hücre ve moleküler organizasyon

Hücre ve Moleküler Hücre ve Moleküler OrganizasyonOrganizasyon

Yrd. Doç. Dr. İzzet YelkovanYrd. Doç. Dr. İzzet Yelkovan

Tıbbi Biyoloji ADTıbbi Biyoloji AD

Table 1 Vücudumuzu oluşturan maddeler ve oranları

Element Sembol % Element Sembol %

Molibden

Oksijen

Karbon

Hidrojen

Azot

Kalsiyum

Fosfor

Potasyum

Kükürt

Sodyum

Klor

Magnezyum

Selenyum

Demir

Çinko

Bakır

Iyot

Manganez

Bor

Krom

Kobalt

Flor

O

C

H

N

Ca

P

K

S

Na

Cl

Mg

65.0

18.5

9.5

3.3

1.5

1.0

0.4

0.3

0.2

0.2

0.1

Fe

Zn

Cu

I

Mn

B

Cr

Mo

Co

Se

F

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Eser miktarda

Biyolojik organisazyonun seviyeleri Biyolojik organisazyonun seviyeleri ::

– AtomAtomlarlar– MoleMoleküllerküller – Subcellular organelleSubcellular organellerr– HücrelerHücreler– DokularDokular**– OrganOrganlarlar**– Organ sOrgan sistemleriistemleri**– OrganiOrganizmazma: : Tek bir hücre yada kompleks Tek bir hücre yada kompleks

multiselüler organizmamultiselüler organizma..* * Organisazyon seviyesi tüm organizmalarda Organisazyon seviyesi tüm organizmalarda

bulunmaz.bulunmaz.

•Hücre Teorisi: Hücre Teorisi: ((1838’de Schleiden (botanikçi) ve 1839’da Schwann (zoolog)1838’de Schleiden (botanikçi) ve 1839’da Schwann (zoolog))) Her organizmaHer organizma hücre ya da hücrelerden oluşurhücre ya da hücrelerden oluşurHücre canlılığın en küçük işlevsel birimidirHücre canlılığın en küçük işlevsel birimidirHer hücre sadece daha önce var olan bir hücrenin Her hücre sadece daha önce var olan bir hücrenin

bölünmesi (çoğalması) ile ortaya çıkarbölünmesi (çoğalması) ile ortaya çıkarGünümüzde yaşayan her organizma atasal bir hücrenin Günümüzde yaşayan her organizma atasal bir hücrenin

soyundan gelirsoyundan gelirHer hücre, hücresel düzeyde dengededirHer hücre, hücresel düzeyde dengededir - - homeostasis homeostasis

--Hücre BiyolojisiHücre Biyolojisi:: Sitoloji hücrelerin yapısını ve işlevlerini incelerSitoloji hücrelerin yapısını ve işlevlerini incelerİnsanda 200’den fazla (256) hücre çeşidi bulunurİnsanda 200’den fazla (256) hücre çeşidi bulunur

Organizmaları 3 Önemli Özelliği VardırOrganizmaları 3 Önemli Özelliği Vardır

– Çoğalabilme / Üreme Çoğalabilme / Üreme – Madde ve enerji değişim ve dönüşümü Madde ve enerji değişim ve dönüşümü

– Çevrelerine uyumÇevrelerine uyum sağlayabilmesağlayabilme

Viruslar ??Viruslar ??

Santral DogmaSantral Dogma

GENETİK BİLGİNİN AKIŞ YÖNÜ

DNA RNA PROTEIN

DNA

1

2 3

1. REPLIKASYON (DNA SENTEZİ)2. TRANSKRİPSİYON (RNA SENTEZİ)3. TRANSLASYON (PROTEİN SENTEZİ)

GENOTİPGENOTİP

FENOTİPFENOTİP

Yüzey alanı / HacimYüzey alanı / Hacim

Hücreler Neden Küçüktür?Hücreler Neden Küçüktür?

Yüzey Alanı / Hacim Yüzey Alanı / Hacim

rr2 2 / r / r33

Hücrenin büyüklüğüHücrenin büyüklüğü

İnsan ovumu 200 mikronBalık yumurtası 5 mm Tavuk yumurtası 30 mm

Beyin hücrelerinin en küçüğü 4-5 mikron

Hücre sayısı, rengi, kıvamıHücre sayısı, rengi, kıvamı

İnsanda Kan hücreleri hariç 1013-1014

MSS, retina, lens kristali hücre sayısı sabittir ve sonradan çoğalamaz

Hücreler çoğunlukla renksizdir, pigmentli hücreler hariç

Hücrelerin kıvamları hücre çeşidine göre değişir

Beyin hücreleri- derinin stratum corneum hücreleri

ProkaryotiProkaryotikk (ba (bakterilerkteriler):):– KüçükKüçük, 1—5 µm, 1—5 µm– OOrganellerganelleri yokri yok– Çekirdek yokÇekirdek yok– DNA DNA çembersel haldeçembersel halde– Hücre duvarı varHücre duvarı var

EukaryotiEukaryotikk ( (ör: insanör: insan):):– BüyükBüyük, 8—100 µm, 8—100 µm– OrganelleOrganelleri varri var– ÇekirdekliÇekirdekli– DNA DNA lineer ve kromozomlar lineer ve kromozomlar

halindehalinde– Hücre duvarı yokHücre duvarı yok

HHüücre Tiplericre Tipleri

Prokaryotik Hücre

Ökaryotik Hücre

HHüücre Tipleri - Karşılaştırmacre Tipleri - Karşılaştırmanukleoidnukleoid bölge bölge Hücre duvarıHücre duvarı

Hücre zarıHücre zarı

Metabolik Gruplar • metanojenler • halofiller • termoasidofiller

•Protista•Plantae•Fungi ve•Animalia

Eubacteria ve Archaebacteria Eubacteria ve Archaebacteria

PROKARYOTİK ve ÖKARYOTİK PROKARYOTİK ve ÖKARYOTİK HÜCRELERHÜCRELER

KARAKTERİSTİKKARAKTERİSTİK PROKARYOTİKPROKARYOTİK ÖKARYOTİKÖKARYOTİK

NukleusNukleus YokYok VarVar

Tipik bir hücrenin çapıTipik bir hücrenin çapı 1 1 µµmm 10 – 100 10 – 100 µµmm

Hücre iskeletiHücre iskeleti YokYok VarVar

Sitoplazmik organellerSitoplazmik organeller YokYok VarVar

DNA içeriği DNA içeriği

(baz çiftleri)(baz çiftleri)1x101x1066 – 5x10 – 5x1066 1,5x101,5x1077 – 5x10 – 5x1099

KromozomlarKromozomlar Tek sirküler DNA Tek sirküler DNA molekülümolekülü

Çoklu lineer DNA Çoklu lineer DNA moleküllerimolekülleri

Hayvan hücresiHayvan hücresi Bitki hücresiBitki hücresi

Hücreler ve ViruslarHücreler ve Viruslar

100 m10 m

1 m10 cm

1 cm1 mm

100 m10 m1 m

100 nm10 nm

1 nm0.1 nm

Elek

tron

Mik

roIş

ık M

ikro

skGör

me

Sını

rları

EukaryotikEukaryotik HücrelerHücreler

MitoMitokkondriondri

VirusVirus

ProteinProteinlerler

DNADNA

BaBakkteriteri

AtomAtom

Çok hücreli organizmalarÇok hücreli organizmalar

BüyüklüklerBüyüklükler

Işık mikroskobu: > 0.2 m

Elektron mikroskobu: > 0.2 nm

• klasik• faz kontrast• differential interferens kontrast• fluoresens• konfokal lazer

• transmisyon• scanning

ato

mato

mlala

rrm

ole

kü

ller

org

an

elle

rh

ücre

ler

Göz

Işık mikroskobu

Elektronmikroskobu

5 m

Hayvan hücresi

50 m

2 m


Bazı Hücrelerimiz

Akyuvarlar Akyuvarlar

Alyuvarlar Alyuvarlar

Endotel Endotel HücreleriHücreleri

Bir protozoan ve silleri Sperm ve yumurta

Hayvan Hücresi

LizozomSitozol

Serbest ribozomlar

Mitokonri

Düz Endoplazmik Retikulum

Golgi

Hücre zarı

Transport vezikülü

Granüllü

Endoplazmik

Retikulum

Porlar

ÇekirdekcikÇekirdek zarı

DNA

Hücre iskeleti

Lizozom

1.1. Hücre Zarı / Plazma ZarıHücre Zarı / Plazma Zarı2.2. Sitoplazma / Protoplazma Sitoplazma / Protoplazma ((1839’da 1839’da PurkinjePurkinje (Alman fizyolog) (Alman fizyolog)))

SitozolSitozolSu (çözücü)Su (çözücü)İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)Organik MoleküllerOrganik Moleküller

Monomerler Monomerler Vb. vb. Vb. vb.

OrganellerOrganellerİnklüzyonlarİnklüzyonlarHücre İskelet SistemleriHücre İskelet Sistemleri

3.3. ÇekirdekÇekirdekNüklear zarfNüklear zarfKromatinKromatinMatriks Matriks

Hücre Anatomisi

Hücre ZarıHücre Zarı

Hücre ZarıHücre Zarı1. Hücre1. Hücre

2. Hücre2. Hücre

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı

İşlevi:Fiziksel izolasyon

Canlılığın sınırı

Çevre ile alış-verişi düzenleme (besin-atık)

Yapısal destek ve bütünlük

Yapısı: Sıvı mozaik model, Lipit bilayer, ikili yağ – Lipidler – Proteinler ve – Karbohitratlar

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Sıvı Mozaik Model

Lipit DeniziLipit Denizi

Hücre DışıHücre DışıHücre DışıHücre Dışı

Hücre içiHücre içiHücre içiHücre içi

LIPID BILAYERLIPID BILAYERLIPID BILAYERLIPID BILAYER

Membran Proteinleri

Kolesterol Kolesterol

Karbohidrat

SitoplazmaSitoplazma

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Sıvı Mozaik ModelSıvı Mozaik Model

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Lipit Bilayer

HHiidrodroffobiobikk

HHiidrodroifiifililikk DDışış

İİçç

HHiidrodroffobiobikk

HHiidrodroifiifililikk DDışış

İİçç

LipoLipozzomomlarlar

ŞilomikronlarŞilomikronlar

LipoLipozzomomlarlar

ŞilomikronlarŞilomikronlar

LipitLipit

BilayerBilayer

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-MembranıMembran Fosfolipitleri

PolarPolar BaşBaş

GlGlisiserolerol Kuyruk Yağ AsitleriKuyruk Yağ Asitleri

HHiidrodrofofobibik k = lipofilik= lipofilikHHiidrodroffiliilikk = lipofobik= lipofobik

Non- polar kuyrukNon- polar kuyrukNon- polar kuyrukNon- polar kuyruk

Fosfat Fosfat

Yerleşimlerine göre:– Integral proteinler - Transmembran– Periferal proteinler

İşlevlerine göre:– Sabitleştirici/Ankor proteinler

– Tanıma ve tanıtma proteinleri– Yapışma – tutunma proteinleri– Reseptör proteinler– Taşıyıcı proteinler– Kanal yapıcı proteinler– Enzimler

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-MembranıMembran Proteinleri

Membran Proteinleri

1- Hücre Zarı / Plazma Zarı-Membranı Membran Karbohidratları (Glikokaliks)

ProteoglProteoglikanlarikanlar

GlGlikolipitlerikolipitler

GlGlikikoproteinoproteinlerler

Glikokaliks

Glikokaliks

GlikokaliksGlikokaliks SitozolSitozol ÇekirdekÇekirdek Hücre ZarıHücre Zarı

Hücre Anatomisi

1.1. Hücre Zarı / Plazma ZarıHücre Zarı / Plazma Zarı2.2. Sitoplazma / ProtoplazmaSitoplazma / Protoplazma

SitozolSitozolSu (çözücü)Su (çözücü)İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)Organik MoleküllerOrganik Moleküller

Monomerler Monomerler MetabolitlerMetabolitler

Vb. vb. Vb. vb.

OrganellerOrganellerİnklüzyonlarİnklüzyonlarHücre İskelet SistemleriHücre İskelet Sistemleri

3.3. ÇekirdekÇekirdekNüklear zarfNüklear zarfKromatinKromatinMatriks Matriks

2- Sitoplazma / Protoplazma2- Sitoplazma / ProtoplazmaSitozolSitozol

Su (çözücü)Su (çözücü)

İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)İnorganik maddeler (tuz, mineral mad.)

Organik MoleküllerOrganik MoleküllerMonomerler Monomerler

Vb vb. Vb vb.

MetabolitlerMetabolitlerVb. vb. Vb. vb.

BuharBuharBuzBuzSuSu

NaClNaCl

Kölliker (Alman biyolog) sitoplazma ve nukleus terimleriyle

protoplazmayı daha da ayırmış ve nukleusun

etrafını çeviren protoplazma kısmına

sitoplazma adını vermiştir

Sitozol Organeller ve Kompartmanlar– Membranı olmayan organeller

Hücre iskelet sistemleriMikrovilluslarSentriyoller ve SentrozomSillerKamçılarRibozomlarProteazomlar

– Membranlı organellerEndoplazmik retikulumGolgi apparatusLizozomlar PeroksizomlarMitokondriler

Sitoplazma

Organeller ve Kompartımanlar

Hücreiçi İskelet Sistemleri Hücreiçi İskelet Sistemleri – MMikrofilamentler – Aktin Filamentlerikrofilamentler – Aktin Filamentler– Intermediate filamentIntermediate filamentlerler– MiMikkrotubulrotubuller – Tonofilamentlerler – Tonofilamentler

Hücre İskelet Sistemleri

MikrovilusMikrovilus

Hücre Zarı Hücre Zarı

Mikrofilamentler Mikrofilamentler

TerminalTerminal

Web Web

Mitokondri Mitokondri

RibozomlarRibozomlar(Poliribozom)(Poliribozom) İntermediateİntermediate

filament filament

EndoplazmikEndoplazmik

retikulum retikulum

Mikrotubul Mikrotubul

SalgıSalgı

vezikülü vezikülü

Hücre İskelet SistemleriHücre İskelet SistemleriMikrotubullerMikrotubuller

MOTORMOTOR’lar’lar

• ProteinProteindirlerdirler• Biyoenerji molekülü olanBiyoenerji molekülü olan ATP ATP’yi kullanırlar’yi kullanırlar• Hücre iskelet sistemi üzerinde görev yaparlarHücre iskelet sistemi üzerinde görev yaparlar

• MyosinMyosin Aktin filament üzerinde Aktin filament üzerinde• DDiinein and Kinenein and Kinezzinin Mikrotubuller üzerinde Mikrotubuller üzerinde

• Moleküler ve veziküler taşımacılıkMoleküler ve veziküler taşımacılık

Sentriyoller ve Sentrozom (1887’de 1887’de BoveriBoveri,,)) Hücre bölünmesi sırasında kromozomları ya vru

hücrelere paylaşımını sağlar Hücre iskelet sistemlerini organize eder Moleküler taşımacılığın merkezi ve yönlendiricisidir

Siller ve Kamçılar Bazal cisim ve mikrotubullerden oluşurlar Ritmik hareketler ile çevresel sıvıları hareketlendirir Hücresel yer değiştirmede önemli rol oynar Kamçı bazal cismini sentriol yapar

Organeller ve Kompartmanlar

Siller ve Kamçılar

Ribozomlar Protein sentez merkezleri İki altbirimden oluşur Çok sayıda protein ve RNA’dan (rRNA) oluşan dev

bir moleküler kompleks yapıdır Serbest ya da membrana gömülü olarak bulunurlar Poliribozomlar-Polizomlar halinde iş yaparlar

Proteazomlar Anormal ve işlevsiz proteinleri parçalarlar

Organeller ve Kompartmanlar

EndoplaEndoplazzmimikk Reti Retikkulum (ER)ulum (ER)– Granüllü (Granüllü (RoughRough)) ER (RER), ER (RER),

– Düz (Düz (SmoothSmooth)) ER (SER) ER (SER)

Golgi Golgi

LLizozomlarizozomlar

PeroPeroksizomlarksizomlar

MitoMitokondrikondri

Transport vezikülleriTransport vezikülleri

Membranlı OrganellerEndomembran Sistemleri

Sentez, detoksifikasyon depolama Sentez, detoksifikasyon depolama taşımacılık ve detoksifikasyonda işe karışan taşımacılık ve detoksifikasyonda işe karışan hücre içi membran sistemidirhücre içi membran sistemidirSisternalar şeklinde ağsı bir yapı oluştururSisternalar şeklinde ağsı bir yapı oluştururGranüllü Granüllü ER (RER) ER (RER) üzerinde ribozomlar üzerinde ribozomlar bulunurbulunur – Transport veziküllerini yaparTransport veziküllerini yapar

Düz Düz ER (SER) ER (SER) – Lipitlerin sentezine katılırLipitlerin sentezine katılır

EndoplaEndoplazzmimikk reti retikkulumulum ((1899’da 1899’da GarnierGarnier, ), )

Salgı veziküllerini yaparSalgı veziküllerini yapar

Yeni membran bileşenlerini sentezlerYeni membran bileşenlerini sentezler

Lizozomları paketlerLizozomları paketler

GolgiGolgi ((1898’de Golgi1898’de Golgi))

LizozomlarLizozomlar– Hücre içi sindirimden sorumludurHücre içi sindirimden sorumludur– Otoliziz Otoliziz

PeroPeroksizomlarksizomlar– Toksinleri nötralize eden enzim sistemleriToksinleri nötralize eden enzim sistemleri

LLizozomlarizozomlar veve Pero Peroksizomlarksizomlar

2 H2 H22OO2 2 2 H2 H22O + OO + O22

KatalazKatalaz

Oksijenli solunum ile (aerobik) biyoenerji üretirlerMatrix = mitokondrinin içini dolduran sıvıCristae = Krista = İç membran katlantıları

Mitokondri’ler Mitokondri’ler ((1897’de Benda1897’de Benda))

Dairesel DNADairesel DNA

37 geni var37 geni var

RibozomlarRibozomlar

SimbiyotikSimbiyotik

SiyanobakteriSiyanobakteri

Oval Oval

Spiral Spiral

Disk Disk

ÇomakÇomak

KüreKüre

Sarkoplazmik Sarkoplazmik retikulumretikulum

MitokondriMitokondri

•Hücre SolunumuHücre Solunumu•Gaz değişimi O2 --> CO2Gaz değişimi O2 --> CO2

•Redoks tepkimeleri CH2O --> CO2Redoks tepkimeleri CH2O --> CO2

•ETZ ve Oksidatif fosforilasyonETZ ve Oksidatif fosforilasyon

•TCA - Krebs Döngüsü TCA - Krebs Döngüsü

•Piruvat ---> CO2 + H2OPiruvat ---> CO2 + H2O

MitokondriMitokondri

Hücrede membranlı organeller arasında ya Hücrede membranlı organeller arasında ya bağlantı ya da vesiküller ile membran bağlantı ya da vesiküller ile membran döngüsü vardırdöngüsü vardır

Membranlar sürekli hareket ederler ve Membranlar sürekli hareket ederler ve aralarında membran alış-verişi aralarında membran alış-verişi yaparlaryaparlar

– ERER Transport Transport vveezikülüzikülü Golgi aGolgi aparatıparatı Salgı Salgı veziküllerivezikülleri Hücre zarıHücre zarı

Membran AkışıMembran Akışı

Hücresel organizasyonların merkezi Çift Katlı Çekirdek Zarı ile Örtülü

Perinüklear boşluk

Porlar aracılığı ile sitoplazmaya hükmeder Özellikleri:

nüklear matrix Bir ya da daha fazla çekirdekcik Kromozomlar

Histonlar ile paketlenmiş DNA Kromatin

Çekirdek (1831’de Robert Brown (İngiliz botanikçi))

Çekirdek

ÇekirdekÇekirdek

Çekirdek / Kromatin

Çekirdek / Kromozom

Çekirdek / Nüklear Matiks

Hücrelerin bilgi depolama sistemiHücrelerin bilgi depolama sistemi

Üçlü şifreÜçlü şifre

Genler; Özgül polipeptitler için üçlü şifreler Genler; Özgül polipeptitler için üçlü şifreler halinde düzenlenmiş bilgi öbeklerihalinde düzenlenmiş bilgi öbekleri

Genetik KodGenetik Kod

Gen aktivasyonu RNA polimeraz’ın gen Gen aktivasyonu RNA polimeraz’ın gen bölgesine bağlanması ile başlarbölgesine bağlanması ile başlar

Transkripsiyon DNA’dan mRNA’nın Transkripsiyon DNA’dan mRNA’nın kopyalanması ile olurkopyalanması ile olur– RNA’lar okunabilir ve taşınabilir genetik şifrelerdirRNA’lar okunabilir ve taşınabilir genetik şifrelerdir

GenGen Aktivasyonu ve Protein Aktivasyonu ve Protein SenteziSentezi

Kromozom, DNA ve GenKromozom, DNA ve Gen

HücreHücreNukleusNukleus

KromozomlarKromozomlar

Gen

ProteinProtein

DNA çift sarmalıDNA çift sarmalı

Adenin (A)Adenin (A)

Timin (T)Timin (T)

Sitozin (C)Sitozin (C)

Guanin (G)Guanin (G)

BazlarBazlar

Şeker Şeker Fosfat Fosfat omurgaomurga

Baz çiftiBaz çifti

Protein Sentezi

DNA, RNA’larDNA, RNA’lar

DNA çift sarmalı DNA çift sarmalı (1953’de Watson ve Crick)(1953’de Watson ve Crick)

Adenin (A)Adenin (A)

Timin (T)Timin (T)

Sitozin (C)Sitozin (C)

Guanin (G)Guanin (G)

BazlarBazlar

Şeker Şeker Fosfat Fosfat omurgaomurga

Baz çiftiBaz çifti

Çekirdek / KromatinÇekirdek / Kromatin

Hücre ve Çevresi

• Permeabilite = Geçirgenlik

•Seçici geçirgenlik

• Difüzyon

•Moleküler yer değiştirme / yayılma

• Osmoz

•Suyun hareketi

• Hücre içi transport sistemleri

Diffuzyon

Difuzyon

Kolaylaştırılmış DifuzyonKolaylaştırılmış Difuzyon

Figure 3.22

Osmosis

Sodyum Potasyum Pompası

EndoEndosisitosistosis– PinoPinosisitosistosis– FFagoagosisitosis (pseudopodia)tosis (pseudopodia)

EEksksoosisitosistosis

TranssitosisTranssitosis

Membran Dinamikleri ve Membran Dinamikleri ve TaşımaTaşıma

Reseptor-Aracılı Endositoz

Pinositosis ve Fagositosis

Hücre Yaşam Döngüsü

ProProffaazz

MetaMetafazfaz

AnapAnapfazfaz

TeloTelofazfaz

SitokinezSitokinez

Mitoz Mitoz (1880’de Fleming)(1880’de Fleming)

DNA Replikasyonu

Interfaz, Mitoz, ve Sitokinez

– Kök HücrelerKök Hücreler daha sık bölünürlerdaha sık bölünürler – Büyüme FaktörleriBüyüme Faktörleri hücre bölünmesini uyarırhücre bölünmesini uyarır– TTumorumorlerler ya daya da neoplasm neoplasmlarlar

BenignBenign

Malignant (invasive, Malignant (invasive, veve kanserlikanserli))– Yayılma Yayılma vvee metastasis metastasis– OnOnkkogeneogenelerler

MitotiMitotikk indeksindeks veve KanserKanser

Özelleşme süreciÖzelleşme süreci

Özel bazı genlerin kapatılmasıÖzel bazı genlerin kapatılması

Kapasite ve potansiyellerin sınırlanmasıKapasite ve potansiyellerin sınırlanması

Farklılaşmış hücreler dokuları oluştururFarklılaşmış hücreler dokuları oluşturur

FarklılaşmaFarklılaşma

hücre ve moleküler organizasyon

Documents