katılacağına karar verilir. Salgı yoluna giren proteinler Ribozomlar ile birlikte gER’a taşınır. Translasyon devam ederken gER zarındaki kanal proteinlerinden gER lümenine girer.

gER lümeninde disülfit bağları ile proteinler olgunlaşmaya başlar gER lümeninde disülfit bağları ile proteinler olgunlaşmaya başlar. Karbonhidratların bağlanmasıyla glikoproteinlerin sentezi başlar. Glikolipitlerin zara bağlanması da burada olur. Daha sonra veziküller ile hücre zarına taşınır. Salgılar ise gER’dan Golgi’ye veziküller ile gönderilir. Granüllü E.R. nükleus zarı ile yakından ilişkilidir. Nitekim mitoz esnasında nükleus zarı veziküller haline dönüşür. Bu esnada gER ve Golgi’de küçük veziküller haline döner ve oluşan yeni hücrelerde tekrar birleşerek yeni gER’u oluşturur.

RİBOZOMLAR Sitosolde serbest ya da E.R.'a bağlı olarak bulunurlar. 120-200 A° çapında olup ancak EM ile görülebilen hücrenin en küçük organelidir. Ribozomlar rRNA ve proteinlerden yapılmıştır. Prokaryotlarda ribozomların %65'i rRNA, %35'i ise proteindir. Ökaryotik hücrelerde ise %60'ı rRNA, %40'ı ise protein olarak belirlenmiştir. Bir hücredeki RNA'nın %80-90'ı ribozomlar da bulunur. Ribozomlar iki alt birimden yapılmıştır. Bu alt birimler birbirine veya iki ayrı ribozom birbirine yaklaşarak dimer denilen yapıları oluştururlar. Protein sentezinde büyük alt birim E.R.'a bağlanır. mRNA ise iki alt birim açılarak küçük alt birim üzerindeki oluğa yerleşir.

Bakterilerde, bazı mantarlarda, bitki meristem hücrelerinde, embriyonal sinir hücrelerinde ribozomlar sitoplazma da serbest halde bulunur. Pankreas, karaciğer hücreleri ile antikor salgılayan hücrelerde fazla sayıda ribozom vardır. Ribozomlar prokaryotlarda 30S ve 50S’lik alt birimler halindeyken ökaryotlarda 40S ve 60S’lik alt birimlere sahiptir. Prokaryotlarda ribozomların küçük olması antibiyotiklerin bakterileri yok etmesinde önemlidir. Ör. Streptomisin ve Tetrasiklin bakteri enfeksiyonlarına karşı kullanılırken bakterileri ribozomlarından protein sentezini önler ama insan hücrelerine etki etmez.

Sitosolode tek tek bulunan ribozomlara monomer ribozom, gruplar halinde bulunanlara ise polizom veya poliribozom denir. Poliribozomlar mRNA üzerine heliks veya rozet şeklinde küçük alt birimleriyle bağlanarak sıralanırlar. Bu ribozomlar serbest oldukları gibi gER'a bağlı olarak da bulunabilirler. Fakat genç hücrelerde serbest olmalarına rağmen yaşlı hücrelerde gER'a bağlı olarak bulunurlar. ER'a bağlı olanlar hücre dışına verilecek proteinleri özellikle sindirim enzimlerini, gER, golgi ve plazma zarının integral proteinlerini, sitoplazmadaki serbest ribozomlar ise hücrenin kendisinde kalacak yapısal proteinleri ve periferal proteinleri sentez ederler.

Polizomlar; bir molekül mRNA ile ribozomlar arasında meydana gelmiş komplekslerdir. Poliribozomların sayısı sentezlenecek proteine göre değişir. Ör. kas hücrelerinde miyozin sentezi yapan poliribozomlar 100 veya daha fazla ribozom taşırken hemoglobin sentezi yapan polizomlar 5 ribozom taşır.

Ribozomların Oluşumu

GOLGİ CİSMİ Bakteriler, mavi-yeşil algler, hayvanların ergin sperm ve eritrositleri hariç bütün bitki ve hayvan hücrelerinde bulunan bir zar ve kesecikler sistemidir. 1898 yılında İtalyan anatomist Camillo Golgi tarafından sinir hücrelerinde gümüş boyama metodu ile keşfettiği için kendi adı ile anılmaktadır. Golgi granülsüz ER'a benzeyen düz veya kompleks kesecikler halindeki golgi sistemi denen yastıkçıklarla (3-8 adet), uç kısımlarında yer alan ampul şeklindeki keseciklerden (veziküller) oluşur.

Yapısında lipoprotein ve enzimler vardır Yapısında lipoprotein ve enzimler vardır. Salgı yapan hücrelerde çok iyi gelişmiştir. Bu yüzden ribozomlarda sentezlenen proteinler önce ER keseciklerine, sonra Golgiye geçer ve burada paketlenir, ayrıca lipit ve karbonhidratların son değişikliğe uğratıldığı, depolandığı ve hücre dışına salgılandığı yerdir. Daha sonra lizozomlara veya sitoplazmaya geçer. Golgiye gelen ürün önce su alarak yoğunlaşır ve olgun vokuoller şeklinde golgiyi terk eder. Eğer hidrolitik enzim oluşacaksa bir zarla çevrilir.

Golgide şekerler polisakkaritlere çevrilip protein ve lipitlere bağlanarak glikolipitler ve glikoproteinleri oluşturur, hücre dışına çıkarır ve hücre örtüsü olan glikokaliks yapısına katılır. Hücrede sindirim olaylarında da rol oynar. Yağların sindirilmesini sağlar. Yine yağlar golgi de sentezlenir, küçük keselerde depo edilir. Golginin iç kısmı tabak şeklinde olup cisternalardan meydana gelmiştir. gER’dan gelen veziküller Cis yüzeyinden girer. Proteinler olgunlaşarak son sisternanın uç ve orta kısmından (Trans) veziküller halinde çıkar.

Ayrıca spermatitlerin spermatozoa haline gelmesinde, lizozomların teşekkülünde rol oynar. Lizozom enzimleri de golgide proteinlere bazı oligosakkaritlerin eklenmesi ve fosforlanmasıyla son şekillerini alırlar. Böylece golgide ne görev yapacağı belirlenen proteinler ya enzim vezikülleri halinde golgiden ayrılarak lizozomlarda birikir, ya pankreas hücreleri gibi ekzokrin salgı olarak salgılanmak için bir sinyal bekleyen düzenlenmiş salgı haline geçerler veya golgiden ayrılan veziküllerle salgı vezikülleri halinde hücre zarı ile kaynaşıp devamlı olarak salgılanırlar.

LİZOZOM 0.2-0.6 çapında ince granüllü ve bir zar ile çevrili küçük keseciklerdir. Zarı hücre zarı yapısındadır. Fakat lümene bakan yüzeydeki proteinler özellikle oligosakkaritlerle birleşerek glikoproteinleri, bu da glikokaliksi oluşturur. Glikokaliks; lizozomu içindeki asit hidrolazların etkisinden korur. Eritrosit dışında tüm hayvan hücrelerinde bulunur. Ancak bitki hücrelerinde yoktur. Bitki hücrelerinde lizozomun görevini merkezi vokuol üstlenmiştir. Fagositoz yapan lökositler, histiyositler ve diğer makrofaj hücrelerinde, spermlerin akrozomunda ve osteoklast hücrelerinde yoğundur.

Lizozomlar aslında, endositoz ile alınan maddelerin golgiden sentezlenen lizozomal enzimler ile birleşerek oluşturduğu yapılardır.

Nötrofillerde fagositoz olayında Lizozomların etkisi.

Lizozomlar golgi cisimciğinden oluşur. Asit hidrolazlarca zengindirler Lizozomlar golgi cisimciğinden oluşur . Asit hidrolazlarca zengindirler. 50'ye yakın ayrı hidrolitik enzim taşırlar. Bu enzimler su yardımıyla polisakkarit, lipit, fosfolipit, protein, nükleik asit ve diğer organik bileşikleri, endositoz ve fagositoz ile alınan hücre için zararlı maddeleri sindirirler. Lizozomlar; Trans-Golgi cisimciginden ayrılınca içi sindirim enzimi ile dolu bir kese halindedir ve primer lizozom adını alır. Pinositoz veya fagositoz ile alınan maddeler primer lizozom ile birleşir, lizozomun içeriği kofula boşaltılır. Bu yapıya da sekonder lizozom (heterolizozom) adı verilir.

Lizozomların birinci özelliği; zarlarının iç kısmında glikoproteinler ve glikolipitlerden oluşan örtüler vardır. Bunlar proteaz gibi sindirim enzimlerinden etkilenmezler. Lizozomların iç kısmı H+ iyonları sayesinde pH:5 civarındadır. Oysa sitosolün pH’sı 7.2’dir. İkinci özelliği; Endositoz veya fagositoz ile alınan maddeler lizozomlar ile birleşir, sindirim gerçekleşir. Sindirilen maddelerden gerekli olanlar hücre sitosolüne geçer. Gereksizler ise hücreden dışarı gönderilir.

Patolojik bazı hallerde lizozom zarının geçirgenliği artar Patolojik bazı hallerde lizozom zarının geçirgenliği artar. Gereğinden fazla enzim sitoplazmaya akar. Kronik romatoid artritis hastalığında eklem aralığına boşalan lizozom enzimleri kıkırdağı harap eder. Aynı şekilde lizozom delinir veya parçalanırsa içerdiği enzimler sitoplazmaya dökülür ve sitoplazma sindirilir. Olaya otoliz denir. Otoliz olayı ile sindirilen hücrelerin yerine yenisi yapılır.

Gelişen kurbağa larvalarının kuyruğu, insan embriyosunun parmak aralarındaki perde lizozom enzimleri ile ortadan kaldırılır. Lizozom zarı geçirgenliğinin normale dönmesinde kullanılan kortizon ve hidrokortizon gibi ilaçlar bu tür hastalığın tedavisinde kullanılır. Lizozomlar fazla miktarda ortaya çıkan salgı granülleri ile birleşerek salgı bezlerinin salgı çıkarmasında düzenleyici rol oynar. Böylece hücrede fazla salgı birikimi önlenir. Süt bezi ve bazı salgı çıkaran endokrin bezlerdeki gibi.

Bazen özellikle karaciğer hücrelerinde lizozomlar hücre içi sindirimde yetersiz kalabilir. Bu durumda artık maddeler hücre içerisinde birikir ve hücre görev yapamaz. Yine lizozom enzimlerinin eksikliği veya yapısındaki değişiklikler bazı genetik hastalıklara neden olur. Buna Lizozomal Depo Hastalığı adı verilmektedir ve 30 kadar hastalık vardır. Ör.Tay-Sachs; Avrupa yahudilerinin çocuklarında yaygındır. Bunlarda N-asetil-hekzoaminidaz eksik olduğundan beyin hücrelerinde gangliosid lipitleri birikerek ölüme neden olur.