FİZYOLOJİYE GİRİŞ

FİZYOLOJİYE GİRİŞ

• Fizyoloji

– Vücut fonksiyonlarını inceleyen

– Canlı olma özelliğini devam ettirmede rol

oynayan bütün yaşamsal işlevleri ve çalışmasını inceleyen

– Bunlar arasındaki arasındaki ilişkileri ve kontrol

mekanizmaları açıklayan bir bilim dalıdır.

• Biyolojinin bir koludur.

• Temel bilimlerle klinik bilimler arasındaki

bağlantıyı sağlar.

Distinguish between

Process & Function

Integrate both for complete picture!

How do we breathe?

How does blood flow?

How do RBCs transport O₂?

Why do we breathe?

Why does blood flow?

Why do RBC transport O₂?

• Fizyoloji, fonksiyonları açıklarken biyoloji, anatomi, biyokimya, fizik gibi birçok bilim dallarından yararlanır.

• Hastalıkların tedavisi için o hastalıkta yanlış giden fizyolojinin (patofizyoloji) bilinmesi gerekmektedir.

• Fizyoloji 19 yüzyılda yaşayan Claude Bernard

ile büyük ilerleme göstermiştir.

Review Levels of Organization

Hücre ve Fonksiyonları

• Hücre canlı organizmanın en küçük yapısal ve fonksiyonel birimidir.

• Organizmada >100 trilyon hücre bulunur.

• Çok küçüktür ortalama (10-5m çapındadır).

• Çok çeşitli şekil ve büyüklükte olabilir.

• Her hücre tipinin kendine ait özel fonksiyonları

vardır.

• Bazı temel fonksiyonlar bütün hücrelerde ortaktır.

Bunlar

– Çevre ile madde alışverişi – Enerji elde edilmesi

– Kompleks moleküllerin sentezlenmesi

– Çevresindeki değişiklikleri algılayarak yanıt vermesi

– Çoğalması gibi fonksiyonlardır.

• Hücreler yaptıkları fonksiyon çeşidine göre

sınıflandırıldığında 4 gruba ayrılır.



Sinir hücreleri: Hızlı bir şekilde organlar arası iletişim ve kontrolu sağlar.

– Elektriksel sinyalleri başlatmak ve iletmek için özelleşmiştir. Bu sinyaller

– Yeni bir elektriksel sinyal

– Bezlerde salgı oluşmasını

– Kasın kasılmasını sağlar

• Epitel hücreleri: İyonların ve organik moleküllerin

– Salgılanmasını Form body surfaces – Emilimini (absorbsiyonu) sağla r – Savunma ile özelleşmiştir.

• Ayrıca bazal membran adı verilen homojen bir tabaka oluşturarak moleküllerin geçişinde

selektif bir engel oluştururlar.

• Bazı hareketleri sağlarlar. (Cilia)

• Bağ doku hücreleri: Vücut yapılarını bağlar, destekler ve bir arada tutar.

– Bu hücrelerin arasında bol miktarda ekstrasellüler sıvı vardır.

– Çeşitli protein moleküllerinden oluşan matriksi oluşturur. Matriks genel olarak iki fonksiyon görür.

• Hücrelerin tutunması için bir iskele görevi görür

• Hücrelerin aktivitelerini, göçlerini büyüme ve farklılaşmalarını düzenlemeye yardım eden kimyasal haberciler oluşturur.

• Matriks içinde aşağıdaki lifler bulunur.

• Kollagen lifler: Yüksek ve gerime dayanıklı lifler

• Elastin lifler: Esnek lifler

• Retiküler lifler: İnce ve dallanmış lifler

• Kas hücreleri:

– Kasılma

– Gerim, hareket, ısı oluşumunu sağlar

Dokular

• Her bir hücre tipi bir veya birden fazla özel

fonksiyon gerçekleştirmek üzere özelleşmiştir.

• Özelleşmiş birçok aynı tür hücre , birleşerek

dokuları oluşturur.

The Four Tissue Types

• Epithelia

– Protection, exchange, etc.

• Connective

– Extracellular Matrix (ground substance) – Includes adipose, blood, lymph

• Muscle

– Smooth, cardiac, skeletal

• Neural

– Neurons and neuroglia

• Her organda fonksiyonunu sağlayan, benzer aktivite gösteren ve fonksiyonel birim adı verilen yapılardan oluşur.

• Benzer fonksiyon yapan organlar da

sistemleri oluşturur.

Sistemler

Sinir sistemi

Endokrin sistem Solunum sistem Sindirim sistemi Bağışıkık sistemi Hareket sistemi Dolaşım sistemi Üreme sistemi

HOMEOSTAZ

• Hücreleri saran sıvıya ekstrasellüler sıvı adı verilir ve iç ortamı oluşturur.

• Hücreler yaşamlarını sürdürmeleri için gerekli besin maddeleri ve oksijeni bu sıvıdan alır,

metabolizma sonucunda oluşan atıklarını bu sıvıya atarlar.

• İç ortam bileşiminin sabit tutulmasına homeostaz

adı verilir. Yaşamın sürdürmesi homeostaz bağlıdır

– Normal sağlıklı organizmalarda fizyolojik olaylar kan basıncı, vücut sıcaklığı, kanda bulunan

• Na, K gibi iyonların,

• Glukoz, oksijen, karbondioksit gibi

maddelerin miktarları belirli sınırlar

içinde tutulması ile gerçekleştirilir.

• Homeostaz homeostatik mekanizmalarla sabit tutulur. İki farklı mekanizma vardır.

– Negatif geri bildirim sistemi: Bir faktördeki değişikliğin, oluşan değişikliği ortadan

kaldıracak şekilde yanıtlar meydana getirilerek kontrol altına alınmasıdır. Negatif feedback

sistemi ”kararlı hali” korumayı amaçlar ve vücutta sıklıkla kullanılır.

•  Değişiklik   Yanıt   Değişiklik   Yanıt

• Pozitif geribildirim sisteminde ise değişen faktör, daha da değişmesine neden olan olaylar zincirini tetikler.

• Pozitif feedback sistemi değişen faktörün miktarını arttırır.

•  Değişiklik   Yanıt   Değişiklik  Yanıt

• Vücutta çok az miktarda pozitif feedback sistemi vardır.



Kan pıhtılaşması



İdrar yapma



Defekasyon



Sinir iletiminde hücre içine Na girişi



Doğum sırasında uterus kasılmaları

– Emzirme olayı daha fazla prolaktin üretimine bu da daha fazla süt üretimine yol açar. Daha fazla emzirme daha fazla prolaktin üretimine bu da daha fazla laktasyona yol açar. Bu pozitif feedback'e örnektir ve çocuk büyüyüp emmeyi bırakınca prolaktin azalır ve süt üretimi de

düşer.

HÜCRE

• Organizmanın temel birimidir.

– 100 triyondan daha fazla hücre vardır – Çok küçük (yaklaşık 10

m çapındadır).

– Kompleks bir yapıdır.

– Çok farklı şekil ve büyüklükte olabilir

– Fonksiyonlarına bağlı olarak şekil ve içeriği değişir

•

Bütün hücreler

– Genel yapı ve bileşenleri aynıdır.

– Besin maddelerinden enerji oluştururlar.

– Son ürünleri etrafını çevreleyen ekstrasellüler sıvı içine bırakırlar

– Bütün hücreler çoğalma özelliğine sahiptirler

• Ekstrasellüler sıvıdan (ESS)’dan hücre membranı (plazma membranı) denilen bir zarla ayrılır.

• Hücre mikroskopla incelendiğinde iki farklı kısım görülür.

– Nukleus

– Sitoplazma: Nukleus hariç hücrenin geri kalan

kısmı

Cytoplasm Cytoplasm

Cytosol Cytosol::

= semigelatinous intracellular fluid Medium for suspension of

1. Organelles,

2. Ions, nutrients, wastes, enzymes etc.…….

3. Inclusions

Organelles

Organelles perform perform specialized tasks.

specialized tasks.

Membranous organelles

Non-membranous organelles

• Sitoplazma ise ikiye ayrılır.

– Nukleus dışında kalan diğer hücre organelleri (her bir organel hücrenin yaşamını sürdürülmesinde spesifik rol oynayan yapılardır)

• Sitozol: Hücre organellerini saran sıvı

• Hücre içindeki tüm sıvıya ıntrasellüler sıvı denir.

• Hücreyi oluşturan maddeler 5 maddeden oluşur.

– Su

– Elektrolitler – Proteinler – Lipidler

– Karbonhidratlar

Lipids Lipids

• Most diverse group of biomolecules

• Solid at room temp = fat;

– liquid at RT = oil

• Contain much less O₂than CHOs

– Often long chains of C

• 4 categories:

 Fatty Acids can be (un)saturated

 Mono-, di-, and triglycerides

 Phospholipids (polar)

 Steroids

 Eicosanoids (prostaglandins et al.)

 Functions?

Unsaturated (mono- &

polyunsaturated) fats are liquid at room temp.

Trans fats have added hydrogen (hydrogenated) (p 29)

Triglycerides: 3 FA + Glycerol

Saturated Unsaturated Polyunsaturated

Phospholipids

Function?

Cholesterol decreases cell membrane permeability to small water-soluble

molecules.

Steroids

Proteins Proteins

• Made up of amino acids – Amino = - NH₂

• Peptide ? oligopeptide ? polypeptide ? protein

• Most versatile of biomolecules in structure and function

Names of the 2 functional groups ?

Learn these

This picture illustrates the hydrophobic core of protein ras p21

The backbone is colored purple, and the hydrophobic residues are colored green. All the hydrophilic residues in the protein are colored yellow.

Globular protein

Combination Molecules Combination Molecules

• Lipoproteins

• Glycoproteins

• Glycolipids

in cell membranes (stability, receptors, markers)

in cell membranes and

carriers for hydrophobic molecules (e.g.?)

Nucleotides and Nucleic Acids Nucleotides and Nucleic Acids

• A – C – G – T – U

• ATP, ADP, cAMP, FAD, NAD

• Differences of DNA and RNAs

• Function

– information storage – info and energy

transmission

VÜCUD SIVI BÖLÜMLERİ

• Ortalama olarak vücut ağırlığının

– %18’ini protein – %7’sini mineraller – %15’ni yağlar

– % 60’nı su oluşturur.

• Vücut suyu ise 2 ayrı yerleşimde

(kompartmanda) bulunur.

– Ekstrasellüler sıvı – Intrasellüler sıvı

• Ekstrasellüler sıvı (ESS): Vücut sıvısının % 20’nı ve hücre dışında bulunan bölümünü oluşturur. 3 ayrı kısma ayrılır.

– İnterstisyel sıvı: Hücreler arasında bulunan sıvıdır.

ESS’nın % 75-80’nini oluşturur.

– İntravasküler sıvı: Damarlar içinde bulunan ve kanın plazma denilen sıvı bölümüdür. ESS’nın

%25-20 sini oluşturur.

– Transsellüler sıvı: Hücreler arasında veya vücut boşluklarında bulunan çok az miktarda olan

sıvıdır.

• Intraperitonal sıvı

• Intraplevral sıvı

• Intraperikardial sıvı

• Intrasellüler sıvı (ISS): Hücrelerin içinde bulunan

sıvıdır. Vücut sıvısının %40’sini oluşturur.

• ESS ile ISS’nın bileşimleri

birbirinden büyük ölçüde farklıdır.

– ESS’da en çok bulunan iyonlar

• Na

• Ca+2

• HCO3-

• Cl

• oksijen

• glukoz ve besin maddeleridir.

Important Ions in Physiology

cations anions

– ISS’da en çok bulunan iyonlar ise

• K

• Mg

• PO4 dır.

• Ayrıca organik moleküller vardır.

• ESS ve ISS’da anyon ve katyonlar farklı miktarlarda bulunmasına karşın, her bölümde bulunan iyonların toplamı nötrdür.

• Organizmada su miktarı yaşla orantılı olarak azalır.

Yeni doğanlarda su vücut ağırlığının %75’ni oluşturur.

• Yağ dokusu arttıkça vücut ağırlığının su oranı azalır

Sıvı miktarını etkileyen faktörler

• İyonlar

– En önemli faktör Na iyon konsantrasyonudur.

– İkinci olarak potasyum iyon konsantrasyonudur.

• Büyük moleküllü organik maddeler – Proteinler

• Küçük moleküllü organik maddeler

– Glukoz

HÜCRE ORGANELLERİ

Lizozomlar

– Membranöz keseciklerden oluşur.

– Çok sayıda hidrolitik enzim içerirler.

• Hücrenin hasar görmüş kısımlarını

• Hücreye alınan besin partiküllerini

• Bakteriler gibi istenmeyen maddeleri sindirirler.

– Özellikle

• Makrofaj

• Karaciğer hücreleri

• Polimorf nukleuslu

lökositlerde fazla sayıda lizozom bulunur

Lysosomes

Lysosomes Digestion (~ 50 enzymes) of bacteria and old organelles

Enzymes only active at pH of 100 – 1,000 x

< cytoplasm

 pH = ?

Also used to dissolve Ca-carbonate of bone and for self destruction of damaged cells

Disorders such as rheumatoid arthritis and Tay-Sachs disease

Endoplazmik Retikulum (ER)

• Tubüler ve veziküler

yapılardan oluşur. Membran ile ilişkiyi sağlar

• İki farklı çeşidi vardır.

– Granüler ER dış yüzeyinde ribozom denilen çok

sayıda granüler yapı taşır.

• Protein sentezi, modifikasyonu, depolanması, vezikülerin

taşınmasında rol oynarlar .

RER & SER RER & SER

RER: Protein synthesis, storage, modification &

transport vesicles

SER: Synthesis and conversion of FA, steroids, lipids

In muscle: Ca²⁺storage

• Agranüler ER: Ribozom bulundurmayan tübüler ağdır.

– Yağ asidi ve steroid sentezler.

– Kas kasılmasında olduğu gibi çeşitli hücre aktivitelerinde önemli rolü olan

Ca+2’mu depolar ve salgılar.

RER & SER RER & SER

RER: Protein synthesis, storage, modification &

transport vesicles

SER: Synthesis and conversion of FA, steroids, lipids

In muscle: Ca²⁺storage

Ribozom

• Çok sayıda protein ve bir çok RNA molekülünden oluşur. İki türlü ribozom vardır.

– ER bağlı – Serbest

• Nukleusta DNA’dan gelen haberci RNA

moleküllerinin yolladığı genetik bilgileri kullanarak protein moleküllerinin

sentezlendiği yapılardır.

• Function: Transfer of messages from DNA

• Fixed to ER or free in cytoplasm

Ribosomes

• ER’ye bağlı ribozomlar membran

proteinlerini, salgılanan ve Golgi aygıtı,

lizozomlarda depolanan proteinlerin çoğunu sentezler.

• Serbest ribozomlar hemoglobin gibi

sitoplazmik proteinleri ve peroksizom,

mitokondrilerde bulunan proteinleri

sentezler.

Mitokondriler

• Mitokondriler hücrenin enerji kaynağı olan ATP yi hücresel solunum adını alan süreçte sentezler.

• ATP yi çok kullanan hücrelerde mitokondri sayısı daha fazladır.

• İki kat zardan oluşur.

Membranous Organelles

Special compartments for special functions

– Separate harmful substances from other cell areas – Separate function from other cell areas

Mitochondrion= powerhouse of cell.

Energy (ATP) production

Has own DNA, self- replicating

Peroksizom

• Tek katlı zarla çevrilmiş oval yapılardır.

• Az miktarda moleküler oksijen üreterek , hücre için zararlı maddelerle reaksiyona girmesine yol açar.

• Reaksiyon sonucunda hidrojen peroksit gibi hücre için zararlı maddeler oluşur.

• Hidrojen peroksit ise içerdiği katalaz enzimi ile parçalayarak etkisiz hale getirirler.

• Böylelikle çeşitli maddelerin detoksifikasyonunda (zararsız hale getirilmesinde) rol alırlar.

Peroxi Peroxi--

somes somes

Major function: Degradation of long chain FAs Generate hydrogen peroxide  contain catalase

Smaller than Lysosomes - Different set of enzymes

Golgi Aygıtı

• Lameller bir yapı

oluşturan hafifce eğri yassı membran

keselerden oluşmuştur.

• Salgı yapan hücrelerde gelişmiştir.

• ER de sentezlenen

proteinleri salgılanacak şekle getirerek salgı

vezikülleri halinde salgılanmasını sağlar

Golgi

Golgi ApparatusApparatus

•Modification (labeling) of proteins

• Packaging into secretory (to ECF) or storage vesicles

TEM

“Post office”of cell

Hücre iskeleti (Filamentler)

• Sitoplazmada bulunan fibriller (lifler) hücrenin iskeletini oluşturur.

– Hücrenin şeklinden

– Hücre hareketlerinden sorumludurlar.

• Protein moleküllerinden yapılmış filamentler 3 gruba ayrılır.

– Mikro filamentler: Aktin kontraktil proteininden meydana gelen filamentler hücre iskeletinin temelini oluşturur.

– Orta filamentler: Mekanik gerime maruz kalan

hücreler bölgesinde yaygın olarak bulunur.

• Miyotübüller:Tübüler proteinin oluşturduğu içi boş tüplerdir.

– Hücre iskeletinin en dinamik üyesidir.

– Vezikül, salgı granülleri gibi hücre

organellerinin hareketini sağlar.

Cytoskeleton Cytoskeleton

•Strength

•Support

•Shape

•Transport

•Cell to cell links

•Protein fibers

•Microfilaments

•Intermediate

•Microtubules

Nukleus

• En büyük organeldir.

• Hücrenin kontrol merkezidir.

• DNA’dan zengindir. DNA da saklanmış gnetik bilgiler hücrenin yapı ve

fonksiyonunu belirleyen proteinlerin sentezi yoluyla depolanır ve taşınır.

• Hücre tipine bağlı olarak nukleus sayısı değişir.

• Hücrelerin çoğunluğu tek nukleusludur.

Nucleus

• Control Center

• Nuclear envelope with nuclear pore complexes for diffusion and active transport

• Chromatin (DNA and proteins)

• DNA forms genes

• One or more nucleoli