Muhteşem Haberciler:Koku Hücreleri...

**Prof. Dr. Sinsi** · 07-16-2012

(Şekil 7) Duyu sistemlerindeki bazı hücreler

Görüldüğü gibi her duyu hücresi özel bir tasarıma sahiptir

Koku alıcı hücreler aslında sinir hücreleridir

Temel görevleri

koku moleküllerinin taşıdıkları mesajları alarak koku soğancığına taşımaktır

Toplam sayıları konusunda bilim dünyasında farklı görüşler vardır: Bazı araştırmacılar sayılarının 10 milyon 23

bazıları da 50 milyon civarında olduğunu belirtmektedir

24 Milyonlarca koku hücresi küçük bir posta pulu boyutlarındaki koku bölgesinde

göz kamaştırıcı bir düzen içinde yerleşmiş durumdadır

Burada hemen akla şu gerçek gelir: Her türlü teknik imkanınız olsaydı ve sizden milyonlarca hücreyi yerli yerine koymanız istenseydi

bunu yapabilir miydiniz? Tabii ki böyle bir işi başarmanız mümkün olmazdı

Zaten bilim adamlarının yıllar süren araştırmalar sonucunda

değil milyonlarca hücreyi düzenlemek

bu hücrelerin sayısını dahi tespit edememiş olmaları bu gerçeği açıkça ortaya koymaktadır

Koku hücresinin kendi içinde de dikkat çekici bir görev dağılımı vardır

Tanınmış araştırmacılardan Stuart Firestein

"Bütün duyu alıcıları gibi

koku alıcı hücre de hem yapısal hem de işlevsel olarak birçok bölüme ayrılmıştır"25 diyerek bu hücrelerdeki özel düzenlemeye dikkat çeker

Bu özel tasarım

elektron mikroskobu görüntülerine göre yapılan çizimlerde daha ilk bakışta kendini belli eder

(Şekil 7) Koku hücresi başlıca üç ana bölümden oluşur; ortada hücre gövdesi

bir ucunda silya isimli tüycükler

diğer ucunda da akson isimli bir uzantı bulunur

(Şekil 8) Hücre gövdesi

pek çok karmaşık hücresel işlemin gerçekleştiği; akson

elektrik sinyalinin taşındığı; tüycükler de koku molekülleri ile temasın kurulduğu bölgelerdir

(Şekil 8) Koku hücresi başlıca üç ana bölümden oluşur; ortada hücre gövdesi

bir ucunda silya isimli tüycükler

diğer ucunda da akson isimli bir uzantı bulunur

Hücrenin bir ucundaki koku tüycüklerinin sayıları 10 ile 30 arasında değişir

uzunlukları 0

1-0

15 milimetredir

26 Koku tüycüklerinin burnun diğer bölgelerindeki benzerlerinden farkı

hareket etmemeleri ve koku reseptörlerine sahip olmalarıdır

(Şekil 9) Diğer bir deyişle

koku tüycükleri vücuttaki diğer tüycüklerden farklı

tamamen kendilerine özel bir yapıdadırlar

Koku tüycükleri reseptörler için bir iskelet oluşturma görevini de üstlenirler

Dikkat edilirse

tüycüklerin dizaynının olabilecek en verimli model olduğu görülür; böylece küçücük bir bölgede

koku moleküllerinin reseptörlerle iletişim kuracağı geniş bir alan ortaya çıkmıştır

Ayrıca son araştırmalar göstermiştir ki

her koku hücresinde bin değişik koku reseptörü türünden sadece birisi bulunur

27 (Bu konu ilerleyen sayfalarda detaylı olarak anlatılacaktır

)

(Şekil 9) Bir koku reseptörünün yapısı

Şeklin üst kısmındaki yedi sarmaldan oluşan yapı reseptörün hücre zarının üzerindeki bölümüdür

Şeklin altındaki üniteler ise reseptörü hücre içinde kalan kısmını oluşturur

Burada göz önünde bulundurulması gereken önemli bir gerçek vardır: Tüycük ifadesi okuyucuda basit bir yapıyı çağrıştırabilir

Oysa bu tanımlama

sözü edilen yapının sadece şeklini tasvir etmektedir

Gerçekte koku tüycükleri eşi benzeri görülmeyen

olağanüstü bir haberleşme teknolojisine sahiptirler

Mukus içinde eriyen koku molekülleri

koku tüycüklerindeki özel reseptörlerle birleşirler

Koku molekülü ile reseptör arasındaki ilişkinin anahtar-kilit uyumuna benzediği düşünülmektedir

Moleküler detayları henüz tam anlamıyla çözülemeyen karmaşık işlemler sonucunda koku alıcı hücrede bir sinyal oluşur

Bu aşamada birçok protein ve enzim üzerine düşen görevleri aksatmadan yerine getirir

(Şekil 10) Koku molekülünün koku reseptörüne bağlanmasıyla hücrede oluşan cAMP haberleşme hattının ana aşamaları

Koku alıcı hücrelerin koku moleküllerinin taşıdığı mesajları

elektrik sinyallerine dönüştürmesi oldukça karmaşık bir işlemdir

Günümüzde

koku alıcı hücrelerdeki haberleşme ağlarının sadece ikisi bilinmektedir

Söz konusu haberleşmeyi kısaca ve olabildiğince basitleştirerek şöyle anlatabiliriz:

(Şekil 11) Bazı kimyasal reaksiyonlar sonucunda koku hücrelerinde ortaya çıkan elektrik sinyali hücrenin aksonu boyunca hareket ederek koku soğancığına gelir

Öncelikle cAMP (adenosine 3'

5'-cyclic monophosphate) aracılığıyla kurulan iletişimi inceleyelim

(Şekil 10) Koku moleküllerinin reseptörlerle birleşmeleriyle koku alıcı hücrede oldukça hızlı bir dizi işlem başlar

Öncelikle

G-olf proteini aktif duruma gelir

Bu protein

AC enzimini harekete geçirir

AC enzimi

ATP'nin cAMP'ye dönüşümünü hızlandırır

cAMP hücredeki bir habercidir ve silyayı hücre zarına birleştiren kanallara bağlanır

Bu durum

kanalların açılmasına ve kalsiyum iyonlarının silyanın içine girmesine yol açar

Kalsiyum iyonlarının girişi

klorid kanallarının açılmasına ve klorid iyonlarının silya dışına çıkış yapmalarına neden olur

Böylece başlangıçta negatif yüklü olan hücre yüksüz duruma geçer ve bir elektrik sinyali oluşur

Tek cümleyle özetlemek gerekirse

bir dizi kimyasal reaksiyonun sonucunda elektrik sinyali ortaya çıkar

Meydana gelen sinyal de hücrenin aksonu boyunca hareket ederek

koku soğancığına ulaşır

Bazı koku molekülleri de cAMP oranını etkilemezler

fakat IP3 (inositol 1

4

5-trisphosphate) konsantrasyonunu yükseltirler ki

bu da hücrede elektrik sinyalini açığa çıkaracak işlemleri başlatır

Bu hücresel haberleşme hattının

reaksiyon zincirine ilişkin aşamalar henüz anlaşılamamıştır

28 Buna karşın şu açıkça anlaşılmıştır ki

minicik hücrelerdeki haberleşme göz kamaştırıcı bir tasarım ürünüdür

Koku hücrelerinin bir ucunda bunlar olurken

diğer ucundaki aksonlarda da şaşırtıcı işlemler meydana gelmektedir

Hücrede açığa çıkan sinyal

akson yoluyla koku soğancığına taşınır

(Şekil 11) Beynin ön bölümündeki koku soğancığına ulaşmak için

10 ile 100 arasında akson

bir demet oluşturur ve topluca elek kemiğinin içinden geçer

29 Hemen dikkatimizi çeken

elek kemiğinin koku sinirlerinin geçişine olanak tanıyan delikli yapısıdır

Kafatasının bu bölümündeki tasarım

koku almadaki pek çok detaydan sadece birisidir

Aksi takdirde

sinirlerin birbirleriyle bağlantı kurmaları

dolayısıyla koku almak imkansız hale gelecekti

Koku sistemini oluşturan tüm ayrıntıların olması

fakat kemiğin geçit vermemesi durumunda dahi koku alamayacaktık

Hiç şüphe yok

söz konusu sistemdeki her detayın olmazsa olmaz bir önemi vardır

Bu gerçekleri tek bir cümleyle özetlemek mümkündür: Koku hücresindeki kusursuz haberleşme hücredeki özel tasarımın sonucudur; bu tasarım da yaratılıştaki görkemin sınırsız delillerinden birisidir

07-16-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Muhteşem Haberciler:Koku Hücreleri... (Şekil 7) Duyu sistemlerindeki bazı hücreler Görüldüğü gibi her duyu hücresi özel bir tasarıma sahiptir Koku alıcı hücreler aslında sinir hücreleridir Temel görevleri koku moleküllerinin taşıdıkları mesajları alarak koku soğancığına taşımaktır Toplam sayıları konusunda bilim dünyasında farklı görüşler vardır: Bazı araştırmacılar sayılarının 10 milyon 23 bazıları da 50 milyon civarında olduğunu belirtmektedir24 Milyonlarca koku hücresi küçük bir posta pulu boyutlarındaki koku bölgesinde göz kamaştırıcı bir düzen içinde yerleşmiş durumdadır Burada hemen akla şu gerçek gelir: Her türlü teknik imkanınız olsaydı ve sizden milyonlarca hücreyi yerli yerine koymanız istenseydi bunu yapabilir miydiniz? Tabii ki böyle bir işi başarmanız mümkün olmazdı Zaten bilim adamlarının yıllar süren araştırmalar sonucunda değil milyonlarca hücreyi düzenlemek bu hücrelerin sayısını dahi tespit edememiş olmaları bu gerçeği açıkça ortaya koymaktadır Koku hücresinin kendi içinde de dikkat çekici bir görev dağılımı vardır Tanınmış araştırmacılardan Stuart Firestein "Bütün duyu alıcıları gibi koku alıcı hücre de hem yapısal hem de işlevsel olarak birçok bölüme ayrılmıştır"25 diyerek bu hücrelerdeki özel düzenlemeye dikkat çeker Bu özel tasarım elektron mikroskobu görüntülerine göre yapılan çizimlerde daha ilk bakışta kendini belli eder (Şekil 7) Koku hücresi başlıca üç ana bölümden oluşur; ortada hücre gövdesi bir ucunda silya isimli tüycükler diğer ucunda da akson isimli bir uzantı bulunur (Şekil 8) Hücre gövdesi pek çok karmaşık hücresel işlemin gerçekleştiği; akson elektrik sinyalinin taşındığı; tüycükler de koku molekülleri ile temasın kurulduğu bölgelerdir (Şekil 8) Koku hücresi başlıca üç ana bölümden oluşur; ortada hücre gövdesi bir ucunda silya isimli tüycükler diğer ucunda da akson isimli bir uzantı bulunur Hücrenin bir ucundaki koku tüycüklerinin sayıları 10 ile 30 arasında değişir uzunlukları 01-015 milimetredir26 Koku tüycüklerinin burnun diğer bölgelerindeki benzerlerinden farkı hareket etmemeleri ve koku reseptörlerine sahip olmalarıdır (Şekil 9) Diğer bir deyişle koku tüycükleri vücuttaki diğer tüycüklerden farklı tamamen kendilerine özel bir yapıdadırlar Koku tüycükleri reseptörler için bir iskelet oluşturma görevini de üstlenirler Dikkat edilirse tüycüklerin dizaynının olabilecek en verimli model olduğu görülür; böylece küçücük bir bölgede koku moleküllerinin reseptörlerle iletişim kuracağı geniş bir alan ortaya çıkmıştır Ayrıca son araştırmalar göstermiştir ki her koku hücresinde bin değişik koku reseptörü türünden sadece birisi bulunur27 (Bu konu ilerleyen sayfalarda detaylı olarak anlatılacaktır) (Şekil 9) Bir koku reseptörünün yapısı Şeklin üst kısmındaki yedi sarmaldan oluşan yapı reseptörün hücre zarının üzerindeki bölümüdür Şeklin altındaki üniteler ise reseptörü hücre içinde kalan kısmını oluşturur Burada göz önünde bulundurulması gereken önemli bir gerçek vardır: Tüycük ifadesi okuyucuda basit bir yapıyı çağrıştırabilir Oysa bu tanımlama sözü edilen yapının sadece şeklini tasvir etmektedir Gerçekte koku tüycükleri eşi benzeri görülmeyen olağanüstü bir haberleşme teknolojisine sahiptirler Mukus içinde eriyen koku molekülleri koku tüycüklerindeki özel reseptörlerle birleşirler Koku molekülü ile reseptör arasındaki ilişkinin anahtar-kilit uyumuna benzediği düşünülmektedir Moleküler detayları henüz tam anlamıyla çözülemeyen karmaşık işlemler sonucunda koku alıcı hücrede bir sinyal oluşur Bu aşamada birçok protein ve enzim üzerine düşen görevleri aksatmadan yerine getirir (Şekil 10) Koku molekülünün koku reseptörüne bağlanmasıyla hücrede oluşan cAMP haberleşme hattının ana aşamaları Koku alıcı hücrelerin koku moleküllerinin taşıdığı mesajları elektrik sinyallerine dönüştürmesi oldukça karmaşık bir işlemdir Günümüzde koku alıcı hücrelerdeki haberleşme ağlarının sadece ikisi bilinmektedir Söz konusu haberleşmeyi kısaca ve olabildiğince basitleştirerek şöyle anlatabiliriz: (Şekil 11) Bazı kimyasal reaksiyonlar sonucunda koku hücrelerinde ortaya çıkan elektrik sinyali hücrenin aksonu boyunca hareket ederek koku soğancığına gelir Öncelikle cAMP (adenosine 3'5'-cyclic monophosphate) aracılığıyla kurulan iletişimi inceleyelim (Şekil 10) Koku moleküllerinin reseptörlerle birleşmeleriyle koku alıcı hücrede oldukça hızlı bir dizi işlem başlar Öncelikle G-olf proteini aktif duruma gelir Bu protein AC enzimini harekete geçirir AC enzimi ATP'nin cAMP'ye dönüşümünü hızlandırır cAMP hücredeki bir habercidir ve silyayı hücre zarına birleştiren kanallara bağlanır Bu durum kanalların açılmasına ve kalsiyum iyonlarının silyanın içine girmesine yol açar Kalsiyum iyonlarının girişi klorid kanallarının açılmasına ve klorid iyonlarının silya dışına çıkış yapmalarına neden olur Böylece başlangıçta negatif yüklü olan hücre yüksüz duruma geçer ve bir elektrik sinyali oluşur Tek cümleyle özetlemek gerekirse bir dizi kimyasal reaksiyonun sonucunda elektrik sinyali ortaya çıkar Meydana gelen sinyal de hücrenin aksonu boyunca hareket ederek koku soğancığına ulaşır Bazı koku molekülleri de cAMP oranını etkilemezler fakat IP3 (inositol 1 4 5-trisphosphate) konsantrasyonunu yükseltirler ki bu da hücrede elektrik sinyalini açığa çıkaracak işlemleri başlatır Bu hücresel haberleşme hattının reaksiyon zincirine ilişkin aşamalar henüz anlaşılamamıştır28 Buna karşın şu açıkça anlaşılmıştır ki minicik hücrelerdeki haberleşme göz kamaştırıcı bir tasarım ürünüdür Koku hücrelerinin bir ucunda bunlar olurken diğer ucundaki aksonlarda da şaşırtıcı işlemler meydana gelmektedir Hücrede açığa çıkan sinyal akson yoluyla koku soğancığına taşınır (Şekil 11) Beynin ön bölümündeki koku soğancığına ulaşmak için 10 ile 100 arasında akson bir demet oluşturur ve topluca elek kemiğinin içinden geçer29 Hemen dikkatimizi çeken elek kemiğinin koku sinirlerinin geçişine olanak tanıyan delikli yapısıdır Kafatasının bu bölümündeki tasarım koku almadaki pek çok detaydan sadece birisidir Aksi takdirde sinirlerin birbirleriyle bağlantı kurmaları dolayısıyla koku almak imkansız hale gelecekti Koku sistemini oluşturan tüm ayrıntıların olması fakat kemiğin geçit vermemesi durumunda dahi koku alamayacaktık Hiç şüphe yok söz konusu sistemdeki her detayın olmazsa olmaz bir önemi vardır Bu gerçekleri tek bir cümleyle özetlemek mümkündür: Koku hücresindeki kusursuz haberleşme hücredeki özel tasarımın sonucudur; bu tasarım da yaratılıştaki görkemin sınırsız delillerinden birisidir