Prof.Dr.Asuman Sunguroğlu HÜCRE MEMBRANI Prof.Dr.Asuman Sunguroğlu

Hücre Zarı Kalınlığı yaklaşık 5-8nm(50-80 Ǻ)dir Hücrelerin yapı ve fonksiyonları önemli ölçüde mebranlara bağlıdır. Membranlar: Hücreleri bulundukları çevreden ayırır, Dışarıdan gelen yabancı maddelere karşı korur, Sitoplazma ve hücre dışı iyon derişim farklılığını sağlar, Hücre zarında dışarıdan gelen sinyalleri algılayan reseptörler yer alır, Ökaryotik hücrelerde internal kompartmanları (nukleus ve sitoplazmik organeller) oluştururlar.

Hücre Zarının Yapısı Biyolojik membranlar birbirlerine kovalan bağlı olmayan lipit ve protein moleküllerinden oluşmuştur. Zarların oluşumunun temeli, tamamen lipidlerin yapısal özelliğine dayanır. Bütün hücrelerde ortak bir yapı gösterir: Fosfolipid bilayer(ikili tabaka) Proteinler Reseptör Makromoleküllerin membran boyunca transportu Elektron transportu ve oksidatif fosforilasyon Hücreler arası ilişkinin kontrolü

Membran Lipidleri Hücre membranının temel yapı birimleri “fosfolipidler”dir. Fosfolipidler: Amfipatik moleküllerdir. Hidrofilik bir baş ve hidrofobik bir kuyruk kısmına sahiplerdir.

Membran Lipidleri Bir çok hücre membranının % 50’sini oluştururlar.Bir hayvan hücresinin plazma zarında ortalama 109 lipid molekülü yer alır Bu oran membranın tipine göre değişir. Plazma membranı: %50 Lipid + %50 Protein Mitokondri iç membranı: %25 Lipid + %75 Protein

Lipid Bilayer Membran lipidlerinin hareketleri: Önemli özelliği, lipidlerin ve proteinlerin serbestçe hareket edebildiği iki boyutlu bir akışkan gibidir. Membran lipidlerinin hareketleri: *Lateral difüzyon(107/sn) *Flip-Flop(>1/ay) *Rotasyon *Fleksiyon Lipid Bilayer

Lipidlerin çift katmanın bir yüzünden diğerine(flip-flop) hareketi ayda bir kezden daha az görülür. Membran lipidlerinde lateral difüzyon saniyede 107 kez gerçekleşir. Hücrede temel olarak 3 tip lipid yar alır: Fosfolipid,Kolesterol,Glikolipid

Lipid çift katmanın akışkanlığı içeriğine ve sıcaklığa bağlıdır. Bakteri zarı kolesterol içermez ve tek tip lipitten yapılıdır. Kolesterol

Membran Lipidleri Lipid kompozisyonu aynı zamanda hücre tipine göre farklılık gösterir. Memeli plazma membranı temel olarak 4 tip fosfolipid bulundurur.

Membran Lipidleri

Hücre membranı Hücre zarı asimetrisini sağlayan Glikolipidler sadece hücre dışına bakan katmanda yer alır. Lipid molekülüne Golgi de şekerlerin ilavesi ile zar Glikolipidleri sentezlenir Plazma zarı; Sfingolipidler, Kolesterol ve bazı zar proteinlerinden zengin Lipid salları (raft) içerir.

Hücre zarı lipidleri Endoplazmik Retikulum zarında sitozolik yüzde sentezlenir ve skramblaz enzimi tarafından normalden 100.000 kat hızlı flip-flop ile ER lümenine bakan lipid katmana taşınır. Hücre zarında yer alan flippazlar ise hücre dışına kaçan fosfolipidleri sitozolik yüzeye taşır ER zarının iç yüzeyi hücre zarının dışı ile özdeştir

Membran Proteinleri Hücre membranlarının %25-75’ini oluştururlar. Günümüzde kabul edilen membran modeli: Sıvı(Akışkan) mozaik zar modelidir. Proteinler, fosfolipid bilayer içerisinde dağılmış olarak bulunmaktadır. Membran proteinleri lateral difüzyon yaparlar.Flip-flop yapmazlar

İntegral membran proteinleri: Doğrudan lipid bilayer’a gömülü olarak bulunurlar. Transmembran proteinler: Membranı bir uçtan diğer uca kat ederler. Periferal membran proteinleri: Lipid bilayer’ın içine girmezler, integral membran proteinleri ile ilişkiye geçerek dolaylı yoldan lipid bilayer yapısına katılılırlar. Membran Proteinleri

Hücre zarının proteinleri membrana ER zarlarında yerleştirilir. Yeni sentezlenen membran proteinlerine şeker ilavesi(Glikozilasyon) ER ve Golgide yapılır

İntegral proteinlerin zarlara sıkı tutunması zar lipitleri ve proteinin hidrofobik bölgeleri arasındaki etkileşimler sonucudur Bazı proteinlere kovalent bağlı lipitler zar proteinlerinin lipit ikili tabakaya tutunmasını sağlar Bu proteinler hücre yüzeyine gelen sinyalin iletilmesine aracılık ederler Bazı zar proteinleri plazma zarının dış yüzüne ER de COO uçlarına eklenen GPI(glikozilfosfatidilinozitol) çapalarıyla tutunurlar

İntegral proteinlere örnekler İntegrinler, plazma zarının her iki yönde bilgi taşımanın yanısıra trombosit agregasyonu, doku tamiri, immün hücre aktivitesi, tümör invazyonunda görevleri vardır. Kaderinler ve Ig benzeri proteinler hücre-hücre bağlantısından sorumludur Selektinler, hücre yüzeyinde karbonhidrat bağlayıcı Ca bağımlı proteinlerdir

Membran Transport (Taşıyıcı) Proteinleri Kanal proteinleri: Membranda açık porlar oluştururlar. Uygun büyüklükteki herhangi bir molekülün geçişine izin verirler. Örn: İyon kanalları Taşıyıcı proteinler: Küçük moleküllere (örn: Glukoz) spesifik olarak bağlanır ve onları taşırlar.