Biyoloji

Hücre

Canlılarda en küçük yapı ve işlev birimi hücre dir. Çok hücreli organizmaların hücreleri ökaryot, mavi-yeşil alg hücreleri prokaryottur. Ökaryot hücrede çekirdek maddesi sitoplazmadan belirli bir zar ile ayrılmıştır. Ribozom ve diğer sitoplazmik organeller bulunur. Metabolik olayların bir kısmı sitoplazmada bir kısmı da bu organellerin içerisinde gerçekleşir. Protistalar, fungiler, bitkiler ve hayvanlar bu tip hücreler taşıyan canlılardır. 

Prokaryot hücrede ise çekirdek maddesi sitoplazmadan belirli bir zar ile ayrılmamıştır. Ribozom dışında sitoplazmik organel yoktur. Bütün metabolik olaylar sitoplazmada geçer.

Hücrenin Yapısı

Şimdi ökaryot hücrenin yapısını ve organellerinin kısaca işlevlerini tanıyacağız. Ökaryot hücre üç ana bölüme ayrılarak incelenir. Bu bölümler;

  1. Hücre zarı
  2. Sitoplazma
  3. Çekirdek

Hücre Zarı

Kimyasal bileşiminde protein ve yağ (lipit) bulunur. Proteinler yerleşim durumuna göre iki çeşittir. Bir kısmı yağ tabakasının içine gömülmüştür. Lipitler ise genellikle fosfolipitler halinde ve zarın orta kısmında iki tabaka halinde bulunur. Zarın bu yapısına mozaik zar modeli denir. Hücre zarı madde alış verişini ve dış ortamla teması sağlayan, hücreyi dağılmaktan ve dış etkenlerden koruyan yapıdır. Hücrenin ihtiyaçlarına göre farklılaşır, fonksiyonlarına göre şekillenir. Seçici geçirgen olması dışarıdan kontrollü olarak besin almasına dışarıya da belli bazı artıkları vermesine olanak verir. Örneğin dışarıdan protein değil ama aminoasit alabilir. 

  • Hücre zarının diğer bazı özellikleri şunlardır:
  • Yağda çözünebilen maddeler, çözünemeyen maddelere oranla daha kolay geçerler.
  • Nötr tanecikler iyonlardan daha kolay geçer. 
  • Kompleks organik moleküller (glikojen, nişasta, selüloz, protein, yağ) hücre zarından geçemez. 
  • Küçük moleküller büyük moleküllerden daha kolay geçer.
  • Bir maddenin sitoplazmadaki ve dış ortam sıvısındaki yoğunluğu maddenin zardan geçişini etkiler. 

Hücre zarı için belirlenen bu özelliklerin hepsi bütün hücreler için geçerlidir. Ayrıca çekirdek zarı ve sitoplazmik organellerin etrafını çevreleyen zarlar da birim zar yapısında oldukları için bu özelliklerin tümünü içerirler. Aşağıdaki şekilde basitçe bir hücre zarı gösterilmiştir. 

hücre zarı

Hücre çeperi (Selülozik zar)

Bitkisel hücrelerin en dış kısmında bulunur. Temel yapı maddesi selülozdur. Bitkinin yaşadığı ortama göre lignin, süberin ve kitin maddeleri de yapısına iştirak eder. Hücre çeperi ölüdür. Seçici geçirkenlik özelliği yoktur. Madde alış verişi çeper üzerindeki basit geçitlerle sağlanır. Bu çeper hücrenin daha uzun ömürlü ve dayanaklı olmasını sağlar.

Sitoplazma

Hücredeki metabolik olayların meydana geldiği uygun ortamdır. Yarı akışkan ve kolloidal bir sıvıdır. Bileşiminde en çok su bulunur. Su miktarı canlının yaşadığı ortama göre değişir. Spor ve kuru tohum hücrelerinde su miktarı oldukça düşüktür. İnsan hücrelerinin sitoplazmasındaki su oranı % 65 civarındadır. Suyun dışında sitoplazmada aşağıdakiler bulunur;

  • Proteinler, aminoasitler, enzimler.
  • Glukoz, fruktoz, maltoz, sükroz, nişasta (bitkisel hücrelerde)
  • Glukoz, galaktoz, laktoz, glikojen (hayvansal hücrelerde)
  • Yağ asidi, gliserin, yağ.
  • Madensel tuzlar, çeşitli iyonlar, vitaminler. 
  • Metabolizma artıkları (NH3, O2, CO2 vb.)

Sitoplazmik organeller

Sitoplazma içerisinde çeşitli işlevleri yapmak üzere bitki ve hayvansal hücrelerde genelde aşağıdaki organeller gelişmiştir. 

Mitokondri Enerji üretmek
Plastitler Organik madde sentezi ve depolanması
Ribozom Protein sentezi 
Lizozom Hücre içi sindirim ve hücre içi savunma 
Sentrozom Hücre bölünmesinde iğ iplikleri oluşturma 
Koful Besin depolama veya suyun fazlasını tutma 
Golgi aygıtı Besin depolama ve salgı yapma 
Endoplazmik retikulum Hücre içi iletimini sağlar 

Mitokondri

Oksijenli solunum olayının içerisinde geçtiği organeldir. Sitoplazmadaki sayıları hücrenin enerji ihtiyacı ile doğru orantılı bir değişim gösterir. Bakteri, mavi-yeşil alg ve memeli alyuvarlarında bulunmaz. Çift katlı zar sistemiyle çevrilmiştir. İç zar "krista" denen ve enerji üretim yüzeyini büyüten çok sayıda kıvrım oluşturmuştur. Matriks adı verilen sıvı ile doludur. Bu sıvının içerisinde mitokondrial DNA, RNA ve ribozom bulunur. Mitokondriler, DNA'dan dolayı kendilerini eşleyebilir ve hücre içindeki sayılarını arttırabilirler. İç zarın üzerinde Krebs çemberi reaksiyonlarını yürüten enzimler bulunur.

Plastitler

Bitkisel hücrelerde değişik fonksiyonları üstlenecek şekilde özelleşmiş organellerdir. Klorofil taşıyan ve yeşil renkli olana kloroplast, kırmızı, sarı veya turuncu pigment taşıyanlara kromoplast, pigment taşımayan ve renksiz olanlarına da lökoplast adı verilir. Görev açısından en önemli plastit çeşidi kloroplasttır. Bitkilerin ışık alabilen yeşil renkli kısımlarında bulunur. Mitokondriler gibi çift zar sistemiyle çevrilmiştir. İçinde stroma denilen sıvı bulunur. Işık enerjisinden daha çok faydalanabilmek için granum lamelleri gelişmiştir. Klorofil molekülleri granumların üzerine yerleşmiştir. 

Klorofil molekülleri bitkiye yeşil rengi veren moleküllerdir ve ışık enerjisini kimyasal enerjiye çevirirler. En önemlileri klorofil a ve klorofil b dir. Kloroplastların içerisinde ayrıca DNA, RNA, ribozom, glukoz ve nişasta molekülleri bulunur. Fotosentez reaksiyonları ve bu reaksiyonlarla ilgili enzimlerin tümü kloroplastlarda bulunur. Fotosentezin özet denklemi şu şekildedir. 

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Ribozom

Hücrenin en küçük organelleridir. Etrafında birim zar yapısı mevcut değildir. Her ribozom biri büyük ve proteinten yapılmış, diğeri ise küçük ve rRNA'dan yapılmış iki alt birimden oluşmuştur. Bu iki birim birbirine mRNA vasıtasıyla bağlanabilir. Sitoplazmada gruplar halinde, endoplazmik retikulum (ER) zarı üzerinde ve çekirdek zarı üzerinde bulunurlar. Virüsler dışındaki bütün canlılarda ribozom vardır. Protein ve enzim sentezinin üzerinde yapıldığı organeldir.

Lizozom

Tek tabakalı zarla çevrilmiş, içerisinde karbonhidrat, yağ ve protein gibi maddeleri parçalayan enzimler bulunan keseciklerdir. Bu enzimler ribozomlar üzerinde sentezlenir, endoplazmik retikulum veya golgiden kaynaklanan torbacıklar halinde sitoplazmaya verilirler. Lizozomların parçalanması ya da tahrip olması halinde dışarıya çıkan enzimler organik molekülleri parçalayarak hücrenin ölümüne neden olurlar. Hücreye pinositoz veya fagositoz yoluyla alınan sindirim kofulundaki besinler lizozomlardan akıtılan enzimlerle yapıtaşlarına parçalanırlar. Bu olaya hücre içi sindirim denir. 

Sentrozom

Çekirdeğin yakınında yer alan ve hayvansal hücrelerin büyük bir kısmında bulunan organeldir. Birbirine dik iki silindir halinde görülür. Bu silindirlere sentriol denir. Sentriollerin her biri 3'erli gruplar halinde 9 adet iplikten oluşmuştur. Sentrozom, hücre bölünmesi sırasında iğ ipliklerini oluşturur ve kromozomların kutuplara doğru çekilmesini sağlar. Bazı ilkel bitkilerde de sentrozoma rastlanmıştır. Fakat çiçekli bitkilerde sentrozom bulunmaz. 

Koful

İçi sıvı dolu organellerdir. Yaptıkları görevlere göre adlandırılırlar. Besin kofulu özellikle tek hücrelilerde bulunur. Pinositoz ve fagositoz ile alınan besinler besin kofulunda yer alır. Bitkilerde buna benzer kofullar artık maddeleri ve renk pigmentlerini toplar. Hücrenin turgor haline gelmesini sağlar. Vurgan kofullar genellikle tatlı sularda yaşayan tek hücrelilerde bulunur. Bu kofullara kontraktil koful da denir. Fazla suyun dışarı atılması görevini üstlenirler. Bitkisel hücrelerin kofulları büyük, sayıları azdır. Hayvansal hücrelerde ise daha çok sayıda ama daha küçük kofullar bulunur. 

Golgi Aygıtı

Üst üste gelmiş tabakalardan oluşmuştur. Bu tabakaların her birine diktiyozom denir. Granülsüz endoplazmik retikulum golgi aygıtlarını meydana getirir. Çeşitli karbonhidratların, yağların ve salgı maddelerinin sentezlendiği veya depolandığı yerlerdir. Salgı yapan hücrelerde golgi aygıtı sayısı fazladır. Ergin sperm hücresinde ve kan hücrelerinde golgi aygıtı bulunmaz. 

Endoplazmik Retikulum (ER)

Hücre içerisinde uzanan kanal veya borucuklardır. Hücre içi madde dağıtımı ile hücrenin mekanik etlilere karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. Çekirdek zarından meydana gelir. Üzerinde ribozom taşıyanlarına granüllü ER, taşımayanlarına ise granülsüz ER denir. Granüllü endoplazmik retikulumların çok olduğu hücrelerde protein sentezi fazladır. 

Çekirdek

Sitoplazmadan çift katlı zar sistemiyle ayrılmıştır. Ancak prokaryot hücrelerde böyle bir zar yoktur. Dış zar endoplazmik retikulumun devamıdır. İç zar ise düz bir yapıdadır. Ribozomlar dış zar yüzeyinde yer alırlar. Çekirdeğin zar sistemi, çekirdeğin iç ve dış ortamı arasındaki bağlantıyı sağlamak için por (gözenek) denilen delikler oluşturmuştur. İnsanda beynin görevini hücrede çekirdek üstlenmiştir. 

Kısaca çekirdek hücrenin yönetim merkezidir. Yapılan deneylerde çekirdeği çıkarılan hücrenin bir süre sonra öldüğü görülmüştür. Çekirdeğin yapısını oluşturan diğer kısımlar çekirdek özsuyu, çekirdekçik ve kromatin ipliklerdir. Çekirdek özsuyu kimyasal bileşim açısından sitoplazmaya benzer. Çekirdekçik protein ve RNA'dan meydana gelmiştir. Çekirdekçiğin büyüklüğü canlının ve hücrenin türüne göre değişiklik gösterir. Çekirdekçik hücre bölünmesi sırasında tamamen kaybolur. Çekirdekçik ışığı kuvvetlice kıran bir bölgedir. Hücre içinde sayıları bir veya birkaç tane olabilir. Protein sentezinde büyük rol oynamaktadır. Protein sentezinin fazla olduğu hücrelerde çekirdekçik büyük veya çekirdekçik sayısı fazladır. 

Çekirdekte yer alan kromatiin iplikleri hücrenin en önemli yapılarıdır. Her canlıda farklı nitelikte olan bu mikroiplikler hücre bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşır. Bu hallerine kromozom adı verilir. Kromozomların kimyasal yapısında DNA, RNA ve protein bulunur. Dış kısımlarında matriks kılıf, iç kısımlarında ise matriks sıvısı bulunur. En önemli özellikleri kalıtımın temel birimi olan genleri taşımalarıdır. 

Diploid (2n) canlıların vücut hücrelerinde her kromozomdan iki tane bulunur. Bu kromozomlara homolog kromozom adı verilir. Örneğin insanın vücut hücrelerinde 2n=46 tane kromozom bulunur. Üreme hücrelerinde ise her kromozomdan bir tane bulunur. Bu dip hücrelere haploid veya monoploid hücre denir ve n ile gösterilir. Örneğin insanın sperm hücresinde n=23 tane kromozom bulunur. 

  • Kromozomların şekli, büyüklüğü ve sayısı her tür için sabittir. Fakat türleri farklı olan iki canlının kromozom sayısı aynı olabilir. 
  • Eşeyli yolla üreyen hiçbir canlının kromozomu nitelik açısından başka bir canlıyla aynı değildir. 
  • Homolog kromozomların aynı genleri karşılıklı olarak aynı bölgelerde (lokus) bulunurlar. 
  • Vücut hücrelerinde aynı kromozomdan bir çift bulunduğundan aynı özelliğe etki eden genlerden de birer çift bulunur. 
  • Haploid bazı canlılar da bulunmaktadır. Örneğin erkek arılar haploiddir. Erkek arılarda her karakter birer genle kalıtıllır. 

Bitkisel hücre ve hayvansal hücre arasındaki farklar

  1. Bitkisel hücrelerin en dış kısmında selülozdan oluşmuş bir çeper bulunduğu halde hayvansal hücrelerde bulunmaz. 
  2. Bitkisel hücrelerde bulunan plastitler hayvansal hücrelerde bulunmaz.
  3. Hayvansal hücrelerde ve ilkel bitkilerde görülen sentrozom çiçekli bitkilerde görülmez. 
  4. Bitkisel hücrelerin kofulları büyüktür ve sayıları genellikle bir tanedir. Hayvansal hücrelerde kofulların sayısı birden fazladır ve kofulların hacimleri küçüktür. 
  5. Bitkisel hücrelerde selüloz, nişatsa, lingin, sükroz ve maltoz gibi moleküller bulunur. Hayvansal hücrelerde ise glikojen ve laktoz gibi moleküller yapıya iştirak eder.