Hücre

Hücre canlıların temel yapı taşıdır.

-1838 yılında Alman bilim insanı Mathias Schleiden bitkilerin hücrelerden oluştuğunu ortaya çıkarmıştır. Ertesi yıl da vatandaşı Thedor Schwann hayvanların hücrelerden oluştuğunu belirlemiştir. Bu iki bilim insanının birbirinden bağımsız olarak ortaya çıkardığı bu bilgiler hücre teorisini doğurmuştur.
Hücre teorisi özet olarak:
-Bütün canlılar bir ya da birden çok hücreden oluşmuştur.
-Hücreler canlının yapısal ve işlevsel birimidir.
-Yeni hücreler var olan hücrelerin bölünmesi sonucunda meydana gelir.
-Hücreler kalıtım materyali (DNA ve RNA) taşır ve yeni hücrelere aktarır.
-Tüm metabolik olaylar hücrede gerçekleşir.

Hücrenin Yapısı
Hücreler yapılarına göre prokaryot ve ökaryot olmak üzere iki grupta incelenirler.

Bu yapıların özelliklerini bir sonraki sayfada görebilirsiniz.

HÜCRESEL YAPILAR
-Ökaryot hücreler, hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek olmak üzere 3 ana kısımdan oluşur.

1.Hücre zarı
a)Özellikleri
-Esnek, ince, seçici geçirgen (yarı geçirgen) bir yapıdır.
-İki tabakalı fosfolipitten oluşmuştur.
-Çift lipit (fosfolipit) tabakası akıcı olup sürekli hareket hâlindedir.
-Üzerinde madde alışverişini sağlayan porlar bulunur.
-Hücre zarı seçici geçirgendir. Bir molekülün zardan geçip geçemeyeceği ya da ne kadar kolaylıkla geçebileceği molekülün ve hücrenin özelliğine bağlıdır.
b.Görevleri
-Madde alışverişini sağlar. (En önemli görevidir)
-Hücreyi dıştan sarar.
-Dış etkilerden korur.
-Hücreyi dağılmaktan korur.

c.Yapısı
-Hücre zarı protein, lipit ve karbonhidrat moleküllerinden meydana gelmiştir.
-Bu moleküllerin genellikle zarda bulunma miktarları;
Protein (%55) > Lipit (%42) > Karbonhidrat (%3) şeklindedir.

-Akıcı mozaik zar modeli olarak açıklanan bu modelde zarın yapısında iki sıra halinde fofolipit tabakası bulunur. Fosfolpitlerin suyu seven (hidrofilik) baş kısımları dışta, suyu sevmeyen (hidrofobik) kuyruk kısımları ise içe doğru yerleşmiştir.
-Lipit tabakası sürekli hareket hâlindedir ve akıcı bir durumdadır. Zara esneklik sağlar.
-Zardaki protein molekülleri lipit tabakalarının arasına gömülüdür ya da yüzeyinde bulunur.
-İç proteinlerin çoğu zarın iki yanında açık kısımlar bulunacak biçimde lipit tabakayı bir baştan bir başa geçerek kanallar oluşturur. Bu proteinler zardan madde geçişinde rol alır.

Hücre zarından maddelerin geçiş kolaylığı
-Küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçer.
-Nötr atomlar, iyonlara göre daha kolay geçer. Örnek:O2 > K+
-Negatif (-) yüklü iyonlar, pozitif (+) yüklü iyonlara göre daha kolay geçer. Örnek:Cl- > Na+
-Yağda çözünen maddeler, suda çözünenlereg göre daha kolay geçer.

SİTOPLAZMA
-Hücre içinin çekirdek dışında kalan kısmına sitoplazma denir. Tüm hücrelerde bulunur.
– Sitoplazma, organeller ve bunların içinde yer aldığı koyu kıvamlı yarı akışkan (kolloidal) sıvı kısım (sitozol) dan oluşur.
– Bu sıvı kısmın içeriğini enzimler, RNA, organik bileşiklerin yapı taşları (amino asitler, nükleotitler gibi) yıkım tepkimeleri sonucu oluşan atık ürünler, koenzimler, iyonlar ve büyük oranda su (%70-90) oluşturur. Sitoplazma solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal olayların geçtiği yerdir.
NOT!!!
Ökaryot bir hücrenin sitoplazmasında DNA bulunmaz.

ORGANELLER

Ribozom

-Ökaryot ve prokaryot tüm hücrelerde ortak olarak bulunan zarsız organeldir. (Olgun alyuvar hücrelerinde bulunmaz.)
-Büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşur. Normalde bu iki alt birim birbirinden ayrıdır. Protein sentezleneceği zaman bir araya gelirler.
-rRNA ve proteinden oluşur. Nükleoprotein özelik gösterir.
-Ribozomun alt birimlerinin sentezi çekirdekçikte olur.
Ribozomlar; ER ve çekirdek zarı üzerinde, sitoplazmanın sıvı kısmında, kloroplast ve mitokondri içerisinde bulunur.

DİKKAT 

-Ribozomların görevi, amino asitlerden protein sentezi yapmaktır. Ribozomlar amino asit sentezi yapmaz.

LİZOZOM
-Bitkiler hariç ökaryot hücrelerin çoğunda bulunur.
-Basit (ilkel) yapılı bitkilerde fitolizozom denilen lizozom benzeri yapılar vardır.
-Alyuvar hücreleri dışında bütün hayvan hücrelerinde bulunur.
-Sindirim (hidroliz) enzimlerini içeren, tek zarla çevrili organeldir.
-Hücre içi sindiriminde görevlidir.
-Lizozomlar en çok karaciğer hücrelerinde ve akyuvarlarda bulunur.
-Lizozom, hücre içinde yaşlanmış, yıpranmış ya da işlevini yitirmiş organelleri, hücredeki polimerleri sindirir.
-Organizmada ölüm ve bazı hastalık durumlarında hücre içi kontrol mekanizması bozulduğunda zar yapısı bozulur ve lizozom enzimleri serbest kalırsa hücre kendi kendini sindirerek ortadan kalkar. Bu olaya otoliz denir. Otoliz, hücrenin ölümüne sebep olur.
-Kurbağa larvasının kuyruğunun yok olmasında, hareketsiz kalan kasların erimesi, yaşlı dokuların, alyuvarların ve mikropların yok edilmesinde, embriyonik gelişim sırasında parmak aralarındaki perdelerin yok olmasında lizozom enzimleri etkilidir.
-Besinler, besin kofuluna alındıktan sonra lizozom keseleri bu kofullarla birleşir ve difüzyonla hücre zarından geçebilecek kadar küçük moleküllere parçalanır.

DİKKAT 

-Lizozom hücre içi sindirimini sağlar. Hücre dışı sindirime katılmaz. Lizozom, içinde bulunan sindirim enzimlerini kendisi değil, ribozom üretir.

GOLGİ CİSİMCİĞİ 

-Tek zarla çevrili üst üste dizilmiş yassı keseciklerden oluşur.
-Granülsüz ER’den meydana gelmiştir.
-Hücrede salgılama ve zar fabrikası gibi görev yapar.
-ER’den gelen protein, lipit, karbonhidrat gibi temel bileşenleri işleyip farklılaştırarak; hücre zarının bileşenleri olan glikolipit, glikoprotein, lipoprotein sentezler. Ayrıca enzim, hormon gibi düzenleyicileri de sentezler.

ENDOPLAZMİK RETİKULUM 
-Ökaryot hücrelerde hücre zarı ile çekirdek zarı arasında uzanan, kanalcık ve borucuklar sistemidir.

-Hücre zarın ve çekirdek dış zarından oluşur.
-Genel olarak, depolama, paketleme ve hücre hiçi madde iletiminde, mekanik etkilere karşı korumada, hücreye desteklik sağlamada etkilidir.
-Ayrı ayrı odacıklar oluşturarak asit ve baz tepkimelerinin birbirini etkilemeden oluşmasını sağlar.
-Endoplazmik retikulum (ER) üzerinde ribozom taşıyıp taşımamasına göre granüllü ve granülsüz ( düz) ER olmak üzere iki grupta incelenir.
Granüllü endoplazmik retikulum ve proteinlerin işlenmesi:
-Üzerlerinde ribozom bulunan ER dir.
-Proteinlerin taşınmasını sağlar ve depolar.
-Bazı proteinler ER de çeşitli işlemlerle yapısal değişikliğe uğratılarak işlenir. İşlenen bu proteinler golgiye taşınır.

Granüllsüz(düz) endoplazmik retikulum ve lipid sentezi:
-Üzerinde ribozom bulunmayan ER’dir.
-Granülsüz ER; lipid (yağ), karbonhidrat, fosfolipit, steroit (eşey hormonları gibi) sentezi yapar.
-Ayrıca granülsüz ER özellikle kas hücrelerinde kalsiyum depolar.
-İnsan karaciğer hücrelerinde ilaçların ve zehirli maddelerin etkisiz hâle getirilmesinde rol oynar.
-Glikojen yıkıma uğratılır.
-ER’den oluşan organeller, golgi, lizozom ve kofuldur.

KOFUL
-Kofullar tek katlı zarla çevrili içi sıvı dolu keselerdir.
-Koful öz suyu denilen bu sıvı içerisinde şeker, protein, organik asitler, mineraller, alkoloid maddeler, antosiyanin pigmentleri bulunur.
-Bitki hücrelerinde büyük ve sayısı az, hayvan hücrelerinde ise küçük sayıca fazladır.

-Olgun bitki hücrelerinde genellikle büyük bir merkezi koful bulunur. Merkezi koful hayvan hücrelerinde bulunmaz. Bitki hücrelerinde lizozom olmadığından bitki hücresinin merkezi kofulu, lizozoma eşdeğer kapasitede işlev görebilir.

-Kofullar hücrelerde; ER, golgi ve hücre zarından, çekirdek zarından oluşabilir.
–Görevleri 
-Kofullar hücrede madde alışverişinde, beslenme, sindirimde ve boşaltımda görevlidir.
-Şeker ve aminoasitlerin geçici depo yeridir.
-İçindeki antosiyan gibi pigmentler çiçeklere renk vererek tozlaşmaya yardımcı olur.
-Meyvelere renk vererek tohumun yayılmasında etkili olur.
-Bazı zehirli atıkları tuzlarla birleştirerek kristal şeklinde depolayıp zararsız hale getirir.
– Besin kofulu, Sindirim kofulu, Boşaltım kofulu, Salgı kofulu ve Kontraktil koful gibi çeşitleri vardır.

-Tatlı sularda yaşayan bir hücrelilerde (paramesyum, amip, öglena gibi) kontraktil koful bulunmasına rağmen tuzlu sularda yaşayanlarda bulunmaz.
-Kontraktil koful, hücre içine giren fazla suyun aktif bir şekilde ATP harcanarak dışarı atılmasında görevlidir.

MİTOKONDRİ 
-Prokaryot canlılar ve memeli olgun alyuvarlarının dışında oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur.
-Mitokondriler hücrenin enerji santralleridir. Oksijenli solunum ile ATP üretir.
-Substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon ile ATP sentezlenir.
-Çift zarlıdır.
-Dış zar düz, iç zar kıvrımlıdır. Kıvrımlı bu yapıya krista denir.
-Krista üzerinde ETS enzimleri (enerji üretiminde görev alan enzimler) vardır.
– Kristadaki kıvrımlar mitokondrinin yüzeyini genişletir. Böylece daha fazla ATP üretilir.
-Kendisine ait DNA, RNA ve ribozomu vardır.
-Kıvrımların arasını matriks adı verilen sıvı doldurur. DNA, RNA, ribozom ve solunum enzimleri matriks içinde bulunur.

-Enerji ihtiyacı fazla olan sinir, kas ve karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı diğer hücrelere göre daha çoktur.
-Mitokondrilerin kendilerine özgü sınırlı bilgi taşıyan DNA’sı yüzden kendilerini eşleyebilirler.
-Çoğalmaları, çekirdek DNA’sının kontrolünde gerçekleşir.

PLASTİTLER 
-Bitki hücrelerinde, alglerde ve öglena gibi protistlerde bulunan çift katlı bir organeldir.
-İçerdikleri renk maddeleri ve yaptıkları göreve göre kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç çeşit plastit vardır. Üçü de çift katlı zar ile kuşatılmıştır.
1. KLOROPLAST 
-Klorofil taşıdıkları için yeşil renkli plastitlerdir. Bazı protista (öglena) ve bitkilerde bulunur.
-Bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında (yapraklarda, genç dallarda ve olgunlaşmamış meyvelerde) bulunur. Bitkilerde fotosentez olayının gerçekleştiği organeldir.
Fotosentez: Bitkilerin CO2 ve H2O gibi inorganik maddelerden güneş enerjisi ve klorofil yardımı ile organik besin üretmeleridir. Bu sırada atmosfere O2 verilir.
Genel denklemi:

-Kloroplastın en dışında seçici geçirgen yapıda çift zar bulunur. (Dış zar geçirgen iç zar seçici geçirgendir.)
-Kloroplast , stroma, granum ve ara lamellerden oluşur.
-Stroma: İçerisinde DNA, RNA, ribozom, enzim, nişasta, lipit bulunan en içteki sıvı kısımdır.
-Granum: Tilakoit zar denilen üçüncü bir zar sisteminin üst üste dizilerek oluşturduğu lamelli yapıdır. Klorofil bu tilakoit zarlarda bulunur. Granumlar, ara lamellerle birbirine bağlanarak güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlar. Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir.

Şekil: Kloroplastın yapısı

Kloroplastların kendilerine ait DNA’sı olduğundan gerektiğinde DNA’sını eşleyerek çoğlabilir.
-Kloroplastlarda fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında fotofosforilasyon ile üretilen ATP’ler yine fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonlarında besin sentezi için harcanır. Kloroplast dışında başka bir metabolik olayda harcanmaz.

2. KROMOPLAST
-Bitki hücrelerine yeşil dışındaki renkleri veren plastitlerdir. Örneğin; sarı (ksantofil), turuncu (karoten), kırmızı (likopen) renkte olan plastitler kromoplastlardır.
-Sonbaharda yaprakların dökülmeden önce sararmasının nedeni, klorofil pigmentinin yapısının bozulması ve kloroplastların kromoplastlara dönüşmesidir.

3. LÖKOPLAST
-Renksiz plastitlerdir.
-Lökoplastlar uzun süre ışık alırsa yeşil renkli kloroplastlara dönüşebilir. Örnek; patatesi ışıkta çillenmesi.
-Bitkinin kök, toprak altı gövdesi ve tohum gibi depo organlarının hücrelerinde bulunur; -Nişasta, yağ ve protein depo eder.
– Örneğin patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumunda protein, ayçiçeği tohumunda yağ depolayan lökoplastlar bulunmaktadır.

Üç plastit de DNA içerdiğinden ve yapısal benzerlik gösterdiğinden çevre şartlarının etkisi ile birbirine dönüşebilirler.

PEROKSİZOM
-Hemen hemen tüm ökoryat hücrelerde bulunan tek katlı zarla çevrili bir organeldir.
-Hayvansal organizmalarda peroksizomlar, özellikle metabolik aktivitesi daha yüksek olan karaciğer, kalp, kas ve böbrek hücrelerinde daha fazla bulunur. Bitkilerde ise tohumlar ve yapraklar, peroksizom organeli bakımından daha zengindir.
-Peroksizomlar lizozomlara fiziksel olarak benzer. Ancak iki önemli farkı vardır. Birincisi golgi tarafından değil, kendi kendilerini çoğaltarak (veya belki granülsüz ER den tomurcuklanarak) oluştuklarına inanılmaktadır. İkincisi hidrolazlardan daha çok oksidaz enzimleri içerirler.
-Oksijeni hem kullanan hem de oluşturabilen bir organeldir.
-Hücrede metabolik faaliyetler sonucu oluşan H+’iyonlarını O2 ile tepkimeye sokarak hidrojen perosit (H2O2) oluşumuna neden olur. Böylece sitoplazmanın pH’sını düzenlemiş olur.
-Peroksizom aynı zamanda katalaz enzimi taşır. Bu enzim çok zehirli olan peroksiti su ve oksijene parçalayarak O2 oluşumuna neden olur.

SENTROZOM (SENTRİYOLLER)
-Hayvan hücrelerinin birçoğunda, alg ve mantarlarda çekirdeğin hemen yanında bulunan zarsız bir organeldir. Bir sentrozom, birbirine dik olarak yerleşmiş iki adet sentriyolden oluşur. -Her bir sentriyol, dokuz adet üçerli mikrotübülden meydana gelir.
-Sinir hücreleri, olgun alyuvarlar, yumurta, çizgili kas hücreleri ve gelişmiş bitkilerin hücrelerinde sentrozom yoktur.
– S entrioller, hücre bölünmesi sırasında kutuplara çekilerek iğ ipliklerinin tutunmasını sağlarlar.
-Kamçı, sil gibi hücre hareketini sağlayan yapıların oluşumunda rol alır.

Kanser tedavisinde uygulanan yöntemlerden biri de kemoterapidir. Kemoterapideki ilaçlar hücre bölünmesi esnasında sentriyoller arasında oluşan iğ iplikleri üstünde etkilidir. Bu ilaçlar iğ ipliklerinin oluşmasını engelleyerek kanserli hücrelerin bölünüp çoğalmasını durdurur.

HÜCRE İSKELETİ
-Ökaryot hücrelere şeklini veren ve hücre içi organizasyonu sağlayan yapıların tümü hücre iskeleti olarak adlandırılır.
-Hücre iskeleti proteinlerden oluşan mikrofilament , ara filament ve mikrotübül olmak üzere üç gruba ayrılır.

-Mikroflament: Kas doku liflerinin (aktin ve miyozin) kısalıp uzamasında, amipte yalancı ayak oluşumunda, besinlerin emiliminde (mikrovillus oluşumunda) ve hayvan hücrelerindeki sitokinezin boğumlanma ile gerçekleşmesinde görev alır.

Ara filamentler:Diğer ikisinden daha kararlıdır. Hücre şeklinin ve hücre içi yapıların sabitlenmesinde görev alır. Örneğin çekirdeğin hücre içindeki yerinin sabitlenmesini ara filamentler sağlar.
-Mikrotübül: Hücre şeklinin belirlenmesinde, hücrelerin ve hücre içindeki organellerin yer değiştirmesinde, mitoz sırasında kromozomların ayrılmasında görev alır. Ayrıca bitki hücrelerinde hücre duvarının yapısındaki selüloz liflerinin düzenlenmesinde de rol oynar. Sil, kamçı ve sentriyolleri oluşturur.
– Mikrotübüller, ökaryotlara özgüdür.

ÇEKİRDEĞİN YAPISI ve GÖREVLERİ
-Çekirdek, içerdiği DNA nedeni ile hücrenin yönetim merkezidir.
-Prokaryotlar gibi çekirdeksiz hücreler de vardır. Fakat bu hücrelerde yönetimi sağlayan DNA, sitoplazmada bulunur.
-Çekirdek, birçok hücrede bir tanedir. Bazı hücrelerde çekirdek sayısı birden fazla olabilir. (Kas hücreleri, mantar hücreleri gibi)

-Çekirdeğin üç temel görevi vardır.
– DNA’daki bilgilere göre üretilen enzim ve hormonlarla (işlevsel proteinlerle) hücreyi yönetir.
– Depoladığı bilgileri hücre bölünmesi ile yeni hücrelere aktarır.
-Canlılardaki farklı kalıtsal özellikleri oluşturur.