Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 38

MEMBANLAR: KİMYASAL BİLEŞİM VE ORGANİZASYON PowerPoint PPT Presentation


  • 201 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

MEMBANLAR: KİMYASAL BİLEŞİM VE ORGANİZASYON. Prof.Dr.Hafize Uzun. Hücre Membranlarının Özellikleri. Biyolojik membranlar hücre içini dış ortamdan ve hücre içi organelleri sitoplazmadan ayıran ileri derecede visköz, fakat esnek yapılardır.

Download Presentation

MEMBANLAR: KİMYASAL BİLEŞİM VE ORGANİZASYON

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

MEMBANLAR: KİMYASAL BİLEŞİM VE ORGANİZASYON

Prof.Dr.Hafize Uzun


H cre membranlar n n zellikleri

Hücre Membranlarının Özellikleri

Biyolojik membranlar hücre içini dış ortamdan ve hücre içi organelleri sitoplazmadan ayıran ileri derecede visköz, fakat esnek yapılardır.

Plazma membranı hücrelerin dış sınırlarını belirlemekte ve bu sınırlar içindeki moleküler trafiği düzenlemektedir.

İntrasellüler membranlar hücre içi boşluğu, hücresel işlemleri ve elemanları ayırmak üzere kompartmanlara böler ve böylece mitokondri, endoplazmik retikulum, golgi aygıtı, lizozomlar, salgı vesikülleri, nukleus gibi birbirinden yapısal olarak ayırt edilen organelleri oluşturur.

Membranlar hücre ve organellere fonksiyonlarına uygun yapı ve şekil kazandırırlar.


H cre membranlar n n zellikleri1

Hücre Membranlarının Özellikleri

Hücresel bütünlük: plazma membranı

Hücre içi kompartmanlar: organeller

Viskos, plastik, dinamik, asimetrik çift tabaka

Lipidler, proteinler, karbonhidratlar

Termodinamik olarak stabil

Metabolik olarak aktif

Nonkovalan oluşum


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Plazma membranının dış yüzünde peptid hormonlar, nörotransmitterler gibi sinyal molekülleri için spesifik reseptör proteinleri bulunmaktadır.Bu reseptörler hücre dışı sinyalleri hücre içine iletmekte ve hücre içi moleküler değişiklikleri tetiklemektedir.

Plazma membranları endositoz ve eksositoz yolu ile dış ortamla madde alışverişi yapmaktadır.

Ayrıca birbirine bitişik komşu hücreler arasında aralık kavşaklar(gap junctions) adı verilen spesifik membran yapıları üzerinden madde alışverişi sağlanmaktadır.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Membranlar hücre içinde lipid ve belirli proteinlerin sentezi ve mitokondride enerji iletimi gibi hücresel olayları organize etmektedirler.

Adezyon molekülleri komşu hücreleri birbirine bağlamaktadır. Plazma membranının dış yüzünde benzer hücrelerin birbirlerini tanımasını ve bir araya gelmesini sağlayan bileşikler bulunmaktadır

Membranlar rijid veya impermeabl değil, oldukça mobil ve dinamik yapılardır. Membranların yapısı, organizmalar arası hücreler arası ve organeller arası farklılıklar gösterir


Plazma membran n n fonksiyonlar

Plazma Membranının Fonksiyonları

Bariyer

Selektif permeabilite

Endositoz, eksositoz, “gap junction”

Reseptörler ve sinyal iletimi

Tanıma ve hücreler arası etkileşim

Hücrenin şekil ve hareketi (örn.amiboid hareket)

Bazı hücreler yalancı ayaklar(uzantılar) oluşturarak hareketlilik sağlıyabilirler. Bu çıkıntılar ile yabancı maddeleri fagozite ederler. Hareketleri sırasında yer değiştirmeleride mümkündür. Bu hareketlere amiboid hareket denir. Hücre yüzeylerindeki transport hareketleri ve kontraktilite


Biyolojik membran yap s s v ak kan mozaik model

Biyolojik membran yapısı , ‘sıvı akışkan mozaik model ‘

Lipitler ve proteinler membranda, Singer ve Nicolson ( 1972 ) tarafından önerilen, sıvı akışkan mozaik modeli olarak tanımlanan bir düzende yerleşmektedir.

Bu modele göre, biyolojik membranların temel yapısını fosfolipid çift tabakası oluşturmakta,

Bazı proteinler (integral veya intrinsik proteinler) bu lipid çift tabakayı bir veya birkaç kez katetmekte ve her iki tarafta sulu çevre ile temas etmektedir, diğerleri ise kısmen gömülmüş olarak bulunmaktadır.

Bazı proteinler (periferik veya ekstrinsik proteinler) lipid çift tabakanın iç veya dış yüzeyine gevşek bir şekilde bağlı bulunmaktadır


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Membran lipidleri yapılarında hidrofilik ve hidrofobik grupları içermeleri nedeniyle amfipatik bileşiklerdir.

Amfipatik lipidlerin

hidrofilik polar baş kısımları su ile ilişkili ve

hidrofobik nonpolar kuyruk kısımları(yağ açil zincirleri) ise sudan uzak olan membranın merkezinde bir araya gelecek şekilde yerleşerek lipid çift tabakayı oluştururlar.

Biyolojik membranların temel yapısını lipid çift tabakası oluşturmaktadır. Lipid çift tabakanın merkezi iç kısmında bulunan fosfolipid yağ açil zincirleri sıvı, hidrofobik bölge oluşturur.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Membran düzlemi üzerinde protein ve lipid moleküllerinin büyük kısmının lateral olarak hareket etmeleri ve bir mozaik yapı oluşturmaları nedeniyle, bu membran yapısına akışkan sıvı-mozaik adı verilmiştir.

Membran lipid çift tabakasında yer alan bazı protein ve lipidler kovalent olarak bağlı karbonhidrat zincirleri içerir.

Glikoproteinler ve glikolipidlerin bir parçası olan bu karbonhidrat zincirleri daima membranın hücre dışı yüzeyinde, sulu ortama bakacak şekilde asimetrik yerleşim gösterir.

Hücrenin dış yüzeyindeki bu karbonhidrat katmanına glikokaliks (hücre mantosu-örtüsü) adı verilir.


Glikokaliks h cre mantosu rt s

glikokaliks (hücre mantosu-örtüsü)

Hücreyi mekanik hasarlara karşı korur.

İstenmeyen protein-protein etkileşimlerinden korur (lektinler).

Hücrelerin birbirine yapışmasına hizmet eder. Örneğin kanın pıhtılaşması


Membranlar n kimyasal bile imleri

Membranların kimyasal bileşimleri

Membran Protein Lipid Karbohidrat

( %) ( %) (%)

Miyelin 20 75 5

Eritrosit 49 43 8

Karaciğer(p.m) 54 39 7

Dış mit. 50 46 4

İç mit. 75 23 2


Membran lipidleri

Membran Lipidleri

Biyolojik membranların temel yapısını bimoleküler lipid çift tabakası oluşturmaktadır.

Lipid çift tabakanın amfipatik özellikteki temel lipid bileşenleri:

fosfolipidler (gliserofosfolipidler ve sfingomiyelin),

kolesterol

glikosfingolipidler ( glikolipidler ) dir.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Lipid çift tabakanın oluşumundan hidrofobik etkileşimler sorumludur;

Membran lipidlerinin yapısındaki nonpolar hidrokarbon yan zincirlerin bir arayagelmesi suyun uzaklaşmasına yol açar ve hidrokarbon zincirleri van der Waals kuvvetleri ile bir arada tutulur.

Lipidlerin polar grupları ile su molekülleri arasında ise elektrostatik etkileşimler ve hidrojen bağları oluşur.

Bu şekilde lipid tabakaları non-kovalent etkileşimlerle bir arada tutulur.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Fosfolipidler :

Fosfogliseridler (gliserofosfolipidler)

C16- C18 yağ asidleri, doymuş/doymamış(%50 doymamış), cis

Hidrokarbon zinciri kısalırsa hidrofobik karakter ve hacim azalır.

Fosfatidik asid

Etanolamin, kolin, serin, gliserol ve inositol

Fosfatidilkolin(lesitin), fosfatidiletanolamin(sefalin), fosfatidilserin, fosfatidilinozitol ve difosfatidilgliserol (kardiyolipin),plazmalojen

Kolin fosfogliseridleri: 16:0 , 18:2

Etanolamin ve serin fosfogliseridler: 20:4 , C22 ÇDYA

Sfingofosfolipidler

Sfingomiyelin: seramid,fosforilkolin


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Fosfatidilinozitol 4-fosfat ve 4,5-bisfosfat plazma membranlarında bulunur; bunlardan ikincisi “ikinci haberci” olarak tanımlanan ve bazı hormonların etki mekanizmasında yer alan inozitol trifosfat ve diaçilgliserol’ün kaynağıdır.

Sinyal iletisi

Kardiyolipin (difosfatidilgliserol), plazma membranının yapısında bulunmaz ; az miktarda endoplazmik retikulum membranında buna karşılık yüksek miktarda iç ve daha düşük düzeyde dış mitokondri membranında bulunur.

Her bir hücre tipinin membran gliserofosfolipidleri farklı yağ asit bileşimine sahiptir.

Ayrıca, gliserofosfolipidlerin yağ asit içeriği dokunun fizyolojik ve patofizyolojik durumuna bağlı olarak değişiklik gösterebilir.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Membran akışkanlığını doymuş ve doymamış yağ asitleri güçlü bir şekilde etkilemektedir.

Doymuş yağ asitleri düz zincirlidir ve fosfolipid yapısında düz kuyruklar oluşturur. Benzer şekilde doğal olarak bulunmayan ve trans konfigürasyondaçift bağ içeren trans yağ asitleri de düz zincirlidir.

Doğal olarak bulunan doymamış yağ asitlerinde çift bağların hemen hepsi cis konfigürasyonundadır ve molekül cis çift bağdabükülmüştür. Bu hidrokarbon zincirlerinde kıvrımlar, kırıklar oluşturur

Membran fosfolipidlerinin yapısında doymamış yağ asid miktarı ve doymamışlık derecesi ne kadar fazla ise, fosfolipid kuyruk kısmını oluşturan bu yağ açil zincirleri o kadar çok kıvrım içerir ve membranda o kadar az sıkı paketlenir, böylece membran daha akışkan hal alır.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Sfingofosfolipidler

Sfingomiyelin: seramid,fosforilkolin

Nöron aksonlarının myelin membranlarında çok !

Doymuş ve C24 yağ asidleri


Glikosfingolipidler

Glikosfingolipidler

Serebrozid

Serebrozidler, seramid yapısında yer alan sfingozin’in primer alkol grubuna -glikozidik bağ ile bağlanmış bir şeker içermektedirler. Fosfat içermezler, elektriksel olarak nötral glikosfingolipidlerdir

Galaktoserebrozid (Galaktozilseramid)

beyin ve sinir hücrelerinde çok !

Glukoserebrozidler (Glukozilseramid)

Globosit

Sülfatid

Diglukoz, digalaktoz, N-asetilglukozamin ve N-asetilgalaktozamin başlıca bulunan şekerlerdir.

Gangliozid

Oligosakkarid zinciri içeren kompleks yapılı, asidik özellikte, N-asetil nöraminik asid içerir. Beyin, sinir dokusunda çobol bulunur.

antijenik özellik: tanınma, adhezyon, reseptör


Kolesterol serbest kolesterol

Kolesterol (serbest kolesterol)

Akışkanlık

Lipoid matriks ile fiziksel etkileşim

Membrana giriş-çıkış serbest

Plazma membranında yüksek oranda!

Ters kolesterol transportu


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Kolesterol lipid çift tabakada fosfolipid molekülleri arasına

yerleşmiştir. Yapıdaki tek polar grup olan hidroksil grubu sulu

ortama doğru yönelmiş ve fosfolipidlerin yüklü baş grupları

ile etkileşimdedir.Polar olmayan steroid çekirdeği ve

hidrokarbon zinciri ise fosfolipidlerin hidrokarbon kuyrukları

arasında bulunur.

Lipoid matriks ile fiziksel etkileşime girer.

Plazma membranındaki kolesterolün tamamı serbest kolesteroldür.

Kolesterol lipid çift tabakaya kovalent bağlarla tutunmadığı için, plazma membranından içeriye ve dışarıya serbestçe hareket edebilir. Bu özelliği nedeniyle kolesterol plazma lipoproteinlerine ya da lipoproteinlerden membrana aktarılabilmektedir.

Kolesterol membran akışkanlığını düzenler; artırabilir ya da

azaltabilir.


Amfipatik lipidler

Amfipatik lipidler

Hidrofilik:

gliserofosfolipidlerin polar başları(fosfat ve alkol grupları)

Sfingofosfolipid(fosforilkolin)

kolesterolün hidroksil grubu

glikosfingolipidlerin şekerleri

Lipofilik(hidrofobik):

gliserofosfolipidlerde yağ asidlerinin hidrokarbon zincirleri

Sfingomiyelinlerde,sfingozin+yağ asidi hidrokarbon zinciri

kolesterolün steran halkası


Amfipatik lipidler1

Amfipatik lipidler

Hidrofilik:

gliserofosfolipidlerin polar başları(fosfat ve alkol grupları)

Sfingofosfolipid(fosforilkolin)

kolesterolün hidroksil grubu

glikosfingolipidlerin şekerleri

Lipofilik(hidrofobik):

gliserofosfolipidlerde yağ asidlerinin hidrokarbon zincirleri

Sfingomiyelinlerde,sfingozin+yağ asidi hidrokarbon zinciri

kolesterolün steran halkası


Membran proteinleri maj r fonksiyonel molek llerdir

Membran Proteinleri: Majör fonksiyonel moleküllerdir.

Membran proteinleri, membranın spesifik fonksiyonlarından ve yapısal bütünlüğünden sorumludur

Enzim

D--hidroksibütirat dehidrogenaz / fosfatidil kolin

Na+K+ATPaz, Ca2+ATPaz / kolesterol

Kanal,taşıyıcı protein

Yapısal komponent

Antijen

Reseptör

Asetil kolin reseptörleri / kolesterol

Plazma memb. >100 çeşit

Sarkoplasmik ret. memb. <12 çeşit


Ntegral proteinler 1

İntegral Proteinler-1

Lipid tabakalara gömülü/transmembran (alfa heliks yapı!)

Bazı transmembran integral proteinler membranı bir kez kateden tek bir hidrofobik bölge içerirken (LDL reseptörü, glikoforin), diğer bazıları çift tabakayı birden çok sayıdakateden birkaç hidrofobik bölgeye sahiptir (anyon kanal proteini, glukoz taşıyıcıları, G-proteine kenetli reseptörler).

Fosfolipidlerle sıkı etkileşim !

Lipidlerle ilişki bozulursa denatürasyon ve aktivite kaybı !

Glisin, alanin, valin, lösin, izolösin, metiyonin ve fenil alanin, triptofan, prolin

Deterjanlarla (SDS, deoksikolat, Triton X 100) veya organik çözücülerle izolasyon

SDS-PAGE elektroforezi


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Eritrosit membranı

anyon kanal proteini

glikoforin : %60 karbohidrat içerir

16 oligosakkarid zinciri : 60-70 monosakkarid

Myelin(beyin)

lipofilin: proteolipid (hidrofobik lipoprotein)

hidrofobik amino a. ve kovalan bağlı yağ a. >%65, organik çözücülerde çözünür, suda çözünmez


Lipidlere kovalan ba l proteinler

Lipidlere kovalan bağlı proteinler

Periferal proteinler olarak kabul edilirler.

Protein palmitoil, miristoil, farnezil ve fosfatidil inozitol glikan (glikozilfosfatidil inozitol,GPI) gibi yapılarla membrana bağlıdır.

Fosfolipaz C veya fosfolipaz D ile membrandan uzaklaştırılabilirler.


Membran n karbohidratlar

Membranın Karbohidratları

Glikoproteinler, glikolipidler

Glukoz, galaktoz, mannoz, fukoz,

N-asetil galaktozamin, N-asetil glukozamin, sialik asid*

Proteinin katlanması, hücre yüzeyine transportu , reseptör fonksiyonları

Hücre yüzeyinin antijenik özelliği

Hücrelerin birbirlerini tanımaları ve adhezyon

*(-) Yük nonspesifik agregasyonu engeller !

*Asialoglikoprotein varlığı (sialidaz) eritrositin yaşlı olduğunu gösterir !


Ak kanl k

Akışkanlık

Lipid çift tabaka yapısı kararlı olmakla birlikte lipid ve proteinlerin hareket edebileceği kadar akışkandır..

Her bir yağ asidi hidrokarbon zincirinin –C–C− bağı çevresinde dönmesi ile hidrokarbon zincirleri sürekli hareket içindedir; bu hareket membrana akışkanlık kazandırır.

Hidrokarbon zincirlerinin lipid çift tabaka içindeki hareket derecesi membran akışkanlığı olarak adlandırılır.

Akışkanlığın derecesitemperatüre ve membranın lipid bileşimine bağlıdır


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Lipid bileşimi (Diyet !)

yağ a. hidrokarbon zinciri C sayısı akışkanlık 

doymamışlıkderecesiakışkanlık 

ciskonfigürasyonu akışkanlık 

kolesterol: modülatör

doymamış yağ a. arasında:akışkanlık 

doymuş yağ a. arasında: akışkanlık 


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

temperatür

jel-kristallinlikid-kristallin: transisyon temp(Tm)

vücut ısısında: likid zeminde jelöz bölgeler

kolesterol, sfingomyelin, doymuş yağ asidi : jel

aynı membranda özellikleri farklı olan bölgeler

Permeabilite, transport ve reseptörler için akışkanlık !

akışkanlık  permeabilite 

gap junction ve tight junction’lar: akışkanlık 


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Düşük sıcaklıklarda hidrokarbon zincirleri düzgün sıralı halde ve hareketleri kısıtlı olduğundan lipid çift tabaka hemen hemen katı, jel-parakristalin durumdadır.

Belirli bir sıcaklığın üzerinde ise hidrokarbon zincirlerinin termal hareket nedeni ile düzenleri bozulmakta ve membran sıvı halde bulunmaktadır.

Membran lipid çift tabakasının katı halden sıvı hale geçtiği sıcaklık (transisyon temperatürü,Tm) olarak tanımlanır

Biyolojik membranların heterojen bileşimlerinden dolayı Tm değerleri değişkendir.

Tm, yağ asidi hidrokarbon zincirinin uzunluğuna ve doymamışlık derecesine ve membranın kolesterol içeriğine bağlı olarak değişmektedir.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Doymamış yağ asidi oranı arttıkça, membranın Tm değeri düşmekte, dolayısıyla membranın akışkanlığı artmaktadır.

Buna karşılık doymuş yağ asidi oranı arttıkça membranın Tm değeri artmakta ve akışkanlık azalmaktadır.

Fosfolipid yağ açil zincirlerinin uzunluğu da Tm değerini etkilemektedir; yağ açil zincir uzunluğunun artması ile akışkanlık azalmaktadır.


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Doymuş ve doymamış yağ asitleri içeriği yanı sıra Tm’ nin diğer önemli bir belirleyicisi membranın kolesterol içeriğidir.

Kolesterol membran akışkanlığını düzenleyen önemli bir modülatördür; akışkanlığı artırabilir veya azaltabilir.

Yağ açil hidrokarbon zincirleri arasına girmiş olan katı düzlemsel halkalı yapıdaki steroid çekirdeğin akışkanlık üzerine iki etkisi vardır..


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Membranın katı, jel-parakristalin halinde olması durumunda (Tm değerinin altında) kolesterol iki komşu fosfolipid yağ açil zincirleri arasına girerek van der Waals çekim etkisini azaltmakta ve zincirlerin düzenli bir şekilde paketlenmesini engelleyerek membran akışkanlığını artırmaktadır.

Membranın sıvı-kristalin düzende olması durumunda (Tm değerinin üzerinde) kolesterolün katı, halka sistemi komşu yağ açil zincirlerinin C-C bağı çevresindeki dönme hareketlerini azaltmakta ve bu şekilde çift tabakanın merkezinde akışkanlığı azaltmaktadır

Bu nedenle kolesterol membranın aşırı katı veya akışkan olmasını ılımlı hale getirmeye çalışan ve böylece akışkanlığı artırıp azaltabilen önemli bir modülatördür

Ancak yüksek konsantrasyonlarda kolesterol varlığı membran akışkanlığını azaltmaktadır


Membran asimetrisi

Membran asimetrisi

İç-dış (transvers) asimetri

Fosfolipidler :

kolin içeren fosfolipidler: dış

aminofosfolipidler: iç

lateral mobilite

yağ asidlerinin hidrokarbon zincirlerinin C-C bağları etrafındaki rotasyonel mobilite

transvers mobilite (flip-flop) yavaş !

Proteinler

Karbohidratlar (glikosfingolipidler ve glikoproteinler)


Fosfolipid asimetrisini sa layan ta y c lar

Fosfolipid asimetrisini sağlayan taşıyıcılar

Flippaz: aminogliserolipidlerin (PS, PE)

iç tabakaya transportu, ATP bağımlı

Floppaz: nonspesifik, dış tabakaya transport

Skramblaz: nonspesifik, hücre içi [Ca2+] artışı ile aktive olur

Pıhtılaşma (ekstrinsik yol)

Hasarlı hücrelerin RES tarafından alınmaları


Membanlar k myasal b le m ve organ zasyon

Bölgesel asimetri

gap junction ve tight junction

protein-protein etkileşimi: protein matriks

sinapslar

mukoza hücrelerinde villuslar

Fonksiyonel asimetri

Na+K +ATPaz


Te ekk rler

TEŞEKKÜRLER...


  • Login