400100710011-Bitki Hücre Biyolojisi
Prof. Dr. Ali ERGÜL
Ankara Üniversitesi, Biyoteknoloji Enstitüsü
http://biotek.ankara.edu.tr/
HAFTA-1 Bitki Hücre Biyolojisine Giriş-Bitki Hücre Biyolojisinde Temel Kimya Prensipleri HAFTA-2 Biyomoleküller
HAFTA-3 Hücresel Membranların Yapısı ve Fonksiyonları, Subcellular (Hücre içi) Organellerin Yapısı ve Fonksiyonları
HAFTA-4 Biyomoleküllerin Membranlar Arası Hareketi-I HAFTA-5 Biyomoleküllerin Membranlar Arası Hareketi-II HAFTA-6 Bitkilerde Mitoz-Mayoz Bölünme
HAFTA-7 Mendel Genetiği-I HAFTA-8 Mendel Genetiği-II HAFTA-9 Protein Sentezi-I HAFTA-10 Protein Sentezi-II
HAFTA-11 Kloroplast, Mitokondriyal Protein Sentezi HAFTA-12 Fotosentez
HAFTA-13 Bitki Hormonları HAFTA-14 Sinyal İletimi
HAFTA 5: BİYOMOLEKÜLLERİN
MEMBRANLAR ARASI HAREKETİ-II
İyon ve Su Kanallarının Seçici Difüzyondaki Aracılığı
• Kanallar membrandan yayılan protein porları olarak düşünülebilmektedir. Bu porlar, veya “protein tüpleri” açık yada kapalıdır. Bunlar kapı olarak adlandırılmakta ve ya hep ya hiç kuralına göre çalışmaktadırlar.
• İyonlardan gelen porun bir ucundaki özel bir alan, seçicilik filtresi olarak adlandırılmaktadır. Kapı porun içinde veya proteinin diğer partlarında uyuşumsal değişikliklerle porun açılıp kapanmasını etkileyecek şekilde konumlanmış olabilmektedir. Porlar kapının özgür seçiciliğini kontrol etmektedir.
İyon ve Su Kanallarının Seçici Difüzyondaki Aracılığı
• Farkı kanallar farklı ayırıcı mekanizmalara sahiptirler, örneğin voltaj kapılı kanalların açılıp kapanması dördüncü transmembran sarmalı tarafından algılanan membran gerilimine bağlıdır, böylece porlar bir voltaj kapısı gibi hareket etmektedir.
İ
yon ve Su Kanallarının Seçici Difüzyondaki Aracılığı
• Diğer kanallar ise ligad benzeri Ca’nın bağlanmasıyla, sıcaklıktaki bir değişimle veya mekanik stres ile aktive edilmektedir (membranın esnemesi). Bir kanal açıldığında, çok sayıdaki molekül ve iyonlar merkez pora rahatça geçmektedir.
• Membranın bir kısmındaki iyon konsantrasyonu arttığında, taşınım oranı da artış gösterecektir.
Kalsiyum Kanalları
• Kalsiyum iyonu bitkilerin normal büyümesi ve gelişimi için gerekli olan temel bir makro elementtir.Kalsiyuma hücre duvarlarının yapısal bir bileşeni olarak hücre dışında da ihtiyaç duyulmaktadır.
• Sitozolik Ca konsantrasyonu hücre dışı veya hücre içi Ca depolarına kıyasla 1000-10000 kat daha düşük tutulmaktadır, (endoplazmik retikulum ve vakuol gibi).
• Bir çok elektrofizyolojik ve biyokimyasal çalışmalar farklı bitki türlerinde ve membranlarda Ca kanallarının varlığını kanıtlamıştır ve ayrıca bu kanallar aktivitelerine göre farklı gruplarda karakterize edilmiştir.
• Kanallar, plazma membranında oluşuyorsa içeriye akan kanallar hücre içi membranlarda bulunanlar ise bırakma kanalları olarak sınıflandırılmaktadır.
Taşıyıcılar
• Taşıyıcıların pompaları (ATPases/PPi-ases) ve permeazları içerdiği kesinlik göstermektedir. Permeazlar sonrasında cotransporter’lar (birleşik permeazlar) ve uniporter’lar (birleşik olmayan permeazlar) şekilnde ayrılmaktadır.
• Cotransporter’lar ise; simportır’lar ve antiporter’lar şeklinde ayrım göstermektedir.
• İyon Pompaları (ATPases/Ppi-ases) Birincil taşımada görevli olup, iyonlar taşınırken elektrokimyasal gradiyentler oluşturmaktadırlar.
• Enerjileri metabolitler tarafından genellikle de ATP trafından sağlanmaktadır. Membran potansiyeli oluşturabildiklerinden bu proteinlerin elektrojenik olduğu belirtilmektedir.
Taşıyıcılar
• Permeazlar: İkincil taşınımda görevlidirler.Taşınımı gerçekleştirmek için elektrokimyasal gradiyentleri kullanmaktadırlar.
• Cotransportırlar: Bu taşınım hidrojenin eş zamanlı taşınımına bağlıdır.
• Simportırlar: Hidrojenin taşınım yönü diğer iyonlarla aynıdır.
• Antiportırlar: Hidrojenin taşınım yönü diğer iyonların taşınım yönüne zıttır.
• Uniportırlar: Bu taşınım hidrojenle bağlantılı değildir fakat membran potansiyeli tarafından veya taşınan iyonların potansiyel gradiyenti tarafından taşınım kontrol edilmektedir.
• Bütün taşıyıcılar, pompalar ve cotransportır’ların ikiside taşıma boyunca yapılarında meydana gelen farklılaşmalara göre karakterize edilmektedirler.
Taşıyıcılar
• Taşınacak iyon veya çözünen madde, iyon taşıyıcısı üzerinde spesifik bir iyon bağlanma yerine sabitlenmektedir. Iyon bir kez bağlandığında, bu özel taşıyıcı yapısını değiştirmek için enerjiye gereksinim duymakta, böylece bahsedilen iyon membranın diğer tarafına taşınmaktadır. İyon salınımı gerçekleşmekte ve taşıyıcı kendi yapısına geri dönmektedir.
• Bir çok bakımdan taşıyıcılar enzimler gibi davranmaktadır: Özel bir iyon bağlanma bölgesine sahiptirler. Ayrıca karakteristik bir Vmax ve Km değerine sahiptiler: Bu özellik iyonun afinitesini belirtmektedir.
İ
yon Pompaları
• Bir iyonun veya çözünen maddenin membran taşınımına karşı oluşan elektrokimyasal gradiyenti, doğrudan veya dolaylı yoldan membrandaki bir pompa gibi enerji tüketim mekanizmasına bağlı olmalıdır.
• Bir iyon pompası bisikletteki bir lastiği şişirmek için kullanılan bir pompa ile mukayese edilebilir: lastiği hava ile şişirmek için enerji kullanmak zorundayız.
• Benzer şekilde, iyon pompalarının da enerjiye ihtiyacı vardır ve enerjinin çoğu ATP tarafından ve pirofosfat (PPi) tarafından harekete geçirilmektedir.
İyon Pompaları
• İyon pompalarının dört grubu şunlardır:
1. P-tip ATPaz 2. V-tip ATPaz
3. H-pompalama pirofosfatlar 4. ABC taşıyıcıları
• Bütün H-pompalama pirofosfatlara ATP tarafından enerji sağlanmaktadır.
• ABC taşıyıcıları ve P-tip ATPaz farklı substrata sahip büyük ailelerdir.
Ders Kapsamında Yararlanılan Kaynaklar
1. Hücrenin Moleküler Biyolojisi, 2008, Alberts ve ark. ISBN:
9789944252225.
2. Plant Biology (Editors: A.J. Lack and D.E. Evans) 2001. School of Biological and Molecular Sciences, Oxford Brookes University, Oxford, UK.)
3. Plant Cell Biology (Editors: William V. Dashek, Marcia Harrison) 2006.
4. Regulation of Gene Expression in Plants The Role of Transcript Structure and Processing (Editors:Carole L.Bassett).
