Hücrenin özellikleri, yapısı, çekirdeği, zar ve organeller, görevleri, bölünmesi nasıl olur, hücre hakkında detaylı bilgi.
HÜCRE
Biyolojide, canlının tüm yaşam özelliklerini taşıyan ve uygun koşullarda yaşamını tek başına sürdürme yeteneğine sahip temel yapı ve işlev birimi. Hücreler farklı koşullarda yaşamaya uyum sağlayacak biçimde farklılıklar göstermekle birlikte, içerdikleri moleküller ve yürüttükleri biyokimyasal süreçler temelde birbirine benzer. Hücre, çok hücreli canlılardaki en küçük yaşam birimidir; öte yandan, bakteriler, mavi-yeşil algler ve Protozoa gibi yaşamlarını bağımsız olarak sürdüren tekhücreli canlılar da daha üstün yapılı canlılardaki doku ve organlara eş düşen özelleşmiş yapılara sahiptir. Hücreden daha küçük boyutlardaki virüsler hücre kapsamına girmez. Virüs, RNA ve DNA içeren bir protein kılıfından ibarettir; kendi kendine çoğalabildiği halde, yaşamını sürdürmesi için canlı bir hücreye girmesi gerekir.
Hücrenin evrimi.
Bütün hücreler belirli kimyasal maddelerden oluşur. Evrim sürecinin ilk basamaklarında çok basit yapılı moleküllerin bir araya gelerek karmaşık ve uzun zincirli molekülleri oluşturduğu, atmosfer ve Yer’de ortaya çıkan fiziksel değişikliklerin etkisiyle bu moleküllerin organik bileşikler oluşturacak biçimde düzenlendiği düşünülmektedir. İlk canlı moleküllerden hücre oluşması için molekülün çevresinin hücre zarı ile sarılması gerekiyordu; böylece dezoksiribonükleik asit (DNA) ve protein gibi uzun moleküllerin hücre dışındaki koşullardan etkilenip zedelenmesi önlenmiş oldu.
İlkel hücrelerden gelişen çekirdeksiz, kalıtım öğeleri sitoplazmanın içinde dağılmış halde bulunan hücreler prokaryotik olarak adlandırılır. Bakteri, riketsiya, mikoplazma ve mavi-yeşil algler prokaryotik hücrelerdir. Prokaryotik hücrelerin bir arada yaşamaya başlaması ya da bir başka görüşe göre, bir prokaryotik hücrenin bir başkasını içine almasıyla, daha gelişmiş bir yapıya sahip olan ökaryotik hücreler ortaya çıktı.
Milyarlarca yıl boyunca çoğaldıktan sonra birbirinden ayrılıp yaşamlarını tek başına sürdüren ilkel hücrelerin bölündükten sonra ayrılmamaya, bitişik yaşamaya başlaması, çokhücreli yaşamın ortaya çıkmasına öncülük etti. Çokhücreli canlıda hücrelerin özelleşmeye, farklı işlevler üstlenmeye başladığı da görüldü.
Hücrenin yapısı.
17. yüzyılda mikroskopun bulunması, hücrenin yapısının incelenmesine de olanak sağladı. Bu konuda yapılan ilk çalışmalar İngiliz bilim adamı Robert Hook’ un şişe mantarında hava odacıkları olarak adlandırdığı hücreleri ve Felemenkli doğa-bilimci Antonie van Leeuwenhoek’ün bakterileri incelemesi oldu. Mikroskopun geliştirilmesi, hücre kültürlerinin elde edilmesi, boyama tekniklerinin ve 20. yüzyılda elektron mikroskopunun bulunması, radyoaktif izotop ve antikorların belirli hücre türleri tarafından tutulduğunun anlaşılması ve bu temele dayanan inceleme tekniklerinin ortaya çıkması, hücre üzerinde daha ayrıntılı araştırmalar yapılmasını sağladı.
Hücre duvarı ve organellerden başka çekirdeğin yapısı, kromozomlar, hücre bölünmesinin evreleri ile hücrenin içine madde girmesi, bazı özel bölümlerin (örn. kirpik) hareketi gibi önemli süreçler de incelendi. Hücrenin biçimi ve büyüklüğü bulunduğu türe, dokuya ve yaptığı işe göre değişirse de, ortalama bir hücrenin 10-100 mikron çapındaki bir küreye benzediği söylenebilir. Bütün hücreler molekül ağırlığı 10.000 dalto-nun üstünde olan makromoleküller ve daha küçük moleküllerden oluşur.
DNA
Doğada yalnız canlılarda ve canlıların metabolizma ürünlerinde yer alan makromoleküllerin yapışında daha basit yapılı moleküller bulunur. Örneğin proteinler değişik sayıda ve sırayla dizilmiş aminoasit zincirlerini, nükleik asitler şeker, fosforik asit ve pürin ya da pirimidin bazlarını, polisakaritler ise çeşitli karbonhidrat moleküllerini içerir. DNA canlının kuşaktan kuşağa aktarılan özelliklerini taşıyan genetik bilgiyi içerir. Hücre içinde çekirdekte ve mitokondride bulunan DNA’nın içerdiği bilgi, haberci ribonükleik asit (RNA) tarafından okunarak ribozomlara taşınır. Böylece protein bireşimlenmesi başlar; polipeptit zincirlerindeki her aminoasit, taşıyıcı RNA adı verilen molekülde belirli bir bölgeye bağlanır. Bu aminoasitlerin özgün sayı ve diziliş sırasıyla bir araya gelmesiyle belirli proteinler oluşur.
Proteinler 20 kadar aminoasitin değişik sayıda ve düzende dizilmesiyle oluşmuş dev zincirlerdir. Hücrenin her bölümünde yer alan proteinler yapı taşı olarak görev yaptıkları gibi hücrenin bütün işlevleriyle biyokimyasal süreçlerde de yer alırlar. Karbonhidratlarla bileşik halindeki glikoproteinler lipitlerle birlikte hücre zarını oluştururlar; hücredeki bütün tepkimeleri katalizleyen enzimler ile hücre zarında yer alarak hücreye giren maddelere bağlanıp taşınmalarını sağlayan moleküller de protein yapısındadır.
Polisakaritler uzun karbonhidrat zincirleridir. Hücre zarında yer alan polisakaritler hücreye destek olur, bir tür iskelet görevi üstlenir. Hücre içindeki işlevleri ise biyokimyasal süreçlerin gereksinim duyduğu enerjinin bir kısmını sağlamaktır. Hücredeki küçük moleküllerden lipitler suda çözünmeyen, organik çözücülerde çözünen yağ molekülleridir. Hücrenin kuru ağırlığının yüzde 10-20’sini oluşturur; hücre zarının önemli bir bileşenidir.
Nükleotitlerden adenozin trifosfat (ATP) hücre içinde enerji gerektiren tepkimelerde yer alır; halkalı adenozin monofosfat (AMP) uyarılan hücrenin gerekli yanıtı vermesi için ortaya çıkan tepkimeleri düzenler.
Bütün hayvan ve bitki hücrelerinde bulunan porfirin türevlerinden bazıları yükseltgenme tepkimelerinde (örn. sitokromlar), bazıları da ışık enerjisinin fotosentez yardımıyla kullanılmasında (örn. klorofil) yer alır.
Hücrenin yüzde 70-80’ini oluşturan su, yaşamın vazgeçilmez bir öğesidir; hücredeki su oranı yüzde 50’nin altına düşerse yaşam süreçleri bir daha düzelmeyecek biçimde durur.
Zar ve organeller.
Zar hücreyi dış ortamdan ayırır; 70-90 angstrom kalınlığında, lipit ve protein katmanlarından oluşan yarı geçirgen bir yapısı vardır. Elektron mikroskopuyla incelendiğinde zardaki fosfolipit moleküllerinin iki katman oluşturduğu, proteinlerin ise bu katmanların iki yanında ve içinde yer aldığı görülür. Lipit katmanlarındaki gözenekler az sayıda elektrik yüklü parçacığın geçmesine izin verdiği için hücre zarının elektrik direnci yüksektir. Zarın başlıca işlevleri hücre ile dış ortam arasındaki madde alışverişini düzenlemek, yaşamı tehlikeye sokan maddelerin hücreye girmesini engellemek, hücreye destek olarak biçimini korumasını ya da değiştirmesini sağlamaktır. Hücre içinde yer alan organeller de hücre zarının yapısındaki bir örtü ile çevrilidir.
Protoplazma
Hücrede zarın çevrelediği canlı madde kütlesine protoplazma denir; çekirdeğin dışında kalan protoplazma ise sitoplazma adını alır. Sitoplazmada yer alan organeller, özgün işlevleri yüklenmiş özelleşmiş yapılardır. Hücrenin en önemli organeli olan çekirdeğin biçimi ve büyüklüğü bulunduğu küreye göre değişir. Çekirdeği saran kılıf, aralarında yaklaşık 200 angstromluk açıklık olan iki zardan oluşur. Ökaryotik tekhücrelilerin çoğunda kılıf, hücre çevriminin evrelerinin tümünde bütünlüğünü korurken, çokhücreli hayvan ve bitki hücrelerinde mitoz sırasında yıkıma uğrar.
Çekirdek kılıfında bulunan gözeneklerin çekirdek ile sitoplazma arasında geçişe izin verip vermediği henüz anlaşılmamıştır. Çekirdek, hücrenin kalıtım maddelerini taşıyan kromozomları içerir. Canlı türlerinden her birinin taşıdığı kendine özgü sayı ve yapıdaki kromozom kümesi karyotip adını alır. Kromozomların yapısında DNA ve RNA’dan başka histon adı verilen proteinler de bulunur. Çekirdek plazmasında yer alan, hücre bölünmesi sırasında kaybolan ve RNA ile proteinlerden oluşan yapı ise çekirdekçik adını alır. Kromozomlarda yapılan RNA çekirdekçikte toplandıktan sonra proteinlere bağlanarak sitoplazmaya geçer ve protein bireşimlenmesinde rol alır.
Çekirdek
Hücrenin yaşamını sürdürmesi için vazgeçilmez bir yapı olan çekirdek, bölünme, büyüme ve onarım gibi işlevleri denetler. Memelilerdeki alyuvarlar dışında bütün ökaryotik hücrelerde bir çekirdek bulunur. Bazı tekhücrelilerde, memelilerde karaciğer ve çizgili kas hücrelerinde birden çok çekirdek olabilir.
Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin tümünde sitoplazmada yer alan ribozomlar protein ve RNA’dan oluşan, yaklaşık 200 angstrom çapındaki yapılardır. Çok küçük olduklarından yapıları elektron mikroskobuyla bile incelenememiştir. Hücredeki RNA’ın yüzde 40-60’ını içeren ribozomların bir kısmı sitoplazmada serbest olarak yer alırken, bir kısmı da endoplazmik retikulumun zarına yapışıktır. Hücrede protein bireşimlenmesi ribozomlarda başlar.
Endoplazmik retikulum, hücre içinde madde hareketinde yer alan, zarla çevrili kanalcıklardan oluşan bir yapıdır. Enzim ya da protein yapısında salgı yapan hücrelerde oldukça gelişmiştir. Başlıca işlevi hücreden salgılanacak proteinin bireşimlenmesidir. Burada yapılan proteinler, endoplazmik retikulum ile hücre zarının arasında yer alan Golgi aygıtına geçer. Yassı keseciklerden oluşan bu organelde proteinler hücre tarafından kullanılabilir ya da salgılanabilir hale getirilir. Bu son ürün lizozom adlı sindirici enzim dolu keseciklere geçerek hücre dışına atılır ya da sitoplazmaya geri verilir.
Mitokondri
Hücrede enerji üretiminden sorumlu olan mitokondri iki katmanlı bir zarla çevrili, boru biçiminde bir yapıdır. Zarın dış katmanı sitoplazma ile mitokondri arasındaki madde (örn. kalsiyum) alışverişini denetler; iç katman ise hücrenin solunum işlevini yürütür. Kimyasal maddelerin içerdiği enerji mitokondride hücrenin kullanabileceği kimyasal enerjiye dönüştürülür. Mitokondri zarının yüzde 30’u lipitlerden, geri kalan kısmı proteinlerden oluşur. Proteinlerin büyük bir bölümü solunum ve ATP’nin fosforillenmesinde yer alır. Mitokondriyi hücrenin öbür organellerinden ayıran en önemli özellik kendi DNA’smı içermesidir. Bu DNA mitokondri enzimlerinin yapımını denetlediğinden mitokondri kendi proteinlerini yapabilir, hücre çoğalması dışında kendi çoğalmasından sorumludur.
Yalnız bitki hücrelerinde bulunan kloroplast, fotosentezin yer aldığı organeldir. Çift katmanlı zarla çevrilidir.” İç katman fotosentez pigmentleri ve enzimleriyle klorofil içeren yassı keseciklere dönüşmüştür. DNA içeren kloroplast, görece bağımsız işlev gören ve kendi kendine çoğalan bir yapıdır; ökaryotik hücrelerdeki mitokondri-ye benzetilebilir. Işık enerjisini ATP’nin fosfat bağlarındaki, hücrenin kullanabileceği enerjiye çevirir; ATP’yi kullanarak karbonun hücre için gerekli organik maddelere dönüştürülmesini sağlar. Bitki ve hayvan hücreleri arasındaki bir başka fark bitki hücresinin yüzeyinde diktiyozom adı verilen ve selüloz depolayan yapılar bulunmasıdır.
Sitoplazmada yer alan mikroskopik boyutlarda borucuk ve iplikçikler protein yapısındadır. Borucuklar hücrenin iskeletini oluşturur ve biçimini korumasını sağlar. İplikçikler, kaslardaki aktine benzer bir protein içerir ve hücrenin hareketinde rol oynar. Birçok hücre türünde hücre dışına uzanan parmaksı çıkıntıların hareketine ve fagositoz ve pinositoz gibi süreçlerde hücre yüzeyinin içe çökerek çukurlaşmasına destek olur.
Çoğalma.
Ökaryotik hücreler büyüyüp belirli bir olgunluğa eriştiğinde bölünerek birbirinin eşi iki yavru hücre oluşturur. Hücre bölünmesi, çekirdek bölünmesinden sonra yer alır; önce kromozomlar bölünerek iki katına çıkar. Böylece yavru hücrelerin her biri canlının kalıtsal özelliklerinin tümüne sahip olur. İki tür hücre bölünmesi vardır. Mitoz bölünmede hücre bölünmesinden önce kromozomların sayısı iki kromozom takımı oluşturacak kadardır. Yavru hücrelerden her biri tam bir kromozom takımı içerir. Eşey hücrelerinde ortaya çıkan mayoz bölünmede ise ortaya çıkan dört yavru hücre türe özgü kromozom takımının yarısı kadar (haploit) kromozom içerir.
Kaynak – 2
Hücre Nedir?
Hücre; canlıların en küçük birimleridir. Hücrenin mikroskop altında ilk gözlemini 1665’te Robert Hooke yaptı. Şişe mantarlarından aldığı kesitlerde, şekilleri küçük odacıklar biçiminde gördüğünden, bunlara hücre (celi) adını verdi. Başlangıçtaki basit hücre kavramı zamanla, bir zarla sınırlanan ve bir çekirdekle onu saran bir protoplazma yığını biçiminde geliştirildi. Gelişmiş hücrelerde çekirdek sitoplazmadan bir zarla ayrılır. Bu tip hücrelere “ökaryotik hücreler“, çekirdek zarı olmayanlara ise “prokaryotik hücreler” denir. Gelişmiş bir hücrede üç ana bölüm bulunur. En dış bölümü bir hücre zarı ile sarılmıştır. İçte sitoplazma ve çekirdek bulunur.
Hücre zarı:
Protein ve yağdan oluşur. % 60’ı protein, % 40’ı ise yağdır (lipid). Lipid zarın iç bölümünü oluşturur, iki yanını ise protein tabakası sarar. Hücre zarının en önemli özelliği yan geçirgen olmasıdır. Yani küçük moleküllü maddeler geçer, büyükler geçmez. Ayrıca yağda eriyen ya da yağı eriten maddelerde zarı geçebilirler.
Sitoplazma:
İçinde en fazla bulunan madde sudur. Hücrenin yaklaşık % 80-85’i sudur. Öteki bölümü ise katı maddelerdir. Katı maddelerin bir bölümü organik, öteki bölümü ise anorganiktir. Organik maddelerden en önemlileri protein, yağ ve karbonhidratlar, daha çok hücrenin enerji ve yedek besin kaynağıdırlar. Protein ise hücrenin temel yapı maddesidir. Sitoplazmada çeşitli biçimlerde hücre organelleri yer alır. Bunların ilki hücre zarı ile çekirdek zarı arasını boydan boya ince kanallar biçiminde sarmış olan endoplazmik retikulum’dur. Sitoplazmada bulunan bir başka organel Golgi Aygıtı ‘dır. Golgi aygıtı, hücrede çekirdeğe yakın bölgelerde bulunan torbacıklar biçimindeki cisimciklerdir. Hücre tiplerine göre farklı büyüklüklerdedir. Bu cisimciklerin görevi hücrenin salgı salmasını ve depolamısını sağlamaktır. Hücrelerin enerji santralleri olan mitokondriler de sitoplazmadadır. Çift zarlıdırlar, dışta bir düzgün, içte girintili çıkıntılı bir zar vardır.
Organeller
İçteki zarın yaptığı çıkıntılara kristü adı verilir. Bu bölümde solunum enzimleri yer almıştır. Burada Krebs Çemberi adı verilen olaylarla hücre için gerekli enerji elde edilir. Endoplazmik retikulumun bazı bölümlerinde ribozom adı verilen küçük organellerin yer aldığı bölüme granüler endoplazmik retikulum adı verilir. Ribozomlar hücrede tek tek bulunur ya da bir iplikle birbirlerine bağlanarak ribozom kümeleri oluştururlar. Bunlara poliribozom (polizom) adı verilir. Bir ribozom iki birimden oluşmuştur. Bunlardan biri küçük, öteki büyük birimlerdir. Yapıları protein ve RNA’dan oluşur. Ribozomlarda protein sentezi yapılır. Genellikle hayvan hücrelerine özgü bir organel olmakla birlikte, bazı ilkel bitkilerdeki hücrelerde de rastlanmıştır. Fakat çiçekli bitkilerde bulunmaz, iki tanedir, ikisine birden sentrozom adı verilir. Sentrozom ve sentriyol terimleri bazen eş anlamda da kullanılır. Sentriyolde protein, karbonhidrat,, lipid, DNA, RNA bulunur. Bu organeller hücre bölünmesi sırasında kromozomların kutuplara çekilmesini sağlar.
Hücrelerin intihar torbaları adını da alan lizozomlar da sitoplazmanın ilginç organellerindendir. Lizozomlar, içinde proteinleri, yağları nükleik asitleri, fosfat ve sülfatları parçalayan enzimleri taşır. Bu enzimler lizozomun zarının parçalanmasıyla sitolazmaya dökülünce, hücrenin temel yapı maddeleri parçalanarak hücre dağılır. Bunun için bunlara “hücrelerin intihar torbaları” adı verilir. Özellikle hücre için sindirim işlevlerinde görev alırlar. Bitki hücrelerine özgü organel grubu plastidler’dir. Bitkilerde üç tip plastid bulunur. Bunlar; fotosentez yapan kloroplastlar (yeşil renkli), yedek nişastayı depo eden lökoplastlar (renksiz), çiçek ve meyvelere renk veren kromoplastlar (sarı, turuncu renkli). Sitoplazmadaki bir başka yapıysa vakuollerdir. Bunlara koful adı da verilir. Önceleri boş zannedilmesi nedeniyle bu ad verildiyse de şimdi bunların boş olmadıkları anlaşıldı. İçinde hücre özsuyu ve birçok artık madde bulunur. Özellikle bitki hücrelerinde iri kofullar bulunur, hayvan hücrelerinde ise küçük koful bulunur.
Çekirdek:
Hücrelerin en önemli bölümü çekirdek (nukleus) bölümüdür. Bazen hücrenin orta bölümünde, bazen bir kenara çekilmiş olarak bulunur. Genellikle küre ve elipsoid biçimindedir. Çekirdeğin dışında çekirdeğin zarı içinde çekirdek sıvısı vardır. Bölünme halinde olmayan hücre çekirdeğinde koyu renkli ipliksi yapılar görülür. Bunlara kromatin adı verilir. Hücre bölünmesi başlayınca çekirdekte kromozomlar belirgenleşir. Kromozomların kimyasal bilim protein ve DNA’dır. Kromozomlardaki DNA, hücre içindeki bütün olayları ve kalıtımı denetler. Çekirdekte ayrıca bazen bir tane, bazen birden fazla çekirdekçik bulunur. Çekirdekçiler hücre bölünmesi sırasında kaybolurlar. Bu sırada çekirdek zarı da erir. Bölünme tamamlandıktan sonra çekirdekçiler yeniden sentezlenirler.
