1 - Histoloji - Embriyoloji Hücre Organelleri HÜCRE ORGANELLERİ-II Doç.Dr.Mehmet Fatih SÖNMEZ 2 ÖĞRENİM HEDEFLERİ • Dönem I öğrencileri bu dersin sonunda; – Hücrenin membransız organelleri – Yapılarını ve fonksiyonlarını – Hücre iskeletini oluşturan yapıları öğrenecektir. 3 Ribozomlar • Ribozomlar, eritrositler dışında bütün hücrelerde bulunur. • E.M. ; Bazofili • Bunlar 20-30 nm çapında, osmium tetroksit ile siyaha boyanan yuvarlak cisimciklerdir. • % 60'ı rRNA ve %40'ı proteinden oluşur. • Buradaki RNA'ya ribozomal RNA (rRNA) denilmektedir. • İki subünitten meydana gelmiştir. – Büyük subünit (60S) iki molekül RNA ve 49 farklı protein, – Küçük subünit (40S) ise bir molekül RNA ve 33 farklı protein içerir. • Bir hücrenin kuru ağırlığının %25’i ribozomdur. • Ribozomlar sitoplazmada iki şekilde bulunur: a. Serbest Ribozom b. Bağlı Ribozom 4 5 Serbest ribozom • Sitoplazma içinde bağımsız olarak tek tek dağılmış olarak bulunurlar. • Hücre içinde kullanılan yapısal proteinlerin (enzimler dahil) sentez yeridir. • Çabuk büyüyen ve çoğalan hücrelerde artan sitoplazma – embriyonik hücreler, – tümör hücreleri, – hemoglobin yapan genç eritrositler • polizom veya poliribozom • Bir polizomda, ribozomlar mRNA (messenger RNA, haberci RNA) nın 1.5 nm uzunluğundaki ince filameni boyunca dizilmişlerdir. 6 7 GER ribozomları (endoplazmik retikuluma bağlı ribozomlar) • Hücreden atılan (salgılanan) proteinin sentez yeridir. • Ribozom, endoplazmik retikuluma büyük subüniti ile tutunmuştur. mRNA ipliği bu iki subünit arasından geçer ve olasılıkla fonksiyonel olarak küçük subünite bağlıdır. • Ürün yassı, dar pasajlardan oluşan endoplazmik retikulum kanallarına verilir. 8 9 10 NÜKLEİK ASİTLER • Çekirdekte bulunan nükleik asitler DNA ve RNA dır. • Bu asitlerin yapısını azotlu baz, pentoz şekeri ve fosfor asidi oluştururlar. • Nukleosit Nükleotid • Nükleik asitleri nükleotid’ler yaparlar. • Bu olaya polimerizasyon ismi verilir. Bu olayda polimeraz enzimleri aracılık yaparlar. • Pentoz şekeri RNA da riboz, DNA’da ise deoksiribozdur. • Azotlu bazlar iki gruba ayrılır. – Purin grubu Adenin ve guanin’den – Pirimidin grubu ise timin, sitozin ve urasilden oluşur. • Nükleotidler yapılarına iştirak eden bazların isimleriyle anılırlar. • DNA çift sarmal iplikcik, RNA ise tek iplikcikten oluşmuştur. 11 • Gerek DNA gerekse RNA’nın oluşumu sırasında bazların dolayısıyla nükleotidlerin, karşılıklı gelmeleri belli bir kural içinde olmaktadır. • Adenin timin ve urasil • Sitosin guanin • Hidrojen köprüleriyle • Bu oluşumda genetik bilgiyi taşıyan azotlu bazlardır. Şeker ve fosfat molekülleri nükleik asitlerin kuruluşuna yardımcı olurlar. 12 Nükleik asitlerin sentezlenmesi • Çekirdekte bulunan DNA bu işin kaynağıdır. • Replikasyon, Transkripsiyon. • DNA çift sarmal iplikcikten oluşmuştur. – DNA helikaz – DNA–Polimeraz, – DNA– Ligaz • RNA sentezi (transkripsiyon) biraz daha farklıdır. • DNA’nın tümü RNA sentezine katılmaz. Gen • Transkripsiyon esnasında RNA sentezleyecek DNA bölgeleri (genler) helikaz enziminin aracılığıyla sarmal durumlarından kurtulup iplikcikler birbirlerinden ayrılır. • Sentez esnasında DNA daki Adenin nukleotidine Urasil nükleotidi bağlanır. Sitozinde guaninle köprüleşir. • Yani RNA polimeraz enzimi bağlar. Bir müddet sonra yeni sentezlenen RNA iplikciği ayrılarak bağımsız hale geçer. 13 Protein sentezlenmesi (translasyon) • Çekirdekte yapılan üç tür RNA sitoplazmaya geçerler ve protein sentezini oluştururlar. • Sitoplazmaya geçen rRNA ribozomları oluşturur. • tRNA sitoplazmada amino asitleri bağlar. Bu amino asitler dışardan gelmiş sitoplazmada enzimler tarafından aktifleştirilmiş olan amino asitlerdir. Amino asitler tRNA iplikciklerinin C-C-A nükleotidleri ile son bulan uzun kollarına bağlanırlar. • mRNA molekülleri çekirdekte hangi tür proteinini yapılması gerekiyorsa ona göre kodlanır. • Bu kodlanma tRNA üzerinde amino asit bağlanan nükleotidlerin karşılarına gelebilecek yapılardır. • Kodon = antikodon 14 • Protein sentezi kodonları ve antikodonların ribozomlar tarafından birleştirilmesiyle oluşur. • Sentez sonunda ribozom tekrar alt ünitelerine ayrılır, yeni bir sentez başlarken bunlar tekrar birleşirler. • mRNA molekülleri parçalanır. • tRNA’lar ise yeni aminoasitleri bağlamak için sitoplazmaya dağılırlar. • Üretilen protein molekülü başlangıçta iplik şeklindedir. Daha sonra yumaklaşır. • Bu yumaklanma (globuler biçim) sitosolde olursa yeniden şekillenmekte olan organellerin membran yapısına (integral proteinler) katılırlar. 15 HÜCRE İSKELETİ • Hücre şeklinin oluşması ve korunmasında ve hücre içi harekette görev alan protein filamentlerinden oluşan üç boyutlu ağdır. – Mikrotübüller – İntermediyer filamentler – İnce filamentler(mikrofilamentler) 16 MİKROTÜBÜLLER •Ökaryotik hücrelerin sitoplazmasındaki tubuler yapılardır. •Dış çapı 24 nm, duvar kalınlığı 5 nm ve merkezdeki boşluğu (lümeni) 14 nm’dir. •Uzunlukları değişkendir ve dallanma göstermezler. •Çevresinde sınırlayıcı bir membranı yoktur, ? ve ? tubulin denilen 2 globuler proteinden yapılmışlardır. •Tubulusda yer aldığından tubulin denilen bu proteinler 55.000 dalton molekül ağırlığındadırlar. •Tubulin tubul eksenine paralel yerleşik protofilamentler şeklinde organize olmuştur. 13 protofilament tam bir spiral dönüşü tamamlar. 17 18 Mikrotübülüsler daima bir organizasyon merkezinden oluşur. Yani belli bir merkezden oluşmaya başlar. Bu merkezlerin en büyüğü sentrozumdur. Sentromer, Bazal cisimcik. Mikrotubuller protofilament subünitlerinin polimerizasyonu ile büyürler. Bu eklenme tubullerin serbest ucunda daha süratli oluşur. Bu süratli büyüyen uç + (pozitif) kabul edilir (nükleasyon yeri). Yavaş büyüyen diğer uç ise negatif (-) uçtur. 19 20 Kolşisin, vincristine ve vinblastine gibi antimitotik alkoloidler nükleasyon yerine bağlanarak mikrotübüllerin büyümesini bloke ederler. Böylece polimerizasyonu bloke ederek mitoz sırasında iğ iplikçiği oluşmasını ve hücre bölünmesini engellediğinden dolayı vinblastin ve vincristin kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Mikrotubuluslar h üc re i ç ind e, silia ve flagellumun aksoneminde, sil yanın bazal cisminde, mitotik iğ fibrillerinde, sentri olün yapı sın da, akson gibi uzun hü cre u zantıla rında ve sitoplazma iç ind e dağı lmış olarak bulunurlar. Sil, sentriol ve bazal cisimcikte bul una nl arın dı şı nd ak i mikrotubuluslar pa rçal anı p yeniden şek illeneb ilir ler. 21 Mikrotubulusların görevleri: 1.Mitoz bölünmede: Sayıca artan mikrotubuluslar, hücrenin iki kutbu arasında yerleşerek iğ iplikçiklerini oluştururlar. Kromozomların kutuplara çekilmesinde katkıları vardır. Bölünmeden sonra mikrotubullerin çoğu kaybolur. 2. Yeni sil ve flagellum yapımı: Sentriol yeni silin gelişeceği yüzeye göç ederek sillerin başlangıç yeri olan bazal cisimleri oluşturur. 3. İletim: Sinir hücrelerinde akson boyunca ilerleyen nörotubuluslar hücre içi madde iletiminde görev alırlar. 4. Hücre iskeletini oluşturur. Hücre iç yapısına desteklik ederek, belli bir biçim ve dirilikte kalmasını sağlar. 5. Hareket: Silya ve flagellumun yapısına girerek hareketlerine katkıda bulunur. 6. Salgı atılması ve intrasellüler organel taşınması: Sentezlenen salgı maddelerinin hücre yüzeyine doğru hareket ettirilmesinde rolleri vardır. Kromozomların iğ iplikçiklerine hareketi, melanositlerde melanin pigmentinin sitoplazmik uzantılara göçü, ve ER’dan Golgi aparatına taşıyıcı veziküllerin ilerlemesi mikrotubul ağının fonksiyonuyla bağlantılıdır. 22 23 FİLAMENTLER Filamentler etrafında zar bulunmayan, ince uzun protein ipliklerdir. Hücre içi filamentler intersellüler alanda çok miktarda bulunan (kollajen gibi) filamentlerle karıştırılmamalıdır. Hücre içindeki filamentlerin iki temel tipi vardır: 1. Mikrofilamentler 2. Ara (intermediate) filamentler. 24 Mikrofilamentler: Değişik uzunlukta olabilen kontraktil protein iplikciklerdir. Hemen bütün hücrelerde bulunurlarsa da özellikle kas hücrelerinde çok miktarda bulunurlar (myofilament). Kas hücrelerindeki kasılma fonksiyonu aktin (actin) ve miyozin (myosin) arasındaki ilişkiye bağlıdır. Aslında “mikrofilament” terimi özellikle 6-8 nm kalınlığında aktin için uygun bir terimdir. Miyozin 15 nm kalınlığındadır ve kasın kalın miyofilamenti diye isimlendirilir. Kalın bir miyozin filamentinde 500 kadar miyozin başı vardır ve bunlar saniyede 5-10 defa aktin bağlayıp bırakabilir. 25 Kas hücreleri dışındaki bazı hücrelerde aktin total proteinin %10’unu teşkil edebilir. Kas hücrelerindeki aktinin yapısı stabil iken diğer hücrelerde aktin parçalanıp yeniden yapılabilir. Mikrovillus içindeki filamentler aktin yapısındadır. Bunlar apikal sitoplazmadaki terminal ağlara tutunur ve kontraksiyonla mikrovillusda kısalma veya bükülmeye yol açarlar. Birçok hücrede plazmalemma altında ince bir tabaka oluşturan mikrofilamentler hücre membranının lokal hareketinde (örneğin fagositozisde) rol oynarlar. Mikrofilamentlerin sitoplazmik komponentlerin hareket ve hücre içi yer değiştirmelerinde (sitoplazmik akıntı) rolü olduğuna da inanılır. Mitozda hücrenin ikiye bölünmesine de katkıda bulunurlar. 26 27 • Aktin filamanları diğer proteinlerle birlikte hücre membranı altında aktin bağlayıcı proteinlerle (örnek filamin) sağlam, dayanıklı bir ağ oluştururlar. • Bu bağlayıcı proteinlerden en iyi belirlenmiş olanlar kırmızı kan hücrelerindeki spektrin, ankirin, aduktin, protin4.1 ve protein 4.9'dur. • Villin ve fimbrin isimli proteinler. • Aktin bağlayıcı proteinler olan Timozin, Profilin ve gelsolin aktin filamanlarının kurulumu ve çözülümünde yer alır. • Aktin filamanları, hücrenin endositoz, ekzositoz ve psödopodyumların-yalancı ayakların oluşması ile yakın ilişkilidir. 28 29 Ara (intermediate filamentler): Kontraktil olmayan, bulunduğu hücreye desteklik eden filamentler. Ara filamentler çapları 10-12 nm arasında değişen heterojen bir gruptur. Dayanıklı, devamlı fibriller olup elektron mikroskopta düz veya hafifçe bükülmüş şekilde görülürler. En sağlam hücre iskeleti yapılarıdır. Ara filamanlarla ilişkili proteinler de bulunmaktadır ve bunlar hücre iskeleti için önemlidirler. Örneğin plektin ailesi aktin, mikrotübüller ve ara filamanlar için bağlanma bölgesi içerirler böylece hücre iskeletinin uygun toplanmasında önemlidirler. Yine desmoplakin, desmoplakin benzeri protein ve palakoglobinlerde ara filamanlara bağlanırlar ve özellikle desmozom ve hemidesmozoun yapısı için gereklidirler. 30 Tip I ve II; Asidik ve bazik keratinler. Tip I asidik keratin, tip II ise bazik keratinleri oluşturur. Tip III; Desmin, GFAP, Periferin, Vimentin Tip IV; ?-interneksin, nörofilamnet, sinemin, syncolin Tip V; Nuklear laminler Tip VI; Nestin 31 1.SITOKERATIN: Bir çok epitel tipinde bulunan 8 nm çapında filamanlardan oluşan ve demetler yapan ara filaman tipidir. 50 den fazla tipi vardır. Özellikle epidermiste, tırnaklarda bulunur. Hücrelerdeki görevleri mekanik sağlamlık kazandırmak, su ve ısı kaybını önlemektir. Güzel bir örneği dezmozom yapısına katılan tonofilamanlardır. 2. VIMENTIN: Mezenşimal kökenli hücrelerin, embriyonik hücrelerin ve indiferensiye (farklanmamış) hücrelerin karekteristik filamanıdır. Çekirdek zarı ile hücre zarını birbirine bağlarlar. Bundan dolayı çekirdeğin hücre içindeki yerinin belirlenmesinde rol oynadıklarına inanılmaktadır. 3. DESMIN: Kas hücrelerinde bulunmaktadır. Çizgili kaslarda (sarkomerdeki Z diskinde bulunur) aktin filamanlarının komşu sarkomere bağlanmasında rol oynarlar. 32 4. GLIYAL FIBRILER ASIDIK PROTEIN (GFAP): Tipik olarak astrositik gliyal hücrelerde bulunmakla birlikte kas, mezenşimal ve epitel hücrelerinde de bulunur. 5. NÖROFLAMANLAR: Nöron gövdesinde, akson ve dentritlerde bulunan filamanlardır. Üç tipi vardır; NF-L (düşük ağırlıklı protein), NF-M (orta) ve NF-H (yüksek). 6. PERİFERİN: Çevre sinir sitemi nöronlarının bir bileşeni olup nörofilaman proteinleri ile birlikte sentezlenir. 7. ?-İNTERNEKSİN: Temelde merkezi sinir sisteminde bulunur (özellikle medulla spinalis ve optic sinirde) 33 8. NESTİN: Merkezi sinir sisteminin kök hücrelerinde sentezlenen tek tip bir ara filaman proteinidir. Kas hücrelerinde de bulunur. 9. SİNEMİN VE PARANEMİN; Kas hücrelerinde bulunur. 10. ÇEKIRDEK LAMİNLERİ (A, B, C): Bütün hücrelerin çekirdeklerinde bulunur. Çekirdek membranının iç zarına dik yerleşimli bir ağ yapan filamanlardır. Laminler çekirdek kılıfına mekanik destek olur ve kromatine bağlanır. Diğer filamanlar sitoplazmada bulunurken bunlarda nukleoplazmada bulunur. 34 SENTRİOL Işık mikroskobuyla (demirli hematoksilen ya da faz kontrast mikroskobuyla) çubuk yada granüller şeklinde seçilebilen, nukleusa yakın yerleşmiş yoğun cisimciklerdir. Bazen çekirdekteki bir çöküntü içine yerleşmiştir. Sıklıkla sentriolün çekirdeğe bakmayan yüzünü Golgi kompleksi kuşatır. Sentriolün bulunduğu sitoplazma bölümü diğer yerlere göre daha homojen, yoğun ve çok jelatinöz bir yapıdadır. Sentrozom; Diplozom Megakaryosit; Nöronlarda, ovumda ve çizgili kas hücrelerinde. 35 • Elektron mikroskobunda, bir ucu açık diğer ucu yoğun bir madde ile kapalı içi boş kısa silindir şeklinde seçilir (0.5 ? uzunluğunda, 0.15 ? çapında). •Silindirin içi yoğun amorf bir madde ile doludur. •Silindirin duvarını birbirine paralel 9 küçük tübüler yapı oluşturur. Her tübül birbirine yapışmış A, B ve C harfleriyle isimlendirilen 3 küçük mikrotübülüsden oluşur. •Sentriolün merkezine en yakın olanı A mikrotübülüsüdür. Mikrotübülüslere yer yer ipliğimsi yapılarla bağlanmış yoğun madde kümesine perisentrioler satellit veya sentrofer denir (sentrozom= sentrofer + sentriol). Golgi ile beraber sentrozoma hücre merkezi denir. 36 • Hücre bölünmesi öncesinde özellikle interfazın S periyodu süresinde her sentriyol, sayısını iki katına çıkarır. • Mitoz sırasında iki çift karşı kutuplara hareket eder. • Sentriyoller, mevcut sentriyolün ikiye bölünmesi ile oluşmazlar. • Bu yeni sentriyol taslağına prosentriyol denir. • Daha sonra prosentriyol içinde mikrotubuluslar gelişerek yeni sentriyolün yapımı tamamlanır. 37 İNKLÜZYONLAR Inklüzyonlar hücrenin cansız komponentleridir. Inklüzyon terimi ile daha çok depo edilmiş gıda maddeleri, kristaller ve pigmentler kastedilir. Salgı granülleri veya damlacıklarını günümüzde inklüzyon olarak kabul etmeyenler vardır. Bunlar zarla çevrilerek paketlenmiş enzimlerdir. 1.Depo edilmiş gıda maddeleri, 2.Pigmentler, 3.Kristal ve kristaloidler 38 Depo edilmiş gıda maddeleri: Sitoplazmada enerji rezervi olarak depo edilmiş yağ ve karbonhidratlardır. Yağlar başlıca bağ dokusu içinde birikirlerse de karaciğer, kas, adrenal korteks hücreleri gibi çeşitli hücreler içinde de bulunurlar. Yağ sitoplazma içinde zarla çevrili vakuol ve damlacık şeklinde bulunur. Karbonhidratlar özellikle glikojen şeklinde depolanır. Glikojen suda eridiğinden rutin metotlarla hazırlanmış hematoksilen eosin boyamalarda oluşan boşluklar güve yeniği manzarası verir. Best karmın ve PAS boyalarıyla kırmızıya boyanırlar. Elektron mikroskopda 25-30 nm çapında koyu partiküller halinde görülür. 39 Pigmentler: Boyamaya gerek kalmadan seçilen renkli maddelerdir. Dışarıdan alınan pigmentlere eksojen, vücutta sentezlenenlere ise endojen pigmentler denir. Kristal ve kristaloidler: Protein yapısında oldukları sanılmaktadır. Çevresinde membran yoktur. Testisdeki Sertoli ve Leydig hücreleri gibi çok az hücre tipinde bulunur. Kristaloidler ise eozinofil granülleri, bazı mikrocisimler (peroksizom) ve ender olarak da mitokondriler içinde görülür. Fonksiyonları tam olarak anlaşılamamıştır. 40 HİSTOLOJİ KAYNAK KİTAPLARI HİSTOLOJİ KAYNAK KİTAPLARI •Temel Histoloji Yener Aytekin •Histoloji ve Hücre Biyolojisi Ramazan Demir •Histoloji I ve II Türkan Erbengi •Genel Tıp Histolojisi Meral Tekelioğlu •Özel Histoloji Meral Tekelioğlu •A Textbook of Histology Bloom, Fawcett •Basic Histology Junqueira, Carneiro, •Human Histology Stevens, Lowe •Histology, A Text and Atlas Ross, Romrell •Genel histoloji, özel histoloji Mukaddes Eşrefoğlu 41