SİTOPLAZMA - avesis.ege.edu.tr

SİTOPLAZMA

Nukleus ile hücre zarı arasındaki %70-90’ı sudan oluşmuş yumurta akı kıvamında sıvıya sitoplazma denir.

Sitoplazmada suyun yanında; enzimler, hormonlar, nükleotitler, RNA, ATP, iyonlar, aminoasit, glikoz, yağ asitleri, mineraller ve sindirilmemiş besin molekülleri de bulunur.

Organeller sitoplazma içerisine gömülü olarak bulunurlar. Organeller hücre içerisindeki spesifik metabolik işlemler (beslenme, boşaltım, sindirim, solunum, vb.) için özelleşmiş yapılardır.

Dr.Ayla ÖBER

Hücrenin elemanları

Organeller Öplazmik yapılar İşleve katılanlar -Tek zar ile çevrili olanlar -Çift zar ile çevrili olanlar -Zarsız olanlar

İnkluzyonlar Paraplazmik yapılar İşlevler sonucu oluşanlar

Hücre iskeleti elemanları Metaplazmik yapılar

Euplasmic yapılar:

-Endoplasmic reticulum

-Ribosome

-Mitochondrium

-Golgi complex

-Phagosome

-Lysosome

-Perxisome

-Centrosome

-Vacuole

-Nucleus

Paraplasmic yapılar (inkluzyonlar)

-Glycogen

-Lipid

-Pigment

Metaplasmic yapılar:

Sitoiskelet elemanları (mikrofilamentler, intermedier filamentler, mikrotübüller)

Frances M. Platt et al. J Cell Biol 2012;199:723-734

Dr.Ayla ÖBER

Hücre iskelet elemanları

Dr.Ayla ÖBER

1-Mikrotübüller çapı (24nm)

tubulin proteini heterodimerleri (α ve birimleri ) yapıyı oluşturur

Polimerizasyon Ca++ iyonlarıyla, bloke etme ise kolçisin ile

yapılandırılmada enerji olarak ATP yerine GTP (Guanosinetriphosphate) kullanılır.

kinesin ve dynein motor proteinleri mikrotübülleri bir arada tutucudur

2-Mikrofilamentler

5-7nm çapında

aktinin birkaç tipinden oluşur

distrofin membran proteinleri ile aktini bağlar sitoplazmik akımda, bölünen hücrede ekvatoryal bölge yapılanmasında, vesikül ve granül hareketinde, mikrovillüs kasılmalarında işlevsel

3-İntermedier filamentler:

çapları 7-11nm kondroblastlardaki vimentin, kas hücresindeki desmin pr. Sabitleyici ve destekleyici (desmozomlarda) Nörofilament olarak nöronda

Mikrotübül yapılanması

Tubulin dimer

25 nm

Column of tubulin dimers

10 m

10 m

Actin subunit

7 nm

5 m

Keratin proteins

Fibrous subunit (keratins

coiled together)

812 nm

Dr.Ayla ÖBER

Hücre iskeleti

10

m

Endoplazmik Retikulum Sitoplazma içinde geniş alanlara dağılmış olarak bulunan, zarlardan oluşmuş kanalcıklar sistemidir. Hücreyi bir ağ gibi saran borulardır.

Hücre zarından, nukleusa kadar uzanarak, tüm sitoplazmaya yayılmıştır.

Paralel ve yassı kesecikler, vesiküler ve vakuoller halinde düzenlenmiştir. Genç hücrelerde sık yerleşmiş yassı kesecikler ve küçük vesiküller, yaşlı hücrelerde ise genişlemiş kesecikler ile vesikül ve vakuolller halindedir.

Endoplazmik Retikulum

• Hücreye mekanik anlamda direnç kazandırır.

• Biyokimyasal tepkimeler için geniş yüzeyler oluşturur.

• Granüllü (ribozom içeren) ve granülsüz formları vardır.

• Protein ve lipid sentezinde;

• Madde iletiminde ve depolanmasında görev yapar.

Endoplazmik Retikulum

Granülsüz ER Korbohidrat velipid sentezi Kalsiyumu depolar Zehirlerin detoksifikasyonu

Granüllü ER Ribozomların bağlandığı yüzeyler Proteinleri ve membranları üretir

Dr.Ayla ÖBER

Endoplazmik retikulum düzeni

Ribosomlar: Hücrenin Protein Fabrikaları

– Ribosomal RNA ve protein içeren yapılardır

– Alyuvar ve virüsler haricinde, bütün hücrelerde bulunan zarsız organeldir.

– Sitoplazmada serbest halde, nukleus zarında, endoplazmik retikulum zarları üzerinde, kloroplast ve mitokondri sıvısında bulunur.

– Boyutları 16x25nm olup, morfolojik yönden iki alt birimden oluşurlar.

– Nukleoproteinlerin santrifüjdeki çökme hızlarına (Swedberg «S») göre prokaryot, mitokondri ve plastitlerde 70S’lik (50, 40), ökaryotlarda ise 80S’lik (60, 40) ribozom bulunur.

Büyük birim Küçük birim Ribozom

Dr.Ayla ÖBER

Endoplazmik Retikulum

ER Ribosomes Cytosol

Free ribosomes

Bound ribosomes

Large subunit

Small subunit

TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome

0.5 µm

Endoplasmic reticulum (ER)

Ribozomun alt birimlerinden biri olan endoplazmik retikuluma bağlanma sırasında sitosol-sitoplazmik matriks’e dönük olarak yerleşen birimi daha büyüktür.

Dr.Ayla ÖBER

Ribozom+ mRNA + polipeptid

POLYZOM-POLİRİBOZOM

• Protein sentezi sırasında tek bir mRNA molekülü eşliğinde birçok ribozomun birbirine bağlanmasıyla oluşurlar.

Dr.Ayla ÖBER

Polizom

Completed polypeptide

Incoming ribosomal subunits

Start of mRNA (5 end)

End of mRNA (3 end) (a)

Ribosomes

mRNA

(b) 0.1 m

Growing polypeptides

Mitokondri

• İçte ve dışta çift zarlı yapılardır, matriks ve kristalardan oluşurlar.

• Kristalar yüksek enerji isteyen hücrelerde daha çok sayıdadır.

• Matrikslerinde erimiş proteinler, kendilerine özgü DNA’ları, ribozomlar ve küçük, yoğun partiküller bulunur.

• Partiküller Ca ve Mg iyonlarını bağlar.

• Plazma zarından yeni mitokondriyumlar oluşabilir.

• Sitoplazmada yer değiştirebilirler.

• Enerji üretim merkezleridir.

• Ürettikleri enerjinin yarısı fosfat bağlarında depolanır, yarısı vücut ısısını sabit tutmak için harcanır.

• Memeli eritrositleri, bakteri ve mavi-yeşil alglerin dışında bütün ökaryot hücrelerde bulunur.

Mitokondrinin görevi:

-Hücre içindeki hayatsal olaylara gerekli enerjinin %95′ini sağlarlar.

-Hayvan hücrelerinde glukoz ve yağ asitlerinin oksidatif yıkımı başlıca metabolik enerji kaynağıdır.

-Solunum, oksidasyon ve fosforilizasyon için gerekli enzim ve koenzimlere sahiptirler.

-Enerji ihtiyacının fazla olduğu kas hücreleri, aktif taşımanın fazla olduğu hücreler, sinir hücreleri gibi hücrelerde sayı oranı fazladır.

-Sayıları hücrenin fonksiyonuna bağlı olarak, hücre başına birkaç taneden 2500’ e kadar çıkabilir.

-Kendi DNA’sına sahiptir.

-Çift zarla çevrelenmiştir.

Genellikle tüm ökaryotik hücrelerde mitokondriler sitoplazmada dağılmış durumdadırlar. Yüksek enerji üretme durumunda olan hücrelerde çok daha yoğun olarak, gruplar halinde yer alırlar ve ayrıca hücre fonksiyonuna göre krista sayısı da artabilir.

Mitokondri aktivasyon sürecinde, oksidasyon ve fosforilasyonda açığa çıkan enerji, biyogenezde kullanılır. Krebs çemberi (sitrik asit devri) denilen bu olayda glukoz sitoplazmada piruvik asite kadar parçalanır. Kristalardaki enzimler piruvik asiti, su ve CO2’e indirgerler ve sonuçta 38mol ATP sentezlenmiş olur, bu da birçok hücre aktivitesinde kullanılır. Buradaki olaylar dizisi;

1-glikoliz olayıyla glukozun pirüvata dönüştürülmesi ve ATP oluşumu (mitokondri dışında)

2-asetil koenzim A’nın oluşumu

3-sitrik asit devriyle ATP oluşumu

4-fosforilasyon ile ATP oluşumudur.

ATP oluşumu: glikolizde 2mol, krebs halkasında fosforilasyonda 2mol, solunum zincirinde NADH oksidasyonunda (10mol) 10x3=30mol ATP, FADH oksidasyonunda (2mol) 2x2= 4mol ATP olmak üzere 38 moleküldür. Oluşturulan ATP’lerin hücre içinde kullanıldığı bazı olaylar; sil-kamçı hareketi, istemli istemsiz tüm kas hareketleri, böbrek tübüllerinde iyonların tekrar kana gönderilmeleri, hücreler arasında nörotransmitter’lerin geçirimi, ince bağırsakta monosakkaridlerin dolaşıma absorbsiyonu, hücre bölünmesinde kromozomların hareketleri, mitokondriye NADH (nikotinamid dehidrojenaz) taşınımıdır.

Mitokondri

İç zar+matrikste

solunum zincirinde kullanılan enzim-koenzim sistemleri (oksidatif fosforilasyon enzimleri)

Matrikste

DNA, RNA, protein sentezi için gerekli diğer elemanlar

Anneden geçen kalıtımda önemlidir, çünkü zigotun mitokondriyal DNA’sı yumurta hücresinden gelir.

MİTOKONDRİ

Dr.Ayla ÖBER

Mitokondride ince yapı

Bir mitokondri yapısı

Golgi

Üst üste dizilmiş zarsı keseciklerden oluşmuştur. Salgı yapan bez hücrelerinde (tiroid, pankreas, karaciğer vb. gibi) çok miktarda bulunur. Ergin sperm hücreleri, alyuvar ve virüsler hariç bütün hücrelerde bulunur.

• Salgı materyalinin şekillendirildiği ve gerekiyorsa bu materyale son ürünlerin eklendiği çift zarlı organeldir.

• Karbohidrat sentezler.

• Salgı ürünlerini değiştirir, protein ve lipidlere karbohidrat ekler.

• Salgı ürünlerini yoğunlaştırır.

• Salgı ürünlerini paketler.

Endoplazmik retikuluma bakan yüzü cis, hücre zarına bakan yüzü de trans yüz olarak tanımlanır. Materyalin şekillenmesi, hareketi ve biyokimyasal reaksiyonlar cis’den trans’a doğru gerçekleşir.

Golgi

Endoplazmik retikuluma bakan cis yüzü

Şekillenen veziküllerin bırakılması trans yüzü

Dr.Ayla ÖBER

Golgide ince yapı

Golgi 3 esas kısımdan oluşur:

1-Hafifçe bükülmüş olan ince çubuk şekilli cisternea (yassılaşmış kesecik)’nın 3-10 kadarı üstüste dizilecek şekilde düzenlenmişlerdir. Herbir sistern 15nm çapındadır ve aralarında da 20-30nm mesafe ile biraraya gelirler. Birbirinden bağımsız olmakla birlikte bazıları arasında geçişler de izlenmektedir.

2-Sisternlerin periferinde (çevresinde) 40–80nm çapında vesikül’ler (kesecik) yer alır.

3-Genellikle sisternlerin konkav yüzünde olmak üzere, birkaç büyük vakuol (çapı 80nm’den büyük keseler) bulunur (Şekil 20).

Golginin görevi: -Lipoprotein, glikoprotein, mukus, selüloz (bitki hücrelerinde), glikojen gibi maddelerin üretilip, salgılanmasını sağlar. - Ekzositoz olayı sırasında, hücre dışına atılacak maddelerin paketlenmesinde görev alır. -Salgı yapan hücrelerde daha büyüktür. - Endoplazmik retikulumun farklılaşmasından oluşur.

Golgi ve salgı (Dr.Ayla Öber)