Bütün Makaleleri Göster | Harf İndeksi

Hücre ; canlıların yapısını oluşturan en küçük canlı birim dir. Hücrelerin yapısı ilk kez 1605 yılında R.Hooke tarafından tespit edilmiştir. Bu bilim adamı kendi yaptığı mikroskopta şişe mantarından aldığı bir parçayı incelemiş ve mantarın hücrelerini içi boş, çevresi belirli bir yapıyla ayrılmış olarak görmüştür. Gördüğü bu yapılar için ilk defa cellula (=hücre) terimini kullanmıştır. Bundan sonra gelen bilim adamlarının katkılarıyla hücre konusunda daha ayrıntılı bilgiler ortaya çıkmıştır.

Bazı canlılar tek bir hücre yapısındadırlar (bakteriler ve tek hücreliler). Diğer bütün canlılar ise çok hücrelidir. Canlıların vücut büyüklüğü arttıkça hücre sayısıda artar. Canlılardaki hücreler çekirdek yapıları bakımından ikiye ayrılır.

Prokaryot hücrelerde; çekirdek zarı olmadığından belirgin bir çekirdek gözlenmez. Ayrıca bu hücrelerde mütokondri, kloroplast, endoplazmik retikulum gibi zarla çevrili organeller de bulunmaz. Bakteriler ve mavi-yeşil alg’ler bu şekildedir.

Ökaryot hücreler; gerçek hücreler olup, çekirdek ve diğer organelleri zarla çevrilidir. Hücre deyince çoğu zaman kastedilen de ökaryot bir hücredir. Hücreler genellikle gözle görülmeyecek kadar küçük (10-15 mikron) olup, mikroskoplarla büyüterek incelenir. Hayvanların döllenmemiş yumurtaları ve bazı su yosunları gözle görülebilen (makroskobik) büyük hücrelerdir. Her hücrenin, bulunduğu doku ve canlı türüne, ya da yaptığı işe göre farklı şekli vardır. Ancak; bitkisel hücreler genellikle köşeli, hayvansal hücreler ise genellikle yuvarlaktır.

Hücreler genelikle renksiz olup, bazıları taşımış oldukları renk maddelerine göre farklı renklerde olabilirler. Alyuvarlar kırmızı, yaprak hücreleri yeşil, yağ hücreleri sarı, vs. Ökaryot hücreler zar, sitoplazma ve çekirdek olmak üzere başlıca üç kısımda incelenir.

A. HÜCRE ZARI

Hücre zarı bireyi dış ortamdan ayıran, dağılmasını önleyen, ona şekil veren ve dış etkilerden korumaya çalışan, çanlı, esnek, çok ince ve yarı saydam bir zardır. Esas yapı maddesi “protein ve yağ”dır. En önemli özelliği seçici geçirgen olması, en önemli görevi ise, hücreye madde giriş-çıkışını düzenlmesidir. Zar çok ince (75-100 Ao) olduğundan ışık mikroskobuyla zor görülür. Ayrıntılı yapısı ancak elektron mikroskobuyla incelenebilir.

1. Zarın Yapısı

Hücre zarı, yaklaşık olarak %60 protein, %35 yağ ve %5 oranında da karbonhidrat içerir. Bu moleküllerin nsaıl bir düzende yerleştiğini en iyi açıklayan görüş “akıcı mozayik zar modeli cansız bir zar özelliği taşımakta olup, aktif taşımayı izah edememektedir.

Akıcı mozayik zar modellerine göre, zarın esas çatısını, çift katlı yağ tabakasına düzensiz olarak gömülmüştür.

Karbonhidratlar, proteinlerin bazılarına bağlanarak Glikoproteinleri, yağ moleküllerinin bazılarına bağlanarak da Glikolipidleri oluştururlar. Bu moleküller zarın seçici geçirgenliğinde çok önemli rol oynarlar. Yaş moleküllerinin suyu sevmeyen uçları birbirine dönerek kararlı bir durum oluşturmuştur.
Hücrelerin birbirini tanıması, hormonlar gibi özel maddelerin hücrelere alınması zardaki glikoprotein ve glikolipitlerle sağlanır.

Bir canlının farklı dokularındaki zar yapıları farklı olabilir. Bu farklılık zardaki glikoproteinler ve glikolipitlerden kaynaklanır. Akıcı mozayik zar modelinin önemli özelliklerinden birisi de yağ tabakasının devamlı hareket halinde ve akıcı olmasıdır.

Hücre zarının seçici geçirgenliğini sağlayan esas yapı por (delik) denilen açıklıklardır. Zardan girip çıkacak moleküllerin büyüklüğü porlar tarafından belirlenir. Bütün hücrelerde porların büyüklüğü genellikle aynıdır. Ancak her hücredeki por sayısı farklı olabilir.

2. Hücre Zarı Oluşumları

Hücre zarının farklılaşması sonucu mikrovilluslar, siller, kamçılar ve yalancı ayaklar gibi bazı yapılar oluşabilir.

• Mikrovilluslar : Hücre zarının hücre dışına doğru yaptığı eldiven parmağı şeklinde çıkıntılardır. Bir çok hücre de bulunmakla beraber, özellikle emilim yapan hücrelerde (Örneğin ince bağırsağı oluşturan epitel hücreleri) fazla sayıda bulunurlar.

• Siller : Tek hücrelerden silliler grubunda bol bulunurlar. Besinlerin ağız bölgesine alınmasını ve hareketi sağlarlar. İnsanda solunum yolundaki epitel hücrelerinde bulunana siller akciğerden dış ortama doğru olan hareketiyle, balgamla birlikte tozların dışarı atılmasını sağlarlar.

• Kamçı : Tek hücrelerin kamçılılar grubunda, bakterilerde ve bazı alglerde bulunan kamçılar, sillerden daha uzun ve yine hareketli uzantılardır.

• Yalancı ayaklar (Pseudopod): Amip, akyuvar ve cıvık mantar hücrelerinin besin bulmak, yer değiştirmek ve düşmanlarına karşı kullanmak üzere zar uzantılarıyla oluşturdukları geçici farklılaşmalardır.

B. SİTOPLAZMA

Hücre zarı ile çekirdek zarı arasına doldurulan, organeller ve plazmadan meydana gelmiş bir karışımdır. Çok fazla su ihtiva etmesine rağmen, su gibi akmayıp yumurta akına benzer kolloidal (yarı sıvı) bir özelliğe sahiptir. Organeller ve plazma olmak üzere iki kısımda incelenir.

1. Hücre Organelleri

Çok hücreli gelişmiş yapılı canlılarda organ ve sistemlerle gerçekleştirilen hayatsal olaylar (solunum, sindirim, dolaşım, üreme, vs.) tek hücreli canlılarda ve çok hücrelilerin her bir gücresinde “organel” denilen hücre içi yapılarıyla gerçekleşritilir. O halde her hücre organeli bir organ ya da sisteme karşılık gelmektedir. Her hücrenin tek başına canlılık özelliği gösterilmesi organellerle mümkün olmaktadır. Sentrozom bir zarla çevrilidir.

Hücreleri, yapı ve fonksiyon olmak mükemmel işleyen bir devlete benzetebiliriz. Çünkü yöneticisi ve diğer görevleri üstlenmiş ayrı birimleri vardır. Buna göre her organel bir görevden sorumlu bakanlar gibidir.

a. Endoplazmik Retikulum (ER) : Hücre zarından çekirdek zarına kadar uzanan, hücreyi ağ gibi örmüş, hücre içi kanallar sistemidir. Üzerinde ribozom bulunduranlara Granüllü E.R., bulundurmayanlara Granülsüz E.R. denir. Granülsüz E.R. Daha çok yağlı maddelerin sentezini yapan yağ bezleri hücrelerinde veya steroit hormon sentezleyen salgı bezi hücrelerinde bulunur.

Granüllü E.R. ise protein sentezinin çok yapıldığı (karaciğer hücreleri gibi) hücrelerde daha iyi gelişmiştir. E.R. ler hücre içine ve dışına madde taşınmasında, bazı maddelerin depolanmasında görev yaparlar. Ribozomlarda sentezlenen proteinleri de golgiye taşırlar.

b) Ribozom : Işık mikroskobuyla görülemeyen çok küçük, zarsız organellerdir. Çekirdek zarı, E.R., sitoplazma sıvısı, kroloplast sıvısı ve mitokondri sıvısında bulunurlar. Hücrede her türlü protein ve enzim sentezinin yapıldığı yerlerdir. Protein ve RNA’dan yapılmıştır. Büyük ve küçük alt birimlerden oluşlurlar. Protein, enzim ve hormon sentezi hızlı olan hücrelerde daha çok bulunur. Birçoğu sitoplazmada yan yana gelerek polizom (porilibozom) ları oluşturur. Virüsler hariç bütün canlı hücrelerde bulunan temel organel dir.

c) Mitokondri : Memeli alyuvarı, bakteri ve mavi yeşil alglerin dışındaki bütün ökaryot hücrelerde bulunur. Hücrede enerji üretimini sağlayan oksijenli solunumun merkezleridirler. Enerji gereksinimi fazla olan hücrelerde sayıları fazladır.

Etrafralarında hücre zarının yapısına benzeyen, ancak çift katlı olan bir zar sistemi bulunur. Dış zar düz ve esnek bir yapıya sahiptir. Gerktiğinde şişer ve büzülür. İç zar yüzeyi arttırmak için mitokondri sıvısına (=matriks) doğru kıvrımlar yaparak krista denilen zar kıvrımlarını meydana getirir.

Oksijenli solunumda görev yapan ETS elemanları kristalar üzerinde bulunurken, krebs çemberi enzimleri sıvı kısmında (matriks) bulunurlar.

Mitokondrinin kimyasal yapısında %60-65 protein, %35-40 lipit, ve çok az miktarda DNA, RNA ve ribozom bulunur.

Mitokondriler, gerektiği zaman bölünebilir, büyüyebilir ve kendileri için gerekli bazı proteinleri sentezleyebilirler.

Mitokondriler oksijenli solunumda ATP sentezlerken;
C6H12O6 (Glikoz) + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP reaksiyonunu gerçekleştirirler.

O halde, mitokondriler;

• Organik bileşiklerin parçalandığı
• O2’nin kullanıldığı
• CO2’nin üretildiği
• H2O’nun oluştuğu
• ATP nin üretilip depolandığı yerlerdir.

Bunlardan O2 nin kullanılması ökaryotik hücrelerde sadece mitokondrilerde gerçekleşir.

d. Golgi Cisimciği:

E.R. den oluşmuştur. Birbirine paralel uzanmış kanlacık ve kesecikler şeklindedir. Salgı maddelerinin oluşturulması, paketlenmesi ve salgılanmasından sorumludurlar.

Pankreas, süt bezi, hipofiz gibi salgı bezlerinde, bitkilerin nektar bezlerinde, salgı dokusunda bol bulunur. Değişerek lizozomları meydana getirirler. Golgide kompleks bileşiklerin, karbonhidrat ve yağların sentezi de yapılmaktadır.

e. Lizozom : Golgi cisimciğinden meydana gelirler. Hücre içi sindirim enzimlerini taşıyan keseciklerdir. Hücreye fagositoz ve pinositozla alınmış ya da hücre içinde oluşturulmuş her türlü büyük moleküller lizozomlar tarafından sindirilirler.

Hücre yaşlanınca lizozomlar patlar ve hücre kendini sindirir. Buna Otoliz denir.

Kurbağa larvalarında kuyruğun kaybolması, ölmüş cesetlerin daha çok çürümesi ve intihar kesecikleriyle mümkün olmaktadır. Hücre organellerinin yenilenmesinde de lizozomların önemli görevleri vardır. Esiken hücreler veya organeller lizozomlarla otoliz olayıla sindirilirler. Örneğin 1 gram karaciğer dokusunda bir saatte, bir milyar mitokondri sindirilip, yenileri yapılır.

f. Koful (Vakuol) : Hücrede oluşan artık maddelerin ve fazla sıvıların depolandığı keseciklerdir. Hücre zarının içeriye doğru kıvrılmasıyla, E.R. dam, golgi cisimciğinden veya çekirdek zarından meydana gelebilir. Daha çok tek hücrelilerde ve bitki hücrelerinde bulunurlar. Hayvan hücrelerindeki kofullar çok az ve küçüktür.

Tek hücrelilerde vakuoller önemli görevleri üstlenmişlerdir. Bunlardan besin vakuolleri hücre içine alınan maddelerin sindirilmesini, kontraktil kofullar ise fazla suyun dışarıya atılmasını sağlar.

Kofulların bazıları ortaya çıkıp, görevleri bittikten sonra kaybolurlar. Örneğin fagositoz ve pinositazla alınan besinlerin sindirilmesini sağlayan besin kofulları, sindirim kofulları ve boşaltım kofulları gibi.

Bitkilerde hücre yaşlandıkça koful büyür. Çünkü tuzlu artıklar kofullarda biriktirilir. Kofullar plazmoliz’de (su kaybetme) küçülür. Deplazmoliz ve turgor’da (su alma) büyür. Bitkilerden salgılanan bir çok koku maddesi koful öz suyundan dışarı atılır.

g. Sentrozom : Sadece hayvansal hücrelerde ve bazı basit yapılı alg ve mantar türlerinde bulunur. Silindir şeklindeki iki sentriolden oluşur. Hücre bölünmesi sırasında eşlenerek hücrelerin kutuplarına çekilir ve iğ ipliklerini tutarlar. Bu sayede kromozom takımlarının ayrılması sağlanır.

Her senrtiol 9 adet protein yapıdaki tüp demetinden meydana gelmiiştir. Bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığından iğ iplikleri sitoplazmadaki proteinlerden doğrudan oluşturulur.

h. Plastidler : Yalnız bitkisel hücrelerde bulunan renk maddeleridir. Hücre gençken renksizdirler. Zamanla gelişen hücreye göre kendi renklerini alırlar. Kloroplast, Kromoplast ve Lökoplast olarak üç çeşittirler.

Kloroplast : Bitkinin yapraklarında bol miktarda bulunan yeşil renkli organellerdir. Fotosentezde ışığı tutup kimyasal enerjiye dönüştüren yeşil renkli klorofil pigmentlerini ihtiva eder. Her kroloplast taneciği dış ve iç zar olmak üzere iki zarla çevrilmiştir. İç zarın içini dolduran renksiz sıvıya stroma denir.

Kloroplastlar yapı olarak mitokondrilere benzerler. Yapısında lipid, protein, pigment (renk) maddesi, DNA, RNA, ETS elemanları ve ribozomlar bulunur.

Kroloplastın stroması (sıvı kısım) içerisinde granum denilen temelli tanecikler bulunur. Granumlar tek bir zarla çevrilidir ve klorofil pigmentelerinin bulunduğu yerlerdir.

Fotosentezin ışıklı devre reaksiyonları granumlarda, karanlık devre reaksiyonları ise stromada gerçeklerşir.

Kroloplastlar fotosentezle organik besinlerin ve serbest oksijenin üretildiği yerlerdir. Bu sayede güneşin ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülmüş olur. Bütün canlı organizmalar enerjilerini fotosentezle üretilen organik besinlerden saplarlar.

Kloroplastta fotosentez olayında;
6CO2 + 6 H2O  C6H12O6 (Glikoz) + 6O2 reaksiyonu gerçekleşir.

Buna göre Kloroplastlar;
• Işığın kullanıldığı (soğrulduğu)
• CO2’nin tutulup kullanıldığı (indirgendiği)
• H2O’nun kullanıldığı (parçalandığı)
• O2 nin oluşturduğu
• Glikoz ve nişastanın sentezlendiği yerlerdir.

Kromoplastlar : Yeşilin dışındaki renklerin oluturulan pigment maddelerini taşıyan taneciklerdir. Çiçek ve meyvalara renk verirler. Karoten (turuncu), ksantofil (sarı) ve likopin (kırmızı) başlıcalarıdır.

Bitkilerdeki diğer birçok renk, koful özsuyunun asitlik ya da bazlığına göre renk değiştirebilen, “antokyan” maddeleri tarafından oluşturulur.

Lökoplast : Renksiz plastidlerdir. Nişasta yağ ve protein depo ederler. Bu nedenle en depo organlarında bulunurlar.

Bütün plastidler ışık ve sıcaklık etkisiyle birbirlerine dönüşebilirler. Tohumların ve patates yumrusunun yeşermesi, domatesin kızarması, sonbaharda yeşil yaprakların ssararması gibi…

ı. Hücre Çeperi (Hücre Duvarı) : Bütün prokaryotlarda, mantarlarda, bazı bir hücrelilede ve bitki hücrelerinde bulunur. Bir stoplazmik organel olmayıp hücreyi dıştan saran koruyucu bir yapıdır. Bitkilerde bir karbonhidrat olan selülozdan meydana gelmiştir. Bitki türüne göre çeper üzerinde kütin, lignin, süberin, kalsiyum ve silisyum gibi farklı maddeler birikir. Hücre çeperi cansız ve serttir. Üzerindeki delik (geçit)’ler hücre zarında porlardan daha büyük olduğu için tam geçirgendir. Bitkilere dayanıklılık ve esneklik verir. Bakterilerin ve mantarların çeperi selülozdan değil başka organik maddelerden yapılmıştır.

2. Hücre Plazması
Organellerin arasına doldurulan kolloid bir sıvı karışımıdır. Büyük oranın su oluşturur (%60-90). Bu oran su bitkilerinde %98, spor ve tohumlarda %10, insan hücrelerinde ise %65 dir. Yaşlandıkça su oranı azalır. Su ile beraber enzimler, hormonlar, nükleofidler, tRNA lar, mRNA lar, ATP, asitler, iyonlar, mineraller, sindirilmiş (amino asit, glikoz, yağ asiti, gliserol) ve sidirilmemiş (protein, yağ, nişasta, glikojen) besin maddeleri plazmayı oluşturur.

C. ÇEKİRDEK (NÜKLEUS)

Bakteri, mavi-yeşil alg ve memelilerin alyuvarları hariç bütün canlı hücrelerde bulunur. Çekirdeği olmayan (prokaryot) canlılarda çekirdek maddesi (DNA) sitoplazmaya dağılmış olarak bulunur. Çekirdek hücrenin bütün hayatsal olaylarını kontrol eden merkez v genetik maddenin koruyucusudur.

1. Yapısı ve Özellikleri
• Çekirdek; iki zar birimiyle sitoplazmadan ayrılmıştır. Her zaman birimi hücre zarında anlatıldığı gibidir. Üzerindeki porlar hücre zarındakilerden daha geniştir. Çünkü mRNA be tRNA’ların geçmesine olanak sağlamalıdır. Bazen çekirdek zarının dış kısmında ribozomlar bulunur. Ayrıca çekirdek zarı kromozomların sitoplazmaya dağılarak bozulmasını önler. Hücre bölünürken eriyerek kaybolur.
• Çekirdekçik; kromatik ipliğin yoğunlaşmış şeklidir. Protein ve RNA yönünden de zengindir. Hücre bölünmesi esasında kaybolur, sonra yeniden oluşturulur.
• Çekirdek plazması; (karyoplazma) ise su, nükleotidler, RNA, ATP ve enzimlerden meydana gelmiştir.
• Kromatin iplikler, çekirdeğin en önemli kısımlarıdır. Bunlar hücre bölünmesi sırasında kendini eşler, kısalıp kalınlaşarak belirginleşir ve kromozom adını alırlar.

Kromozomlaarın görevleri, hücrenin yönetimini ve kalıtımı sağlamaktır. Her canlı türünde belli sayıda olup, zamanla değişmez. Bazı türlerin kromozom sayıları ayrı olabilir. Bu çok önemli değildir. Önemli olan koromozomlar üzerindeki kişilerin benzer olmasıdır. İnsanda 46, kurtbağrı bitkisinde 46 ve moli balığında 46 kromozom vardır. Ancak görüldüğü gibi üçü de birbirinden çok farklı canlıladır. Bir tür bağırsak kurdunda 2 adet, bir tür eğrelti otunda ise 1500 adet kromozom vardır. Ancak bağırsak kurdu hayvan olmakla daha mükemmel sayılır.

Bölünme sırasında ışık mikroskobuyla görülebilen ve incelenen kromozomlar eşlenmiş halde bulunurlar. DNA ve proteinden oluşurlar, DNA’ları sitoplazma sıvısı içinde mutasyondan koruyan bu protein yapıdır.

Eşlenmiş iki kardeş kromozomu bir arada tutan bağlantı noktasına sentromer denir. İğ iplikleri bu kısımlara bağlanır. Sentromerin bulunduğu bölgeye göre kromozomlar farklı görünüm kazanırlar. 2n kromozomlu (diploid) hücrelerde kromozomlar çift çift bulunur (cinsiyet kromozomları hariç ). Şekil ve görev bakımından birbirine benzeyen ve kromozom çiftlerine homolog kromozomlar denir. Homolog kromozomların karşılıklı bölge (lokus) lerinde bulunan genler aynı karakterler üzerin etkilidir.

2. Çekirdeğin Yöneticiliği

Çekirdeğin hücre hayatı için ne kadar önemli olduğunu ve hücrenin yönetim merkezi olduğu çeşitli deneylerle ıspatlanmıştır.

Bu konuda en meşhur deney, tek hücreli bir su yosunu olan Acetabularla türleriyle yapılan deneylerdir.

Bu su yosununun şemsiye kısmı yuvarlak ve yıldız biçimli olmak üzere iki türü vardır. Her iki türden kesilen çekirdekli ve çekirdeksiz parçaların aşılanıp genişlemesi incelenmiş ve şemsiye şeklini çekirdeğin belirlediği ortaya çıkarılmıştır.

Yine amiplerle yapılan deneylerde çekirdeğin hayati önemi belirlenmiştir. Bir amipin çekirdeği, sitoplazmasından alınıp uygun bir ortama bırakılırsa bir kaç gün sonra ölür.

Eğer çekirdek çok az sitoplazmayla birlikte amipte bırakılırsa yaşamsal faaliyetlerin devam ettiği ve kesilen sitoplazmanın kendisini tamamladığı gözlenir.

Bitki ve Hayvan Hücrelerinin Karşılaştırması

Bitki ve hayvan hücreleri arasında bazı organel ve yapılar farklıdır. Plastidler, hücrre çeperi ve büyük koful sadece bitki hücrelerinde bulunur. Sentrozom sadece hayvan hücrelerinde bulunur. Farklardan bir diğeri de sitolazmada bulunan besin maddeleridir. Nişasta, maltoz ve sükroz bitkisel hücrelerde bulunur. Glikojen ve laktoz ise genellikle hayvansal hücrelerde ve bakterilerde bulunur.

Ayrıca, hücre bölünmesi yapılırken, hayvan hücreleri “boğumlanmak” suretiyle, bitki hücreleri ise “ara lamel” oluşturarak sitoplazma bölünmesini gerçekleştirirler.