HÜCRE
Hücre, bir canlının bütün özelliklerini taşıyan, en küçük birimidir. Canlıların hepsi hücrelerden oluşur, cansız varlıkların hücresel bir yapısı yoktur. Yani hücrelerden oluşma ayrı canlı ve cansız varlıklar için en belirgin ayırt edici özelliktir.
Canlıların hepsinin hücreye sahip olması aynı hücreye sahip olacağı anlamına gelmez. Canlıların farklı hücrelere sahip oluşu canlıların yapıları hakkında bilgi verir. (Yaşam tarzı, ömrü, beslenişi…) Örneğin, bir bitki hücresi incelendiğinde, hücrede kendi bensini kendi yaptığı anlamına gelen yapıcıklar görülür.
Hücrelerin hepsi başka bir hücrenin bölünmesiyle oluşur. Hücrede bölünme, hücrenin gelişmesiyle beraber hücre zarının bölünme emri vermesi sonucu oluşur ve ortaya önceki hücrenin tüm özelliklerini taşıyan yeni bir hücre çıkar. Hücrelerin bazıları belli bir zamana kadar bölünme yeteneği taşırlar, bir süre sonra kaybederler.
Hücreler bağımsız hareket ettikleri halde birlikte iş görürler. Bu iş gruplarına doku denir dokular aynı işleri yapan hücrelerin birleşmesiyle oluşmuştur. Dokular vücudun her yerini sarmıştır ve farklı görevler üstlenmiştir.Birçok dokunu birleşimi organları oluşturur. Organlar birleşerek sistemleri, sistemler birleşerek canlı organizmayı oluşturur. Hücrenin canlının temel taşı olduğunu bu şekilde de anlamış oluruz.
Canlıları, kolay incelenmek amacıyla hücresel olarak iki gruba ayırırız. Bu gruplar, ilkel ve gelişmiş hücre gruplarıdır. İlkel hücre grubuna “Prokaryot hücre”, ya da “prokaryotik hücre” denir. Gelişmiş hücrelere ise, “Ökaryot hücre” ya da “ökaryotik hücre” adı verilir.
1. PROKARYOTİK HÜCRELER
İlkel hücre grubudur, gelişmemiştir. Bakteriler ve mavi-yeşil alglerdeki hücre tipleri bu gruba girer. Bunların çekirdek zarı ile çevrili çekirdekleri yoktur. Sitoplâzmalarında mitokondri, lizozom gibi organelleri barındırmazlar. Kalıtım maddesi olan DNA sitoplâzma içerisine dağılmış durumdadır. Ribozomları vardır. Bu hücrelerin hayati faaliyetleri sitoplâzmada ve hücre zarında cereyan eder.
Tek hücreliler de bu gruptadır. En basit çok hücreli ya da en karmaşık tek hücreli Volvox’ tur. Volvox' ta işbölümü vardır ama doku oluşumu yoktur. Volvox gibi tek hücrelilerin oluşturduğu dokusu yapıya koloni denir.
Bunlara ek olarak, prokaryotik hücreye sahip olan bakterilerde hücre, cansız bir çeperle (murein) sarılıdır. Bazı bakterilerde hücre çeperinin dışında kapsül bulunur. Kapsül bakterinin dirençliliğini ve hastalık yapabilme (patojen olma) özelliğini artırır.
2. ÖKARYOTİK HÜCRELER
Zar, sitoplâzma, çekirdek ve organellerden meydana gelmişlerdir. Organeller, sitoplâzma içinde farklı görevlere ve yapıya sahiptirler ve serbesttirler. DNA çekirdekte bulunur. Hücreler gördükleri işe göre farklı şekil ve büyüklüktedirler. Bunlara örnek olarak kas, sinir ve kemik hücreleri gösterilebilir. Kan hücrelerinden olan alyuvarların çekirdekleri yoktur. Fakat farklılaşmaları sırasında çekirdeklerini kaybettiklerinden bunlar da ökaryotik hücrelerden sayılırlar.
Ökaryotik hücreler, hayvan ve bitki hücresi olmak üzere ikiye ayrılır.
1. Hayvan Hücresi: En gelişmiş hücre tipidir. Hayvan hücresi bitki hücresinden daha farklı yapılara sahiptir.
2. Bitki Hücresi: Hayvan hücresi kadar gelişmiş değildir. Bitki hücrelerinde bulunur, hayvan hücrelerinden farklı olarak bu hücreler fotosentez yapabilir.
Hayvan hücresi
1-Hücre duvarı bulunmaz.
2-Sentriol bulunur.
3-Kloroplast, lökoplast, kromoplast (plastidler) bulunmaz.
4-Kofullar küçüktür.
5-Glikojen bulunur.
6-Hücreler bağımsızdır.(Doku sıvısı)
7-Hücre şekli ovaldir.
Bitki hücresi
1-Hücre duvarı bulunur.
2-Sentriol bulunmaz.
3-Kloroplast, lökoplast, kromoplast (plastidler) bulunur.
4-Kofullar büyüktür.
5-Nişasta ve selüloz bulunur.
6-Hücreler sürekli birbirine hücre duvarı ile bağlıdır.
7-Şekli köşelidir.
Hücrelerde üç ana bölüm bulunur. Bunlar, hücre zarı, sitoplazma ve hücre çekirdeğidir.
1. HÜCRE ZARI: (sızı mozaik zar modeli)
Kalınlığı en fazla 120 A° (1 angström = 1/10.000 mm.) dur, sabittir. Protein, yağ ve az miktarda karbonhidrat moleküllerinden (özellikle memelilerde) meydana gelmiştir. Yapısı bir lipit denizinde yüzen, proteinden ve glikoproteinlerden yapılmış, almaç denen özel bölgelerle dışarıya açılan bir "Mozaik Zar Modeli"ndendir.
Zarın yapısındaki lipitler çoğunluk fosfolipitlerdir ve zarın orta kısmında iki tabakalı olarak bulunur. Bir tabakadaki fosfolipidin suda erimez lipofil (apolar) kutbu (yağ asitlerini taşıyan polarize olmamış kutbu) öbür tabakadaki fosfolipidin lipofil kutbuna dönüktür. Dolayısıyla ışınsal bir şekilde lipofil kutuplar karşı karşıya gelmiştir. Suda eriyen hidrofil (polar) kutupları ise dışa dönüktür. Bu tabakalar, polipeptitterden meydana gelmiş bloklarla ya da adacıklarla kesilmiştir. Bu haliyle hücre zarı, içinde proteinlerden yapılmış adalar taşıyan bir lipit denizi gibi görünür.
Bir amip ya da silli hayvan yaralanırsa; bu yara yeni bir zarla hemen kapatılır. Bu yeni zara plazmalemma denir. Plazmalemmayı hücre arasına salgılanan maddelerle ya da bir çeşit hücre iskeletini oluşturan hücre dışındaki daha katı selüloz (bitkilerde) ya da mukopolisakkarit ve albuminoid yapılarla karıştırmamak gerekir.
HÜCRE ZARININ ÖZELLİKLERİ:
A. Canlıdır: Hücre zarı canlı bir yapıya sahiptir.
B. Saydamdır: Hücre zarı saydam bir yapıya sahiptir.
C. Esnektir: Hücre zarı esnek bir yapıya sahiptir.
D. Akışkandır: Hücre zarı akışkan bir özelliğe sahiptir.
E. Seçici geçirgendir: Hücre zarı seçici geçirgendir ve seçici geçirgenliği sayesinde büyük molekülleri içine almaz.
Hücre Zarından Madde Giriş-Çıkışı:
Hücreye madde giriş-çıkışı hücre zarı tarafından yönetilir. Hücrenin seçici geçirgenlik adı verilen bir özelliği vardır. Bu özelliğe bağlı olarak, hücrenin üzerinde “por” adı verilen gözenekler bulunur. Bu gözenekler oldukça küçüktür. Hücre zarından porlardan daha büyük maddeler geçemez. Yediğimiz besinlerine sindirilmesinin nedeni budur, eğer sindirim olmasaydı, maddeler hücre zarından geçemezdi.
Eğer besinler hücre içine enerji harcanarak alınıyorsa buna aktif taşıma denir, enerji harcanmadan alınıyorsa, buna pasif taşıma denir.
• Yağda çözünen moleküller (A, D, E, K vitaminleri gibi) suda çözünen maddelerden daha kolay geçer.
• Yağı çözen moleküller (alkol, eter gibi) hücre zarından daha zor geçer.
2. SİTOPLAZMA
Sitoplâzma, çekirdek ve hücre zarı arasında bulunan yumurta akı kıvamında sıvı kısımdır. %60 - %90 arası sudan oluşur. Kalan %40 - %10’luk kısım da protein, yağ, karbonhidrat, vitamin ve minerallerden meydana gelmiştir. Yarı sıvı matriks olup, plazma zarı ile nükleus arasını doldurur.
Bir canlıda saptanan her türlü canlılık olayları sitoplazma içerisinde geçer. Genellikle saydam ve homojen bir kitle oluşturur.
Sitoplazmanın Görevleri:
A. Biyokimyasal reaksiyonlar için zemin oluşturmak.
B. Organellere yataklık etmek.( Organeller: Özel yapı ve görevi olan sitoplazmik cisimlerdir)
C. Rotasyon ve sirkülasyon hareketleri ile organellerin hareketini sağlamak.
İki kısma ayrılır:
İç Sitoplazma
Dış Sitoplazma
1. İç Sitoplazma:
Hücre zarını hemen altında yer alan kısımdır. Buna Ektoplazma da denir. Bu kısım yoğun ve granülsüzdür. Dış sitoplazma kolloit yapısını belirgin olarak gösterir; reversibkolloit özelliğini daima korur; gel halinden sol haline ya da zıt yönde kolayca değişebilir.
2. Dış Sitoplazma:
Daha sulu, fakat yoğunluğu sudan daha yüksektir. Bu canlı maddenin özünü proteinler ve su oluşturur. Ayrıca çeşitli enzimler, lipitler, karbonhidratlar ve mineraller de vardır. Suyun bir kısmı bağımsız halde protein moleküllerinin arasını doldurmakta, az bir kısmı ise protein moleküllerine bağlanmış durumda bulunmaktadır.
Sitoplazma, organellere yataklık eden bir yapıdır. Sitoplazma içinde çok çeşitli organeller bulunur, bunlar:
• Mitokondri
• Endoplazmik Retikulum (E.R.)
• Golgi Aygıtı (Golgi Cisimciği)
• Ribozom
• Sentrozom
• Plastitler
• Koful
• Lizozom
• Flagella
A. MİTOKONDRİ
Mitokondri; Yunanca, mitos = iplik; chondros = tane, buğday anlamına gelmek
tedir.
Oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur. Boyları 0,2 – 5 mikron arasında; şekli, ovalden çubuğa kadar değişir Sayıları hücre başına birkaç taneden 2500'e (karaciğer hücresinde) kadar çıkar. Genellikle 5 – 6 tanesi ucuca gelerek bir iplik şekli meydana getirir. Canlı hücrelerde incelendiğinde, şeklinin ve büyüklüğünün değiştiği, diğer mitokondrilerle birleştiği ve hareket ettiği görülür. Bakteri, yeşil alg (çekirdeksiz hücrelerde) ve memelilerin alyuvarında bulunmaz. Kalınlıkları 70 A°olan zarla çevrilmiştir içteki zar iç yüzeyin artırılması için yaklaşık 200 A’luk aralıklarla birçok kıvrım meydana getirmiştir; bu kıvrımların tarak şeklinde olanlarına "Krista ( Cristae)" (Latince, cristae tarak demektir), tüp şeklinde olanlarına da "Tubulus" (Latince, borucuk demektir) denir. Buna göre de mitokondri tipi tanımlanır. Kristaların iki zar birimi arasındaki Aralık 60 A'dur.
B. ENDOPLAZMİK RETİKULUM
Hücre sitoplazması, sentez işlevlerinin yürütülmesinde çok büyük bir önemi olan ve endoplazmik retikulum (ER) denen kanalcıklar ve borucuklarla donatılmıştır (endo = Yunanca iç; retikulum = Latince küçük ağ demektir). Bu sisteme "Ergastoplazma" da denir. Kanalcıklar (sisternalar) ve borucuklar çekirdek zarının hücre zarına kadar çeşitli şekillerde uzamasıyla meydana gelmiştir. Bu ince borucukların çeperi 5–6 nm. Kalınlığındaki zar biriminden yapılmıştır; lümenlerinin çapı en azından 50 nm.'dir. Kanallar (sisternalar) hücre içi madde dağıtımını ve taşınımını, hücrede asidik ve bazik tepkimelerin birbirini etkilemeden bir çeşit odacıklar içinde oluşmasını ve hücrenin mekanik etkilere karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. Dolayısıyla borucukların lümeni, çekirdek porlarına doğrudan açılır. Bununla beraber ER'un iç ve dış zarı, çekirdeğin iç ve dış zarına bağlanmış, dolayısıyla ER ve çekirdek zar arası boşlukları ağızlaşmıştır. Bu nedenle çekirdekle yakından ilişkisi vardır. Her hücrenin endoplazmik retikuler sistemi kendine özgüdür. Kanalcıklar sistemi sabit değildir, gelişim ve işlev durumuna göre yapışı hızla değişebilir. Hücre bulunurken kaybolur, daha sonra yeniden oluşur. Hücre yaşlandıkça ER'un işlevleri ve kanalcıkların birbiriyle ilişkisi azalır, iki tip endoplazmik retikulum ayırt edilir.
Granüllü (Tanecikli) endoplazmik retikulum
Özellikle protein sentezi yapan hücrelerde çok görülür. Çünkü protein sentezi, çoğunluk ER'un borucuk ve kanalcıklarının dış yüzüne bağlanmış ribozomlarda gerçekleştirilir. Bu nedenle protein sentezlenen kısımları tanecikli görülür. Fakat ribozomların ER'a bağlanma zorunluluğu yoktur. Bakterilerde ER bulunmamasına karşın, ribozomca zengindirler. ER diğer maddeleri de sentezlemektedir (örneğin, yağ).
Granülsüz (Düz) endoplazmik retikulum
Daha çok yağ sentezi yapan hücrelerde, özellikle steroyit hormonları sentezleyen endokrin bezlerde bulunur. Kural olarak ribozom içermezler. Fakat düz ER sistem ile granüllü ER sistem arasında belirgin yapısal bir fark yoktur. Bu sentezleri yapan enzimleri, ER sistemin zarlarından ayırmak mümkün olmamıştır.
C. GOLGİ AYGITI (GOLGİ CİSİMCİĞİ)
Golgi aygıtı birçok alt birimlerden meydana gelmiştir. Bu birimlerin her birine diktiyozom denir (Yunanca diktiyon = ağ, soma = vücut demektir). Diktiyozomların tümü Golgi Aygıtını oluşturur.
Ergin sperma ve kan hücreleri hariç tüm hayvan ve keza bitki hücrelerinde bir ya da birkaç tane bulunur. Sentezleme, özellikle salgı yapan hücrelerde iyi görülür (ipekböceğinin ipek salgı bezlerindeki hücrelerde çok gelişmiştir). Genellikle sentriyolün civarında ve çekirdeğin üzerine yakın olarak bulunur. Düz ER'dan çok farklı değildir. Düz ER'a göre tüpçük ve lamelcikleri daha yoğun olarak içerir. Birbirinin üzerine katlanmış 5–30 kadar kanalcık (Cistern = Sisterna = Latince yağmur suyu toplayan çukur demektir) taşır. ER'dan osmium ve gümüş içeren boyalarla boyanmasıyla ayrılır, ilk defa 1898 yılında italyan bilim adamı Calmio Golgi, gümüşlü boya ile sinir hücrelerinde üstüste dizilmiş plakaları tanımladığından, bu yapıya, bilim adamının ismine adanarak "Golgi Aygıtı" dendi, önemi elektron mikroskobuyla ortaya çıktı.
GA’nın yapısında, kanalcıklar orta ve tabana yakın kısmında bulunur. Uç kısmına gittikçe bu plakçıkların ve kanalcıkların, hücre zarına doğru göç eden veziküllerle (keseciklerle) kullanılıp bitirildiği gözlenir. Özünde burada akıcı ve sürekli bir denge vardır. Bir taraftan (proksimalden) sentezlenmeye başlayan maddeler uca (distale) doğru itilerek uzaklaştırılır. GA'nın zarları zar birimine benzer; fakat daha incedir (6–10 nm.). Bu ise GA'nın, ER ile hücre zan arasında bir geçit ödevi gördüğünü kanıtlar, öyle ki ER'un üzerinde sentezlenen protein, bazı maddelerin de eklenmesiyle (GA'nda) zar birimleri ya da pulcukları halinde hücre zanna iletilir ve onun yapışma katılır. GA'nda basit şekerlerden kendine özgü polisakkaritlerin sentezlendiği saptanmıştır. Böylece hücre zarının yapışma katılarak onun özgüllüğünü saptayan karbonhidrat¬lar, GA'nda sentezlenmektedir. Salgının attimasından başka, hücredeki fazla suyun (birhücrelilerde) vurgan koful aracılığıyla atılması da GA'nın görevleri arasındadır. Çünkü vurgan (kontraktil) koful GA'ndan meydana gelir. Bununla beraber GA'nın hücreden hücreye değişiklikler gösterdiğim unutmamak gerekir.
İşaretlenmiş glikoz ve sülfatlarla yapılan gözlemlerde, proteinlere şeker ve sülfat eklenmesinin GA'nda gerçekleştiği kanıtlanmıştır. Mukopolisakkaritlerin de GA'nda sentezlendiği bilinmektedir. Bu madde bir iç salgı olup kıkırdak hücrelerinin yapışma katılır. Ayrıca tüm dış salgı hücrelerinin salgı yapımının yanısıra, iç salgı hüc¬relerinin (paratiroitteki glikoprotein salgısı gibi) birçok maddesinin, keza bitkilerdeki selülozun, karaciğer hücrelerinde lipoproteinferin sentezlenmesine katıldığı açık bir gerçektir. Bazı hücrelerde de lizozom granüllerini yaparak sitoplâzmaya vermektedir.
Uzun zaman, pek önemli bir organel olmadığı gerekçesiyle, dikkate alınmayan GA, son zamanlarda hücre zannın özgüllüğünü saptamada önemli görev almaşı nedeniyle, dikkatleri üzerine çekti. Çünkü hücre zannın özgüllüğü karbonhidratlarla saptanmaktadır ve karbonhidratlar da GA'nda sentezlenmektedir. Bazı karbonhidratların, proteinler gibi kalıtsal denetim altında sentezlendiğine ilişkin kanıtlar vardır. Kan grupları ve immunokimyasal incelemeler bunu göstermektedir.
Karbonhidrat taşıyan proteinler ve diğer maddeler özellikle hücre yüzeyinde bulunurlar ve hücrelerin birbirlerini tanımasın) (kendi doku türünden olanlar), diğer hücrelerle ilişki kurmasını, morfogenetik hareketlerin (embriyolojik hücre hareketleri) oluşmasını sağlarlar. Birhücrelilerin konjugasyon yaparken birbirini tanıması ve birbi¬rine yapışması hücre yüzeyindeki özel karbonhidratlarla olur. Embriyonik gelişim sırasında farklılaşmış hücrelerin bir araya toplanması için de bu karbonhidratlar önemlidir.
Hücre yüzeyindeki bazı glikoproteinlerin bozulmasıyla kanserleşmenin ortaya çıktığı bulununca, araştırmalar bu konu üzerinde yoğunlaştı. Virüslerin konukçu hücreleri tanıması (hücreye özgü virüsler) da bu karbonhidratlarla ya da karbonhidratlı proteinler aracılığıyla olmaktadır. Hücre içerisine endositosisle alınacak madde¬lerin lizozomlarda parçalanıp parçalanmayacağı ya da hangi asamaya kadar parça¬lanacağı bu endositoz zarın özgüllüğü ile saptanır. Bu zar da hücre zarından oluşur ve dolayısıyla GA'nın dolaylı denetimi altındadır.
Sonuç olarak hücreye girecek ve çıkacak tüm maddeler, hücrenin bölünmesi, gelişmesi, farklılaşması, işlevleri ve diğer hücrelerle olan ilişkileri, hücre zan tarafından saptanır. Zarın özelliği de proteinlerle birlikte, karbonhidratlar tarafından sağlanır ve karbonhidratlar (glikozamin ve mannoz hariç; bunlar protein molekülüne ribozomlarda eklenir), özellikle terminal şekerler (galaktoz, fukoz ve sialik asit) protein zincirlerine GA'nda eklenir. Golgi aygıtının sistemleri ER'dan meydana gelmiştir.
D. RİBOZOM
Virüsler hariç tüm canlılarda bulunur. Yaklaşık 15 – 20 nm. (150 – 200 A°) çapında, hepsi birbirinin benzeri, küremsi ya da oval bölekçiklerdir. Hücrelerin en küçük organelidir. Özünde taban kısımlarıyla birbirine mRNA (messenger RNA) aracılığıyla yapışmış biri büyük (moleküler ağırlığı yaklaşık 1.300.000 dalton) diğeri küçük (moleküler ağırlığı yaklaşık 600.000 dalton) iki alt birimden meydana gelmiştir.
E. SENTROZOM
İlkel bitkilerde ve hayvan hücrelerinin büyük bir kısmında bulunur, interfazda kural olarak çekirdeğin yanındadır. Üç ile beş milimikron uzunluğunda, birbirine dik, ER ve ribozom taşımayan, ortası saydam; çevresi her biri 9 mikrotubulus tripletinden oluşmuş iki silindir halinde görülür. Sayıları çoğunluk iki tanedir (Dip-losoma); bazı hücrelerde çok sayıda olabilir. Sentriyoluma, etrafındaki sentroplazma ile birlikte "C e n t r o s o m a" denir. Bölünme başlarken, kutup ipliklerinin (iğ iplikleri) merkezinde bulunduğu için "C e n t r i o l= Sentriyol" adım alır. Hücre bölünmesi sırasında sentriyol de ikiye bölünerek, her biri bir kutba gider ve aralarında oluşan iğ ipliklerine, çekirdek zannın dağılmasıyla ortaya çıkan kromozomlar takılır. Fakat bölünme ne basit bir ikiye bölünmedir ne de DNA replikasyonunda olduğu gibi bir kontak sentezlenmedir. Belki eski kalıbın doğrudan doğruya okunmasıdır. Yeni sentriyolün mikrotubulusları, genellikle eski sentriyolden 100 nm. kadar uzaklıkta ve ona dik olarak ortaya çıkar. Büyük bir olasılıkla bilgi, var olan sentriyolden, oluşmakta olan kopyasına herhangi bir şekilde aktarılmaktadır. Fakat bu bilgi aktarılma düzeneğinin nasıl olduğu açıklanmamıştır.
Spermanın orta kısmında bulunan sentriyol kamçının kaide taneciği olarak görev yapar. Keza Sillerin ve kamçıların kaide taneciği de sentriyollere homologtur (kökendeş) ve onlardan doğrudan doğruya türemiştir. Keza duyu hücrelerindeki almaçın yapısına katılan birçok oluşum da sentriyollerden meydana gelmiştir. Tüm bu organeller bilgi aktarımı ile birbirinden doğrudan doğruya oluştuğuna göre, acaba, sentriyol ya da kaide taneciği yeniden meydana getirilebilir mi? Bu olanak partenogenetik çoğalan denizkestanesinin yumurtalarında gösterilmiştir. Olgunlaşma bölünmesi sırasında, sentriyolünü yitiren denizkestanesi yumurtası, sitoplazma içerisinde yeniden bir sentriyol meydana getirerek, spermanın getireceği sentriyolün iğ ipliklerindeki yerini almaktadır. Her ne kadar zorunlu durumlarda kendi kendine böyle otonom bir üretim gözlenmişse de, bugüne kadar ne sentriyolde ne de kaide taneciğinde DNA'ya rastlanmamıştır. Hayvansal ve bitkisel birhücrelilerdeki ve çok hücrelilerdeki sillerin, kamçıların ve kaide taneciklerinin mikrotubulus sayısı, hayret edilecek derecede birbirine benzerdir ya da aynıdır. Bu gözlem, adı geçen organların monofiletik olduğunu (aynı kökten geldiğini) kanıtlayabilir. Genellikle formülleri (9+2) ya da (9+0) şeklindedir. Sentriyolün esas görevi, çevresindeki mikrotubulusların oluşumunu sağlamak, kendisini çoğaltmak ve iğ ipliklerini meydana getirmek için organize etmektir. Kaide tanecikleri içindeki mikrotubulusların da doğrudan bunlardan meydana geldiği saptanmıştır. Sentriyolün, kromozomun anafaz hareketlerine katılıp katılmadığı bilinmemektedir. Buna karşın kaide tanecikleri sil hareketleri için bulunmak zorundadır.
Bazı kitaplarda iğ ipliklerinin kasılgan olduğu belirtilerek, bazı maddelerin katılmasıyla kısalıp uzadığı ve buna bağlı olarak sentromerine bağlı olduğu kromozomu kutuplara doğru kaydırdığı savunulmaktaysa da, bunu kanıtlayan herhangi birşey bulunamamıştır.
MiKROTUBULUSLAR VE MiKROFİLAMENTLER
Sitoplazmanın farklılaşmasıyla oluşan 10–25 nm. (10–9 m. = nanometre) çapındaki borucuklardır. Yapıtaşları, molekül ağırlığı 40.000 olan glo-büler bir proteindir. Bu proteine "T u b u l i n" denir. Tubulin monomerelerinin her birinin çapı 4-5 nm.'dir. Bunlar birbirine, en azından, belirli mikrotubuluslarda (örneğin iğ ipliklerinde), tekrar çözülüp ayrılacak şekilde bağlanmıştır (polimer yapmışlardır). Zincirler, büyük bir olasılıkla, birbirine, "D y n e i n" denen, diğer bir proteinle bağlanmıştır. Bu sonuncu protein, tubulusların yanlara doğru yaptıkları çıkıntının materyalini oluşturur ve kas filamentleri arasındaki enine bağların işlevini görür. Birçok durumda 13 tubulus zinciri bir borucuk oluşturmak için birleşmiştir. M i k rotu buluşlar (çoğulu mikrotubuli) yani borucuklar da birbirlerine ikili ve üçlü bir şekilde bağlanmıştır. Böylece tüm zincir dizileri bir arada tutulmuştur.
Mikrotubuluslar, hücrede birçok farklı görevi yüklenmiş ve buna ilişkin olarak da bazı yapısal değişikliklere uğramıştır. Hücrenin yapısal değişikliğinde (morfogenezinde) büyük önemleri vardır. Hücre bölünmesinde görev alan iğ ve kutup ipliklerini yapar ve keza sinir liflerindeki aksonların içinde boydan boya uzanır. Daha önce de değindiğimiz gibi hayvanlar ve az da olsa bitkiler âleminde bulunan sil ve kamçı, keza güneşsilerin (Heliozoa) yalancı ayaklarındaki eksen çubuğu mikrotubulusların katılmasıyla oluşmuştur. En önemlisi, bunların, sentriyol ve türevlerini yapmasıdır. Bir alkoloyit olan "C o l c h i c i n" (= karçiçeği özütü), tubulinle stökiyometrik (belirli oranlarda) olarak birleşir. Bu birleşme mikrotubulusların bütünlüğünü bozar (örneğin, iğ ipliklerini). Buna karşın sil mikrotubulusları bu maddeye dirençlidir. Mikrofilamentler, aktin ve diğer proteinlerden yapılmış 7 nm. çapındaki iplikçiklerdir. Bunlar hücre hareketinden ve sitoplâzma akıntılarından sorumludurlar. Sitokalazin ile bloke (felç) edilebilirler.
F. PLASTİTLER
Mantar ve hayvan hücrelerinde bulunmazlar. Plastidler hücreyle beraber gelişerek görevine uygun şekil ve renk kazanırlar. Renklerine ve görevlerine göre plastidler üç grupta incelenirler.
1. Kloroplastlar:
Kloroplastta fotosentezi gerçekleştirmek üzere bulunan thylakoidler, iç zar ve dış zar, stomalar, enzimler, ribozom, RNA ve DNA gibi oluşumlar vardır. Bu oluşumlar hem yapısal hem de işlevsel olarak birbirlerine bağlıdırlar ve her birinin kendi bünyesinde gerçekleştirdiği son derece önemli işlemler vardır. Örneğin kloroplastın dış zarı, kloroplasta madde giriş-çıkışını kontrol eder. İç zar sistemi ise "thylakoid" olarak adlandırılan yapıları içermektedir. Disklere benzeyen thylakoid bölümünde pigment (klorofil) molekülleri ve fotosentez için gerekli olan bazı enzimler yer alır. Thylakoidler "grana" adı verilen kümeler meydana getirerek, güneş ışığının en fazla miktarda emilmesini sağlarlar. Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir.
Bunlardan başka kloroplastlarda "stroma" adı verilen ve içinde DNA, RNA ve fotosentez için gerekli olan enzimleri barındıran bir de sıvı bulunur. Kloroplastlar sahip oldukları bu DNA ve ribozomlarla hem kendilerini çoğaltırlar, hem de bazı proteinlerin üretimini gerçekleştirirler. Fotosentezdeki başka bir önemli nokta da bütün bu işlemlerin çok kısa, hatta gözlemlenemeyecek kadar kısa bir süre içinde gerçekleşmesidir. Kloroplastların içinde bulunan binlerce "klorofil"in aynı anda ışığa tepki vermesi, saniyenin binde biri gibi inanılmayacak kadar kısa bir sürede gerçekleşir.
Bilim adamları kloroplastların içinde gerçekleşen fotosentez olayını uzun bir kimyasal reaksiyon zinciri olarak tanımlarlarken, işte bu hız nedeniyle fotosentez zincirinin bazı halkalarında neler olduğunu anlayamamakta ve olanları hayranlıkla izlemektedirler. Anlaşılabilen en net nokta, fotosentezin iki aşamada meydana geldiğidir. Bu aşamalar "aydınlık evre" ve "karanlık evre" olarak adlandırılır.
Fotosentez:
Bitkiler besinlerini kendileri üretmek zorundadır. Bu nedenle yapraklarındaki klorofil aracılığı ile güneş ışığını toplarlar. Toplanan güneş ışığı kimyasal enerjiye dönüştürülerek, genelde nişasta olarak depolanır ve gelişmek, büyümek için yakıt olarak kullanılır. Bitki güneşten aldığı ışık enerjisi ile karbondioksit ve sudan yararlanarak zengin içerikli bir besin olan glikoz (şeker) elde etmektedir. Besin elde etme adına gerçekleşen bütün bu kimyasal süreç Fotosentez olarak ifade edilir. Fotosentez için en temel şart, ışık ve ısıdır. Bitkiler ışık olmadan asla yaşayamazlar.
Yapraklar, bitkilerin besin üretim merkezidir. Bitki yapraklarını oluşturan hücrelerin içinde kloroplast denilen, çok küçük yapılar vardır. Bu yapıların içindeki yeşil renkli boyar madde (pigment) olan klorofil maddesinin görevi ışık yakalamaktır. Kloroplastlar güneş ışınlarını bir panel gibi toplayıp, kollektör gibi enerjiye dönüştürerek besin üretirler... Üretilen besin yapraklardan, bitkinin beslenmesi gereken diğer bölümlerine götürülür.
Uzunca bir MEŞE ağacının yaprakları, 1000 m2 lik bir panele eşdeğer 250 bin civarında mini enerji merkezi konumundadır...
Fotosentez denklemi:
6CO2 + 12H2O + Işık enerjisi → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + 673 Kalori
2. Kromoplastlar:
Bitkilerde sarı, kırmızı, turuncu renkte olan plastidlerdir. Yaşlı yapraklarda, meyvelerde ve bazı yüksek yapılı bitkilerin köklerinde bulunur.
Sarı renkte kromoplastlar —> Limon, Muz vb.
Kırmızı Renkte olan Kromoplastlar: —> Domates vb...
Turuncu Renkte olan Kromoplastlar —> Havuç vb.
3. Lökoplastlar: [indent]Renksizdirler. Bitkilerin ışık görmeyen kısımlarında (kök, yumru vb.) bulunurlar. Nişasta depolarlar. Fotosentez sonucu husule gelen glikoz, iletim sistemi vasıtasıyla depo yeri olan lökoplastlara gelir. Burada glikoz molekülleri birleşerek nişasta molekülleri meydana gelir. Nişastanın sentezi esn
asında, su açığa çıkar. N sayıda glikoz molekülünün birleşmesi esnasında (n–1) sayıda H2O molekülü açığa çıkar. Nişasta taneciklerinin şekil ve büyüklükleri bitkinin çeşidine göre farklılık gösterir.
G. KOFUL (VAKUOL)
Vakuol olarak da bilinir, sitoplazmada bulunan içi sıvı dolu boşluklardır. Endoplazmik retikulumdan, golgiden, hücre zarındar meydana gelebilir.
Sitoplazmadan ince bir zar ile ayrılır. Bu zar gerek yapı, gerekse geçirgenlik bakımından sitoplazma zarına benzer. Bunlar bir hücreli protistler ve bitki hücreleri için karakteristik ve önemlidir. Golgi aygıtından meydana gelirler. Yüksek organizasyonlu hayvan hücrelerinde de bulunabilirler. Bazı hücrelerde vakuoller, hücrenin değişmez bir organeli olduğu halde, diğer bazılarında gerektiğinde oluşan ve işi biter bitmez kaybolan yapılardır.
Tatlı sularda, yoğunluk farkından dolayı, vücut içerisine giren fazla suyu pompalayarak küçük kanalcıklar aracılığıyla dışarıya atmaktır. 4 çeşit koful vardır. Besin kofulu, sindirim kofulu, boşaltım kofulu ve kontraktil(vurgan)koful.
H. LİZOZOM
Mitokondriterin büyüklüğünde (0,5 mikron çapında); sayıca onlardan az ve daha düşük yoğunlukta; lipoprotein yapısında tek tabakalı bir zarla çevrilmiş, içle-rinde litik enzimler (hidrolazlar, proteazlar, lipaztar ve fosfatazlar; toplam kırktan fazla enzim saptanmıştır) içeren, çoğunluk küremsi keseciklerdir (Şekil 3,1 ve 5). İlk defa 1955 yılında fare karaciğerinde saptanmış, daha sonra alyuvarlar hariç, tüm hayvansal hücrelerde, özellikle vücudun savunmasından sorumlu olan akyuvarlarda ve makrofajlarda, bol miktarda bulunduğu görülmüştür. Bitki hücrelerinde, mantar¬larda ve mayalarda lizozom benzeri yapıların olduğuna ilişkin bazı kanıtlar vardır. Bakterilerde ise lizozom yoktur; fakat litik enzimler bulunmuştur.
Hücrelerdeki bileşikleri, özellikle protein, polisakkarit ve çekirdek asitlerin, hidroliz ederek parçalayabilen bu litik enzimler, bir zarla çevresinden ayrılmakta ve büyük bir olasılıkla da, lizozom İçerisinde etkisiz (inaktif) durmaktadır. Tahrip edilen bir fizozomdan dışanya akan enzimler, kısa bir sürede tüm hücre içeriğini liziz ederek (parçalayarak), onu ölüme sürükler. Bu olaya "Otoliz" denir, ölümden kısa bir süre sonra kokuşmanın ortaya çıkması, bu lizozomların bozulması nedeniyledir. Lizozom enzimleri ribozomlarda sentezlenerek ya ER aracılığıyla doğrudan doğruya ya da GA aracılığıyla dolaylı olarak paketlenerek, yani bir kesecik içerisine alınarak sitoplazmaya verilir, içi tanecikli, lamelli ya da homojen yapıda olabilir. Yumurtanın spermle birleşmesi sırasında, spermanın akrozomundan çıkarılan (yumur¬tayı delmek için) enzimler lizozom içeriğidir. Lizozomların iyi işlev görmemesi hücrelerin ve dokuların yaşlanmasına neden olur. Metamorfoz (başkalaşım) geçiren canlıların hücrelerinin bir çeşit eriyerek yeniden şekillendirilmesinde, erime işlemim gerçekleştiren lizozomlardır. Keza dokulardaki programlanmış (zamanı gelmiş) hücre ölümleri de yine bunlar tarafından yapılır.
I. FLAGELLA
Flagellin adı verilen proteinden oluşan bakterilere özgü hareket organeli. İnce, uzun ve iplik benzeri organeller olup hücrelerin yüzeyinden çıkar, hareket ve beslenmede kullanılır. Aynı zamanda akıcı madde ve tanecik nakline yararlar.
3. HÜCRE ÇEKİRDEĞİ
Kimyasal ve yapısal homeostazın korunması için gerekli olan ve genetik hafızayı meydana getiren veriler hücre çekirdeğinde toplanmıştır.
Morfolojik olarak deliklere benzeyen bu haberleşme yöreleri, moleküler boyutlarla ilgili olarak basit bir yayılma eğilimi değil de, sadece moleküllerin seçici bir geçişini sağlayan daha karmaşık yapılardır. Çekirdeğin içinde tek veya çok olabilen; yoğunluk ve renk bakımından çekirdekten farklı, genellikle yuvarlağımsı bir yapı şeklinde gözüken nükleol (çekirdekçik) vardır. Giriş safhasında çekirdeğin büyük kısmı, dezoksiribonükleoprotein liflerinden meydana gelir. Lifler, asit proteinlerle örtülü bir DNA molekülünden oluşmaları nedeniyle farklı çaplara sahiptir.
DNA molekülünün bazı yörelerinde protein bulunmayabilir; böylece lifin bazı yöreleri daha ince çapta olur. Liflerin uzunluğu, doğal olarak DNA molekülüne bağlıdır ve pek çok santimetreye ulaşabilir. Giriş safhasında nukleus materyalinin, spiralimsi bir oluşumla çok daha yoğun bir yapıya sahip olan ve yine dezoksiribonükleoprotein liflerinden oluşan kromozomlarda çözüldüğü görülür. Asit proteinler tarafından düzenlenen bu süreç, kuvvetli hidrofobik karşılıklı etkilerin oluşumuna bağlıdır. DNA molekülü içinde bazılarının birbiri ardına gelmesi, genetik hafızanın korunması için kod oluşturur. Bilgi karmaşık bir süreç aracılığıyla DNA'dan RNA'ya aktarılır. Etkili protein sentezinde kodun okunması, özel bir RNA şeklinin oluşturduğu kompleks düzeyinde gelişir.
Mesajcı RNA (mRNA) ve ribozomlar etkilidir. Ribozomlar, sitoplazma içinde poliribozomlar ve polizomlar adı verilen komplekslerle ilişkili olarak ya da serbest halde bulunan küresel yapılardır. Ayrıca pürtüklü endoplazmatik retikül zarlarına da bağlanabilirler. Her ribozom, farklı boyutlarda ancak her ikisi de ribonükle-oproteinlerden meydana gelen iki parçadan oluşur. İki parçanın gerek RNA molekülleri, gerekse protein molekülleri kendi aralarında farklıdır. Mesajcı RNA, ribozomun en küçük parçasına bağlanır, bir mRNA molekülü çok değişik sayıda ribozoma (polizomlar) bağlanabilir. Bu sayı, en az 4 ribozomdan en fazla 100 ribozoma kadar değişebilir.
Hücre başına ribozom sayısı, sözü edilen büyüme ve farklılaşma safhalarına göre değişiklik gösterir. Bununla birlikte hücre başına toplam ribozom sayısı, o hücrenin protein üretme gücüyle de oldukça ilgilidir. Polizomların sayısı veya R.E.R. gelişimi de ilgili protein sentezi ile ilişkisi bir başka konudur. Böylelikle serbest ribozomların sayısı ile poliribozomların sayısı arasında niceliksel ilişkinin ve başkalaşımlarının incelenmesi sonucunda sentetik-protein faaliyetinin değişimi hakkında bilgi alınabilir.
Bundan başka ribozomlar, pürtüklü retikül zarlarına bağlanabilirler. Bu sistemde, ribozom düzeyinde oluşan polipeptid zinciri, tübül zarından geçerek tübül boşluğunun içine doğru hareket eder. Yeni oluşmuş materyal, elektron mikroskobunun sınırında, tübül boşluğunun içinde görülür. Tübül içinde veya Golgi sistemine doğru hareket edebileceği gibi hücre dışı alana doğru da hareket edebilir.
Olgun akyuvar hücreleri ve mavi-yeşil alg hücrelerinde hücre çekirdeği yoktur.
4 kısımdan oluşur:
1. Çekirdek Zarı:
Çekirdek zarı, endoplazmik retikulumun devamı şeklinde olup endoplazmik retikulumun zarı ile bağlantı halindedir. Yapısında porlar bulunur. Bu porlar çekirdek plazması ile sitoplazm arasında serbest geçişe ve madde alış-verişin imkân sağlar. Çift katlıdır. Hücre zarına benzer. RNA ve ribozomları geçirme özelliğine sahiptir.
2. Çekirdek Özsuyu:
Yarı saydam ve akışkan yapıdadır. Su, protein, DNA, RNA, ribozom ve diğer maddeleri tutucu bir özelliktedir Çekirdek özsuyu %50 – 80, protein % 39. DNA % 10, RNA % 1, mineral ve diğer maddelerden oluşur.
3. Kromatin Ağ:
Nukleus (çekirdek) içinde bulunup özel boyalarla boyandığı zaman görülebilir, iplikçik şeklindekl bir ağ sistemidir. Kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur. Kalıtsal bilgiler kromozomlarda depolanır.
4. Çekirdekçik:
Çekirdekçik, çekirdek içinde zar içermeyen ve interfaz aşamasındaki hücrelerde D grubu (13.14.15 ) ve G grubu (21 ve 22) no’lu kromozomların uç bölgelerindeki rRNA gen kümeleri nin (NOR) oluşturduğu, daha yoğun bir bölge olarak görülen bir bölümdür. Mitokondrial ribozomlar dışında ökaryotik hücrelerin tüm ribozomları, çekirdekçikte oluşturulur. Çekirdekçiğin büyüklüğü, aktivitesini gösterir. Ökaryotik ribozomların büyük altbirimi 5.8S,5S ve 28S rRNA’ların çeşitli proteinlerle birleşmesi sonucu, küçük altbirimi ise 18S rRNA ve proteinlerden oluşur. Bu bölgede insan hücreleri (haploid genomda) 200 kadar rRNA geni içerir. Bu genlerden RNA polimeraz I enzimiyle başlangıçta 45S’lik öncül rRNA’lar sentezlenir, daha sonra ribozomun yapısına katılacak olan 5.8S,18S ve 28S rRNA’lara parçalanır. Ribozomun yapısına katılan ve en küçük rRNA olan 5S rRNA genleri ise çekirdekte 2000 kopya şeklinde bulunur. Bu genlerin rRNA’ya yazılımı yine çekirdekçikte gerçekleşir. Çekirdekçik, mitoz bölünme sırasında çekirdek zarının dağılmasıyla birlikte bütünlüğü bozularak çözülür. İnterfazda yeniden ortaya çıkar.
