hücre membranı prof.dr .selma yilmazer prof.dr .turgut ulutİn

Hücre Membranı

Prof.Dr.SELMA YILMAZERProf.Dr.TURGUT ULUTİN

İstanbul Üniversitesi

Cerrahpaşa Tıp Fakültesi

Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı

HÜCRE MEMBRANI

• PLAZMA MEMBRANI

PLAZMALEMMA

75-80 AºElektron Mikroskobu ile görülebilir

* Mekanik mikromanipulasyon ( 1926 Chamber)

* Fizyolojik deneyler;

hipotonik , hipertonik  ortamlarda

hücrelerin şişme ve büzülmesi

Fonksiyonları

1.Sitozol ve dış ortam arasındaki farklılığın sürdürülmesi

2.İyon ve makromolekül trafiği

3.Hücre-hücre tutunması, adhezyonu

4.Hücre-hücre haberleşmesi

5.Hücre tanıması (antijenik makromoleküller içerir)

6.Reseptörler ile hücre dışındaki sinyaller

( örn.hormonlar) alınır

Tüm Biyolojik Membranlar

 *Lipid ve Protein molekülleri içerirler

Genel yapı;• İnce bir lipid tabakası (çift tabakalı)• Lipid tabakası içine gömülmüş protein molekülleri

Özellikleri• Membranlar,dinamik sıvı yapılar, • Moleküllerinin çoğu hareketlidir • Asimetrik yapıdadır

Lipid-protein oranı değişkendir

Myelin membranı ; %82 lipid %18 protein Mitokondri iç membranı; %25 lipid %75 protein

 Lipidler membranın esas yapısal elemanıdır

Çift tabaka halinde dizilmiş fosfolipidler membranın sınırlayıcı yapısını oluşturur

• Seçici geçirgen bariyer

(Küçük hidrofobik gazlar; O2, CO2, N2, küçük yüksüz moleküller; su, etanol, gliserol, üre diffüzyonla geçer)

Amfipatik moleküller

I- Fosfolipidler

II-Kolesterol

III- Glikolipidler

MEMBRAN LİPİDLERİ

I-Fosfolipidler(Membranda en çok bulunan lipid)

• Fosfatidilkolin *• Fosfatidiletanolamin*• Fosfatidilserin * (negatif yüklü)• Sfingomyelin *

• Fosfatidilinositol ( az miktarda bulunur fakat hücre sinyalleşmesinde çok önemli rol oynar)

(*)Memranda en çok bulunan fosfolipidler

Amfipatik özelliği sonucu;

*Kendiliğinden 2 tabaka (sulu ortamda) oluşturur 

*Kapalı kompartman oluşturur

*Sıvı oluşu

(Bu nedenle Lipidler membran oluşturmak için ideal moleküllerdir)

MEMBRAN LİPİDLERİ

Çift tabakalı lipid (bilayer) yapının keşfi Gorter ve Grendel ‘ın ilk membran modeli (1925)

Eritrosit membranında lipidlerin düzeni üzerindeki deneyler

Sentetik çift tabakalı lipidler :

(Yapay membranlar)

1-Lipozomlar

2-Siyah membranlar

Lipid asimetrisi2 tabaka farklı fosfolipid içeriğine sahiptir.

Fosfatidilserin ve Fosfatidiletanolamin sadece iç yaprakta,

Fosfatidilkolin ve Sfingomyelin dış yaprakta

Lipid asimetrisi membran fonksiyonları açısından önemlidir

Ökaryotik membranlar neden farklı fosfolipidlerin bir karışımını içerir?

*Bazı membran proteinleri sadece

belirli fosfolipidler varlığında iş görebilir

*Bazı enzimler membranın sitozolik yüzündeki özel lipid baş gruplarına bağlanırlar.

Örn.Protein kinaz C (PKC) fosfatidilserinin yoğun olduğu iç yüze bağlanır ve bu (-) yüklü fosfolipid varlığında aktif olur.

II.Kolesterol

  Ökaryotik plasma membranları

çok miktarda kolesterol içerir

1- Membran sıvılığını belirler

2- Membran geçirgenliğini azaltır.

3- Membranın dayanıklılık ve esnekliğini arttırır.

Bakteri plasma membranlarında kolesterol yoktur

Membran Sıvılığını Belirleyen Faktörler

1-Kolesterol miktarı

2-Lipid bileşenleri

3-Sıcaklık

Lipid salları

• Plazma membranı sfingolipid,

kolesterol ve

bazı membran proteinlerinden zengin

topluluklar içerir (lipid yamaları veya lipid salları)

Membran içindeki lipid molekülleri hareketlidir (1970)

Lipid Hareketleri 1-Lateral difüzyon (1 sn'de 2 µ)

2-Rotasyon hareketi

3-Takla hareketi (çok nadir)ER membranlarında Enzim:fosfolipid translokatör 

MEMBRAN PROTEİNLERİ

 *Protein molekülleri küresel tanecikler şeklindedir ve

*Çoğu lipid içinde gömülüdür.(Sıvı -Mozaik Model)

*Membran işlevlerinin çoğunu yerine getirir.

*Membran proteinleri asimetrik yerleşirler.

*Çoğu membran proteini amfipatik moleküllerdir.

*Membran proteinleri hareketlidir. (Frey ve Edidin 1970)

1-Periferal (ekstrinsik) proteinler Yüzeyde bulunan diğer proteinlere tutunurlar (protein-protein

etkileşimi)•  Sitozole bakan lipid tabakasına bir yağ asidi zinciri ile

tutunan proteinler• Dış yapraktaki fosfotidilinositole bir oligosakkarit zinciri ile

tutunanlar

2-İntegral (İntrinsik) proteinler Lipidlerin hidrofobik bölgesi ile etkileşirler• Transmembran proteinler (tek geçişli alfa heliks, çok geçişli)• Beta tabakalı fıçı şeklindeki transmembran proteinler

MEMBRAN PROTEİNLERİ

• Proteinlerin membran içine gömülü yuvarlak tanecikler şeklinde olduğunun keşfedilmesi (Steere ve Moor 1961)

Dondurup-Kırma Yöntemi

1-Fiksasyon (glutaraldehit)

2-Kriyoprotektan içine koyma (örn.gliserin)

3-Dokuyu dondurma (-150ºC sıvı nitrojen)

4-Kırma

5-Platin ve karbonla yüzeyi kaplama (replika)

6-Elektron mikroskobunda gözleme

Membran proteinleri hareketlidir(Frey ve Edidin 1970

• Membran proteinleri çift tabakalı lipid içinde lateral hareketler yaparlar

• Membran proteinlerinin hareketliliği

hücre füzyonu deneyleri ile ispatlandı

Membran proteinlerinin fonksiyonları

1-Hücre içine, dışına molekül transportu (Transport proteinleri Örn. Na-K+ ATPaz)

2-Hormonlar ve çevredeki diğer kimyasal maddelerden sinyaller alır ve bunları hücre içine iletir.

(Reseptör proteinler)

3-Ekstraselüler matriks elemanları için tutunma yerleri oluşturur.

(Ekstraselüler matriks reseptörleri. Örn. İntegrin)

Membran proteinlerinin fonksiyonları

4-Sitoiskelet elemanları için tutunma yerleri oluşturur (Örn.Katenin)

5-Hücrenin diğer hücrelere tutunması (Örn.Kaderin)

5-Membrana bağlı enzimler olarak çeşitli kimyasal reaksiyonların katalizlenmesi

6-Hücrenin antijenik özelliklerinin sağlanması. (Hücre yüzey antijenleri Örn.MHC proteinleri)

İnsanda hücre yüzey antijenleri

HLA (İnsan lökosit antijenleri)= MHC molekülleri (doku uyumu antijenleri)

MHC Proteinleri

1-MHC sınıf I (tüm nukleuslu hücre yüzeyleri)2-MHC sınıf II (B lenfosit ve makrofaj yüzeyleri)

Hücre yüzey antijenleri(Hücre-hücre tanıması)

MHC Proteinleri

• Sabit Bölgeler (tüm bireylerde aynı) • Değişken Bölgeler (bireyler arasında farklılıklar var) Her bireyin MHC molekülleri diğerlerinden farklı

(tek yumurta ikizleri hariç)En polimorfik molekül MHC değişkenliği doku transplantasyonunu önler. MHC antijenleri=Transplantasyon antijenleri

MEMBRAN KARBOHİDRATLARI

%2-10 • Eukaryotik hücre membranının sadece dış yüzünde bulunur (asimetrik)• Glikokaliks (Hücre mantosu) oluşturur Glikoproteinler (Membran dış yüzündeki proteinlere) Glikolipidler (Dış yapraktaki lipidlerin hidrofilik

uçlarına)

• Sitozolik yüzde "CH" yok 

Membran Karbohidratlarının Fonksiyonları :

1-Hücrelerarası temas ve adhezyon (Doku bütünlüğü)

2-Büyük taneciklerin geçişi için bariyer

3-Sindirim enzimleri, safra tuzları etkisine karşı koruyucu (barsak epiteli)

4-Hücre-hücre tanıması, hücre matriks tanıması

5-Reseptör (peptid hormonlar, hücre zehirleri örn.kolera ve tetanus toksinleri) virus, bakteri tutunma bölgeleri

6-Kan grubu antijenleri (A,B,O)

Glikolipidler (Dış yapraktaki lipidlerin %5 i)

• Tüm hayvan hücre membranlarında ve bazı iç membranlarda bulunur

• Sinir hücrelerinde ve beyinde çok bulunur *Galaktoserebrosit (Myelin %40) *Gangliosidler (En kompleks glikolipid): Bir veya daha çok sialikasit= N-asetil nöraminik asit NANA içerir, Membrana (- ) yük verir

Gangliosidler Sinir hücrelerinde tüm lipidlerin %5-10’nunu oluşturur40 farklı gangliosid belirlenmiştir • Glikolipid metabolizması bozukluğu Tay-Sachs hastalığı

GM2 normal dönüşümü yapılamaz, birikir Sonuç:   Beyin ve sinir fonksiyon bozukluğu, zeka geriliği, erken ölüm

Glikolipidler ve glikoproteinler hücre içine alınan bazı maddeler için bağlanma bölgeleri

oluşturur (örn: bazı peptid hormonlar, kolera ve tetanus toksinleri, bazı

viruslar ve bakteriler)

• Gangliosid GM1 Kolera toksini için reseptör

Kolera toksini GM1 e bağlanır. Hücre içine girer İntraselüler c-AMP artışı Na+ ve su atılımı

• CD4 (T lenfosit hücre yüzey glikoproteini) HIV (AIDS) virusu için bağlanma bölgesi

• Kanser hücrelerinde plazma membranı karbonhidratlarında değişiklikler görülür

• Embriyonik gelişimde programlanmış değişiklikler oluşur

Kan grubu antijenleri

Glikoprotein, glikolipidCH grubu antijenik belirleyiciA grubu olan bireyin CH düzeni B grubu olan bireyden farklı A ----- B = immun cevap Kan nakli  Donör ve alıcı aynı gruptan ise immun cevap

oluşmaz.

Tüm bireylerde “O” antijenini sentezleyen enzimler vardır. O” antijeni,

fukoz,

galaktoz,

N-asetilglukozamin,

glukoz

zincirinden oluşur

A grubu; “O” antijenine bir

N-asetil galaktoz amin ekleyen enzime sahip• B grubu; galaktoz ekleyen enzime sahip• AB grubu; hem A hem B antijenlerini sentezler• “O” grubu; sadece “O” antijenini sentezler

Kan Grubu Antijen Alabileceği Kan Grubu

A A A ve O

B B B ve O

AB A ve B Hepsi

O Hiçbiri O