Hücre zarının yapısı ve zardan transport
sistemleri
Hücre zarının 3 boyutlu görünümü
Hidrofilik bölge
Hidrofobik bölge
sıvı mozaik membran
modeli
Membrana yerleşmiş protein
Karbonhidrat yan zinciri
Hidrofilik bölge
Hidrofobik bölge
glikoprotein
Membrandan transport
sağlayan protein
fosfolipid
Hücre zarı lipidlerinin tek boyutlu görünümü
Fosfolipid tabakası
Fosfolipid tabakası
Su ortamı
(hücre dışı sıvı
=ekstrasellüler sıvı)
Su ortamı (hücre içi sıvı=intrasell üler sıvı )
Lipid
tabakaları kolesterol
Bir fosfolipid
molekülünün yapısı
Hidrofobik kısım (suyu sevmeyen kısım)
Hidrofilik kısım (suyu seven kısım)
sembolü
Yağ asitleri Gliserol
Polar baş
Hücre zarına yerleşmiş transport proteinleri
Ekstrasellüler ortam
İntrasellüler ortam
Reseptör protein
kanal proteini
(daima açık) Kapılı kanal proteini (kapalı)
Karbonhidrat grupları
fosfolipid
sitoplazma
İskelet
filamanları Transport
protein
Glikoprotein Kolesterol Lipid
tabakası Kolesterol
Hücre Zarından Madde Transport mekanizmaları
• Aktif Transport
– Primer aktif transport
• Na-K pompası
– Sekonder aktif transport
• Pasif transport
– Basit difüzyon
• Nötral (elektrik yükü olmayan) maddelerin difüzyonu
• Ozmoz (suyun difüzyonu)
– Kolaylaştırılmış difüzyon (Transport proteinleri aracılığı ile
difüzyon)• Kanal proteinleri içinden geçiş
• Taşıyıcı proteinlere bağlanarak taşınma
– Uniport taşınma ( genelde pasif taşınma)
– Symport taşınma( genelde sekonder aktif taşınma şeklinde) – Antiport taşınma( genelde sekonder aktif taşınma şeklinde)
• Endositoz-Egzositozla taşıma
Kolaylaştırılmış difüzyon (yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru transport proteinleri ile
taşınırlar) Basit difüzyon (yüksüz-nonpolar
moleküller konsantrayonlarının yüksek olduğu taraftan az olduğu tarafa doğru hareket eder ve membranı doğrudan
geçerler (O2, CO2 ve H2O) Primer aktif transport (düşük
konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru ATP kullanılarak taşınmadır
Sekonder aktif transport Daha önce ATP kullanılarak yüksek konsantrasyona taşınmış bir iyonun, düşük konsantrasyona geri
dönerken bıraktığı serbest enerjinin katkısıyla başka bir maddenin düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona aynı anda taşınması İyon kanalları ile taşınma: elektrikle
yüklü iyonlar yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru özel kanallar ile taşınırlar. Bu kanalların Fe
veya başka bir liganddan yapılmış kapıları vardır İyonoforlar ile taşınma:
elektrik yüklü moleküller(iyonlar)yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru doğrudan taşınırlar (mikroroganizmalarda)
Ligand:bir moleküle seçici olarak bağlanan diğer bir molekül
Kolaylaştırılmış difüzyon (yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru transport proteinleri ile
taşınırlar) Basit difüzyon (yüksüz-nonpolar
moleküller konsantrayonlarının yüksek olduğu taraftan az olduğu tarafa doğru hareket eder ve membranı doğrudan
geçerler (O2, CO2 ve H2O) Primer aktif transport (düşük
konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru ATP kullanılarak taşınmadır
Sekonder aktif transport Daha önce ATP kullanılarak yüksek konsantrasyona taşınmış bir iyonun, düşük konsantrasyona geri
dönerken bıraktığı serbest enerjinin katkısıyla başka bir maddenin düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona aynı anda taşınması İyon kanalları ile taşınma: elektrikle
yüklü iyonlar yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru özel kanallar ile taşınırlar. Bu kanalların Fe
veya başka bir liganddan yapılmış kapıları vardır İyonoforlar ile taşınma:
elektrik yüklü moleküller(iyonlar)yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru taşınırlar (mikroroganizmalarda)
Primer Aktif transport
“Na-K Pompası”
primer aktif transporta en güzel örnektir
• Na+ /K+ pompası ile 3 molekül sodyum dışarı, 2
molekül potasyum içeri atılır
Aktif transportun temel ilkesi düşük konsantrasyondan yüksek
konsantrasyona taşınmadır
Yoğunluk=konsantrasyon Hücrenin içi
Hücrenin dışı
Na + / K + Pompasının işlevleri
• Hücrenin içi ile dışı arasındaki elektrik potansiyel farkının oluşmasına yardımcı olur.Buna “dinlenme potansiyeli” denir.
• Glikoz, amino asitler gibi besinlerin hücreye transportunu sağlayan membran proteinlerinin işlevlerini kolaylaştırır. Ör: “Kolaylaştırılmış transport”. Barsakta Na+ ile bağlantılı glikoz taşınmasına bakın.
• Hücre volümünü korur: Hücrede sentezlenen proteinler hücreden dışarı çıkamaz. Bunlar (-) elektrik yükü oluştururlar ve etraflarında (+) yükleri toplarlar. Bu durum ozmozun içeri olmasına ve hücrenin
şişmesine neden olabilecekken bu olumsuz durumu Na+ / K+ pompası Na+ dışarı atarak engeller. Na+, K+ gibi kolayca içeri geçemez.
Dışarıda kalarak suyun ozmozla su dışına taşınmasına ve hücre
hacminin korunmasına yardımcı olur. Hücre şişmeye başlarsa pompa daha da aktif hale geçer
• Hücre içinde sinyal iletimine yardımcı olur
• Kas kasılması esnasında artan Ca+2 seviyelerinin normale döndürülmesini sağlar
Zarı Doğrudan Geçme (difüzyon)
• Su ve küçük yüksüz moleküller(oksijen, karbondioksit) hücre membranının lipid kısmını doğrudan yani basit düfüzyonla geçebilirler.
• Suyun bu yolla transportu çok yavaş olup bazı dokularda hızla geçmesi için kanallara ihtiyaç vardır)
Elektrik yüklü moleküller yüksüz moleküller
proteinler
Zardan Proteinler Aracılığı İle Taşınma
Kotransport
Uniport taşıma
(tek yönde ve tek madde taşıyan proteinler ile)
1. Barsak epitel hücresinden kana glikoz geçişi kolaylaştırılmış pasif transporta
örnektir ( uniport tipi) Kan
Barsak boşluğu Hücre içi
Na ve glikozu birlikte taşıyan protein
GLUT2 glikoz taşıyıcı protein
1
2
2. İskelet kasına glikoz girişi kolaylaştırılmış pasif
difüzyona örnektir
(Uniport taşıma tipi)
Glikoz hücre membranını 2 nedenle doğrudan geçemez.
1. Lipidde çözünmez, hidrofilik bir yapıya sahiptir.
2. Glikoz molekülü membran porlarına göre çok büyüktür
Kas hücresi stoplazması
Ekstrasellüler sıvı (kan) Glikoz ekleyelim
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
Glikoz molekülleri
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
insülin
Glikoz molekülleri
İnsülin
reseptörü GLUT4
glikoz transport
eden proteinler vezikül
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
İnsülin-reseptöre bağlanır
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
İnsülin-reseptör kompleksi oluşur
insülin
Sinyali
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
insülin
Sinyali
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
insülin
Sinyali
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
Vezikülle hücre membranı
kaynaşması
insülin
Sinyali
GLUT4 glikoz taşıyan proteinler
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
GLUT4 glikoz taşıyan proteinler
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
Kas hücresi stoplazması Ekstrasellüler sıvı (kan)
Karaciğer ve beyin insüline ihtiyaç duymadan glikozu alır
Kotransport
( iki farklı maddenin zardan aynı anda taşınması)
1.antiport
( zıt yönde)2. simport
(aynı yönde)Barsak lümeninden glikoz emilimi ve amino asit emilimi simport
taşınma ile gerçekleşir
Örnek : Glikozun barsak boşluğundan epitel hücre içine emilimi sekonder aktif transporta
örnektir (simport taşıma)
Barsak boşluğu Hücre içi
Kan
Na ve glikozu birlikte taşıyan protein (sürükleyici etki)
GLUT2 glikoz taşıyıcı protein
1 2
Örnek 1 : Hücre dışına Ca +2
taşınması
Na iyonları hücre içine girerken, Ca hücre dışına taşınır
Na / Ca antiporter bir membran proteinidir. Hayvan hücrelerinin plazma membranlarında ve uyarılabilen
sinir-kas gibi dokuların endoplazmik retikulum ve mitokondri membranlarında bulunur
Na+-K+ pompası ile dışarı taşınan Na+ iyonlarının oluşturduğu
elektrokimyasal gradiyentten kaynaklanan enerjiyi kullanır. Na+ bu sayede hücre membranındaki Na+-Ca+2 değiştiren protein aracılığı ile hücre içine
girerken (kolaylaştırılmış difüzyon ile), Ca+2 iyonları düşük
konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru taşınır. 3 Na+ iyonuna karşılık 1 Ca+2 iyonu dışarı atılır. Saniyede 5000 kadar Ca iyonu taşıyabilir.
Taşınma için hücre içi Na+ konsantrasyonunun düşük tutulması gerekir. Bunu hücrenin bazal
tarafındaki Na_K pompası sağlar
Na+/ K+
pompasına dikkat
