Hücre Yapısı ve Organeller

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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

Mitokondri; Yunanca, mitos = iplik; chondros = tane, buğday anlamına gelmek

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.

Mantar ve hayvan hücrelerinde bulunmazlar. Plastidler
hücreyle beraber gelişerek görevine uygun şekil ve renk kazanırlar.
Renklerine ve görevlerine göre plastidler üç grupta incelenirler.

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.

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...

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.

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 esnasında, 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.

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.

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.