Hücre’ye Genel Bakış (CELL)

Hücre’nin önemi? Tüm canlılar hücre(lerden) oluşmuştur Tüm yaşamsal faliyetlerin gerçekleştiği en küçük yapı

organizmalar iki tip hücre grubundan, birinin özelliklerini taşır Prokaryotic Eukaryotic hücreler işlevlerini konpartmanlara ayıracak hücre içi zarlarına sahiptir

Prokaryotic & Eukaryotic Hücreler Tüm hücrelerin sahip olduğu ortak özellikler plazma membranı tarafından çevrili sitozol (cytosol) denen semifluid madde içerir kromozom (genetik materyal) ribosome Soru: sitoplazma, sitozol ve protoplazma farkı???? Pro/Ökaryot temel fark nedir???

Prokaryotic cells Nucleus yapısı yok DNA nucleoid denen bölgede bulunur

(b) A thin section through the bacterium Bacillus coagulans (TEM) Pili: attachment structures on the surface of some prokaryotes Nucleoid: region where the cell’s DNA is located (not enclosed by a membrane) Ribosomes: organelles that synthesize proteins Plasma membrane: membrane enclosing the cytoplasm Cell wall: rigid structure outside the plasma membrane Capsule: jelly-like outer coating of many prokaryotes Flagella: locomotion organelles of some bacteria (a) A typical rod-shaped bacterium 0.5 µm Bacterial chromosome Figure 6.5 A, B

Eukaryotic cells Gerçek nucleus yapısı, nukelus zarı ile çevrelenmiş Organelleri oluşturan iç zar yapıları Genelde prokaryotic hücrelerden daha büyük Bitki ve hayvan hücreleri organelleri ???

Intermediate filaments ENDOPLASMIC RETICULUM (ER) Hayvan hücresi Rough ER Smooth ER Centrosome CYTOSKELETON Microfilaments Microtubules Microvilli Peroxisome Lysosome Golgi apparatus Ribosomes Sadece hayvan hücresinde Lysosomes Centrioles Flagella (in some plant sperm) Nucleolus Chromatin NUCLEUS Flagelium Intermediate filaments ENDOPLASMIC RETICULUM (ER) Mitochondrion Nuclear envelope Plasma membrane Figure 6.8

Ribosomes (small brwon dots) Bitki Hücresi Ribosomes (small brwon dots) Central vacuole Microfilaments Intermediate filaments Microtubules Rough endoplasmic reticulum Smooth Chromatin NUCLEUS Nuclear envelope Nucleolus Chloroplast Plasmodesmata Wall of adjacent cell Cell wall Golgi apparatus Peroxisome Tonoplast Centrosome Plasma membrane Mitochondrion CYTOSKELETON Sadece bitki hücresi Chloroplasts Central vacuole and tonoplast Cell wall Plasmodesmata Figure 6.8

(b) Structure of the plasma membrane plasma membranı (hücre zarı) Hücreyi çevreler Seçici bariyer olarak görev yapar (besin ve atıkların kontrollü geçişleri) Outside of cell Inside of cell Hydrophilic region Hydrophobic (b) Structure of the plasma membrane Phospholipid Proteins TEM of a plasma membrane. The plasma membrane, here in a red blood cell, appears as a pair of dark bands separated by a light band. (a) 0.1 µm Carbohydrate side chain Figure 6.8 A, B

Nukleus: Bilgi merkezi Ökaryotic hücrelerin genetik talimatları nukleus içerisinde yer alır ve ribozomlar tarafından uygulanır Nukleus zarı Nukleusu çevreler, içeriği sitoplazmadan ayırır

Nukleus Nukleolus fonksiyon ?? Por Kompleksi ?? Figure 6.9 Nucleus Nucleolus Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nuclear pore Rough ER Pore complex Surface of nuclear envelope. Pore complexes (TEM). Nuclear lamina (TEM). Close-up of nuclear envelope Ribosome 1 µm 0.25 µm Nukleolus fonksiyon ?? Por Kompleksi ?? Figure 6.9

Ribosomlar: Protein fabrikaları ribosomal RNA ve proteinden oluşmuş partiküller, protein sentezinden sorumlu Ribosomes Cytosol Free ribosomes Bound ribosomes Large subunit Small TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome 0.5 µm Endoplasmic Reticulum

Büyük, küçük altbirim (70S;prokaryot, 80S;ökaryot) Nukleus zarı üstünde ER üstünde (salgı, hücre zarı, organellere) Sitozolde (sitozelde kullanılır) Pankreas hücrelerinde çok fazla sayıda, belirgin nukleolus

İç zar (endomembrane) sistemi farklı yapılar içerir İç zar sistemi protein trafiğini düzenler ve hücre içindeki metabolik işlevleri yerine getirir İç zar (endomembrane) sistemi farklı yapılar içerir Nukeus membranı ER Golgi Lizozom Koful Taşıma Salgı Depolama Metabolizma Zarasız hale getirme

Endoplasmik Retikulum: Biosentetik Fabrika Endoplasmik retikulum (ER) Çoğu ökaryotik hücrede toplam zarların yarısından fazlasını oluşturur ER zarı, ER iç yapısını sitozolden ayırır ER nukleus zarının devamıdır İki farklı ER bölgesi Düz (ribozomsuz) Tanecikli (ribozomlu)

Figure 6.11 Smooth ER Nuclear Rough ER envelope ER lumen Cisternae Ribosomes Transport vesicle Transitional ER 200 µm Nuclear envelope Figure 6.11

Düz ER fonksiyonları Düz (granülsüz) ER Lipid sentezi (testis ve yumurtalıkta bulunan hücrelerde düz ER fazla) Karbohidrat metabolizması Kalsiyum depo İlaç yada zehirlerin detoksifikasyonu (karaciğer hücreleri)

Tanecikli ER fonksiyonları Tanecikli (granüllü) ER Tutunmuş ribozomlar Protein ve membran üretir, bu maddeler küçük veziküller halinde transport edilir Üretilen protein ER lümenine geçer, KH eklenir (glikoprotein) ve taşıma vezikülleri ile Golgiye taşınır

Golgi Aygıtı: Gönderme ve Teslim Alma Merkezi Tanecikli ER den çıkan transport veziküllerinin çoğu Golgi’ye gelir Yassılaşmış ve üstüste yığılmış zarsı keseciklerden (sisterne) den oluşur Fonksiyonları ER ürünlerini modifiye eder Bazi Makromolekül üretimi

Golgi aygıtı fonksiyonları cis face (“receiving” side of Golgi apparatus) Vesicles move from ER to Golgi Vesicles also transport certain proteins back to ER Vesicles coalesce to form new cis Golgi cisternae Cisternal maturation: Golgi cisternae move in a cis- to-trans direction Vesicles form and leave Golgi, carrying specific proteins to other locations or to the plasma mem- brane for secretion Vesicles transport specific proteins backward to newer Cisternae trans face (“shipping” side of 0.1 0 µm 1 6 5 2 3 4 Golgi apparatus Figure 6.12 TEM of Golgi apparatus

Lizozomlar: Sindirim Kompartmanları Sadece hayvan hücrelerinde Hidrolitik enzimleri içeren (makromolekül sindirimi) zarla çevrili kese Hidrolitik enzim ve Lizozom zarı ER’de üretilir, Golgiye geçer ve buradan tomurcuklanır Her türlü makromolekülü sindirir Enzimleri asidik ortamda aktif Lizozom parçalanırsa aktivite az, çünki sitozol pH nötraldir

(a) Phagocytosis: lysosome digesting food Lizozomlar hücreiçi sindirimi yapar Fagositoz Besin kofulu, Bakteri (a) Phagocytosis: lysosome digesting food 1 µm Lysosome contains active hydrolytic enzymes Food vacuole fuses with lysosome Hydrolytic enzymes digest food particles Digestion Food vacuole Plasma membrane Lysosome Digestive Nucleus Figure 6.13 A

(b) Autophagy: lysosome breaking down damaged organelle Otofaji (b) Autophagy: lysosome breaking down damaged organelle Lysosome containing two damaged organelles 1 µ m Mitochondrion fragment Peroxisome Lysosome fuses with vesicle containing damaged organelle Hydrolytic enzymes digest organelle components Vesicle containing damaged mitochondrion Digestion Lysosome Figure 6.13 B

Koful (Vakuol): Çeşitli Bakım Bölümleri ER ve golgiden kaynaklanan büyük kesecikler Lizozom görevi (hidrolitik enzim) Depo, pigment maddeleri Boyut, sayı ve fonksiyonları farklıdır Besin kofulları Fagositozla oluşur Kontraktil koful Protistalarda hücre içinde bulunan fazla suyu dışarı pompalar

Merkezi vakuol Bitki hücrelerinde bulunur Su ve organik maddeleri depolar İyon içerir, hücrenin büyümesini sağlar Central vacuole Cytosol Tonoplast Central vacuole Nucleus Cell wall Chloroplast 5 µm Figure 6.14

Endomembran sistemdeki organellerin ilişkisi Plasma membrane expands by fusion of vesicles; proteins are secreted from cell Transport vesicle carries proteins to plasma membrane for secretion Lysosome available for fusion with another vesicle for digestion 4 5 6 Nuclear envelope is connected to rough ER, which is also continuous with smooth ER Nucleus Rough ER Smooth ER cis Golgi trans Golgi Membranes and proteins produced by the ER flow in the form of transport vesicles to the Golgi Nuclear envelop Golgi pinches off transport Vesicles and other vesicles that give rise to lysosomes and Vacuoles 1 3 2 Plasma membrane Figure 6.15

Mitokondri ve kloroplastlar enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürür Hücresel solunumun yapıldığı yer Kloroplast sadece bitkilerde bulunur, fotosentezden sorumludur Endosimbiyotik teori???

Mitokondri: Kimyasal Enerji Dönüşümü Hemen hemen tüm ökaryotik hücrede bulunurlar İki zarla çevrelenmiştir Dış zar, düz İç zar, kıvrımlı (krista)

Figure 6.16 Mitochondrion Intermembrane space Outer membrane Free ribosomes in the mitochondrial matrix Mitochondrial DNA Inner Cristae Matrix 100 µm Figure 6.16

Kloroplast: Işık Enerjinin Yakalanması Bitkilere özel, plastit olarak bilinen organellerin önemli bir üyesidir Klorofil içerir Bitki ve alglerde yaprak ve diğer yeşil organlarda bulunur İkili zar yapısıyla sitozolden ayrılmıştır Tilakoid; yassı zar sistemi (granum) Stroma; zar harici sıvı kısım

Chloroplast DNA Ribosomes Stroma Inner and outer membranes Thylakoid 1 µm Granum Figure 6.17

Peroksizom: Oksidasyon Peroksizomlar Tek zarla çevrili hidrojen peroksid (toksik) üretirler ve bunu suya çevirirler Yağ asitlerini parçalar ve bunlar hücre solunumunda kullanılır Karaciğerde alkol ilaç detoksifikasyonunda etkili Chloroplast Peroxisome Mitochondrion 1 µm Figure 6.18

Ağsı fiber (lif), Hücre haraketi, Mekanik destek Hücre iskeleti (cytoskeleton), hücre içindeki yapıları ve aktiviteleri oraganize eden ipliksi ağlardan oluşur Ağsı fiber (lif), Hücre haraketi, Mekanik destek Mikrotübüller, Mikrofilamantler İntermediyer filamentler Hücre iskeleti elemanları

Microtubule 0.25 µm Microfilaments Figure 6.19

Table 6.1

Mikrotübüller Mikrotübüller Hücre şekli Organel hareketi Hücre bölünmesinde kromozomların ayrılması Hücre hareketi (sil, kamçı)

Sentrozom ve Sentriol Sentrozom «Mikrotübül organize edici merkez» olarak düşünülür Bir çift sentriol içerir Sentriol, üçlü mikrotübüller dokuz set halindeki halkasal yapı Bölünmeden önce sentriyoller replike olur

Figure 6.22 Centrosome Microtubule Centrioles 0.25 µm Longitudinal section of one centriole Microtubules Cross section of the other centriole Figure 6.22

Siller ve Kamçılar Siller ve Kamçılar Mikrotübüller özgül şekilde dizilerek sil ve kamçıların hareketini sağlar (a) Motion of flagella. A flagellum usually undulates, its snakelike motion driving a cell in the same direction as the axis of the flagellum. Propulsion of a human sperm cell is an example of flagellatelocomotion (LM). 1 µm Direction of swimming (b) Motion of cilia. Cilia have a back- and-forth motion that moves the cell in a direction perpendicular to the axis of the cilium. A dense nap of cilia, beating at a rate of about 40 to 60 strokes a second, covers this Colpidium, a freshwater protozoan (SEM).

Cross section of basal body Outer microtubule doublet Dynein arms Central microtubule Outer doublets cross-linking proteins inside Radial spoke Plasma membrane Microtubules Basal body 0.5 µm 0.1 µm Cross section of basal body Triplet Figure 6.24 A-C Sil enine kesiti Sil boyuna kesiti Bazal cisim enine kesiti

Mikrofilamentler (Aktin Filamentleri) Aktin protein’inden oluşmuştur Plazma zarının hemen altında ağsı yapı Mikrovillusların merkezinde bulunur Kas hücrelerinin kasılması, ameboid hareket, bitki hücresinde sitoplazma akımı için gerekli

Intermediate filaments Microvillus Plasma membrane Microfilaments (actin filaments) Intermediate filaments Figure 6.26

Kas hücresi kasılması Figure 6.27 A Muscle cell Actin filament Myosin filament Myosin motors in muscle cell contraction. (a) Muscle cell Myosin arm Figure 6.27 A

Ameboid hareket Aktin ve miyozin filamentlerinin kasılması Cortex (outer cytoplasm): gel with actin network Inner cytoplasm: sol with actin subunits Extending pseudopodium (b) Amoeboid movement Figure 6.27 B

(b) Cytoplasmic streaming in plant cells Sitoplazmik akım Nonmoving cytoplasm (gel) Chloroplast Streaming cytoplasm (sol) Parallel actin filaments Cell wall (b) Cytoplasmic streaming in plant cells Figure 6.27 C

Intermediyer Filamentler Intermediate filaments Hücre şeklini destekler ve korur Nukleus ve diğer organellerin yerini sabitler Uzun ömürlü Nuclear lamina

Bitkilerde hücre duvarı H. duvarı Bitki hücresini, hayvan hücrelerinden ayıran hücre dışı yapıdır Selüloz, diğer polisakkaritler ve proteinlerden oluşur Central vacuole of cell Plasma membrane Secondary cell wall Primary Middle lamella 1 µm Central vacuole Cytosol Plasma membrane Plant cell walls Plasmodesmata Figure 6.28

Plasmodesmata (Bitki) Hücre duvarları arasındaki kanallar Interior of cell 0.5 µm Plasmodesmata Plasma membranes Cell walls Figure 6.31

Sıkı bağlantı, desmozom, tüplü bağlantılar Hayvan hücrelerinde üç farklı hücre bağlantısı bulunur Sıkı bağlantı Desmozomlar Tüp bağlantılar

Figure 6.31 TIGHT JUNCTIONS DESMOSOMES Tight junctions Intermediate Tight junctions prevent fluid from moving across a layer of cells Tight junction 0.5 µm 1 µm Space between cells Plasma membranes of adjacent cells Extracellular matrix Gap junction Tight junctions 0.1 µm Intermediate filaments Desmosome Gap junctions At tight junctions, the membranes of neighboring cells are very tightly pressed against each other, bound together by specific proteins (purple). Forming continu- ous seals around the cells, tight junctions prevent leakage of extracellular fluid across A layer of epithelial cells. Desmosomes (also called anchoring junctions) function like rivets, fastening cells Together into strong sheets. Intermediate Filaments made of sturdy keratin proteins Anchor desmosomes in the cytoplasm. Gap junctions (also called communicating junctions) provide cytoplasmic channels from one cell to an adjacent cell. Gap junctions consist of special membrane proteins that surround a pore through which ions, sugars, amino acids, and other small molecules may pass. Gap junctions are necessary for commu- nication between cells in many types of tissues, including heart muscle and animal embryos. TIGHT JUNCTIONS DESMOSOMES GAP JUNCTIONS Figure 6.31