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 4: BİYOMOLEKÜLLERİN
MEMBRANLAR ARASI HAREKETİ-I
Taşınım ve Homeostazis (İç denge)
• Bitki hücresinde, iyonlar ve moleküller, düzenli fonksiyonlarını devam ettirmek ve ekolojik strese tepki vermek için membranlar boyunca içeri ve dışarı hareket ederler. Bu hareketler taşınım olarak adlandırılır ve genellikle membrana gömülü özel taşıma proteinleri tarafından gerçekleştirilmektedir.
• Mikroelementlere oranla makroelementlere daha çok ihtiyaç vardır.Bu makro ve mikro elementlerin bitkide, farklı fonksiyonlara sahiptir.
• Makro elementler organik bileşiklerden oluşur ve bitki ozmozunda önemli düzenleyici role sahiptirler.
Taşınım ve Homeostazis(İç denge)
• Mikro elementler çoğunlukla enzimlerin DNA bileşikleridir ve bitki için gerekli miktarları oldukça azdır.
• Nitrojen veya sülfür gibi makro elementler inorganik iyonlardan oluşurlar ve hücrenin içine taşınmaktadırlar.
• İyonik konsantrasyonlar dinamik denge içindedir; bu iyonik konsantrasyonlar biriktirilebilir fakat hücre dayanımını etkilemektedir.
• Tuz ve suyun bu dengesi ise homeoztozis olarak adlandırılmaktadır.
Taşınım ve Homeostazis (İç denge)
• Fotosentetik reaksiyonlardaki karbonhidrat ürünlerinin, yapraklardan bitkinin diğer kısımlarına taşınması gerekmektedir.
• Buna ek olarak, toprakta toksik bileşikler varsa veya bitki tarafından üretiliyorsa hücre içine alınabilmekte ancak bitkide vakuol içinden veya hücreden dışarı atılmaktadır.
• Tüm bu prosesler iyonların taşınmasında görev almakta ve spesifik taşınım proteinleri tarafından membranlar boyunca hücresel düzeyde çözünen maddeleri içermektedir.
Sınırlı Geçirgenlik, Yarıgeçirgenlik, Difüzyon
• Biyolojik membranlar hücreiçi bölümler arasında ve hücreler arasındaki bariyerlerden oluşturmaktadır. Bitki içinde yaşayan her canlı hücre plasma membranı ile çevrilidir ve hücre içindeki çeşitli organeller de kendi spesifik membranlarıyla çevrilidir.
• Bu membranların her birinin farklılıkları yağ yapılarına ve içlerinde hangi çeşit proteinlerin bulunduğuna bağlı olarak farklılık göstermektedir.
• Membranlar, organellerin ve hücrelerin içeriğini korumada ve ayırmada görev almaktadır.
Sınırlı Geçirgenlik, Yarıgeçirgenlik, Difüzyon
• Membran yağlardan oluştuğundan, suda eriyen organik moleküller ve yüklü iyonlar membrandan özgürce geçemezler ve bu şekli ile membran “yarıgerçirgen” adıyla bilinmektedir.
• Bazı çözünen maddeler ve su molekülleri yavaşça mebran içinden geçebilmektedir.
Sınırlı Geçirgenlik, Yarıgeçirgenlik, Difüzyon
• Difüzyon ise, maddelerin spontan olarak taşınması veya ortamdaki partiküllerin rastgele hareketleri ile yayılması olayıdır. Bu yayılmanın hızı yavaştır.
• Difüzyon sıvı solüsyonlardaki konsantrasyon değişimlerini düzeltmeye eğilimlidir, örneğin; ortamdaki partiküller konsantrasyonları homojen oluncaya kadar dağılım göstermektedir.
Difüzyonun yönü yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsatrasyonlu alana doğru gerçekleşmektedir.
Sınırlı Geçirgenlik, Yarıgeçirgenlik, Difüzyon
• Bir substratın difüzyonu, Fick tarafından kural olarak tanımlanmıştır.
Buna göre:
Js= -Ds (∆cs/∆x)
Js=Düfüzyonun akışı veya taşınma oranı,
Ds=Difüzyon sabiti, partiküllerin konsantrasyonunda, partiküllerin hareketliliğini belirtmektedir.
x= konsantrasyon değişimi boyunca metrelerdeki aralığın ölçümü
• Eksi işareti akışın azalan konsantrasyon yönünde gittiğini belirtmektedir.
• Flick’in bu kuralının anlamı ise, difüzyon oranı direkt konsantrasyon değişimi ile orantılı olduğudur. Difüzyon sadece kısa mesafelerde etkili olup, hücre içindeki uzun mesafeler için, proteinlerin taşınımı gibi diğer mekanizmalar kullanılmaktadır.
Birincil ve İkincil Taşınımlarda Enerjinin Farklı Kaynaklarının
Kullanımı
• Çözünen maddenin taşınımı tartışıldığında, birincil ve ikincil taşınım terimleri sıklıkla kullanılmaktadır. Enerji kullanımıyla ilgili olarak, taşınımın iki şekli fonksiyonel olarak farklıdır:
• Birincil taşınım: Birincil taşınım kimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşan enerjiyi kullanmaktadır.
• Örnek olarak, iyon pompaları için ATP’nin hidrolizi veya bir çözünen maddenin taşınımı için, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarından gelen elektriksel enerjiyi kullanabilmektedir.
• Birincil taşıma sırasında çözünen madde kendi elektriksel gradiyentine karşı taşınmaktadır.
Birincil ve İkincil Taşınımlarda Enerjinin Farklı Kaynaklarının
Kullanımı
• İkincil taşınım: İkincil taşınım membran geçişlerinde elektrokimyasal gradiyentlerde depolanmış enerjiyi kullanmaktadır.
İkincil taşınım çözünen madde konsantrasyon gradiyentinin taşınmasıyla, H gradiyentinin osmotik enerjiye bağlanmasıyla gerçekleşebilmektedir. Dolayısıyla taşınımın bu iki formunun arasındaki farklılıklara bakacak olduğumuzda:
• Birincil taşınım, elektrokimyasal gradiyentler yaratmaktadır-bu nedenden dolayı birincidir
• İkincil taşınım elektrokimyasal gradiyentleri kullanmaktadır-bu nedenden dolayı ikincidir.
İkincil Taşınımın İki Çeşidi Vardır
• Kolaylaştırılmış difüzyon: Bir membran protein üzerinden belirli şekilde gerçekleşen (Spesifik) difüzyon. Bu difüzyon özel bir yoldur çünkü her bir taşınım proteini sadece bir çeşit çözünen maddenin geçişine izin vermektedir, örneğin K kanalları sadece K iyonlarının içinden geçmesine izin vermektedir. Bu nedenle, bitki hücresi içinde taşınım proteinlerinin birçok çeşidi vardır ancak belirli bir membrandan geçme özelliği her molekül türüne spesifik olarak değişim göstermektedir.
• Basit difüzyon: Bir biyolojik membran üzerinde gerçekleşen spesifik olmayan difüzyondur.
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).
