Hücre ve Organeller

Hücre Organelleri Doç. Dr. Kadir DEMİRCAN Tıbbi Biyoloji A.D. [email protected] twitter.com/kdemircan1 İnsan Fibroblastları Alp Can, 2002 Hücre Organelleri Doç. Dr. Kadir DEMİRCAN Tıbbi Biyoloji A.D. [email protected] twitter.com/kdemircan1 Hücre Organelleri •  Endoplazmik Retikulum –  Granüllü E.R. –  Granülsüz E.R. • 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Golgi Mitokondri Peroksizom Ribozom Sitoplazma Nukleus Nukleolus Ökaryotik Hücre Plazma Hücresi Endoplazmik Retikulum Nükleus Golgi Ribozom Mitokondri Lizozom 1-­‐Endoplazmik Retikulum •  Lipit, protein, karbonhidrat ve steroid sentezlerinin yapıldığı organellerdir. •  Kıvrımlı tek bir organelden oluşmuştur. Total hücre membranının %50’si-­‐ni oluşturur. •  İkiye ayrılır. –  Granüllü E.R. –  Granülsüz E.R. 1-­‐Endoplazmik Retikulum •  Hücreden hücreye ve hücrelerin fizyolojik etkinliğine göre kanal ve keselerin dizilişi ve miktarı değişir. •  Fazla protein sentezi yapan hücrelerde kanallar genişler. •  Bazı hücrelerde ise ince sıkı ve birbirine paralel lameller biçiminde dizilirler. Endoplazmik Retikulum Düz Endoplazmik Retikulum Granüllü Endoplazmik Retikulum Granüllü Endoplazmik Retikulum Ribozom Düz Endoplazmik Retikulum 1.1-­‐Granüllü Endoplazmik Retikulum !  Sitoplazmik yüzeyinde ribozomlar bulundurur. !  Salgı proteinlerinin yapıldığı bölgedir. Salgı proteinlerinin birçoğu glikoprotein yapısındadır. !  Zara proteinler ve fosfolipidler ekleyerek büyümesini ve transpot veziküller ile paketlenmiş ürünlerin taşınmasını sağlarlar. 1.1-­‐Granüllü Endoplazmik Retikulum !  Granüllü Endoplazmik Retikulum 3 önemli görevi bulunmaktadır. 1-­‐Post translasyonel modifikasyon !  Protein sentez sonrası modifikasyon 2-­‐Proteinlerin 3 boyutlu yapısının kazandırılması !  Şaperonlar 3-­‐Proteinleri glikolizasyonu !  Hücre dışına salgılanacak proteinlerin sentezi 1.1-­‐Granüllü Endoplazmik Retikulum Post tranlasyonel modifikasyon Proteinlere 3 boyutlu yapı kazandırıllması Proteinlerin glikolizasyonu Post Translasyonel Modifikasyon •  Protein sentezi sonrası bazı aminoasitler modifiye edilir. •  Post tranlasyonel modifikasyon –  Lizin hidroksilizin –  Prolin hidroksiprolin –  Histidin metilhistidin –  Glutamat gama karboksiglutamat Çekirdek REPLİKASYON DNA => DNA DNA Polimeraz TRANSKRİPSİYON DNA => RNA RNA Polimeraz TRANSLASYON RNA => Protein Ribozom POST TRANSLASYON MODİFİKASYON Modifikasyon Granüllü E.R. Proteinlerin Glikolizasyonu •  Granüllü E.R., proteinlere hem O bağlı hem de N bağlı glikolizasyon ile karbonhidrat ilave edebilmektedir. Alanin O-­‐glikolizasyon N-­‐glikolizasyon Dolikol fosfat Lösin Serin Tirozin PROTEİN Aspargin Valin Histid
Proteinlerin Glikolizasyonu •  O bağlı glikolizasyonda serin treonin aminoasitleri kullanılır •  N bağlı glikolizasyonda ise asparagin aminoasidi kullanılır. •  GER’da N bağlı glikozilasyon için ise aracı molekül dolikol fosfat kullanmaktadır. –  Tunikamisin GER’da N bağlı glikolizasyonu dolikol fosfat üzerinden inhibe eder. Proteinlerin Glikolizasyonu •  Hangi proteinler glikolizasyona uğrar; –  Hücre dışına gönderilecek proteinlerin •  Elastin, Kollajen –  Plazma proteinlerinin •  Seruloplazmin, album –  Organellerin membran proteinleri •  Mitokondri hariç –  Lizozomal proteinler Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı •  Proteinlerin katlanması ve üç boyutlu yapı kazanmalarını sağlamak. •  Proteinler ribozomda sentezlendikten sonra üç boyutlu yapılarının kazanılması için şaperon denilen moleküllere ihtiyaç duyulur. –  Hsp70, Hsp90, kalneksin, kalretikülin •  Şaperon adı verilen proteinler GER’dan salgılanır. Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı Ribozom mRNA şaperon Olgunlaşmamış Protein şaperon Katlanmış Olgun Protein Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı •  Eğer şaperonlar tarafından proteinlerin katlanması gerçekleştirilemezse, proteinler fonksiyon göremez ve çeşitli hastalıklar oluşur. –  Alzheimer –  Amiloidoz Tau Proteini Yanlış Katlanmış Alzheimer Tau Proteini Hsp 70 Normal Doğru Katlanmış Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı ŞAPERON. 1.1-­‐Düz Endoplazmik Retikulum •  Lipit metabolizması yoğun hücrelerde miktarı fazladır. Dört ana fonksiyonu vardır. –  Kalsiyum depolanması (Sarkoplazmik Retikulum) –  İlaç detoksifikasyonu (sit p450) –  TAG ve steroid hormon sentezi –  Glikojenden glikoz mobilizasyonu (glukoz 6 fosfataz enzimi içerir) 1.1-­‐Düz Endoplazmik Retikulum •  Daha çok lipit sentezi yapan ve steroit tipte hormon salgılayan hücrelerde (gonatlar) yoğun bir şekilde bulunmaktadır. •  Bu nedenle lipit biyosentezinde etkili olan özellikle fosfolipit, yağ asidi ve steroid sentezinden sorumlu enzimleri içerir. Düz Endoplazmik Retikulum 1.1-­‐Düz Endoplazmik Retikulum •  Kas hücrelerindeki düz E.R’de vesiküller ve tubuller, kasılma süreci sırasında açığa çıkan kalsiyumu depolayarak iş görür. •  Karaciğer hücresinde ise glikojen depolanması, kolesterol yapımı ve toksik maddelerin etkisinin ortadan kaldırılması gibi çeşitli fonksiyonlara sahiptir Düz Endoplazmik Retikulum 2-­‐Golgi Kompleksi •  Makromoleküllerin intrasellüler hareketleri açısından önemli bir yönlendiricidir. •  Golgi sistemi yapısal ve fonksiyonel olarak asimetriktir. •  Granüllü endoplazmik retikuluma bakan kısmı cis bölgesi, plazma membranına bakan kısmı trans bölgesi olarak adlandırılır. 2-­‐Golgi Kompleksi •  Küçük membran vezikülleri endoplazmik retikulumdan tomurcuklanarak cis golgi’ye ulaşır ve trans yüze ilerlerken modifiye edilir. •  Proteinlerin glikolizasyonu gerçekleştirilir. •  Lizozomlara yönlendirilecek proteinlerin oligosakkaritlerindeki mannoz rezidüvleri fosforillenir. Golgide paketlenme inhibitörü Brefeldin A I-­‐Hücre (cell) Hastalığı GOLGİ M6P Reseptör Mannoz 6 fosfat M6P Lizozomal enzimlere mannoz 6 fosfat eklenmesi Lizozomal hidrolazlar M6P ile lizozomal enzimlerin ayrılması LİZOZOM GOLGİ_E.R. MANNOZ 6 P 3-­‐Mitokondri •  Kendi DNA’sı bulunur. (çembersel, histon proteini içermeyen, nükleozom bulunmayan) •  Kendi RNA’sı bulunur. •  Çift membranlı •  İç membran aşırı seçici geçirgen –  Proteinden en zengin membran Mitokondride Gerçekleşen Reaksiyonlar –  ATP üretimi –  ETZ –  TCA –  YA b-­‐Oksidasyonu (YA yıkımı) –  Porfirin Metabolizması (İlk ve Son 3 basamağı) –  Üre siklusunun 1 ve 2. Basamağı –  D vit Aktivasyonu (1a-­‐Hidroksilaz enzimi Böbrek) –  Karaciğerde keton cisimlerinin sentezi –  Periferde keton cisimlerinin oksidasyonu ERİTROSİT 4-­‐Peroksizom •  Yağ asidi ve aminoasitlerin yıkımı gerçeklesir. •  Çok uzun zincirli yağ asitlerinin oksidasyonu •  a oksidasyon (Fitanik asit yıkımı) REFSUM HASTALIĞI •  Yağ asitlerinin β oksidasyonu sonucunda H2O2 oluşur. –  Katalaz peroksizomlarda bol miktarda bulunur. 4-­‐Peroksizom •  Safra tuzu sentezi, plazmolojen sentezi. •  Peroksizom yokluğuyla karekterize Zellweger hastalığı –  (mongoloid yüz görünümü) 5-­‐Lizozom •  Lizozom Golgi aparatından tomurcuklanmayla oluşur •  Olgunlaşmasını tamamlamış lizozomlar Primer lizozomdur. Sindirim yapmaz. •  Hücre dışından alınan yabancı maddeyi içeren vezikül ile birleşmiş olan lizozomlar ise Sekonder lizozomdur (Fagolizozom) 5-­‐Lizozom •  Lizozomlarda Makrofaj gibi Fagositoz yapan hücreler de çoktur •  Lizozomlar Otofajik Vokuoller yapar, Bunlardan da Lipofuksin gelişir. Lipid (LDL) Peroksidasyon Ürünü; MALONDİALDEHİT 5-­‐Lizozom •  Lizozomlar Normal yaşlanmış proteinleri ATP gerektirmeyen bir işlemle yıkar •  Ubikütin ise sitoplazmada ATP gerektiren bir işlemle proteinleri yıkar. •  Lizozomlar: Asit Fosfataz, Esteraz, Sülfataz, Katepsin, B-­‐
Glukaronidaz içerir Ubikitin Protein Proteosom 6-­‐Ribozom •  Ribozomlar prokaryotlar ve ökaryotlarda bulunan yapılardır. •  Proteinlerden ve nukleolusta yapılan prokaryotlarda 3 ökaryotlarda 4 rRNA molekülünün oluşturduğu karmaşık yapılardır. •  Protein sentezinden sorumlu ribozomal RNA ve proteinlerden oluşan küçük zarsız organellerdir. s = Svedberg units Ribozom Tipleri •  Ribosomlar hücre içine iki şekilde bulunur; –  Serbest –  Bağlı (E.R. Bağlı fonksiyon görürler) •  Ribosomlar hücre içinde çeşitli bölgelerde bulunmakla beraber ribozomun lokasyonu hücrenin işlevine bağlı olarak değişebilir Serbest Ribozom •  Sitozolde bulunurlar •  Tek bir ribozom veya poliribozom olarak tanımlanan ribozom grubları şeklinde bulunurlar •  Yapısal Proteinler (sadece polipeptit yapıda olanlar) sentezlenir (yani glikoproteinler, Glikolipidler burada sentezlenmez) •  Stoplazmik Proteinler (LDH) •  Nükleer Protein (Histon) •  Mitokontrial Proteinler Serbest Ribozom Granüllü E.R. Bağlı Ribozom Sitozol Sitozol Granüllü E.R. Protein Nükleus Mitokondri Peroksizom Yapısal Proteinler Protein Hücre Zarı Lizozom Hücre Dışı Proteinler Prokaryotik Ribozomların bileşenleri Approximate number of nucleotides
Subunit Location
16s
1,542
30s
5s
120
50s
23s
2,904
50s
Type of rRNA
Ökaryotik ribozomların bileşenleri Type of rRNA
Approximate number of nucleotides
Subunit Location
18s
1,900
40s
5s
120
60s
5.8s
156
60s
28s
4,700
60s
7-­‐Sitoplazma SİTOPLAZMA •  Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran canlı sıvıdır. •  Büyük bir kısmı sudur. İçerisinde organel denilen çeşitli görevleri üstlenmiş ve özelleşmiş yapılar bulunmaktadır. İki kısımdır. –  Sıvı kısım: •  Su, protein, yağ, karbonhidrat, mineral, vitamin, RNA çeşitleri, nükleotidler, ATP ve enzimler gibi organik ve inorganik maddelerden oluşmuştur. –  Organeller : •  Özel yapı ve görevi olan sitoplazmik cisimlerdir Sitoplazma Yer Alan Reaksiyonlar SİTOPLAZMA Karbonhidrat metabolizması Glikoliz HMY Glikojen Sentezi ve Glikojen Yıkımı Aminoasit metabolizması Üre siklusunun bir kısmı Oksidatif deaminasyon,dekarboksilasyon Yağ asidi metabolizması Yağ asidi sentezi Nükleotid metabolizması Pürin Sentez Yıkım Pirimidin Sentez Yıkım Ubikitin Protein Proteosom UbiquiBn 8-­‐Nukleus SİTOPLAZMA •  Nukleus nukleus zarfı (kılıf) adı verilen hücre membranına (zarına) benzeyen bir yapıyla sitoplazmadan ayrılır. •  Bu yapı nukleusa ait bölmeyi belirler ve porlar içeren iki adet membrandan oluşur. •  Nukleus sıvısı (nukleoplazma) sitoplazmaya benzer jel kıvamında pek çok maddenin çözündüğü bir sıvıdır. •  Hücrenin genlerinin çoğu nukleusta yerleşmiştir. •  Nukleus DNA, RNA, nukleoplazma ve nukleolus içerir 8-­‐Nukleus SİTOPLAZMA Yapısal olarak nukleus 3 ana parçadan oluşur. Nükleer membran Nukleolus Kromatin 8-­‐Nukleus SİTOPLAZMA •  DNA bulunur. •  Çift katlı zar ile sarılmıştır. •  Iç nükleer membran LAMİN proteinleri tarafından meydana getirilmiştir. •  DNA lineer/çembersel •  DNA bazik yapıdaki histon proteinleri ile paketlenmiştir. •  Nükleozom 8-­‐Nukleus SİTOPLAZMA •  Hücrenin nukleusunda DNA ve RNA, hücreyi oluşturmak ve kontrol etmek üzere birlikte çalışırlar. •  DNA’daki kalıtsal bilgi RNA’ya çevrilir (transkripsiyon) ve bu ürün (haberci) nukleus porları yoluyla nukleustan dışarı protein sentezinin yapıldığı ribozoma taşınır 9-­‐Çekirdekçik SİTOPLAZMA •  Membranı yoktur. •  rRNA sentezinde rol alır. •  Proteinlerin çokça sentezlendği hücrelerde miktarı fazladır. Organel Belirteç enzim Fonksiyon Nukleus DNA Transkripsiyon Ribozom RNA Protein sentezi Mitokondri Glutamat dehidrogenaz Sitokrom c-­‐oksidaz Süksinat Dehidrogenaz Oligomisine duyarlı ATPaz Oksidatif fosforilasyon TCA, Yağ asidi zincir uzatma Oksidatif fosforilasyon Endoplazmik R Glukoz 6-­‐Fosfataz Sit b5 redüktaz Glukoneogenez Yağ asidi zincir uzatılması Lizozom Asit fosfataz β-­‐ galaktosidaz Hidrolaz enzimleri Proteolitik enzimler Sitozol LDH Glukoz 6 P Dehidrogenaz Glikoliz Pentoz fosfat yolu Peroksizom Katalaz Ürik asit oksidaz H2O2 oluşumu ve yıkılımı Golgi Galaktozil transferaz Mannosidaz Glikozilasyon Glikoprotein sentezi Plazma membranı Na-­‐K ATP az 5-­‐nükleotidaz Transport İntra ve ekstrasellüler iletişim Barsak mukozası Maltaz, Dipeptidaz Sindirim ve emilim •  Hangi marker eşlemesi yanlıştır?(Nisan 2000) A) Plazma zarı -­‐ Na/K ATPaz B) Mitokondri -­‐ LDH C) Nükleus -­‐ DNA D) Peroksizom -­‐ Katalaz E) Lizozom -­‐ Asit fosfataz DUS-­‐2012-­‐EYLÜL DUS-­‐2012-­‐EYLÜL Sentezlenmiş proteinlerin doğru katlanmasına yardımcı olan molekül aşağıdakilerden hangisidir? (2010-­‐NİSAN) •  A) Kolesterol •  B) Şaperon •  C) Porin •  D) Lamin •  E) Glikozaminoglikan Glikoprotein sentezinde karbonhidratlara glukoz katılması nerede olur? (Nisan 1993) •  A) Endoplazmik retikulum -­‐ Golgi •  B) Sitoplazma -­‐ Hücre membran •  C) Ribozom -­‐ Mitokondri •  D) Lizozom -­‐ Çekirdek •  E) Sitoplazma -­‐ Hücre zarı •  Aşağıdakilerin hangisinde bir metabolik yol, ger-­‐ çekleştiği hücre organeliyle birlikte verilmemiştir? (2010-­‐Aralık) A) Kompleks makromoleküllerin yıkımı – Lizozom B) DNA ve RNA sentezi – Çekirdek C) Heksoz monofosfat yolu – Peroksizom D) Yağ asitlerinin oksidasyonu – Mitokondri E) Glikoliz ve yağ asitleri sentezi – Sitoplazma 2013-­‐NİSAN •  Aşağıdakilerden hangisi oligosakkaridlerin proteinlere transferinde görev alır? (Eylül 2009) A)Lanosterol B) Lipoik asit C) Tiamin pirofosfat D) Fosfopantotein E) Dolikol Sıra Sizde
Aşağıdaki proteinlerden hangisinin tamamı G.E.R. sentezlenmez? •  A) Plazma membranı proteinleri •  B) Golgi cisimciği proteinleri •  C) Lizozomal enzimler •  D) Mitokondriyal proteinler •  E) Salgılanan proteinler Steroid hormon sentezleyen hücrelerde hangi organel iyi gelişmiştir? •  A) Granülsüz endoplazmik retikulum •  B) Granüllü endoplazmik retikulum •  C) Ribozom •  D) Peroksizom •  E) Lizozom Yabancı bileşiklerin (kse-­‐nobiyotiklerin) metabolizmasında görev alan sitokrom P450 enzim sistemi hücrenin hangi bölgesinde bulunur? •  A) Düz E.R. •  B) Lizozomlarda •  C) Çekirdek zarında •  D) Sitoplazmada •  E) Mitokondri dış zarında •  Tunikamisin aşağıdakilerden hangisini inhibe ederek etki gösterir? A) İyon kanalları B) Peptid bağları C) Pürin bazı sentezi D) Glikoprotein sentezi E) Hücre duvarı