1 Homeostasis “…the ability to maintain relatively constant internal conditions even though the outside world changes continuously…” Within cells Within.

... konulu sunumlar: "1 Homeostasis “…the ability to maintain relatively constant internal conditions even though the outside world changes continuously…” Within cells Within."— Sunum transkripti:

1 1 Homeostasis “…the ability to maintain relatively constant internal conditions even though the outside world changes continuously…” Within cells Within body

2 2 HÜCRE AAAAtomların molekülleri, moleküllerin makromolekülleri, makromoleküllerin makromoleküler kompleksleri oluşturması sonucunda hücreler oluşur. HHHHücreler bir araya gelerek DOKULAR’ı, dokular ORGANLAR’ı, organlar SİSTEMLER’i ve sistemlerde ORGANİZMA’yı oluştururlar. HHHHücreler temelde aynı yapıya sahip olmalarına karşın, bulundukları organa ve yaptıkları fonksiyona göre özelleşmeler (kas hücresi, sinir hücresi ve bez hücresi gibi) gösterebilirler. HHHHücrelerin etrafı bir zarla çevrili olup, içleri STOPLAZMA adı verilen bir sıvı ile doludur. Stoplazma içinde ise organeller ve çekirdek (nukleus) bulunur.

3 3 HÜCRE ZARI YAPISI VE FONKSİYONLARI  Hücre zarı çift katlı fosfolipid molekülleri ve bu moleküller arasında düzensiz bir şekilde dağılmış protein moleküllerinden oluşmuştur.  Fosfolipid moleküllerinin suyu seven (hidrofilik) kısımları zarın dışa bakan ve sitoplazmik yönünde yerleşmiş iken, suyu sevmeyen (hidrofobik) kısımları ise orta bölgeye yöneliktir.  Hücre zarının görevi hücreyi dış ortamdan ayırmak ve hücreye madde giriş-çıkışını kontrol etmektir.Böylece hücreye rastgele madde giriş-çıkışı önlenmiş olur.Buna hücrenin seçici-geçirgen özelliği adı verilir.

4 4 Fosfolipit çift katmanı

5 5 Biyomembranlar Fosfolipit çiftkatmanında zar proteinleri tarafından oluşturulan mozaik

6 6 Lipid çift tabakası pratik olarak suda çözünen moleküllere karşı (hydrophilic/lipophobic) impermeabeldır. Hücrelerin suda çözünmüş besinlerin girişine (şekerler, amino asitler, vs), son ürünlerin atılmasına ve iyon konsantrasyonlarının kontrol edilmesine (H +, Na +, K +, Ca 2+, vs) ihtiyaçları vardır Membran transport proteinleri spesifik moleküllerin giriş çıkışını sağlarlar (örn Na + - K + değil, glukoz – fruktoz değil) Her bir tip membran hücreye veya organellere girip çıkacak solütlerin miktarını ayarlayan karakteristik transport proteinlerini bulundurur protein-free suni lipid çifttabaka Hücre membranı Membran transportu

7 7 HÜCRE ZARINDA MADDE TAŞINMA YOLLARI  Hücre zarında madde taşınma yolları ikiye ayrılır 1. Pasif taşınma: Moleküllerin kinetik enerjilerine bağlı taşınma. 2. Aktif taşınma: Hücresel enerji kullanılarak moleküllerin taşınmasıdır.

8 8 Alkol, eter Amino asitler, gliserol, yağ asitleri, inorganik tuzlar, asit ve bazların iyonları, disakkaritler (sakkaroz, maltoz, laktoz) Protein, polisakkaritler, fosfolipitler Maddelerin diffüzyon dereceleri

9 9 PASİF TAŞINMA SİSTEMİ  Bu taşınma sisteminde enerji harcanmaz.  Moleküller konsantrasyonlarının yüksek olduğu taraftan düşük olduğu tarafa doğru sahip oldukları kinetik enerjileri sayesinde geçerler.  Moleküllerin hareketi her iki taraftaki konsantrasyon eşitleninceye kadar devam eder. Bu taşınma şekline BASİT DİFÜZYON denir.  Bunun dışında KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON ve OZMOZ adı verilen pasif taşınma şekilleride mevcuttur.

10 10

11 11 Molekül ne kadar küçükse katman arasından o kadar hızlı diffüze olur Molekül su ile ne kadar zayıf bağlanırsa çift katmandan o kadar hızlı diffüze olur Lipitlerde eriyebilirliği, moleküler büyüklüğü, yükü. Isı, zarın yüzey alanı, kalınlığı..... Diffüzyonu etkileyen faktörler

12 12 Body Systems and Diffusion Understand path through body of: Food/Nutrients (glucose) Oxygen Carbon Dioxide Nitrogen

13 13 Basit diffüzyon  Solütler, yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona kendi kinetik hareketleri ile diffüze olurlar. Yön, konsantrasyon gradyanı tarafından belirlenir (yokuş aşağı).  Fosfolipit tabakanın hidrofobik olan ara bölgesi pekçok solüt ve iyonun basit düffüzyonuna engel olur.

14 14 KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON  Bu taşınma sisteminde de maddeler çok yoğun ortamdan az yoğun olan tarafa doğru hareker ederler fakat basit difüzyondan farkı zarı geçebilmeleri bir taşıyıcı molekül sayesinde olur. Taşıyıcılık görevini zarın yapısındaki protein molekülleri üstlenir.  Glikozun hücrelere taşınması kolaylaştırılmış difüzyon ile olmaktadır.

15 15 KC hücrelerinde glukozun pasif taşınımı  Taşıyıcılar, bir veya birkaç iyon veya molekülün bir seferde taşınmasına hizmet ederler  Transport, zarda yapısal değişiklik olmasını gerektirir  Taşıyıcılar aktif veya pasif çalışabilirler fakat kanallar her zaman pasif çalışır

16 16

17 17 OZMOZ  Ozmoz suyun difüzyonudur.Basit difüzyondaki kuralların tümü ozmoz içinde geçerlidir.  Ozmoza suda çözünmüş olan maddelerin önemli bir etkisi vardır. Çözünmüş madde miktarının artması suyun azalmasına neden olur.  Çözünmüş madde miktarına göre çözeltilerin ozmotik aktivitelerini tanımlamak için özel terimler kullanılır. Buna göre;  İzotonik çözelti: Çözünmüş parçacık sayısı ile su su konsantrasyonu birbirine eşittir ( %0.85 NaCl gibi).  Hipertonik çözelti: Çözünmüş parçacık sayısı su konsantrasyonundan fazladır ( % 1’lik NACl gibi).  Hipotonik çözelti: Çözünmüş parçacık sayısı su konsantrasyonundan daha azdır 8Distile su gibi).

18 18 Ozmoz (Animasyon)

19 19 Su hücre zarı içerisinden, solütlerin az suyun fazla olduğu ortamdan, solütlerin yoğun suyun az olduğu ortama doğru hareket eder - osmosis Ekstraselluler [NaCl], intracelluler [solute] ortamla dengededir Denge Na-K ATPase pompası tarafından devam ettirilir düşük [solüt] yüksek [solüt] osmotik basınç H2OH2O H2OH2O H2OH2O H2OH2O gerilir büzülür Osmotik dengenin sürekliliği

20 20 Osmos  Düşük solüt konsantrasyonundan yüksek solüt konsantrasyonlu bölgeye doğru suyun hareketi

21 21

22 22

23 23 DİYALİZ

24 24 HÜCRESEL ENERJİYE BAĞLI TAŞINMA YOLLARI  Maddelerin hücre zarından taşınması sırasında hücre zarı aktif olarak rol alır ve hücresel enerjiye gereksinim vardır.  Aktif taşınma, endositoz (faositoz, pinositoz) ve eksositoz gibi şekilleri vardır.

25 25 AKTİF TAŞINMA  Bu taşınma sisteminde maddeler az yoğun ortamdan, çok yoğun tarafa doğru taşınırlar.  Maddelerin taşınmasında bir taşıyıcı moleküle gerek vardır ve bu sırada enerji harcanır. Enerji ATP molekülünden sağlanır.  Bu yolla madde taşınmasını en iyi örnek sodyumun aktif taşınma ile hüce dışına, potasyum (K) ise hücre içine taşınmaktadır.  Glikozun bağırsaklardan kana alınması ve böbreklerin proksimal tubüllerinde geri emilmesi de aktif taşınmaya güzel bir örnek teşkil etmektedir.

26 26 Elektrokimyasal gradyana karşı solütlerin transportu enerji kullanımını gerektirir İki tür strateji söz konusu: ATP-kullanılan pompalar Eşleştirilmiş taşıyıcılar Hedef molekül yokuş yukarı taşınırken, diğeri yokuş aşağı taşınır ATP nin hidrolizi ile birlikte olan yokuş yukarı taşıma Yokuş aşağı gradyan sıklıkla ATP pompaları tarafından oluşturulur Aktif transport

27 27 Üç tip taşıyıcı Uniport: Tek bir molekülün taşınması Symport: İki farklı molekülü aynı yönde taşır Antiport: İki farklı molekülü farklı yönlerde taşır

28 28 Antiport taşınma sistemi

29 29 apikal membran Na-glukoz symporter lateral membran pasif glukoz uniporter bazal membran bağırsak lumen tight junction ekstrasellüler sıvı düşük yüksek Intestinal glukoz transportu-Pasif-Aktif ?

30 30

31 31

32 32 Madde taşınımı

33 33 Zar etrafındaki konsantrasyon gradyanı passif diffüzyonun yönünü ve oranını belirler. Moleküller yüksek konsantrasyonlu bölgeden düşük konsantrasyonlu bölgeye hareket ederler (“yokuş aşağı” transport) Basit diffüzyon: moleküller lipid çift tabakasını rahatça geçerler Kolaylaştırılmış diffüzyon: taşıyıcı protein aracılı diffüzyon (enerji gerektirmez) Solütlerin “yokuş yukarı” hareketi (konsantrasyon gradyanına karşı) enerji gerektirir - Aktif transport Özet- Pasif ve aktif transport-1

34 34 lipid katmanı basit diffüzyon kanal- aracılı taşıyıcı aracılı pasif transportaktif transport taşıyıcı protein konsantrasyon gradyanı Taşınacak madde Özet-Pasif ve aktif transport-2 (Basitleştirilmiş diffüzyon)

35 35 Aktif transport Pasif transport konsantrasyon gradyanı yönündedir (yokuş aşağı) Aktif transport konsantrasyon gradyanına karşıdır (yokuş yukarı)

36 36 ENDOSİTOZ Hücre zarından geçemeyecek büyüklükteki katı veya sıvı maddelerin hücrenin zar yapısında değişiklik olması sonucunda enerji harcanarak hücre içerisine alınmasıdır. Fagositoz ve Pinositoz olarak ikiye ayrılır. 1.Fagositoz: Hücre zarının dışarıya doğru yalancı ayak (pseudopd) çıkararak katı maddeleri içine almasıdır.Hücrenin yemesi anlamınada gelir.(Bakterilerin hücreye alınmasında olduğu gibi). 2.Pinositoz: Hücre zarının stoplazmaya doğru çöküntü oluşturarak hücre zarından geçemeyecek büyüklükteki sıvı molekülleri hücre içine almasıdır. Hücrenin içmesi anlamına gelir.

37 37 Endositozis

38 38 Pinositoz(Animasyon)

39 39 Reseptör Bağımlı Endositoz

40 40 RESEPTÖRE BAĞIMLI ENDOSİTOZ

41 41 EKZOSİTOZ  Hücrede oluşan artık maddeler veya hücrede sentezlenmiş olan hormon gibi maddelerin hücre zarı vasıtasıyla dışarı atılmasıdır.  Dışarı atılacak moleküller zara bağlı kesecikler (veziküller) halinde dışarı taşınmaktadır.

42 42 Iyon Intrasellüler Ekstrasellüler Na + 5-15 mM 145 mM K + 140 mM 5 mM Mg 2+ 0.5 mM 1-2 mM Ca 2+ 10 -7 mM 1-2 mM H + 10 -7.2 M (pH 7.2) 10 -7.4 M (pH 7.4) Cl - 5-15 mM 110 mM sabit anyonlar yüksek 0 mM [intrasellüler] ortam [ekstraselluler] ortamdan çok farklıdır katyonlar (+yüklü türler) anyonlarla dengelenir (- yüklü) Intrasellüler ve ekstrasellüler iyon konsantrasyonları

43 43 HÜCRE ZARLARININ DİNLENİM POTANSİYELİ  Hücrelerin seçici-geçirgen özelliği nedeniyle hücre içindeki ve dışındaki madde konsantrasyonu farklılık gösterir.  Hücre dışındaki sıvıda sodyum (Na) ve klor (Cl) iyon konsantrasyonu yüksek iken, hücre içinde potasyum (K) iyon konsantrasyonu ise dışarıya göre daha yüksektir.  Bu şekildeki bir iyon dağılımı hücre zarının içi ile dışı arasında bir potansiyel farkı oluşturur.İstirahat halinde bir hücrenin dışı pozitif içi ise negatif yüklüdür ve içerisi ile dışarısı arasında -9 ile -100 mV’luk bir potansiyel farkı vardır.Buna DİNLENİM (İSTİRAHAT) POTANSİYELİ adı verilir.

44 AKSİYON POTANSİYELİ  Dinlenim potansiyeli sodyum iyonunun aktif taşıma ile hücre dışına, potasyum iyonunun hücre içine taşınması sonucu oluşmaktadır.  Depolarizasyon: Zarın sodyum iyonlarına karşı geçirgenliği artar ve Na iyonları hızla hücre içine girerek zar potansiyelini pozitif değere (+10-20 mV) ulaştırmasına denir.  Repolarizasyon: Zarın K iyonuna karşı geçirgenliği artar ve K iyonları hücre dışına çıkararak zar potansiyeli tekrar dinlenim potansiyeli durumuna geçer.  Na-K pompası: Repolarizasyon döneminde Na iyonları içeride K iyonları ise dışarıda bulunur (normalin tam tersi). Bu pompa Na iyonlarını dışarı K iyonlarını ise içeri pompalayarak iyon dengesine yardımcı olur.

45 Membran potansiyeli  Na+/K+ pompası hücre içinde yüksek K+ & dışında yüksek Na+ kons’nunu korur  Zar dinlenme potansiyeli: -90mv + Proteins CL- K+ Na+ K+

46

47 47

48 48 Membran transport proteinleri Transport proteinlerin 2 büyük sınıfı var: Taşıyıcı proteinler Zarın bir tarafındaki solütü bağlar ve proteinde oluşan yapısal değişiklik aracılığı ile zarın diğer tarafına iletir Kanal proteinleri Membrandaki hidrofilik porlar bunlar aracılığı ile solütler diffüze olabilir (başlıca iyonlar) lipid katmanı solüt Solüt bağlanma yeri iyon Su nitelikli por Aktif veya pasif Pasif

49 49 Zar transport sistemleri Proteinlerin, membran transportunda önemli rolleri vardır Pompalar, kanallar ve taşıyıcılar spesifik moleküllerin zardan geçmesine izin verir. Yön, konsantrasyon gradyanı tarafından belirlenir

50 50 solüt durum A durum B Dış taraf İç taraf solüt bağlantı yeri taşıyıcı protein Konsantrasyon gradyanı lipid katmanı örn memeli KC hücreleri glukoz taşıyıcısı Farklı yöne doğru transportun derecesi zardaki konsantrasyon gradyanı ile belirlenir. Hep konsantrasyon gradyanı yönündedir (Yokuş aşağı) Kolaylaştırılmış diffüzyon (Çoğu doku hücrelerinde glukoz ve amino asit taşınımı)

51 51 HÜCRENİN GENEL YAPISI

52 52 HÜCRE ORGANELLERİ  MİTOKONDRİ  LİZOZOM  GOLGİ KOMPLEKSİ  ENDOPLAZMİK RETİKULUM  NUKLEUS

53 53

54 54 MİTOKONDRİ  Çift katlı zar ile çevrili olup, yapısında DNA bulunur.  Besinlerin (karbonhidrat ve yağ) CO2 ve H20 ya kadar yıkılarak ATP oluşmasını sağlar. Bu yüzden hücrenin enerji kaynaklarıdır.  Karaciğer, kas ve bez gibi organlarda sayıları fazladır.

55 55 Mitokondrinin yapısı

56 56 LİZOZOM  Zarla çevrili olan ve içinde hidrolitik (eritici) enzimleri içerirler.Golgi kompleksinden tomurcuklanma sonucu oluşurlar.  Hücre sindiriminde görevlidir.  Hücre için fazla ve zararlı maddeleri ortadan kaldırır.  Lizozomlar çeşitli nedenlerle parçalanırsa içlerindeki enzimler hücreleri sindirir.Bu olaya OTOLİZ adı verilir.

57 57 Lizozomun yapısı

58 58 GOLGİ KOMPLEKSİ  Zar yapısında çok sayıda tübül ve veziküllerden oluşmaktadır.  Hücre içinde sentezi yapılan moleküllerin (hormonlar, enzimler) son şekillerinin verilip paketlendiği ve hücre dışına gönderildiği yapılardır.  Sayıları aktif salgı yapan (bez ve sinir hücreleri gibi) hücrelerde sayıları daha fazladır.

59 59 Golgi kompeksi

60 60 ENDOPLAZMİK RETİKULUM  Zar yapısındaki kanallar sistemidir. Üzerlerinde ribozom taşıyanlara GRANÜLLÜ ENDOPLAZMİK RETİKULUM taşımayanlara ise GRANÜLSÜZ ENDOPLAZMİK RETİKULUM adı verilir.  Granüllü endoplazmik retikulumda protein sentezi, granülsüz endoplazmik retikulumda ise çeşitli steroid hormonlar ve yağ sentezi yapılmaktadır

61 61 Endoplazmik retikulum

62 62 NUKLEUS  Bölünme yeteneğindeki hücrelerde bulunur ve iki katlı zart ile çevrilidir.  İçinde nükleolus (çekirdekçik) ve hücrenin genetik materyali (RNA) bulunur.  Nukleus içinde bulunan kromozomlar genetik bilgiyi taşıyan DNA moleküllerinden oluşmuştur.