DUS Fizyoloji Hücre, Sinir ve Kas Fizyolojisi Konu Anlatımı

Hücre fizyolojisi, hücrenin yalnızca nasıl göründüğünü değil, iç ve dış ortamla nasıl madde, enerji ve bilgi alışverişi yaptığını açıklar.

Hücre zarının temel bileşenleri fosfolipidler, proteinler ve karbonhidratlardır.

Fosfolipidlerin amfipatik yapısı zarı çift tabakalı hale getirir; bu tabaka katı değil, viskoz sıvı karakterindedir ve akışkan-mozaik modelle açıklanır.

Zarın seçici geçirgenliği, hücre içi ile hücre dışı ortamın farklı tutulmasını sağlar.

İntrasellüler alan hücre içini, ekstrasellüler alan hücre dışını, interstisyel alan ise hücreler arasındaki ortamı anlatır.

Zar yüzeyindeki proteinlere bağlanan karbonhidratlar glikokaliksi oluşturur; bu yapı hücrenin dış çevreyle temasında önemlidir.

Sitosol hücre içini dolduran jelimsi sıvıdır; sitosol ve organeller birlikte sitoplazmayı meydana getirir.

Çekirdek ise genetik materyali taşıyan ve hücresel yönetimi sağlayan bölümdür; nükleer porlar büyük moleküllerin geçişine izin verir ve nükleolus ribozom yapımıyla ilişkilidir.

Organeller hücrenin işlevlerini bölümlere ayırır.

Endoplazmik retikulum, çekirdek zarından hücre zarına uzanan tüp ve kese sistemi gibidir; granüllü endoplazmik retikulum protein senteziyle, düz endoplazmik retikulum lipid senteziyle ilişkilidir.

Sarkoplazmik retikulum, özellikle kas hücresinde kalsiyumun depolanması ve salınması açısından önem taşır.

Ribozomlar çoğu zaman polizomlar halinde veya endoplazmik retikuluma tutunmuş halde bulunur ve protein sentezinin gerçekleştiği yapılardır.

Golgi aygıtı yeni sentezlenen proteinleri kimyasal değişikliklerden geçirir, paketler ve etiketler.

Lizozomlar asidik içerikli sindirim organelleridir; fagosite edilmiş bakterileri, besinleri ve işlevini yitirmiş organelleri sindirir.

Peroksizomlar lipit, alkol ve toksik maddelerden hidrojen koparılması sonucunda oluşan hidrojen peroksiti katalazla parçalayarak toksik etkiyi ortadan kaldırır.

Mitokondri ise oksidatif fosforilasyonla ATP üretir, çift zarlıdır, krista ve matriks içerir, kendine ait genetik materyal ve ribozomlara sahiptir.

Hücre iskeleti, hücrenin şekil değiştirmesini, organellerin yer değiştirmesini ve mekanik dayanıklılığını sağlar.

Mikrotübüller içi boş boru biçimindedir; vezikül ve organellerin taşınmasında yol görevi görür.

Dynein periferden merkeze, kinezin merkezden perifere taşıma yapar; sil ve flajel yapısında da mikrotübüller bulunur.

Mikrofilamentler globüler aktinin filamentöz aktine polimerize olmasıyla oluşur; plazma zarı altında uzanarak hücre şeklini korur, pseudopod ve mikrovillus gibi yüzey uzantılarına katkı sağlar, kas kasılmasında miyozinle birlikte görev alır.

Ara filamentler yaklaşık 10 nm çaplı katı tüpler olarak hücre ve dokunun gerilime dayanmasına yardım eder ve hücreler arası bağlantılarda işlev görür.

Böylece hücrenin kimyasal olayları, mekanik çerçeveyle birlikte yürütülür.

Protein sentezi, DNA bilgisinin RNA ve ribozomlar aracılığıyla işlevsel moleküle çevrilmesidir.

Proteinler enzim, yapısal protein, taşıyıcı, motor protein, depo proteini, sinyal molekülü, reseptör, gen ekspresyonunu kontrol eden protein veya özel amaçlı protein olarak görev yapabilir.

Bir proteinin primer yapısı amino asit dizisiyle belirlenir; doğada bulunan 20 amino asit, amino ve karboksil kutupları arasında kurulan peptid bağlarıyla dizilir.

Bu dizi, proteinin sekonder, tersiyer ve kuarterner düzenlerini, yükünü, hidrofobik veya hidrofilik karakterini ve reaktivitesini etkiler.

DNA’daki bilginin mRNA’ya aktarılmasına transkripsiyon denir ve RNA polimeraz bu süreçte görev alır. mRNA’daki kodun tRNA aracılığıyla okunup protein sentezine çevrilmesine translasyon denir.

DNA’nın tamamı proteine dönüşmez; eksonlar ifade edilen, intronlar sessiz kalan kısımlar olarak ayrılır.

Hücre zarından madde geçişi, hücrenin iç ortamını korumasını sağlayan temel fizyolojik düzenektir.

Pasif taşıma ATP harcatmaz; basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmoz bu gruptadır.

Basit difüzyonda madde çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama hareket eder; hız molekül çapı, yük, yağda eriyebilirlik, konsantrasyon gradyenti ve zar geçirgenliğinden etkilenir.

Büyük yüksüz moleküller veya iyonlar doğrudan pasif difüzyonla geçemez; taşıyıcı proteinler veya kanallar gerekir.

Ozmoz, suyun pasif difüzyonudur.

Hidrostatik basınç sıvı sütununun basıncıyla, osmotik basınç ise çözünmüş madde miktarının su çekme kuvvetiyle ilişkilidir.

Kolaylaştırılmış difüzyonda enerji harcanmaz ama yağda çözünmeyen moleküller geçiş proteinleri aracılığıyla taşınır.

Aktif taşıma, yoğunluk farkına karşı işleyen düzenektir.

Primer aktif taşımada ATP doğrudan kullanılır; bu moleküller pompa karakterindedir ve ATPaz yapısı taşır.

Sekonder aktif taşımada ATP ile daha önce kurulmuş bir yoğunluk farkı, başka moleküllerin taşınmasında enerji kaynağı olarak kullanılır; sodyum-potasyum pompasının oluşturduğu gradyentin glikoz, amino asit ve bazı iyonların taşınmasına katkı sağlaması buna örnektir.

Bir molekül aynı yönde başka bir molekülle taşınıyorsa kotransport veya simport, zıt yönde taşınıyorsa counter-transport veya antiport söz konusudur.

Hücreye alınacak büyük materyalin zarla çevrilerek içeri alınması endositozdur; katı madde için fagositoz, sıvı için pinositoz adı kullanılır.

Büyük moleküllerin hücre dışına verilmesi ise egzositozdur.

Hücreler arası iletişim, yalnızca madde geçişi değil, bilgi aktarımıdır.

Gap junction doğrudan hücreden hücreye lokal aktarım sağlar.

Sinaptik ileti anatomik konum ve reseptör özgüllüğüyle, parakrin ve otokrin ileti çevredeki veya salgılayan hücredeki reseptörlerle, endokrin ileti ise dolaşımla uzak hedef hücrelerdeki reseptörlerle belirlenir.

Mesajın özgüllüğü büyük ölçüde reseptörden kaynaklanır; reseptör sayısının azalması downregülasyon, artması upregülasyon olarak adlandırılır.

Bir sinyal; zar geçirgenliği, taşıma özellikleri, elektriksel durum, metabolizma, salgı aktivitesi, proliferasyon, farklılaşma veya kontraktil aktiviteyi değiştirebilir.

Birinci haberci, hücre dışından gelip özgül reseptöre bağlanan sinyal molekülüdür; ikinci haberciler ise reseptör aktivasyonu sonucunda sitoplazmaya alınan veya sitoplazmada oluşturulan moleküllerdir.

G proteinine bağlı reseptör, adenilat siklaz, cAMP ve protein kinaz A dizisi bu tür hücre içi kaskada örnektir.

Sinir ve kas fizyolojisinin ortak zemini, zar potansiyelinin düzenlenmesidir.

Dinlenim membran potansiyeli, hücre içi ile dışı arasındaki potansiyel farkıdır ve kaynakta -45 ila -75 mV aralığında verilir.

Bu farkı hücre içi-dışı iyon konsantrasyonları, zardaki iyon kanallarının geçirgenliği ve sodyum-potasyum ATPaz aktivitesi belirler.

Aksiyon potansiyelini başlatan en düşük potansiyele eşik denir.

Eşiğe ulaşılınca sodyum kanalları açılır ve hızlı sodyum girişi depolarizasyon oluşturur.

Yaklaşık +30 mV düzeyinde sodyum kanalları kapanırken potasyum çıkışı sürer ve repolarizasyon gerçekleşir.

Potasyum çıkışının kısa süre devam etmesi hiperpolarizasyona yol açar.

Uyarılabilir hücre eşik ve eşik üstü uyaranlara aynı şiddette yanıt verir; bu ya hep ya hiç prensibidir.

Dereceli potansiyeller üst üste eklenebilir, eşikleri ve refrakter dönemleri yoktur; aksiyon potansiyelleri ise eşiğe bağlıdır, eklenmez, refrakter dönem taşır ve ilerlerken genliği azalmaz.

Miyelinli sinirlerde aksiyon potansiyeli Ranvier boğumundan boğuma atlayarak iletilir; bu saltatorik iletim daha hızlıdır.

Sinir fizyolojisi bu hücresel düzenin uyarılabilir hücrelerdeki özel sonucudur.

Kaynak, dinlenim sırasında hücre içi ile dışı arasındaki potansiyel farkı dinlenim membran potansiyeli olarak verir ve bu farkı üç temel belirleyiciye bağlar: hücre içi ve dışındaki iyon konsantrasyonu farkı, zardaki iyon kanallarının geçirgenliği ve Na-K ATPaz pompasının aktivitesi.

Aksiyon potansiyelini başlatan en düşük membran potansiyeli eşik değerdir.

Zar potansiyeli komşu alanlardan gelen dereceli potansiyellerle eşiğe ulaştığında sodyum kanalları açılır; hücre içine hızlı sodyum girişi depolarizasyonu oluşturur.

Yaklaşık +30 mV düzeyinde sodyum kanalları kapanır, potasyum kanallarından dışarı potasyum çıkışı sürer ve repolarizasyon gelişir.

Repolarizasyondan sonra potasyum çıkışının kısa süre devam etmesi hiperpolarizasyonla sonuçlanır.

Bu olaylar sinir hücresinde akson tepeciğinde başlar ve akson boyunca ilerler.

Miyelin kılıflı sinir hücrelerinde Ranvier boğumları bulunduğu için aksiyon potansiyeli boğumdan boğuma atlayarak iletilir; kaynak bu ilerlemeyi daha hızlı saltatorik iletim olarak açıklar.

Mutlak refrakter dönem aksiyon potansiyelinin başlangıcından sodyum kanallarının kapanışına kadar, rölatif refrakter dönem ise bunun bitiminden sonra hiperpolarizasyonun çoğunu kapsar.

Bu dönemler sinir iletisinin zamanlamasını ve yanıt verilebilirliğini belirler.

Kas fizyolojisi de aynı zar ve organel ilkelerinin kontraktil etkinliğe uygulanmasıdır.