Hücre zarının yapısı. Doç. Dr. Nurten ÖZSOY

Hücre zarının yapısı

Doç. Dr. Nurten ÖZSOY

Hücre membranı (zarı)

Hücre membranı, hücreyi ve hücre organellerini sararak dış

ortamlarından ayıran, hücreye yapısal ve mekanik bütünlük

sağlayan seçici geçirgen bir yapıdır.

Hüce zarının başlıca görevleri

 YALITIM (İZOLASYON): Hücrenin dış ortamdan ayrılmasını sağlar, hücrelere fonksiyonlarına uygun yapı ve şekil kazandırır ve hücreyi bir bütün halinde tutar.

 TRANSPORT: Maddelerin hücre içine ve dışına taşınmasını sağlayarak hücrenin kimyasal bileşiminin değişmesini önler.

 HÜCRE - HÜCRE TANIMASI: doku özelliğini sağlayan antijenik makromolekülleri (benzer hücrelerin birbirini tanımasını ve bir araya gelmesini sağlayan bileşikler) içerir.

Hücre cevabı

RESEPTÖR AC

 SİNYAL İLETİMİ: Plazma membranının dış yüzeyinde: peptid hormonlar, nörotransmitterler, immünoglobulinler gibi düzenleyici moleküller için özgün reseptörler vardır. Plazma membranının iç yüzeiynde: adenilat siklaz (AC), fosfolipaz gibi bazı enzimler için bağlanma yerleri bulunmaktadır. Düzenleyici molekülün özgün reseptörüne bağlanması, enzimler aracılığıyla sinyalin hücre içine iletilmesini sağlar.

Düzenleyici molekül

sitozol Hücre dışı sıvısı

MEMBRANLARIN YAPISAL ÖZELLİKLERİ

 BİLEŞENLERİ

LIPIDLER (FOSFOLİPİTLER, GLİKOLİPİTLER, KOLESTEROL): membranın temel yapısal bütünlüğünü ve geçirgenlik seçiciliğini sağlamaktadırlar.

PROTEINLER (PERIFERAL, INTEGRAL): farklı membranlarının spesifik fonksiyonlarından sorumludur.

KARBOHİDRATLAR (LİPİT VE PROTEİNLERE KOVALAN OLARAK BAĞLANIRLAR): yüzey tanıma bölgeleri oluşturmaktadır.

Çift katmanlı düzenlenme: Hidrofobik ve elektrostatik güçlerin etkisiyle membranın lipid molekülleri çift tabaka oluşturacak şekilde düzenlenmektedir, proteinler bu tabakada gömülü olarak bulunmaktadır, karbohidratlar ise tabakanın oluşumundan sonra enzimatik olarak ilave edilmektedir.

 Asimetri

Membranlar, bir iç ve bir dış yüzeye sahip asimetrik çift tabaka şeklinde yapılardır (iç ve dış tabakadaki protein ve lipidlerin miktar ve bileşimi farklıdır).

 Membranlar dinamik ve akışkan yapılardır: Statik bir yapı değildir. Lipidler ve proteinler membran içerisinde hareket edebilir.

• Hücre membranı 6-10 nm kalınlığında dinamik bir yapıdır.

• Hücre türüne ve fonksiyonuna göre değişiklik göstermelerine karşın hücre membranında:

• Proteinler ………55%

• Lipidler ……….. 41%

- Fosfolipidler …… 25 %

- Kolesterol …….…12 % Lipidler - Glikolipidler …….. 4 %

• Karbohidratlar ……… 3%

Membranın protein:lipit oranı yaklaşık 1 olmakla

beraber, bu oran hücre tipine göre değişiklik gösterir.

Irving Langmuir, yağ tabakasının moleküler özellikleri ile ilgili detaylı araştırmalar yapan ilk kişidir. Yağ asidi moleküllerinin, hidrokarbon zincirleri sudan uzak, karboksil grupları suya bakacak şekilde "monolayer" oluşturdukları modelini tanımlayan Langmuir, lipit bilayer yapısının anlaşılmasında anahtar rol oynamıştır.

Charles Ernest Overton

Irving Langmuir (1881-1957, Amerikalı kimyacı ve fizikçi) Hücre zarının yapısı ile ilgili ilk çalışmalar Charles Ernest Overton (1865-1933, İngiliz botanikçi) tarafından 1890’larda başlatılmıştır. Overton, yanlışlıkla polar olmayan maddelerin (lipidlerin) membrandan çok çabuk bir şekilde bitki hücrelerine geçebildiğini keşfetmiştir. Bu buluş, membranın sadece su geçirir olduğu fikrinin hatalı olduğunu göstermiştir.

Gorter ve Grendel‘ın 1925 yılında biyolojik membranların yapısının "lipid bilayer"

olarak tanımlanmasına giden ilk önemli adımı atmıştır (Gorter, 1925).

TARİHÇE

Hidrofobik kuyruk Hidrofilik baş

hava

Evert Gorter (1881-1954, çocuk doktoru ve biyokimyacı)

Hidrofilik bölge Hidrofilik bölge

Hidrofobik bölge

Bilim adamları tarafından kabul edilen ilk membran modeli 1935 yılında Davson ve Danielli tarafından ortaya konulmuştur (Danielli-Dawson Zar modeli). Danielli ve Dawson modeline göre hücre zarı lipid (fosfolipid) ve proteinlerden oluşur. İki kattan oluşan fosfolipidler zarın iç tarafında, protein tabakası ise zarın dış tarafında bulunur.

Robertson, elektron mikroskobu ile elde ettiği verilere dayanarak, membran proteinlerinin membranı sandviç seklinde saran tabaka olarak tanımladığı “unit membran” modelini ileri surmüştür.

Davson-Danielli Modeli (1935)

Fakat bu hücre zarı modelleri hücre zarının fonksiyonlarını ve yapısını açıklamada yetersiz kalmışlar ve güncelliğini kaybetmişlerdir.

Sıvı-mozaik modeli (1972)

Çok kabul gören Singer ve Nicolson’un sıvı mozaik modeline göre hücre zarı dinamik yapıdadır: başlıca protein ve fosfolipidlerden oluşmuş çift katlı bir yapıdır. Fosfolipid tabaka membranın sıvı bölümünü oluştururken, fosfolipitten oluşmuş bu sıvı tabaka içine gömülü halde bulunan proteinler ise mozaik bölümünü oluştururlar.

Fosfolipid tabaka

Protein

Protein

G.L. Nicolson S.J. Singer

Sıvı mozaik modeli

Carbohydrate Peripheral or

Extrinsic Protein

Integral Intrinsicor

Protein

Integral Intrinsicor

Protein

OUTSIDE

INSIDE

Lipid Bilayer

İntegral protein

İntegral protein

Periferal veya ekstrensek protein

İç taraf Dış taraf Karbohidrat

Lipit çift tabaka

Lipidler

Grekçe lipos = yağ

Apolar

(hidrofob, suyu sevmeyen) kuyruk

Polar

(suyu seven, hidrofil) baş

Apolar kuyruk Polar baş

Lipid molekülleri amfipatik maddelerdeir

Bu hidrofilik ve hidrofobik bölgelerin bir arada olması nedeniyle yağ asitleri amfipatik özelliktedir.

Yedek lipidler (nötral)

Triaçilgliseroller

Fosfolipidler (fosfatidler)

Gliserofosfolipitler Sfingofosfolipidler

Membran lipidleri (polar)

Glikolipidler

Yağ asidi Yağ asidi Yağ asidi

Yağ asidi Yağ asidi

Alkol

Yağ asidi Yağ asidi

Kolin

Mono veya oligosakkaridler

Yapılarına göre:

1. Yağ asidleri ve triaçilgliseroller (nötral yağlar) 2. Mumlar

3. Fosfolipidler (Fosfatidler) 4. Glikolipidler

5. İzopren türevi lipidler

Sfingolipidler

Gliserol

Gliserol Sfingozin Sfingozin

LİPİDLER

Doymuş (çift bağ taşımaz)

Doymamış (bir veya birden fazla çift bağ içerir)

Yağ asidleri

Laurik asid (12 C)

Miristik asid (14 C)

Palmitik asid (16 C)

Doymuş yağ asidleri

Araşidonik asid (20:4; Δ^5,8,11,14) w6 Linoleik (18:2; Δ^9,12) ω6

α-Linolenik (18:3; Δ^9,12,15) ω3

Linoleik asid, α-linolenik asid ve araşidonik asid esansiyel yağ asidleridir, bu nedenle besinlerle sağlanmaları gerekir.

Triaçilgliseroller

(trigliseridler, nötral yağlar)

Gliserolün serbest yağ asidleri ile oluşturdukları triesterleridir.

CH

C

CH

C

R

O

O H

O

O C O

R

C O

R

1

2

3

Yağ asidleri Gliserol

Gliserol

Yağ asidi Yağ asidi Yağ asidi

Fosfolipidler

Fosfat

Gliserol

Yağ asidleri

Yağ asidleri

Fosfolipid Hücre membranı

Fosfolipidler, iki hidrofobik yağ asidi ve bir hidrofilik fosfat baş içeren amfipatik moleküllerdir.

sitoplazma

FOSFOLİPİDLER (FOSFATİDLER)

Fosfatidler, fosfor ihtiva eden lipidlerdir.

A. Gliserolllü fosfatidler 1. Lesitinler

2. Sefalinler

a. Etanolaminli sefalinler b. Serinli sefalinler

3. Asetal fosfatidler

B. Sfingozinli fosfatidler (sfingomiyelinler) C. İnozitollü fosfatidler

Gliserollü fosfatidler

G L

İ S E R O L

Yağ asidi

Yağ asidi

Fosfat Azotlu alkol

Hidrofilik baş

Hidrofobik kuyruk

Gliserofosfolipitlerinin ön maddesi membran yapısında az miktarda bulunan fosfatidik asit‘tir. En basit fosfolipit olan fosfatidik asit, gliserol-3-fosfatın iki yağ asidi ile esterleşmesi sonucu oluşur.

Fosfatidik asidin fofat grubuna, serin, etanolamin ve kolin gibi yüksüz bir alkolün bağlanmasıyla farklı gliserofosfolipitler oluşur.

(Doymuş)

(Doymamış)

Yağ asidi

Gliserol

Fosfat

Azotlu alkol

HO CH₂ CH₂ NH₃⁺

HO CH₂ CH NH₃⁺

COO^–

HO CH₂ CH₂ N(CH+ ₃)₃

Ethanolamine

Serine

Choline

Azotlu alkoller

Etanolamin

Serin

Kolin

Gliserollü fosfatid

Doymuş yağ asidi (örneğin palmitik asid)

Doymamış yağ asidi (örneğin oleik asid)

H Fosfatidik asid

Etanolamin Fosfatidiletanolamin

Serin Fosfatidilserin

Kolin Fosfatidilkolin

X =

sefalinler

lesitin

Fosfatidiletanolamin (sefalin)

Fosfatidilkolin (lesitin)

Fosfatidilserin (sefalin)

O P O^ O H₂C

CH H₂C O

C R₁

O O C

O

R₂

OH

H

OH

H H

OH H

OPO₃^2

H O

H OH

1 6

2 5

3 4

phosphatidyl- inositol- 3-phosphate

X = inozitol

İnositollü fosfatid

Fosfatidilinozitol 3-fosfat

Membranda çok az miktarda bulunur. Bununla birlikte işlevsel olarak çok önemlidir, hücre sinyalleşmesinde rol oynar.

Difosfatidilgliserol (Cardiolipin)

Fosfatidilgliserol

Antijen etkisi ile tanınan tek lipid

Yağ asidi

sfingozin

Kolin gliserol

Yağ asidi Yağ asidi

Alkol

H₂C H C O

CH

NH CH

C CH₂ CH₃ H

OH

( )₁₂ C

R O

P

O O

O H₂

C H₂ N⁺ C

CH₃ H₃C

CH₃

Sphingomyelin phosphocholine

sphingosine

fatty acid



H₂C H C OH

CH NH CH

C CH₂ CH₃ H

OH

( )₁₂ C

R O

ceramide

H₂C H C OH

CH N+ CH

C CH₂ CH₃ H H₃

OH

( )₁₂

sphingosine

fosfokolin

sfingozin yağ asidi

sfingomiyelin seramid sfingozin

Sfingozinli fosfatidler - gliserol yerine sfingozin içerirler

Sfingofosfolipitler tüm membranların yapısında bir miktar bulunsa da, özellikle nöron membranlarının ve miyelin kılıfın en önemli yapısal bileşenidir.

Bir amino alkol olan sfingozinin amin grubuna bir yağ asidinin amid bağıyla bağlanması sonucu oluşan N-açil sfingozin, seramid olarak adlandırılır. Seramidin 1. karbonundaki alkol grubunun fosfodiester bağı ile fosfokolin veya fosfoetanolaminle esterleşmesi sonucu sfingomiyelin oluşur.

sfingofosfolipit Sfingozin

Yağ asidi

X = fosfokolin veya fosfoetanolamin

cerebroside with

-galactose head group

H₂C

H

C CH

NH CH

C CH₂ CH₃ OH

C R O

OH O

H H

H

OH H

OH CH₂OH

H O

H

( )₁₂

Glikolipidler

Sfingozin, yağ asidi, karbohidrat ve karbohidrat türevlerini içeren glikolipitlerin yapısında fosfor bulunmamaktadır.

-Galaktoz

Galaktozil seramid

Kolesterol

3-hidroksi-

-kolesten

İnsan ve hayvan dokularında bulunan temel sterol kolesteroldür.

Amfipatik yapıya sahip olan kolesterol, polar bir baş ve apolar hidrokarbon gövdeden oluşmuştur.

Polar baş

Steroid çekirdeği

Hücre membranında yer alan başlıca lipidler:

I. FOSFOLİPİDLER

1. Gliserofosfolipidler - Fosfatidilkolin

- Fosfatidiletanolamin - Fosfatidilserin

- Fosfatidilinozitol - Fosfatidilgliserol

- Sfingofosfolipitler (sfingomiyelin)

II. GLİKOLİPİDLER (Serebrozid ve gangliozidler) III. KOLESTEROL

Fosfolipitler Kolesterol Glikolipitler

Lipit çift tabakasında yer alan lipitler

Fosfolipit çift tabaka

polar

hidrofilik baş kısmı

nonpolar hidrofobik kuyruk kısmı

polar

hidrofilik baş kısmı

Lipit çift tabakanın çatısını amfipatik moleküller olan fosfolipitler ve glikolipitler kurar. Hidrofilik (suyu seven) fosfat grupları membranın dış yüzeyinde yer alırlar ve hidrofobik (suyu sevmeyen) yağ asidi kısımları ise çift tabakalı hücre membranının iç kısımlarını oluştururlar.

Çift tabaka sulu bir çevrede amfipatik moleküllerin termodinamik gereksinmelerini de karşılayabilir.

• Fosfolipidler sulu ortamlarda amfipatik olmaları nedeniyle polar gruplarının su ile ilişkili olacak şekilde dizilmesiyle polar olmayan gruplar bir araya gelerek bir lipit çift tabakası oluşturur.

• Bu termodinamik olarak uygun olan düzenlemede hidrofilik baş kısımları su ile yüzleşirken hidrofobik kuyruk kısımlar iç tarafta kalarak sudan korunur.

•Ancak lipid çift tabakanın su ile yüzleşecek bir sınırının bulunması termodinamik olarak uygun değildir. Elverişsiz bir çevre ile karşı karşıya kalan kısım, çift tabakanın sadece uçları veya kenarlarıdır.

• Su ile yüzleşmenin engellenmesi için lipid çift tabakanın tamamen kapanarak su ile yüzleşecek bir sınır bırakmaması gerekir. Kenarları olmayan kapalı bir vezikül oluşturacak şekilde tabakanın kendi üzerinde katlanması ile termodinamik olarak en uygun şekli alınır.

•Bu davranış biçimi hücre oluşumu için en önemli temellerden bir tanesidir.

HÜCRE MEMBRANININ KİNETİĞİ

Termodinamik olarak uygun değil

Termodinamik olarak uygun

Lipid çift tabaka oluşumundan hidrofobik etkileşimler sorumludur.

Membran lipitlerinin yapısındaki polar olmayan yan zincirlerin bir araya gelmesi bu bölgeden suyun uzaklaşmasına ve lipitlerin tabaklanmasına yol açar. Açığa çıkan suyun entropiyi (düzensizliği) arttırmasına bağlı olarak hidrokarbon yan zincirleri arasında van der Waals bağları, su molekülleri ile polar gruplar arasında elektrostatik etkileşimler ve hidrojen bağları oluşur. Kısacası, membranın lipit tabakaları kovalent olmayan etkileşimlerle bir arada tutulur.

Lipitler sulu ortamda misel oluştururlar. Miseller amfipatik lipitlerin oluşturduğu kümelerdir. Miselde hidrofobik gruplar kümenin iç kısmında, hidrofilik gruplar ise dış kısmında yerleşmiştir ve böylece sulu ortamında çözünmüş halde bulunurlar.

van der Waals su

zarfı

Lipid moleküllerinin paketlenmesi

Lipit miseli

Lipit çift tabaka

misel

lipozom

Hidrofilik grup Hidrofobik

grup

Fosfolipit çift tabaka

Misel Lipozom

Lipozomlar sulu ortamın bir kısmını saran çift tabakalı lipit küreleri olup içerdikleri hidrofilik ve hidrofobik bölgeler nedeni ile suda ve yağda eriyen molekülleri (ilaçları) taşıyabilme özelliğine sahiptir.

Amfipatik bir lipidin sulu ortamda sonikasyonuyla lipozomlar oluşur.

Lipidlerin hücre membranın ideal bileşenleri olmasının 2 önemli nedeni:

1. Amfipatik özellik

2. Membran akışkanlığı

Lipit çift tabakanın bir diğer önemli özelliği, yapısındaki lipitlerin hareket edebilmesidir.

Bir fosfolipit molekülünün kendi ekseni etrafında çok hızlı dönmesine (saniyede 10

) – rotasyon difüzyon

Aynı tabakadaki fosfolipitlerin yana kayarak yer değiştirmesine – lateral difüzyon

Çok nadir gerçekleşen flip-flop hareketinde (ping-pong modeli) ise molekül bir tabakadan diğerine geçer – transvers difüzyon

Bu hareketlerin gerçekleşebilmesi için membranın akışkan

olması gerekir.

lateral difüzyon

rotasyon difüzyon

flip-flop

Transvers difüzyon (flip-flop) Lateral difüzyon

Hızlı

Çok yavaş

Membran akışkanlığı

Hidrokarbon zincirlerin lipit çift tabaka içindeki hareket derecesi membran akışkanlığı olarak adlandırılır. Lipit çift tabakaya katılan hidrokarbon zincirlerin hareketi arttıkça membranın akışkanlığı da artar.

Çift tabaka termal hareket nedeniyle belirli bir geçiş sıcaklığının üzerinde sıvıdır, sıcaklık azaldıkça parakristalin (jel) haline döner

Sıvı hali

Parakristalin hali

Isı hidrofob yan zincirlerinin hareketine neden olur

Membran akışkanlığını etkileyen faktörler

Geçiş (Transition) Isısı

Isı arttıkça hidrofob yan zincirler daha ziyade sıvıyı andıran veya akışkan bir düzenlemeyi benimseyerek düzenli halden düzensize doğru olan bir geçişe uğrarlar. Yapının düzenliden düzensize doğru geçişe uğradığı ısı geçiş ısısıdır.

Geçiş ısının üzerindeki ısılarda Geçiş ısının altındaki ısılarda

• Kısa zincirli ve çok doymamış yağ asidleri (1, 2 veya 3 çift bağı içerenler) membranı daha akıcı hale getirir.

• Uzun zincirli ve doymuş yağ asidleri, daha sıkı bir şekilde paketlendikleri için, membran akışkanlığını azaltırlar.

Uzun zincirli ve doymuş yağ asidleri

Kısa zincirli ve doymamış yağ asidleri

Lipit bileşimi

Doğal yolla oluşan yağ asitleri cis konfigürasyonuna sahiptir.

Cis konfigürasyonunda bulunan doymamış bağlar hidrofobluğu azaltmaksızın, yan zincir paketlenmesindeki sıkışıklığı azaltarak çift tabakanın akışkanlığını arttırırlar.

Cis Konfigürasyonu

48

Kolesterol

• Hücre membranının % 40 ını oluşturmaktadır

• Küçük polar başı ona amfipatik özellik kazandırıyor

Esnek

hidrokarbon zinciri Rigid steroid

hidrokarbon halka yapısı

Polar (hidrofil) baş

Nonpolar (hidrofobik)

KOLESTEROL

• Fosfolipit molekülleri arasına membranın dış yüzünde iç yüzüne göre daha fazla olacak şekilde yerleşir.

•Yapısındaki tek polar grup olan hidroksil grubu (OH-) sulu ortama doğru yönelmiş halde ve fosfolipitlerin baş kısımlarıyla etkileşimdedir.

• Polar olmayan steroid çekirdeği ve hidrokarbon zinciri ise fosfolipitlerin hidrokarbon kuyrukları arasında bulunur.

• Plazma membranındaki kolesterolün tamamı serbest kolesteroldür, ER membranında ise hem serebest hem de ester kolesterol bulunur.

Polar baş grupları

Polar baş grubu

Polar olmayan hidrokarbon zinciri

Steroid çekirdeği

Membranın rijiditesi artar

Daha akışkan bölge

Membran akışkanlığının en önemli belirleyicilerden biri olan kolesterol, iki komşu hidrokarbon zinciri arasına girer ve yüksek ısı gibi iç veya dış etkenlerin zar akışkanlığını arttırmasını engelleyerek, zar dayanıklığının sürdürülmesini sağlamaktır^.

Polar baş grupları

Kolesterolün akışkanlığı azalttığı bölge

Daha akışkan bölge

Kolesterol bir akışkanlık tamponu olarak görev görmektedir. Düşük ısıda akışkanlığı arttırırken, yüksek ısıda akışkanlığı azaltmaktadır.

Kolesterol

Ekstrasellüler sıvı

Kolesterol

Sitoplazma

Glikolipit

Transmembran proteinler

Sitoskeleton filamentleri Periferik

protein

Glikoprotein

Phospholipids

Membran asimetrisi

İç-dış (transvers) asimetri Fosfolipitler:

Kolin içeren fosfolipitler (fosfatidilkolin ve sfingomiyelin) –

membranın dış tabakasında yer alır

Aminofosfolipitler (fosfatidiletanolamin ve fosfatidilserin) –

membranın iç tabakasında yer alırlar.

Asimetrik yerleşmeleri nedeniyle fosfolipitlerin transvers

mobiliteleri (flip flop = akrobatik sıçrama) yavaş ve kısıtlıdır.

Hücre dışı

Fosfatidilkolin Sfingomiyelin

Hücre dışı

Fosfatidiletanolamin Fosfatidilserin

Fosfatidilinositol

Sitosol

Negatif yüklü baş

grubu

Negatif yüklü sitosolik kısım

Sfingomiyelin Glikolipid Fosfatidilkolin Kolesterol

Fosfatidilserin Fosfatidilinozitol Fosfatidiletanolamin

Hücre içi

Fosfatidilinositol hücre membranının sitosolik kısmında yer alan bir diğer fosfolipittir.

Fosfatidilinositol hücre sinyal iletiminde önemli bir rol oynar.

Fosfatidilserin ve fosfatidilinositol moleküllerinin baş kısımları negatif yüklü olmaları nedeniyle plazma membranının sitosolik yüzeyi de negatif yüklüdür.

Lipit asimetrisi ekstrasellüler sinyallerin intrasellüler sinyallere dönüştürülmesinde önemlidir.

Sitozol Ekstrasellüler boşluk

Insan eritrositlerinin plazma membranındaki fosfolipitlerinin ve kolesterolün asimetrik dağılımı.

K

HÜCRE ZARINDA FOSFOLİPİD ASİMETRİSİNİ SAĞLAYAN TAŞIYICILAR

Çok yavaş da olsa flip-flop hareketi ile membranda olması gereken lipit düzeni değişmeye başladığında bu düzeni yeniden kurmakla görevli iki protein vardır:

“flippase” ve “ floppase”.

Flipaz’ın görevi, PS ve PE ‘yi (aminofosfolipitleri) ATP bağımlı olarak membranın dış yüzeyinden iç yüzeyine taşımaktadır.

Flopaz ise genellikle membran yapısında gerçekleşen değişiklikler sonucunda lipit sayısındaki değişiklikleri modifiye etmek üzere ATP bağımlı olarak kolin içeren lipitleri membranın iç yüzeyinden dış yüzeyine flipaz’dan 10 kat daha yavaş olacak şekilde taşır.

Scramblase: asimetri kaybında rol oynadığı öne sürülen bir protein’dir.

Lipid çift tabakanın her iki tarafında yer alan fosfolipidleri dengeleyen bir protein. Özellikle ER (endoplazmik retikulum)’de aktif olarak bulunan bu protein fosfolipidleri ER membranının her iki tarafına da eşit olarak dağıtır. ER’da yeni lipid molekülleri lipid çift tabakanın sadece sitozolik kısmına dahil edildiği için ve lipit molekülleri kendi kendilerine bir tarafatan diğerine geçemeyecekleri için fosfolipid translokatörleri (Scramblase) lipid moleküllerinin sitosolik taraftan ER lümeni tarafına geçirir.

Hücre membranında fazla oranlarda kolesterol ve sfingolipid içeren özelleşmiş mikrobölgeler ya da platformlar bulunmaktadır. Bu özelleşmiş membran bölgelerindeki fosfolipitlerin yan zincirleri non-raft membran bölgelerine göre çok daha fazla doymuş yağ asidi içerir (sfingolipidlerin yapısında da doymuş yağ asidi fazladır). Kolesterol ve doymuş yağ asitlerinin yoğun olarak bulunması lipid raftlarını membranın diğer kısımlarına göre daha düzenli ve daha az akışkan olmasına neden olur.

Doymuş yağ asitleri (örn. palmitoil ya da miristoil) ile kovalent olarak modifiye sitoplazmik proteinler, membrana bağlanan proteinler ve hücre içi sinyal iletiminde rol alan birçok protein lipid raftlarında yoğun olarak bulunurlar.

LİPİD YIĞINLARI (RAFT)

LİPİD YIĞINLARIN (RAFT) FONKSİYONLARI

1. Sinyal molekülleri için özel bölgeler oluşturmak 2. Membran akışkanlığını düzenlemek

3. Membran protein trafiğini düzenlemek (örn. hücre göçü sırasında membran proteinlerinin asimetrik dağılımında rol aldığı düşünülüyor).

4. Nörotransmitter ve reseptör trafiğini düzenlenlemek.

5. Endositoz, ekzositoz, adhezyon, apoptozis, göç gibi olaylarda rol alır.

HÜCRE MEMBRANINDA YER ALAN KARBOHİDRATLAR

 Karbohidratlar membranda oligosakkaritler şeklinde proteinlere kovalent olarak bağlanarak glikoproteinleri, sfingolipidlerle birleşerek glikolipidleri oluştururlar.

 Plazma membranlarının bu kısmına Glikokaliks adı verilir.

 Oligosakkaritler dışında heksozlar (glukoz, galaktoz, mannoz, fukoz), pentozlar (arabinoz ve ksiloz) ve türev şekerler (glukozamin, galatozamin ve sialik asit) membran yapısında yer alır.

 Karbohidratlar, hücreler arası tanıma olaylarında antijenik bileşenler olarak görev yapar.

Glikokaliks

Transmembran proteoglikan Transmembran

glikoprotein

Lipit çift tabaka Glikokaliks

glikolipit Glikoprotein

Sitozol

Şeker kalıntısı

Eritrositlerin yüzeyinde bulunan insan kan grubu (A,B,0) antijenleri lipidlere ve proteinlere bağlı oligosakkaritlerdir.

ABO sistemdeki kan gruplarını glikolipid ve glikoprotein yapısındaki antijenlerin uç grupların farklılığı belirlemektedir.

Tüm insanlarda 0 antijenini sentezleyen enzimler bulunur.

Kan grubu A olan insanlarda N- asetilgalaktozamin ekleyen enzimler de bulunur.

Kan grubu B olan insanlarda ise ekstra galaktozu ekleyecek enzimler bulunur.

AB kan grubuna sahip insanlarda hem A hem de B antijenleri sentezlenir.

Yağ asidi Seramid

67

Sadece A antijeni varsa A grubu Sadece B antijeni varsa B grubu

A ve B antijeni varsa AB grubu A ve B antijeni yoksa O grubu

Kolesterol

Karbohidrat

Membran proteini Sitoskeleton

Hücre dışı Hücre içi

Proteinler

Amino asid Amino asid Dipeptid

Hidroliz

peptid bağı

Proteinlerde amino asidler, bir amino asidin -karboksil grubuyla diğer amino asidin -amino grubu arasındaki amid bağları olan peptid bağlarıyla kovalent olarak bağlıdırlar.

Peptid Bağı

O ‖

- C – N -

 H

Amid Bağı

(kovalent bağ)

Şematik olarak polipeptid zinciri

Non-polar yan zinciri Polar yan zinciri

Membran Proteinleri

• Membran proteinleri, membranın yapısal bütünlüğü ve spesifik fonksiyonlarından sorumludur.

• Membran proteinleri, membrandaki yerşleşim yerlerine göre:

– Periferal (ekstrensek) membran proteinleri

• Membran proteinlerinin yaklaşık % 30 kadarını oluştururlar ve genellikle integral membran proteinlerine nonkovalent olarak bağlanırlar

• Hücre yüzey antijenleri

– İntegral (intrensik) membran proteinleri

• Membran proteinlerinin % 70 kadarını oluştururlar

• Lipit çift tabakaya gömülmüş haldedir,

• Çoğu tüm membran boyunca uzanır ve bazı maddelerin karşı tarafa geçtiği kanalları oluşturur (transmembran proteinler)

FONKSİYONEL SINIFLANDIRMA:

1. TRANSMEMBRAN PROTEİNLERİ:

a. İyon kanalı: özel iyonları su dolu porlar aracığı ile membranın diğer tarafına taşır. Birçok plazma membranı çeşitli iyonlar için spesifik kanallar içerir

b. Taşıyıcılar: Şekillerini değiştirerek özel maddeleri membranın diğer tarafına taşır.

c. Reseptör: Spesifik ligandı tanırlar ve hücrenin fonksiyonunu değiştirirler.

d. Enzim: Hücre içinde veya dışında reaksiyonları katalizler.

e. Bağlayıcı: Hücre içinde ve dışında filamentlere bağlanarak hücrenin yapısal bütünlüğünü ve şeklini korumaya yardımcı olur. Aynı zamanda, hücrenin hareketine de etkisi vardır.

Glikolipit Oligosakkarit İntegral protein Hidrofobik α-heliks

Fosfolipit Kolesterol

Membran Proteinlerin fonksiyonları

Dış taraf

Plazma membranı

İç taraf

Taşıyıcılar Enzim Hücre yüzey reseptörleri

Hücre yüzey antijenleri Hücre adhezyonu Sitoskeletona bağlanma

Periferal proteinler

Periferal protein

deterjan

İntegral protein pH’nın değişmesi

üre, CO₃^2-

• Membrana integral proteinler aracılığı ile tutunur. Ortam pH’nın veya iyonik şiddetinin değişmesiyle bu proteinler kolayca membrandan ayrılır.

• Amfipatik değillerdir. Bu nedenle nonpolar lipidlere bağlanmazlar (lipid tabakanın iç bölgesine giremezler).

• Deterjanlarla membrandan kolayca ayrılırlar.

Spektrin (Spectrin) - periferal zar proteinidir.

• Membranın içinde

– nonpolar amino asidler

• hidrofobik gruplar,

fosfolipitlere sıkıca bağlanarak proteinin membrana

tutunmasını sağlar

• Membranın dış yüzeyinde

– polar amino asidler

• Hidrofilik gruplar ekstrasellüler sıvıya ve sitozole uzanmaktadır

Proteinin polar bölgesi

Proteinin non polar bölgesi

Transmembran proteinler amfipatik özelliktedir, yani hem hidrofilik hem de hidrofobik bölgelere sahiptirler. Hidrofobik kısımları lipit tabakanın hidrofobik iç kısmıyla, hidrofilik kısımları ise lipit tabakanın her iki yanında yer alan su tabakasıyla ilişkidedir.

NH₂

H⁺

COOH

Sitoplazma

Retinal kromofor (Rodopsin)

Nonpolar (hidrofobik)

hücre membranındaki α-heliksler

H⁺

C-terminal

N-terminal

Sol Sağ

Proteinlerdeki heliksler sağ dönüşümlüdür Polipeptid zincirinin bir eksen

etrafında sağa veya sola kıvrılarak oluşturduğu sarmal yapıya -sarmal (heliks) denir.

sitozol

Lipid çift tabaka

Lipit çift tabakayı α-sarmal (α -heliks) halinde geçen transmembran protein Bu geçiş:

1. Tek bir zincir şeklinde, tek geçişli (single-pass) veya

2. Birkaç tane α-sarmal zincir halinde, çok geçişli (multipass) olur .

3. Transmembran proteinler zarda bulunan lipitlere kovalent olarak bağlanır – sitoplazmik tabakada

4. Oligosakkarit aracılığı ile küçük fosfolipit veya fosfatidilinozitole kovalent olarak bağlanırlar – non-sitoplazmik tabakada

5-6. Periferal proteinler, integral membran proteinlerine nonkovalent olarak bağlanırlar

fosfatidilinositol'e bağlı proteinler

yağ asitlerine bağlı proteinler Transmembran proteinler

Periferal proteinler

Eritrosit membranındaki integral membran proteinleri:

Glikoforin

Band 3 protein

Transmembran proteinlerin çoğu glikozillenmiştir (şeker grupları eklenmiştir).

Şeker molekülleri bu proteinlere endoplazmik retikulum ve Golgi kompleksinde eklenir ve proteinlerin oligosakkarit zincirleri daima ekstrasellüler yüzde yer alır.

Proteinlerin sergiledikleri asimetri, sahip oldukları diğer ilave gruplar ve çeşitli bağlar tarafından daha da artırılır. Bunlardan, sülfhidril (SH) grupları sitoplazmik yüzde, disülfit (S-S) bağları ekstraselüler yüzde yer alır.

Sorunuz var mı??

HÜCRE ZARI TAŞIMA SİSTEMLERİ

ENERJİ GEREKSİNİMİ

Enerji

gerektirmeyen

Enerji gerektiren

Difüzyon _Endositoz

Ekzositoz Fagositoz

Primer aktif taşıma Sekonder

aktif taşıma

Kolaylaştırılmış difüzyon Basit

difüzyon

Molekül lipid çift katmandan direkt geçer

Aracılı taşıma membran proteini

gerektirir

Membranda vezikül oluşumu gerektirir

Fiziksel gereksinim

Büyük moleküllerin membranı geçme hareketi Küçük moleküllerin

membranı geçme hareketi

Taşıma Modelleri

Pasif ve Aktif Transport

Taşıyıcı proteinler: pasif ve aktif transport Kanallar: sadece pasif transport

Taşınan molekül

Basit difyüzyon Kanallar aracılığı ile

Kanal proteini Taşıyıcı protein

Taşıyıcı protein aracılığı ile

Konsantrasyon gradiyenti

PASİF TRANSPORT AKTİF TRANSPORT

Lipit çift tabaka

İki ortam arasındaki konsantrasyon farkına, konsantrasyon gradiyenti denir. Pasif difüzyon, moleküllerin konsantrasyon gradiyenti yönünde kendi kinetik enerjileri ile yayılmalarıdır. Sisteme dışarıdan enerji eklenmediği için moleküllerin bu hareketi zarın her iki tarafındaki madde konsantrayonu eşitleninceye (sistem dengeye ulaşıncaya) kadar devam eder.

Aracısız transport

Pasif difüzyon

Boya molekülleri Yarı geçirgen membran

denge

su

• Diffüzyon

– yüksek  düşük konsantrasyonu

• Lipofilik bileşikler – lipitte çözünme dereceleri, şekil ve boyutlarına bağlı olarak difüze olabilirler

•N₂, O₂, CO₂ ve NO gibi

non polar, küçük ve yüksüz gazlar kolayca difüze olur.

•Etanol, küçük organik asidler – polar, ama yüksüz moleküller

Su Üre

Hücre gibi yarı geçirgen bir zarla bölünmüş bir sistemde, çözünmüş partiküllerin yüksek konsantrasyonda bulundukları ortamdan, düşük konsantrasyonda bulundukları ortama doğru kendi kinetik enerjileri ile yayılır.

Geçirgenlik katsayıları

(cm/sec)

Düşük geçirgenlik gliserolüre

triptofan glukoz

HİDROFOB MOLEKÜLLER

benzen KÜÇÜK, YÜKSÜZ

POLAR

MOLEKÜLLERİ üre gliserol

BÜYÜK, YÜKSÜZ POLAR

MOLEKÜLLERİ sakkaroz İYONLAR

Sentetik lipit çift tabaka

Taşınacak maddeler geçirgenlik katsayılarına göre membran lipit tabakaları arasındaki geçitlerden hücre içine veya dışına taşınmaktadır.

glukoz

Yüksek geçirgenlik

Suyun difüzyonu

osmoz

Eğer iki sıvı kompartmanı arasındaki bir zar suya geçirgen, fakat su içinde çözünmüş bazı maddeler için geçirgen değilse (yarı geçirgen membran) ve diffüzyona uğramayan maddelerin konsantrasyonu zarın bir yanındaki sıvı bölümünde diğer taraftakinden daha fazla ise, su yüksek yoğunlukta diffüze olmamış madde içeren bölüme doğru zardan geçer. Suyun difüzyonu, osmoz olarak adlandırılır

Tonisite

Bir solüsyonun osmotik basıncını plazmanınki ile karşılaştırmak için kullanılır.

Hipotonik solüsyonlar – plazmadan düşük osmotik basınçları nedeniyle hücrelerin hacmini arttırırlar.

İzotonik solüsyonlar – plazma ile (% 0.9 NaCl çözeltisiyle) aynı basınçları nedeniyle hücre hacmini etkilemezler.

Hipertonik solüsyonlar ise plazmadan yüksek osmotik

basınçları sonucunda hücre suyunun intravasküler sıvısına

çekilmesine ve hücrenin hacim kaybına neden olurlar.

izotonik Hipotonik Hipertonik

izotonik

Hipotonik Hipertonik

out in

açık kanal = hızlı transport kolaylaştırılmış = yardım ile

yüksek

düşük

Kanallar veya taşıyıcı proteinler aracılığıyla, konsantrasyon gradiyenti yönünde, enerji harcanmadan gerçekleşir.

Kolaylaştırılmış diffüzyon

İyon kanalları – çok seçicidir

Kanal proteinleri hareketsizdir. İyonların çok hızlı geçişine izin verir:

saniyede 100 milyon iyon!

Na⁺

KK

Cl^- K⁺

Konsantrasyon gradiyentlerine ve elektriksel yüklerine göre akış

Bu proteinler:

- Ligand kapılı (asetilkolin gibi bir ligandın reseptörüne bağlanması sonucu açılmakta veya kapanmaktadır)

- Voltaj kapılı (membran potansiyelindeki değişime bağlı olarak açılmakta veya kapanmaktadır)

- Mekanik kapılı – gerilim ve basınca duyarlıdırlar, hücre iskeletinin gerilemesi ile açılırlar

Kapılı kanallar

• Voltaj kapılı-membran

potansiyelinin değişmesiyle kapı açılır

• Ligand kapılı-

nörotransmitterin reseptöre bağlanmasıyla kapı açılır.

Asetilkolinin bağlanması sinir hücrelerinde Na⁺ kanallarının açılmasını ve sinir iletinin başlamasını sağlar

Voltaj kapılı kanallar

Voltaj kapısı hücre membranındaki elektriksel voltaj değisikliklerine duyarlı olan kapılardır.

Sodyum kanalları

Potasyum kanalları

Kalsiyum kanalları

Aksiyon potansiyeli

Sodyum kanalları açılır Na⁺ nöronun içine girer

Uyarı stimulusu

Potasyum kanalları açılır K⁺ nöronu terk eder İstirahat halindeki nöron

Repolarizasyon Na, K-ATPaz

Plazma membranı

Na⁺hücre içine

K⁺hücre dışına

Na, K-ATPaz pompası ile iyonların dağılımı sağlanmaktadır

AKSİYON POTANSİYELİ

Aksiyon potansiyeli, uyarılabilen hücrelerin eşik potansiyelini aşarak pozitif değere gelip çok kısa bir süre içinde tekrar negatif değere dönmesidir

İstirahat membran potansiyeli eşik değere ne kadar yakınsa nöron o kadar kolay uyarılabilir.

Dinlenme durumundaki bir hücre (-70 mV) eğer “eşik değer” denen bir değere kadar depolarize edilirse (membran potansiyelinin daha az negatif bir duruma geçerse) (-55 mV), hücre zarındaki voltaj kapılı hızlı sodyum kanalları açılır ve hücre içine kısa zamanda büyük miktarda sodyum akışı olur.

Eşik değeri, hızlı voltaj kapılı Na kanallarının açılması için gereken voltaj değeridir.

Bu sırada hücre içinde artı yük miktarı hızla artarak dik bir potansiyel değişimi oluşturur. Belli bir noktaya kadar yükselen bu potansiyel değişikliği sabit bir noktada durur; çünkü bu noktada voltaj kapılı Na kanalları artık kapanır ve daha fazla sodyumun girişine izin vermez. Buna “tepeye vuruş” (overshoot) adı verilir. Potansiyelin yükselmesi sırasında aynı zamanda yavaş potasyum kanalları da açılmaya başlar ve böylece, Na iyonalarının hücre içine girişiyle oluşan potansiyel değişimi tekrar istirahat membran potansiyeline geri döner (repolarizasyon). Daha sonra hem K kanallarının kapanması hem de Na/K-ATPaz pompasının sürekli faaliyetiyle potansiyel normale döner. Bu olayların hepsine birden aksiyon potansiyeli adı verilmektedir.

Aksiyon potansiyelinin en önemli üç faktörü

1. Voltaj kapılı hızlı Na kanalları: Voltaj bağımlı Na kanallarını açabilen bir uyarı aksiyon potansiyeli oluştururken, hücreyi eşik değere getiremeyen, yani voltaj bağımlı Na kanallarını açamayan uyarılar aksiyon potansiyeli oluşturmazlar.

2. Voltaj kapılı yavaş K kanalları: Aksiyon potansiyeli sırasında oluşan yük değişikliklerini nötralize etmekle görevlidirler ve hücre dışına K çıkışına sebep olurlar.

3. Na/K-ATPaz pompaları: Sürekli çalışan bu pompalar, potansiyeli oluşturan süreçler iletiminde zarı tekrar dinlenme potansiyeline döndürerek yeni bir aksiyon potansiyeli oluşturabilmek üzere hazır hale getirirler.

Na kanalları hücre istirahat (-70 mV) halindeyken kapalıdır

Aktivasyon ile sodyum kanalları açılır ve nörona sodyum girer

inaktivasyon

Aktivasyon kapısı

İnaktivasyon kapısı

Na

kanalı

Hızlı voltaj kapılı sodyum kanallarının çalışma prensibi.

A. Hücre zarında bulunan bu kanalların iki kapısı vardır: Kanal içinde yer alan aktivasyon kapısı; hücre içine bakan inaktivasyon kapısı. Hücre dinlenme durumunda iken aktivasyon kapağı kapalı, inaktivasyon kapağı açıktır.

B. Zar voltajı değişerek eşik değerine ulaşırsa, kanalın içindeki aktivasyon kapısı açılır;

çünkü bu kapı, bu voltaj değerinde açılmaya uygun bir moleküler yapıdadır.

C. Açılan kanal boşluğundan sodyum hızla içeri akar ve artık hücrenin içi dışarıya göre pozitif yüklenmeye başlar.

D. Hücre içi voltaj değeri dışarıya göre +35 mV düzeylerine geldiğinde ise bu kez inaktivasyon kapısı kapanır. Dolayısıyla bu noktada artık bu hücreyi bir daha uyarmak mümkün değildir. Sodyum girişi durur ve potansiyel değişimi sona erer.

E. Ardından, K iyonlarının çıkışıyla normale dönen zar potansiyeli dinlenme voltajına ulaştığında kanal tekrar dinlenme durumundaki haline döner: aktivasyon kapısı kapanır;

inaktivasyon kapısı açılır ve hücre yeni bir uyaran için hazır hale gelir.

Voltaj kapılı K kanalları ise sadece tek bir kapıya sahiptir ve dinlenme durumunda bu kanallar kapalıdır. Depolarizasyon veya aksiyon potansiyeli sırasında geniş bir voltaj aralığında yavaşça açılıp kapanırlar ve böylece repolarizasyonu sağlarlar.

Kapalı

İnaktive Açık

Membran polarizasyonu

Membran depolarizasyonu

K

kanalı

inaktivasyon

aktivasyon

Ligand (Transmitter)-kapılı iyon kanalları

• Asetilkolin-kapılı katyon kanalları (uyarıcı)

• Serotonin-kapılı katyon kanalları (uyarıcı)

• Glutamat-kapılı katyon kanalları (uyarıcı)

• GABA-kapılı klorür kanalları (inhibitör)

• Glisin-kapılı klorür kanalları (inhibitör)

Presinaptik bölgede sentezlenen ve veziküllerde depolanan nörotransmitterler elektriksel uyarı sonucu parçalanan veziküllerden ekzositoz yoluyla sinaptik aralığa salınmaktadır. Post sinaptik membranda özgül reseptörlere bağlanan nörotransmiterler uyarıcı (depolarizasyon) veya inhibitör (hiperpolarizasyon) etki oluşturmaktadır.

Reseptörler iyonotrofik ve metabotrofik olarak iki sınıfa ayrılmaktadır. İyonotrofik reseptörler nörotransmitter bağlanmasıyla voltaja duyarlı Na⁺ kanallarının açılmasına aracılık etmektedir. Metabolik reseptörler ise spesifik protein kinazları aktifleyerek cAMP veya inozitol trifosfat üzerinden etkili olmaktadırlar.

Presinaptik sinir ucu

Post sinaptik

sinir ucu Nörotransmitter

Sinir ucundaki aksiyon potansiyeli Ca²⁺kanallarını açmaktadır

Ekzositozla nörotransmitter sinaptik aralığa salınmaktadır

Voltaja duyarlı Na⁺kanalları açılmaktadır

Reseptör kanalı

Presinaptik aksiyon potansiyeli

Postsinaptik potansiyel

Eşik değeri

Asetilkolin bağlama yeri

Lipit çift

tabaka sitozol

kanal

por Asetilkolin-kapılı katyon kanalı (uyarıcı): Her bir Ask reseptörü 2 idantik alfa, 1 beta, 1 epsilon ve 1 delta olmak üzere 5 alt birim içerir. Silindir şeklinde düzenlenmiş olan bu altbirimlerin ortası normalde kapalı duran bir kanal gibidir (iyonofor). Her bir alfa alt biriminin ekstraselüler yüzeyinde tek bir Ask bağlanma bölgesi vardır. Bu alt birime aynı zamanda nöromüsküler blok yapan ilaçlar da bağlanırlar.

 

g d

4 nm



Asetilkolinin reseptörüne bağlanması ile ligand-reseptör kompleksinde gelişen yapısal değisiklik sonucunda reseptörün merkezindeki kanal 1 msn kadar açık kalır ve katyonlar (sodyum, potasyum, kalsiyum) konsantrasyon gradiyentiyle hareket ederler. Başlıca sodyum iyonunun girişi ve potasyumun çıkısıyla son plak potansiyeli oluşur.

Aksiyon Potansiyeli

Na⁺

 

ACH

Asetilkolinesteraz

Na⁺ Parasempatik Gangliyonik Sinaps

Pregangliyonik nöron Postgangliyonik nöron

Nikotinik Reseptör

Mekanik olarak düzenlenen kanallar:

kulaktaki kıl hücreleri

Sterosilya membranı

Kıl hücresi

Sterosilya:

İnsan vücudunda, iç kulakta bulunan uzun ve hareketsiz uzantılardır. Ses titreşimlerine cevap olarak elektriksel sinyal oluşur. Bu sinyal sterosilyaların eğilmesine neden olur.

Membran Taşıma (Transporterler) Proteinleri

Membran transport proteinleri

Seçici kanallar Spesifik taşıyıcılar

Kolaylaştırılmış difüzyon

Primer aktif transport Sekonder aktif transport

Uniport

Glut1-5 ATP-bağımlı pompalar

ATPaz:

P-tipi, F-tipi and ABC-tipi ATPazlar (ABC transporterler)

Simport Antiport

Pept1 NHE

Kolaylaştırılmış difüzyonda, membranda yerleşik taşıyıcı proteinler (transmembran proteinler), kanal proteinlerinden farklı olarak

1. Taşınan bileşiği özgül olarak bağlamakta ve bağlanma sonrası proteinde konformasyon değişikliği meydana getirmektedirler.

2. Bu değişiklikle bağlanma sırasında hücre dışına yönelmiş protein bağlanma sonrası hücre içine (sitozole) yönelmekte

3. Bağladığı bileşiği sitozole bırakmaktadır

Kolaylaştırılmış difüzyondaki taşıma proteinleri hareketlidirler.

conformation change

conformation change

Carrier-mediated solute transport

Konformasyonel değişiklik Konformasyonel değişiklik

Konformasyonel değişiklik

Uniport taşıma proteini: Örneğin GLUT1

Glukoz

Bağlanma

Taşınma

Dşissosiasyon

GLUT 1 glukoz taşıyıcısı glukozun yüksek yoğunlukta olduğu kan plazmasından eritrositin içine doğru yani yoğunluğu düşük olduğu yönde taşınmasını sağlar

Taşıyıcı (Permeaz)

Dış membran

İç membran

Uniport

Kotransport

Antiport (zıt yönlerde)

(Tek yönlü taşıma)

İki farklı bileşik aynı zamanda taşınır (birlikte taşınma)

Simport (aynı yönde)

Membrandaki taşıma proteinlere transporter veya permeaz adı verilmektedir

(Sodyum glukoz transporter1)

GLUT2

simport

Bağırsak hücrelerinin lumene (boşluğa) bakan yüzünde SGLT 1 (sodyum-glukoz transporter) adı verilen bir taşıyıcı protein bulunur. Bu taşıyıcı protein üzerinde sodyum için iki, glukoz için bir bağlanma noktası vardır. Sodyumun bağlanması proteinde yapısal bir değişime yol açarak glukozun taşıyıcıya bağlanmasını kolaylaştırır. Bağırsak epitel hücresi içinde sodyum iyonları taşıyıcıdan uzaklaşır. Bu durumda konformasyonu değişen taşıyıcının glukoza ilgisi azalır ve glukoz serbestleşir.

Eritrositlerde anyon kanal proteini (Band 3), Cl^- ve bikarbonatın kolaylaştırılmış diffüzyon antiport sistemi ile taşınmasını sağlar.

Karbonik anhidraz

Kana diffüze eder

Solunumla dışarı atılmaktadır Kapilerler

Alveoller

antiport

Aktif taşıma (transport)

• Hücre membranından, molekül ve iyonların,

metabolik enerji kullanarak, konsantrasyon

gradyanına karşı yönde taşınması işlemine aktif

transport denir.

a) Ko-transporter

b) ATPaz pompaları (enerji ATP nin hidrolizinden) c) ışık- pompası (enerji elektron hareketi veya ışıktan)

Ko-transporter

ışık

ATPaz- pompası

Işık -pompası

Elektrokimyasal gradienti

simport

Primer aktif taşıma (transport) Sekonder aktif taşıma (transport)

Primer ve sekonder aktif transporterlar hayvan hücresinde birbiriyle koordine bir şekilde çalışırlar

Hücre içi Hücre dışı

ATP ADP P_i

Primer aktif taşıma

Na

K

ATP az: Na

K

transportu

İntrasellüler sıvı Ekstrasellüler sıvı

Potasyum

K⁺

Enerji kaynağı - ATP

Sodyum

Potasyum ATP yi ADP + Pi’a hidroliz edebildikleri için bu

proteinlere ATP’azlar da denir

Adenozin trifosfat

Adenozin difosfat

Adenozin monofosfat Adenozin

Fosfat grupları

Riboz

Fosfodiester bağı Adenin

Fosfat gruplarının bir molekülden diğer bir moleküle aktarılmasında önemli