SİTOPLAZMA
Hücre zarı ile çekirdek zarının arasını dolduran yarı akışkan (kolloidal) bir sıvıdır. Sitoplazma, sıvı kısım ve organeller olmak üzere iki kısımda incelenebilir.
a-) Sıvı kısım (hücre plazması)
Yapısının büyük bölümü sudur. Hücrelerin büyük bir kısmında su oranı %70-90 kadardır. Bitkilerde bu oran % 98'e kadar çıkabilirken, spor, tohum ve bazı bakterilerde %15'ten %'de kadar düşebilmektedir. Sıvı kısımda suyun yanında yapısal proteinler, karbonhidratlar, yağlar, hormonlar, nükleotitler, enzimle ve vitaminlar gibi çeşitli organik maddeler ve madensel tuzlar gibi inorganik maddelerde bulunmaktadır. Hareketli bir yapı olan sitoplazma, içinde bulundurduğu enzimler yardımıyla birçok metabolik olayın gerçekleştiği yerdir. Bu metabolik olaylardan bazıları sitoplazmada gerçekleşirken bazıları ise sitoplazma içerisinde bulunan organeller tarafından gerçekleştirilmektedir.
b-) Organeller
Zar tipine göre üç grupta incelenirler.
SENTROZOM
Hayvan hücrelerinde hücre bölünmesinde mikrotübüllerin oluşumunu yönlendiren merkez sentromdur.
Sentrozomlar tüm hücrelerde bulunmayabilir. Buna rağmen var olan mikrotübüllerin hareketi kromozomların hareketini sağlar. Hayvan hücrelerinde bulunan sentrozom sitoplazma sıvısından ayırt edilebilen bir madde ile çevrelenmiş bir çift sentriyolün bulunduğu bölgedir. Her bir sentriyol dokuz adet üçerli mikrotübülden oluşur. Bu miktotübüller silindirik yapı oluşturacak şekilde dizilir.
Sentriyoller hücre bölünmesi öncesinde eşlenerek iki katına çıkar ve bölünme başladığında çekirdeğin iki karşı bölgesine giderek mikrotübülleri oluşturur. Bu mikrotübüller kromozomların hareketini sağlayan iğ iplikleri olarak görev yapar.
RİBOZOM
Ribozomlar hücrede protein sentezinin yapıldığı yerlerdir.
Hücrenin en küçük organelleri olan ribozomlar virüsler hariç tüm hücrelerde bulunan temel organellerdir. Ribozomlar rRNA ve proteinden oluşan iki alt birimden meydana gelirler (büyük ve küçük alt birim). Bu alt birimler birbirinden ayrı iken inaktif durumdadırlar. Hücrede protein sentezi yapılacağı zaman birleşerek işlevsel (aktif) hale gelirler. Ribozomlar hücrede sitoplazmada serbest olarak, endoplazmik retikulum ve çekirdek zarı üzerinde, mitokondri ve kloroplast sıvısında bulunabilirler. Ribozomlar ökaryot hücrelerde çekirdekçikte üretilirler.
Bir hücrede aynı çeşit proteinden çok sayıda ve hızlı üretilmesi gerekiyorsa ribozomlar boncuk dizisi şeklinde dizilirler. Buna polizom (poliribozom) denir.
ENDOPLAZMİK RETİKULUM (ER)
Ökaryot hücrelerde hücre zarı ile çekirdek zarı arasında uzanan kanalcık ve borucuklar sistemidir. Çoğu ökaryot hücrede en büyük organeldir.
ER kanalcıklarını çevreleyen zar, hücre zarına benzer yapıdadır. ER hücrelerin etkinliğine göre dağılımı, miktarı, biçimi bakımından farklılık gösterir.
⇒Hücre içi madde taşınımını sağlar.
⇒Yağ sentezinde ve steroit yapıda hormon salgılanmasında etkilidir.
⇒Hücrede asit, baz tepkimelerinin birbirini etkilemeden, ayrı ayrı odacıkların içinde oluşmasını sağlar.
⇒Hücreye destek sağlayarak hücrelerin mekanik etkilere karşı daha dayanıklı olmasını sağlar.
⇒ER hücredeki bazı organelleri oluşturabilir. Bunlar golgi, lizozom ve kofuldur.
⇒Hücre yaşlandıkça ER miktarı azalır. Buna bağlı olarak da hücrede madde yapımı ve taşınımı olayları yavaşlar.
⇒ER hücre bölünmesinin başlangıcında parçalanır ve bölünme tamamlandıktan sonra tekrar oluşturulur.
ER üzerinde ribozom taşıyıp taşımamasına göre granüllü ve granülsüz ER olmak üzere iki grupta incelenir.
1-) Granüllü ER
Granüllü ER zarı üzerinde ribozomlarda sentezlenen birçok protein ER içine girer. bu proteinlerin ribozomlarda sentezlenmiş halleri işlevsel değildir. Proteinler ER'de hücrenin çeşidine göre farklı işlemlerle yapısal değişikliğe uğratılarak işlenmiş olur. Daha sonra işlenen bu proteinler golgi cisimciğine taşınır ve burada görevlerine göre sınıflandırılır.
Özellikle protein sentezinin hızlı olduğu hücrelerde daha çok bulunur.
2-) Granülsüz ER
Üzerinde ribozom taşımaz. Yağ ve karbonhidrat metabolizmasında etkilidir. Granülsüz ER ayrıca kas hücrelerinde kalsiyum depolanmasında karaciğer hücrelerinde ilaçların etkisiz hale getirilmesinde rol oynar.
Endokrin bezlerde ve yağ sentezi yapan hücrelerde bulunur.
Sarkoplazmik Retikulum (SR)
Düz ve çizgili kaslarda bulunan özel bir tip granülsüz endoplazmik retikulumdur. Aradaki fark, SR'da bulunan proteinlerin kalsiyum depolamaya ve pompalamaya yaramalarıdır. Kas uyarılınca SR'de depolanan kalsiyum salınır, bu da kasın kasılmasına neden olur.
GOLGİ CİSİMCİĞİ
Golgi cisimciği zarla çevrili disk şeklinde üst üste dizilmiş yassı keselerden oluşmuştur. Ökaryot hücrelerde bulunan golgi cisimciği keselerinin sayısı, doku tipine ve metabolik faaliyetlere göre değişir. Hücrede genellikle çekirdeğe ve ER'ye yakın olarak bulunur.
Kan hücreleri, olgun spermler, prokaryot hücreler dışındaki hücrelerle bulunur. Salgı yapan hücrelerde fazla miktarda bulunur ve bulunduğu dokuya göre de uygun salgıları üretir.
Golgi cisimciğinde ER'den gelen maddeler (proteinler, lipitler ve karbonhidratlar) daha ileri derecede işlenir ve görevlerine göre sınıflandırılır. Buradaki işlemle ER'den gelen maddeler salgı görevi yapacak, plazma zarına, hücre duvarına ya da lizozomların yapısına katılacak şekilde farklılaştırılır.
Golgi cisimciğinde sentezlenen glikoprotein, glikolipit ve lipoproteinler plazma zarının yapısına katılır. Golgi cisimciğinde işlenen maddeler kesecikler halinde sitoplazmanın sıvı kısmına bırakılır.
Örnek: pankreas hücrelerindeki golgi cisimciğinde sentezlenen sindirim enzimleri salgı keseciklerinde depolanır ve gerektiğinde ekzositozla hücre dışına verilir.
Ayrıca golgi hücredeki sindirim enzimlerini paketleyerek lizozom organelini oluşturur. ER'den golgiye aktarılan protein, lipit ve karbonhidratlar daha ileri derecede işlenir ve görevlerine göre sınıflandırılırlar. Golgide işlenen bu maddeler kesecikler halinde sitoplazma sıvısına bırakılırlar.
Bu organel işlevini kaybederse salgı üretimi durur.
Örnek: yaş ilerledikçe tükürük salgısının azalması
LİZOZOM
Lizozomlar karbonhidrat, protein, lipit gibi organik bileşikleri parçalayıcı enzimler içeren, zarla çevrili organellerdir.
Alyuvar hücreleri dışında bütün hayvan hücrelerinde bulunur. Lizozomların sayıları akyuvar ve karaciğer hücrelerinde oldukça fazladır.
Yapılarında ER ya da golgi cisimciğinden oluşan lipoprotein yapısında bir zar ve zarın içini dolduran sindirim enzimleri vardır. Lizozom içindeki enzimler asidik (pH=5) ortamda çalıştığından, sitoplazmanın sıvı kısmında (pH=7) etkinlik göstermez. Bu sindirim enzimleri hücrenin fagositoz ya da pinositozla aldığı büyük moleküllü maddeleri sindirir. Lizozomlar ER ve golgi cisimciği tarafından şekillendirilir.
Granüllü ER'de sentezlenen pasif enzimleri içeren kesecikler golgi cisimciğine gönderilir. Golgi cisimciğine ggelen keseciklerdeki enzimler aktif hala gelerek buradan lizozom kesecikleri şeklinde sitoplazmanın sıvı kısmına bırakılır.
Besinler, besin kofuluna alındıktan sonra lizozom keseleri bu kofullarla birleşir ve difüzyonla hücre zarından geçebilecek kadar küçük moleküllere parçalanır. Geride kalan atık maddeler yüksek organizasyonlu canlılarda birikir ve bir zaman sonra hücre yaşlanmasıyla birlikte lipofuksin pigmentinin oluşumu görülür. Biriken bu madde yaşlı bireylerin ellerinde, omuzlarında ya da yüzünde kahverengi lekeler oluşturur.
Organizmada ölüm ve bazı hastalık durumlarında hücre içi kontrol mekanizması bozulduğundan lizozom enzimleri serbest kalır ve hücre içeriğini parçalar. Bu olaya otoliz adı verilir. Bazı durumlarda ise hücreler kendi lizozomları tarafından kontrollü olarak yok edilir. Kontrollü hücre ölümü adı verilen bu olaydan lizozom enzimleri tek başına sorumlu olmayıp diğer genetik faktörler de etkilidir.
KOFUL
Kofullar tek katlı zarla çevrili içi sıvı dolu keselerdir. Çekirdek zarı, hücre zarı, endoplazmik retikulum ve golgi tarafından oluşturulabilirler. Bitki ve hayvan hücrelerinde yapı ve görevleri bakımından farklılık gösterir.
Olgun bitki hücrelerinde genellikle bir merkezi koful bulunur. Merkezi kofulun içini dolduran sıvının derişimi yüksektir. Bu durum kofulun içine su girişi dolayısıyla kofulun şişmesine neden olur. Bu şişkinlik turgor basıncına ve bitkinin dik durmasına yol açar.
Bitki kofulunun içeriğinde suyla birlikte mineral tuzları, amino asitler, şekerler, atık ürünler ayrıca çeşitli pigmentler bulunur. Kofullar bitkide çeşitli görevleri yerine getirir.
►Şeker ve amino asitlerin geçici depo yeridir.
►Yapısındaki antosiyan gibi pigmentler çiçeklere renk verir. Bu pigmentler koful öz suyunun asit ya da baz oluşuna göre farklı renk gösterir. Koful öz suyu asidik ise kırmızı, bazik ise mavi, nötr ise menekşe rengi verir. Renkler böcekleri tozlaşma için bitkiye çeker. Meyvedeki renkler de hayvanları çekerek tohumun yayılmasında etkili olur.
►Tanin gibi organik atıklar için geçici depo görevi yapar. Yapraklar döküldüğünde atıklar bitkiden böylece uzaktırılmış olur. Bazı atık maddeler de kofulda birikerek kötü tat ve kokularıyla bitki yiyen hayvanları uzak tutar.
►Bazıları sindirim enzimleri içerir ve lizozoma benzer görev yapar.
Hayvan hücrelerinde kofullar, bitki hücresine göre çok daha küçüktür. Ancak sayıları daha fazla olabilir. Kofullar hayvan hücrelerinde ER veya golgi cisimciğinden oluşabilir. İçlerinde salgı maddeleri bulunur. Endositoz sonucu oluşanlar da besin kofulu olur.
Bir hücreli ökaryot canlılarda besin kofulu ve kontraktil koful (vurgan kofulu) bulunur. Besin kofuluna lizozomun eklenmesiyle sindirim kofulu oluşur.
MİTOKONDRİ
Genellikle oval veya çubuk şeklinde olan, çift katlı zara sahip bir organeldir. Mitokondri oksijenli solunumun yapıldığı organeldir. Prokaryot hücreler ve olgun alyuvarlar dışındaki tüm hücrelerde bulunur. Oksijenli solunum yapabilen bakterilerde mitokondri yerine mezozom adı verilen hücre zarı kıvrımları bulunur.
Mitokondrinin dış zarı düz iç zarı ise kıvrımlıdır.
Kıvrımlı olan bu yapıya krista
denir. Krista zarında enerji üretimini sağlayan elektron taşıma sistemi (ETS) bulunur. Kristaların kıvrımlı olması yüzeyi genişletir. Bu durum da mitokondrinin bulunduracağı ETS ve üretilecek enerji (ATP) miktarını artırır.
Mitokondrinin içi matriks adı verilen sıvı ile doludur. Burada solunumla ilgili enzimler, ribozom, DNA, RNA, protein, su ve mineraller bulunur.
Mitokondrilerin kendilerine ait DNA'ları bulunduğundan ihtiyaç durumunda kendilerini eşleyerek yeni mitokondriler oluşturabilirler. Mitokondrilerin çoğalması hücre kontrolünde gerçekleşir.
Mitokondrilerin kendilerine ait RNA ve ribozomlara sahip olması da kendilerine ait enzim ve proteinleri üretebileceklerini gösterir. Ancak mitokondri DNA'sındaki bilgi sınırlı olduğundan hücreden çıkarılan mitokondri tek başına yaşayamaz ve ölür.
Mitokondriler hücre içindeki organik besinleri oksijen yardımıyla inorganik maddelere dönüştürür. Böylelikle besinin yapısındaki kimyasal bağlardaki enerji açığa çıkar ve bu açığa çıkan enerji ATP şeklinde depolanır. Solunum sonucunda açığa çıkan su, hücrenin ve ortamın nemini artırırken çıkan karbondioksit asit özelliğinde olduğundan ortamın asitliğini artırır.
Enerji gereksinimi fazla olan beyin, çizgili kaslar, karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı fazladır. Bitkilerin her canlı hücresinde mitokondri vardır ve günün her saati faaliyeti devam eder.
PLASTİTLER
Bitkilerde ve bazı protistlerde (örneğin öglenada) bulunur. Mantarlar, hayvanlar ve prokaryotlarda yoktur. Yapı ve görevlerine göre plastitlerin üç çeşidi vardır.
a-) Kloroplast
Kloroplastlar ışık enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürüldüğü yerlerdir. Bu olaya fotosentez denir. Bitkilerin yeşil kısımlarında ve bazı protistlerde bulunan oval şekilde iki düz zardan oluşmuş bir yapıdır. Klorofil pigmentini bulundurdukları için yeşil renkli olan kloroplastlar yapraklarda, genç dallarda, olgunlaşmamış sebze ve meyvelerde bulunabilirler. Kloroplastın iç kısmı stroma denilen bir sıvı ile doludur. Stromada DNA, RNA, ribozomlar, fotosentez enzimleri bulunmaktadır. Stroma içine gömülü halde bulunan yassı diskler (tilakoit) kloroplastın üçüncü zar sistemini oluşturur. Klorofil pigmentleri tilakoitler üzerinde bulunur. Tilakoitler, kloroplast içinde üst üste dizilerek granum lamellerini (grana) oluşturur. Bu oluşum kloroplastın içinde daha fazla klorofil bulunmasını sağlar.
Lamellerin üzerinde klorofille birlikte bulunan elektron taşıma sistemi (ETS) kloroplastların kendi reaksiyonları için gerekli ATP'yi üretmesini sağlar. Kloroplastın kendine ait DNA'sı olduğundan ihtiyaca göre kendini eşleyebilir. Kendine ait RNA ve ribozomları sayesinde kendine ait enzim ve proteinleri üretebilir. Klorofil pigmentinden yoksun bitkilerde albinoluk görülür.
b-) Kromoplast
Kromoplastlar likopin (kırmızı), karoten (turuncu) ve ksantofil (sarı) olmak üzere çeşitli renk pigmentlerini içeren plastitlerdir. Kromaplastlarda fotosentez tepkimeleri gerçekleşmez. Bu pigmentler bitkilerde meyve ve çiçek renklerini oluşturur. Plastitler bazı iç ve dış faktörlere bağlı olarak birbirlerine dönüşebilirler.
Örnek: sonbaharda yaprağın yeşilden sarıya dönüşmesi (kloroplastın kromoplasta dönüşmesinin sonucu)
c-) Lökoplast
Bitkilerin ışık görmeyen kök ve gövdelerinde bulunan renksiz plastitlerdir. Depo görevi yapar. Bitkinin cinsine göre protein, yağ ve nişasta depolayabilir. Işık varlığında lökoplastlar kloroplasta dönüşebilir.