T.C.CELAL BAYAR ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

HÜCRE BİYOMEKANİĞİ

DOĞU BALOĞLU: 2903010008MEHMET ALİ ÖZTÜRK: 2903010057

DEVRİM DEMİR: 2903010021

BİYOMEKANİĞE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr. B. Burak ÖZHAN

HÜCRE NEDİR ?

Canlının canlılık özellikleri taşıyan, yapı ve görev bakımından en küçük parçasıdır. Canlılar, hücrelerden meydana gelir.

HÜCRE ÇEŞİTLERİ1. Prokaryot Hücreler: Bakteriler arkeler ve mavi-yeşil alglerdeki hücre tipleri bu gruba girer. Bunların çekirdek zarı ile çevrili çekirdekleri yoktur. Sitoplazmalarında mitokondri gibi zarlı organeller yoktur. Kalıtım maddesi olan DNA sitoplazma içerisine dağılmış durumdadır. Ribozomları vardır. Bu hücrelerin hayati faaliyetleri sitoplazmada ve hücre zarında gerçekleşir.

2. Ökaryot Hücreler:Ökaryotlar , "organel zarı" bulunduran organizmaları, dolayısıyla

çekirdek materyali hücrenin sitoplazmasına dağılmamış olduğundan da gerçek çekirdeğe sahip organizmaları kapsayan canlı âlemidir. Kalıtsal materyal, hücre içerisinde belirli bir zarla çevrilmiş çekirdeğin içinde bulunur. Kromozomlar DNA'dan ve proteinden oluşmuş olup, mitozla bölünürler. Ökaryotlar, sitoplazmalarında karmaşık organeller bulundururlar. Ökaryotik hücreler, Prokaryotlara göre çok gelişmişlerdir, hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistler âlemlerini kapsar.

Hücre zarı - Sitoplazma – Çekirdek - Organeller

• Hücre zarı:"Plazma zarı" da denir. Hücreyi dış ortamdan ayıran, seçici geçirgen canlı yapıdır.

• Sitoplazma: Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında kalan hücre bölümünü kaplayan, homojen nitelikte, devamlı değişim halinde bulunan bir eriyiktir.

• Çekirdek:Hücre çekirdeği yani Nükleus, tanecikli ve lifli bir yapıya sahiptir. Hücreyi yönetir.

• Organeller:Vücut için organ ne ise hücre için de organel odur.

• Lizozomlar:Sindirici enzimleri ihtiva eden, çift zarlı yapılardır.

• Golgi cisimciği:Asıl görevinin, hücrenin salgıladığı proteinleri depolamaktır Paketleme ve salgı görevi yapar.

• Endoplazmik retikulum: Sitoplazmada besin dolaşımını, yağ ve hormon sentezini sağlayan, hücre zarı ve çekirdek zarı arasında yer almış bir sıra karışık kanallar sistemidir.

• Koful (Vakuol):Bir hücreli hayvanlarda, besinlerin sindirildiği besin kofulları ile fazla su ve zararlı maddelerin atıldığı boşaltım kofullarının hücre hayatiyetinde önemli rolleri vardır.

• Ribozom: Ribozomlar hücre içi protein sentezler. Hücre içindeki en küçük organeldir.

Hücrelere Gelen Mekanik Kuvvetler: 1. Vücut içindeki yerine göre hücreler basınç, kayma gerilmesi,

sıkıştırma ve germe gibi çeşitli kuvvetlere maruz kalabilirler. 2. Örneğin yerçekimi kuvveti kemik oluşumunu kontrol eder,

iskelet kaslarına gelen mekanik yüklenme kas kütlesini belirler ve mekanik kuvvetle ilişkili kan akımı vascular duvarların metabolik dengesini düzenler.

3. Hücreler üzerinde etkisi olan tüm dış kuvvetler temel hücresel olayları (hücre bölünmesi, üremesi vb.) gerçekleştirmek için çeşitli içsel kuvvetlere dönüştürülerek dinamik bir arka planda hücrelere tesir eder.

4. Hücreler dış yüklenmede değişiklik algıladığı zaman çabucak harici kuvvetlere karşılık vermek için içsel kuvvetlerini değiştirirler. İçsel, dönüştürülen kuvvetler ve harici kuvvetler arasındaki denge, hücrenin geleceğini belirleyen anahtar bir etkendir .

BAĞ DOKUSU- EKSTRASELLÜLER MATRİX

• Bağ dokusu, hücreler arası maddeden (ekstrasellüler matrix) (EM) oluşmuştur.

• Bağ dokusunun bağlayıcı-destekleyici fonksiyonu, EM tarafından sağlanır.

• Organizmada en yaygın olarak bulunan doku türüdür.• Bağ dokusu; kıkırdak, tendon, ligament, kemik matriksi,

böbrek pelvisi, üreterler ve üretrada dağılım gösterir.

Ekstrasellüler Matrix Fonksiyonlarının Etkileri

1. Destek (kemik ve kıkırdak)

2. Hücrelerin doku şeklinde organizasyonunu,

3. Hücre yapısını ve hareketini,

4. Hücre gelişmesini ve farklılaşmasını,

5. Hücrenin yaşamını sürdürmesini,

Ekstrasellüler Matrix Görevleri;

• Su tutar, yumuşak doku gerginliğini ayarlar.• Mineral tutar, iskelet dokusunun sağlamlık ve

sertliğini sağlar.• Büyüme faktörlerini sağlar.• Hücrelerin yapışma, göç ve proliferasyonunu

düzenler

Ekstrasellüler Matrix Özellikleri

1. Organizmanın iç kısımlarına yerleşerek dış ortamdan gelecek basınçlara karşı direnç kazandırır.

2. Hücreler arası boşlukları doldurarak dokuların şekillenmelerini ve organları birbirine bağlayarak sistemlerin organizasyonunu sağlar.

3. Doku kayıplarını önlemek, yara iyileşmesinde işlev görmek gibi bazı dinamik fonksiyonlara sahiptir.

KOLLAGEN• Toplam vücut ağırlığının %6 kadarı kollagendir.• Kollagen, toplam vücut proteinlerinin % 30’unu

oluşturmaktadır.• Tendonlarda, kıkırdakta, kemiklerin organik matriksinde

ve gözün korneasında önemli miktarlarda bulunan basit, fibriler skleroproteindir.

Temel fonksiyonu; Vücut organ ve dokularını şekillendirmek ve yapısal güç

sağlamaktır. Bir ortak eksen etrafında birbirine sarılı 3 polipeptid

zincirinden oluşmuştur.

ELASTİN• Ekstrasellüler Matrix’in lifsel proteinidir, çok az çözünür.• En fazla ligamentlerde, büyük arterlerin çeperlerinde ve ses

tellerinde bulunur.• Az miktarlarda deride, tendonlarda ve gevşek bağ dokularında

(akciğer plevrası ve parankimi, bronşlar)

Elastinin En Önemli Görevi: Bulunduğu dokuya esneklik kazandırmaktır.

Kollagenin biyomekanik tamamlayıcısıdır.

Elastinin esnek lifleri, uzunluklarının birkaç katı kadar

uzayabilmekte ve tekrar eski durumuna dönebilmektedir.

ELASTİNİN KOLLAGENDEN FARKLARI

Elastinin bileşiminde karbonhidrat yer almamaktadır.

Elastin hidroksilizin içermez.

ELASTİNDE YAPI-FONKSİYON İLİŞKİSİ

Elastinin elastomerik yapısının; Gerilme ve

Gevşeme gibi iki bileşeni mevcuttur.

Gerilme olayı sırasında: Hidrofobik etkileşimler yıkılmaktadır. Polar olmayan aminoasidler su molekülleri ile

karşı karşıya kalmaktadır. Oluşan elastik enerji birikmektedir.

Gevşeme olayı sırasında: Hidrofobik etkileşimler yeniden oluşmaktadır. Eski duruma gelmeye kovalent çapraz bağlar da

katkıda bulunmaktadır. Gerilme ve gevşeme sırasında net enerji alışverişi=0

HÜCRENİN ENERJİ METABOLİZMASI• ATP nedir ?• En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken

kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur.

• ATP çeşitli yollarla sentezlenebilir. Aerobik solunum yapan canlılarda ATP sentezi; oksijen varlığında ökaryot hücrelerde mitokondride, prokaryot hücrelerde ise mezozomda oksidatif fosforilasyon yoluyla gerçekleşir. Anaerobik solunum (oksijensiz solunum) yapan canlılarda ise ATP sentezi fermantasyon yoluyla olur.

Hücrenin Enerji Mekanizması• ATP'nin enerjisi onun ADP'ye dönüşmesine yol açan

fosfat bağının hidrolizi ile açığa çıkar. Hücre içinde çeşitli enzim, motor protein ve taşıma proteini bu enerjiyi kullanırlar. ATP'nin bozunumu ADP ve inorganik fosfat (Pi) oluşturur.

ATP, ADP VE FOSFAT İLİŞKİSİ

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER…