Boşaltım
İdrar Olusumu - Solucanlarda Bosaltim
Organizma metabolizmasında üretilen son ürünler kısmen zehirli olabilir. Eğer böyle maddeler vücuttan dışarıya çabuk atılırsa, vücut daha az yorulur.
Boşaltım çokhücrelilerde bazen deri ile olursa da, daha çok özel organlarla yapılır. Omurgalıların boşaltım organı 2 adet BÖBREK'tiv. Bunlar kaburganın iki yanında, bel bölgesinde yerleşmiştir. Buranın önünde karın, arkasında omurga ve bel kasları bulunur. Bu organlar böbrekleri travmalara {-vurma) karşı korur.
Erişkin bir insanda her biri yaklaşık 150 gr'dır. Böbrekler aorttan doğan bir atardamar ve alt ana toplardamara giden bir toplardamar ağıyla genel dolaşıma bağlıdır. Böbreklerden geçen kanın toplam miktarı, kalp debisinin yaklaşık % 20'sidir.
Böbreğin Yapısı
Böbrek kesilerek ikiye ayrılırsa, içte BÖBREK HAVUZU izlenir. Sidik borusu burayı sidik kesesi ile ilişkide tutar. Böbrek, bir böbrek arteri ve veni ile dolaşım sistemine bağlanır. Böbrek maddesi iki tabakadan oluşur. Dış tabaka böbrek karteksidir. Burası böbrek ağırlığının % 70'ini oluşturur ve insanda 1.2 milyon NEFRON taşır. İç kısım ise böbrek özüdür.
Bir nefron uzun bir böbrek kanalcığından meydana gelir. Bu kanalcığın başlangıç kısmında tas gibi bir genişlik bulunur. Bu tasa BOY/MAN kapsülü denir. Bu, kapiler yumağını, yani GLOMERU- LUS'u sarar. Böbrek kanalı çok dolambaçlıdır. HENLE BOĞUMU (KULPU)"nun saç firketesi şekli dikkati çeker.
Henle boğumundan geçen böbrek kanalı, toplama borusuna açılır. Toplama borusu böbrek özünü yapar. Bunlar BÖBREK PIRA MIDI erin in ucunda böbrek havuzuna açılır
İdrar Oluşumu
Böbreğin işleri suyu ve atık metabolitlerin suda eriyen kısımlarını dışarıya atmaktır. İlaç kalıntılarını da böbrek temizler. Bunların dışında, böbreğin kanla taşınan ve başka organlara hormon etkisi yapan maddeleri salgılayan içsalgı işlevi de vardır. Metabolik yıkım maddeleri ve kandaki diğer maddeler, nefronlara girer. Glomerulusun kan kapillerleri o kadar dardır ki kanı tutar. Tutma basıncı kan plazmasının yaklaşık % 20'sini kapilar çeperi ile Bowman kapsülüne pompalar. Kapilar çeperi filtre görevi yapar. Kan hücreleri ve protein molekülü gibi büyük tanecikler tutulur; ama küçük tanecikler porlardan su ile geçer. Bu filtrasyonla PRlMER İDRAR oluşur. Bunda glikoz, aminosit, idrar ve iyonlar gibi kanın önemli kısımları bulunur. Bazı maddeler, böbrek kanalına bu filtrasyonla değil de aktif transportla geçer. Ürikasit protonlar ve bazı vitamin ve ilaçlar, örneğin penisilin, dışarı atılır.
Yetişkin bir insanın böbreğinde günde 170 gr. primer idrar yapılır. Yaklaşık 1,5 litre urin dışarıya atılır. Böbrek kanalı ve toplanma boru sistemi yolu ile su geriye kazanılır. Glomerulusdaki filtrasyon basıncında, vücut için çok gerekli maddeler de primer idrara pompalanır. Vücut, suyun geri kazanılma işleminde, bu maddelerin önemli bir bölümünü de geriye çeker. Bu olaya GERİ EMİLME denir.
Böbrek dokusunda geri emilme özel bir ozmotik durumda mümkündür. Böbrek kanalının çevresindeki ozmotik değer böbrek korteksinden piramidine doğru artar. Ayrıca kanalcık çeperi suyu kısmen iyi geçirir, diğer kısımlar geçirmez.
kapsüle yakın böbrek kanalı kısımlarında Na iyonları, glikoz, aminoasit ve diğer maddeler aktif madde nakli ile yakındaki dokuya iletilir. Boşaltmanın dengelenmesi için negatif yüklü klorid iyonları, Na iyonlarını pasif olarak izlerler. İdrarın bir bölümü aynı şekilde burada doku veya kana difüzyonla geri geçer. Farklı yoğunluktaki maddelerle, böbrek kanalının içine ve dışına, suyun ozmotik olarak gelmesi için etki yapılır.
Geri kalan su henle kulpunda, onu izleyen kapsüle uzak kanalda ve toplama borusunda primer idrara verilir. Bunun için böbrek dokusundaki yoğunluk farkından yararlanılır. Bu ise henle kulpu tarafından yapılır. Akıcı madde yukarı çıkan dalda aşağı inene göre karşı yönde aktığından, karşı akım prensibinden söz edilir.
(1) Henle Kulpunun ilk bölümünün çeperi suyu geçirir. (2) Kulpun aşağıya inen kısmı, artan ozmotik, değere sahip bir çevreye gider. Kanal ve çevresi arasındaki ozmotik basınç farkı yüzünden suyun % 70'e yakın kısmı böbrek kanalını terkeder. Kulpun yukarı çıkan kısmında (3) çeper suyu geçirmez. Böylece suyun böbrek kanalına ozmotik basınca bağlı olarak dönmesi önlenir. Burada aktif madde nakli Na iyonları ve muhtemelen klorür iyonları çevredeki dokuya nakledilir. Böbrek kanalının ileri bölümünde (4) çeper tekrar suyu geçirir. Burada suyun diğer kısmı yoğunluk farkına yolaçan iyonları izler ve idrar tekrar yoğunluk kazanır. Suyun geri emilmesi için ortaya çıkan aktivasyon gücü tuzu aktif olarak nakleder.
Organizmadaki asit ve baz dengesini kısmen böbrek ayarlar. Böbrek akciğerle beraber, iç ortam değişmezliği (=homeostazi)'nin dengesini sağlayan tampon sistemlerini oluşturur. Bu amaçla H+ iyonları, bikarbonat (HCOy) iyonları ve (NH4+) iyonları arasındaki alışverişi temin gibi önemli bir görevi de yerine getirir.
Bunun dışında böbrek iç salgı bezi olarak üç büyük sistemi kapsar, bunlar: sistemik atardamar basıncını ayarlama; fosfor ve kalsiyum metabolizmasını etkileme ve hematolojik işlevidir. Fosfor-kalsiyum (=F-Ca) metabolizması böbreğin boşaltım işlevi ile düzenlenir. Böbrek F-Ca iyonlarının kandaki düzeylerine bağlı olarak idrardaki Ca ve F iyonlarını emer ve süzer. Böbrek aynı zamanda D vitamini metabolizmasına da etki yapar. Bu vitamin aktif olmayan biçimiyle ve kan yoluyla böbreğe gelir. Kemik yapısında etkili olabilmek için böbreklerde molekülsel bir değişim geçirir. Böbrek alyuvar olgunlaşmasını sağlayan eritropoiyetin hormonunu salgılar. Kronik böbrek yetmezliğinde bu işler bozulur. Bu da kansızlığa ve iskelette kireç eksikliğine yol açar.
Böbrek rahatsızlıkları durumunda, boşaltım sistemini incelemede ürografi, endoskopi, sitoskopi (endoskopi ile mesaneye bakmak) ve arteryografi yöntemleri kullanılır.
Kontraktil Vakuoller
Tatlısu tekhücrelilerinden terliksi hayvan hücresine ozmotik yolla sürekli su girer. Fazla su yıldız şeklindeki kanallarda birikir. Bunlar vakuollere boşaltılır. Vakuoller böylece şişer ve kasılır. Bu yolla suya basınç uygulanır ve onu boşaltım kanalı ile dışarı atmak mümkün olur. Bu olaylandığı sırada plazmadaki su kanalları vasıtası ile tekrar vakuollere boşaltılır ve bu olay sürüp gider. Vakuoller düzenli olarak kontraktil (kasılıp gevşeme) hareket yapar. Bu şekildeki tekhücrelilerin boşaltım vakuollerine KONTRAKTİL VAKUOL denir.
Eğer deneysel olarak çevredeki tuz yoğunluğu artırılırsa, kontraktil vakuollerin faaliyeti azalır. Hatta izotonik tuz çözeltisinde tekhücrelilerin kontraktil vakuolü çalışmaz. Denizdeki tekhücrelilerde kontraktil vakuol bulunmaz. Çünkü deniz suyundaki tuz yoğunluğunun fazlalığı nedeniyle, su ozmotik yolla hücreye giremez.
Solucanlarda Boşaltım Organı
Evrim sürecinde hayvanlarda farklı boşaltım organı tipleri gelişmiştir. Yassı solucanlarda PROTONEFRİDİYUM tipi bulunur. Protonefiridiyum, başlangıcındaki büyük hücrede kamçılı bir başlık taşıyan kanaldan oluşur. Başlık kanala uzanır. Kanal çeperi, bu bölgede kesintiye uğrar. Su vücut dokusundan kanaldaki kesinti çubukları arasına girip, kamçı ile hareket ettirilir.
Denizde yaşayan yassı solucanlarda protonefridiyumlar zayıf yapılıdır. Bunlar vücuda ozmotik yolla giren (ozmoregülasyon) suyu uzaklaştırmaya yarar.
Toprak solucanı her vücut segmentinde bir çift METANEFRÎDİYUM taşır. . Bunlar açık olan ve üzerinde çok sayıda kamçı taşıyan huni ile sıvıyla dolu vücut boşluğuna girer. Huniye uzun ve dolambaçlı bir kanal bağlı olup dışarıya açılır. Kanalın çeperini genellikle kılcal damarlar sararak, kandaki metabolitlerin kanala verilmesini sağlar.
Boşaltım
Akciğer Solunumu Nedir
Afrika, Güney Amerika ve Avustralya'da, yaz mevsiminde kuraklık nedeniyle suyu çekilen göllerde çamura girerek yazı atlatan balık türleri vardır. Bunun için yukarıya doğru bir hava kanalı açarak, oradan solunurlar. Akciğerli balıklar adı da verilen bu türler, bir balık grubunun yaşayan örnekleri olup, 300 milyon yıl önce devonda gelişmiştir. Bunlar, çeperinde çok miktarda dallanan kan damarı taşıyan yüzme kesesi ile ve suda iken solungaçla solunurlar.
Kurbağa yavruları solungaçla, erişkin kurbağa ise akciğerle solunur. Kurbağa akciğerinin iç çeperi solunumu artırmak için katlantılarla, daha ileri omurgalı hayvanlarda ise akciğerin iç yüzeyi katlantı ve bölmelere ayrılıp büyütülür . Kuşlarda solunum akciğerledir. Bol hava kesesi taşırlar.
Hava, soluk borusunun dallanmaları (=BRONŞ) ile iki akciğer kanadına birden gönderilir. Bronşlar memelilerde daha da dallanır. Bunların ucunda da çok küçük, akciğer torbacıkları (=ALVEOL) bulunur. Alveol çeperi çok ince olup kılcallardan oluşan bir ağla sarılır. 02, alveollerin hava bölgesinden difüzyonla kana geçer. Akciğerlerin gazların difüzyonu için üstlendiği görev çok önemlidir. Gaz alışverişini üstlenen epitellerin yüzeyi büyük ve dar çeperlidir. Örneğin insan akciğer epitelinin yüzeyi 50-80 m2 olup, üç odalı bir apartman katının yüzeyi kadardır.
C02 ise karşı istikamette difüzyonla dışarıya çıkar. Difüzyon yolu ince çeperler nedeni ile çok kısadır, bu yüzden difüzyon çok hızlı olur.
Solunumun Düzenlenmesi
Erişkin bir insan dinlenirken yaklaşık 0,31 dakika-1 02 kullanır ve 0,25 dakika-1 C02 dışarı atar. Vücudun ağır işleri yapması halinde, bu değerler 10 misli artar. Solunum vücudun metabolizma gereksinmelerine uyar, yani gerekirse daha çok 02 alıp C02 verir.
Soluk alışverişini "ARKA BEYİN" yönetir. Buradaki sinir hücreleri soluk alış verişi için diyaframdaki solunum kasına ve kaburga arasına impulslar gönderir. Soluk alış ve veriş ritmi, sinir hücresi gruplarından birinin diğerini inhibe etmesi ile olur. Bu yüzden arka beyinde SOLUK ALMA MERKEZİ ve SOLUK VERME MERKEZİ diye iki merkez ayırtedilir.
Kanda 02 miktarı azalırsa, boyun ve vücut atardamarı çeperindeki kimyasal almaçlar (=Kemoreseptör) uyarılır. Bu, soluk alış merkezi ve solunum kaslarını aktive eder. Soluk alış merkezi kandaki C02 artsa bile aynı şekilde reaksiyon gösterir. Bu arada karbon asidi oluşur ve kanın pH değeri düşer. pH değerinin ölçülmesi beyindeki kemoreseptörlerle olur. Beynin içinde, beyin sıvısı ile dolu VENTRIKEL bulunur. Kan ve beyin sıvısı arasında madde değişimi olduğundan, bu iki sıvının pH değeri eşitlenir ve ventrikel çeperindeki kemoreseptörler asitlenmeyi kaydeder. Bunun sonucunda solunum faaliyeti artırılarak kandaki C02 uzaklaştırılır. Böylece karbon asidinin yoğunluğu düşer ve pH değeri tekrar yükselir.
Solunum faaliyetinin düzenlenmesi, akciğer çeperindeki GENİŞLEME RESEPTÖRLERİ yolu ile de olur. Soluk alınırken bunlar uyarılır. Bu soluk alma merkezini inhibe eder ve aynı anda soluk verme merkezi aktive edilir. Soluk verme, soluk alma merkezini uyarır.
Korku ve ani heyecanda solunum istemsiz olarak süratlenir. Solunum hareketlerinin derinden ve süratli oluşu bilinçli olarak değiştirilir. Ayrıca solunum faaliyeti vücut sıcaklığı, örneğin ateşlenme ve hapşırma, pıskırma gibi reflekslerle de etkilenir. Bu durum arka beyindeki solunum merkezinden başka, büyük beyin ve diğer beyin hücrelerinde de solunumu etkileyen başka merkezlerin olduğunu gösterir.
Solungaç Solunumu Nedir
Balık ve diğer sucul hayvanlar, örneğin yengeç ve midyeler, serbest Oz'i sudan alır. Bir litre su 10 ml 02 içerir. Bu hayvanlar bunun için kuvvetli bir şekilde kanlanmış deri plakaları, yani SOLUNGAÇ taşır. 02 solungaç ve kılcal damar çeperi ile kana difüzyonla girer ve onunla vücut dokusuna taşınır. Her litre solungaç kanı için 15 İt su, solungaçlar tarafından pompalandığından balığın bir litre kanı 10 ml x 15 x % 80 = 120 mi 02 alır. İnsan ise her litre akciğer kanı için sadece 1 lt havayı, yani yaklaşık 200 ml oksijeni alabilir. Balık solungacı etkinliğinin en yüksek derecesine karşıt akım kuramı çerçevesinde ulaşır. Burada su ve kan karşıt yönlerde birbirine doğru akarak gider. Oksijence zengin su solungaca girerken, oksijence fakir kanla karşılaşır. Çok az bir parsiyal basınç farkında bile sudaki oksijen difüzyonla kana geçer.
Solunum suyu çok ince tabakalardan solungaçlarla pompalanır (Solungaç Solunum). Solungaç lamelleri arasında 20-50 um'lik aralık vardır. Su, ağzın ve solungacın açılması ile ağza çekilir. Ağız ve solungacın daraltılması ile solungaç yarıklarından tekrar dışarıya verilir.
Solungaçlar çok ince ve duyarlı deri oluşumudur. Yaralanmalardan korunmak için kemikli balıklarda solungaç kapağı (=OPERKULUM) vardır. Kurbağa yavruları suda iken solungaçla, karaya geçtikten sonra da akciğer ve deri ile solunurlar. Suda yaşayan omurgasızlar da solungaçlarını vücutlarının çeşitli bölgelerinde taşır.
Trake Solunumu Nedir
Sivrisinek larvaları ve bazı su böcekleri su yüzeyinin hemen altında bulunurlar ve solunum boruları kanalı ile aldıkları hava kabarcığını abdomenlerinin uç kısmında tutarlar (Trake Solunum). Böceklerin çoğunun vücut segmentinin sağ ve solunda solunum açıklığı (=stigma) bulunur. Hava buradan çok dallı bir boru sistemine geçer. Bu boru sistemine "TRAKE" denir. Bunlar da çok ince TRAKEOLLER'e dallanır.
02 bunlar kanalı ile vücut hücrelerine taşınır. 02'nin geçişi difüzyonla olur. Bazı böcekler solunumu hızlandırır. Mayıs böceği uçmadan önce vücuduna 02 pompalar. Kas hareketi ile havayı boru sistemine iletir oradan da 02 artmış bir şekilde organlara gönderilir. C02 de aynı yolla vücuttan atılır. Birçok böcek türü difüzyonu göğüs ve abdomenin aktif solunum hareketleri ile destekler. Bu arada trakeler sıkıştırılır (aktif soluk verme) veya kendiliğinden gevşer (pasif soluk alma). Solunumda kullanılan gazların iletimi çok kısa mesafelerde olur. Bu yüzden de bütün böcekler nisbeten küçüktür
Deri Solunumu
Terliksi hayvan oksijeni hücre yüzeyinin tamamı ile alır. Aynı şekilde basit yapılı tatlısu polibi gibi çok hücrelilerde veya bazı solucanlarda, deri ile vücuda difüzyonla oksijen alınır. Oksijen, yoğunluk farkı nedeniyle vücuda girerken, aynı nedenle C09 vücuddan dışarıya verilir. Solunumun bu şeklinin etkinliği azdır, çünkü difüzyonla nakledilecek gazın iletileceği mesafe ancak 1 mm olabilir. Bu nedenle büyük organizmalarda deri solunumu çok azdır. Bunun dışında büyük hayvanların derisi oldukça sert ve gaz geçirgenliği düşüktür. Deri solunumu burada, ilave bir solunum şeklidir. Bununla birlikte bazı durumlarda omurgalı hayvanlarda önemli olabilir. Mesela bir kurbağa kışı hiç hareket etmeden geçirir. Suyun altında olduğundan kurbağa akciğer solunumu yapamaz. Metabolik olayların en düşük düzeyde tutulduğu bu dönemde, deri solunumu ile alınan 02 miktarı, metabolik olayların tamamının durmaması için yeterlidir. Deri solunumunun insan solunumundaki payı ise sadece % 1'dir.
Bitkilerde Gövde
Gelişme düzeyi yüksek bitkilerin toprak üstündeki yaprak ve üreme organlarını taşıyan, silindirik yapılı ve dallanma gösteren organa GÖVDE denir. Gövde genelde yer üstünde gelişir; ama bazı bitkilerde patates (=Solanum tuberosum) hem yeraltı hem de yerüstü gövdeleri vardır. Deniz yosunları ve mantarların gerçek gövdeleri yoktur. Kesilen bir lale bitkisi hemen solmaya başlar. Gövde kanalı ile başka su iletilmez; ama buharlaşma yaprak ve çiçek vasıtasıyla devam eder. Renkli su bulunan bir kaba,çiçekli bir bitki konup gövdenin enine kesiti incelenirse, renk maddesi sadece su ve mineral tuzların kökten yukarıya doğru iletildiği iletim demetleri bölgesinde izlenir. Bu dokuya iletim demetlerinin "KSİLEM"(=xylem)i veya kanal bölgesi denir. İletim demetlerinin dışında da iletim yollan vardır. Bunlar asimilasyon ürünlerini yapraklardan alarak taşır. Bu kısma elek veya FLOEM (=Phloem) denir. Çiftçeneklilerde (=Dikotiledon) ksilem ve floem arasında genellikle farklılaşmamış ve bölünebilen bir doku hattı yer alır. Buna "KAMBİYUM" denir. Kambiyum, odunsu bitkilerin enine büyümesinde rol oynar. İletim kanalları uzunlamasına hücrelerden oluşur. Bu hücrelerin yapısı ksilem ve floemde farklıdır.
Ksilem "TRAKE" ve "TRAKEİD" içerir. Bunlar ardarda bulunan ölü hücre borularıdır. Bu hücrelerin protoplastı çözüldüğünden su akışı kolaydır. Trakeidlerde ucu sivri hücreler, özel açıklıklar (=geçit) kanalı ile onları izleyen hücrelerle ilişkidedir. Trakelerde enine çeperler tamamen çözünmüştür. Bazı borular bir metre kadar uzunluktadır (meşede 10-100 cm). Çeperler odunlaşmıştır. Yaprakların su kaybı nedeni ile boru içinde bir alçak basınç oluşur. Boruların genişliği 0,25 mm (meşede) ile 0,006 mm (ıhlamurda) arasında değişebilir. Çeperlerdeki birikimler halka veya helezoniktir. Böylece komşu dokularla su ve diğer maddeleri değiştokuş ederler.
Floem elek boruları taşır. Bunlar plazmalı, uzun ve canlı hücrelerden oluşur. Çekirdekleri yoktur ve yakındaki küçük kayma hücreleri ile plazmatik ilişkidedirler. Elek borularının hücre çeperleri odunlaşmamıştır. Elek hücreleri arasındaki enine çeperler elek gibi delikli olup protoplastları elek porları aracılığıyla ilişkidedir.
İletim demetleri kökdeki merkezi silindirde beraberce bulunur. Bunlar ibreli ağaç gövdesinde ve çiftçeneklilerde bir daire üzerine yerleşir. Tekçeneklilerde gövde kesitinin her tarafına yayılır. İletim demetleri arasında öz ışınları yer alır. Bunlar ince çeperli hücrelerin oluşturduğu temel dokudan meydana gelir ve öz ile kabuk arasında madde değişimini sağlar. İletim demetleri yaprakta bağ halinde olup, yaprak damarlarını oluşturur. Bu damarlar tekçeneklilerde paralel, çiftçeneklilerde ise ağsı bir yapıdadır.
Bitki Gövdesi ve Enine Büyüme
Gövde ekseni, uç kısımda "VEJETASYON NOKTASI" denen bir büyüme bölgesi taşır. Gövde çok sayıda hücre bölünmesi ile enine büyür. Buna "PRİMER ENİNE BÜYÜME" denir. Hücreler daha sonra farklılaşmaya başlar ve çok nadiren bölünür. Bir bitki sürekli olarak büyürse iletim elemanları ve destek doku yeterli olamayacağından bu dokular ilaveten yapılır. Bu nedenle ibreli ve daha küçük dikotiledon bitkiler gövde eksenini güçlendirmek için ayrıca "SEKONDER ENİNE BÜYÜME" yapar. Bunun için gerekli olan en önemli koşul, bölünme yeteneğindeki hücrelere sahip bir kambiyumun varlığıdır. Daha baştan beri genellikle kapalı bir kambiyum halkası mevcut olup, sürekli yeni hücreler üretir ve bunları dışa ve içeriye gönderir. Bu yeni hücreler konumlarına göre ksilem veya floem elemanlarına dönüşür. Diğer türlerde kambiyum sadece iletim demetlerinde bulunur. Bu açık iletim demetlerindeki kambiyum üniteleri bir halkaya dönüşür ve aynı şekilde yeni ksilem ve floem hücreleri yapar. Bu şekilde, sekonder ksilem olarak "ODUN" ve sekonder floem olarak da "SOYMUK" oluşur. Kambiyumun faaliyeti mevsimsel bir ritme bağlıdır. İlkbaharda yapraklar sürünce, artan su gereksinimini karşılamak için geniş olan ksilem boruları oluşur. Bu dönem vejetasyon mevsimi olup büyümenin gerçekleştiği dönemdir. Sonraki mevsimde, örneğin sonbaharda, odun elemanları daha daralır ve kalın çeperli olur. Bu şekilde "YILLIK HALKA"lar oluşur. İlkbahar halkaları sonbahara göre daha açık renklidir. Bir açık bir koyu halka bir yıllık enine büyümeyi gösterir. Yıllık halkalar sayılarak ağacın yaşı saptanır. Buna göre en içteki halka en yaşlı, en dıştaki en geç yıllık halkadır. Çünkü kambiyum tarafından en son meydana getirilen halka, en dışdakidir.
Bitkinin Gövdesi ve Gövde Metamorfozları
Gövdenin esas görevi dışında, başka işlere yönelmesi sonucu, gövde metamorfozları oluşur. Bunlar genelde iki gruba ayrılır:
a) Süsen {-İris), mührüsüleyman (=Polygonatum) gibi toprakaltında sürünücü bir şekilde gelişen rizom gövdesi; patates, yer elması (=Helianthus tuberosus) ve siklamen (=Cyclamen neopolitanum)'deki gibi toprakaltında gelişen etli ve yuvarlak yumru gövde ve soğan (=Allium cepa), sümbül (=Hyacinthus sp.) ve lale (=Tulipa sp.) gibi toprakaltında gelişen ve tabla denen gövdenin etrafında pul yapraklarla örtülü soğan (=Bulbus) ve sert soğan (ör. kılıçotu -Gladiolus sp.) gövde tiplerinin yer aldığı TOPRAKALTI GÖVDE MATAMORFOZLARI vardır.
b) Gövdenin yere uzandığı sürünücü gövde, örneğin çilek (-Fragaria vesca); kurak bölgedeki bitkilerde yaprakların indirgendiği ve asimilasyonu da yürüttüğü asimilasyon gövdesi (ör. kaktüsler, sütleğenler ); asma (-Vitis vinifera) gibi tutma ve sarılmaya yarayan sarılıcı gövde ve nihayet abdestbozan {-Sarcopoterium spinosum), kadıntuzluğu (=Berberis vulgaris) ve ateşdikeni (=Pyracantha coccinea)'ndeki gibi sürgünlerin diken halini aldığı diken gövdelerinin yer aldığı TOPRAKÜSTÜ GÖVDE METAMORFOZLARI vardır.
Monokotiledonlarda (=Tekçeneklilerde) İletim Demetleri
Monokotiledonların iletim demetleri oldukça dengeli bir şekilde sap üzerine dağılmıştır. İletim demetlerinin mikroskobik yapısı da ilginçtir. İç kısımdaki ksilem ve dıştaki floem arasında kambiyum bulunmaz. Kapalı iletim demetlerinden söz edilir. Enine büyüme kambiyumdan gerçekleştiği için, yucca bitkisi gibi bazı ayrıcalar dışında, monokotiledon (=tekçenekliler)larda sekonder enine büyüme mümkün değildir.
Bitki Gövde ve Su Nakli
Bitkisel ürün için suyun önemi çok büyüktür. Örneğin tahıl bitkileri bir ton dane için yaklaşık 500 ton suya gereksinim duyar. Dane karbonhidratı içinde ise sadece 0,6 ton su fikse edilir. Bir kg kuru kütle için gereken su miktarı çeşitli bitkilerde farklıdır (örneğin söğütte, akçaağaca göre iki mislidir). Su noksanlığı söz konusu olursa, su
kaybı stomalar kapatılarak engellenir. Su bitkide iletim demetlerinin ölü hücreleri ve hücre çeperindeki küçük boşluklar üzerinden nakledilir. Burada endodermis hücreleri bir ayrıcalık oluşturur. Onlar suyun ve onda çözünen madde akışını kökte kontrol öderler. Eğer gövdeden halka şeklinde bir parça soymuk çıkarılırsa yapraklar solmaz. Yani su nakli odunun iletim borularında devam eder. Bununla birlikte asimilasyon ürünleri elek boruları kesildiği için köke ulaşamaz.
Asimilasyon Ürünlerinin (=Asimilat) Nakledilmesi
Bitkinin klorofilsiz kısımları fotosentez yapmaz; ama karbonhidrata ihtiyaç duyar. Bunlar kök, çiçek, meyva, tohum ve gövde ucu olup yapraklardan karbonhidrat alır. Bunun iletimi floem suyu kanalı ile olur. Floem suyunda çözünen maddelerin % 90'dan daha fazlası şekerlerden ve özellikle de sakkarozdan oluşur. Az miktarda aminoasit ve azot içeren diğer maddeler de nakledilir.
Asimilatların iletimi, genel olarak "TRACER" denen radyoaktif madde kullanılarak incelenir. Eğer bir bitki, radyoaktivite yayan 14C izotopunu şeker yapabiliyorsa, şekerin takip ettiği yol bitkide izlenebilir. Bu yöntemle gövdenin üst kısmındaki yaprakların asimilatlarını gövde ucuna, alttaki yaprakların ise köke ilettikleri belirlenir. Meyva oluşumu sırasında ise asimilatların tamamı meyva ve tohumlara gönderilir. Tracer yöntemi ile asimilatların iletim hızı da ölçülür. Bu hız saatte 50-100 cm'yi ancak bulur.
Asimilat İletim Mekanizması
Yaprak hücrelerinde, fotosentez nedeniyle şeker yoğunluğu yüksektir. Şeker, floem özsuyu ile yoğunluğun az olduğu bitki bölümlerine gönderilir. Yoğunluk farkları besin iletimi için kullanılır.
Şeker önce aktif olarak yaprak iç dokusu hücrelerinden iletim hücrelerine getirilir. Oradan çok sayıdaki plazma bağı üzerinden floeme geçer. Burada şeker yoğunluğu artar. Bu komşu dokulardan özellikle ksilem borularından floeme ozmotik su girişine neden olur. Kök gibi şeker yoğunluğunun düşük olduğu kısımlarda floem suyu tekrar boşaltılır. Şeker floem borularından iletim hücrelerine geçer. Oradan da, muhtemelen aktif madde iletimi ile kök hücrelerine verilir. Floemde şeker yoğunluğunun azalması, komşu hücrelerde ozmotik su çıkışına yol açar. Böylece floem özsuyu yavaşça floemin dolduğu bölgelerden, boşaltıldığı yere doğru akar. Bu teoriye, asimilat iletiminin "BASINÇLI AKIM TEORİSİ" denir.
Kök Nedir, Kök Çeşitleri Nelerdir
Çok az ayrıca dışında kökler bitkinin yeraltındaki kısımlarıdır. Bunlar bitkiyi toprağa bağlar, su ve mineral tuzları alır. Kökler genellikle şeker pancarı ve havuçtaki gibi önemli depo organı olarak görev yapar. Genel olarak ana kök (=primer kök), yan kök (=sekonder kök) ve ek kök (=adventif kök)'e ayrılır.
Kökün Yapısı ve Kök Hücresi
Kök çeşitlilik gösterir ve bitkinin toprağa tutunması ve su ile mineral tuzların emilmesini sağlama gibi iki önemli görevi vardır. Kökün enine kesidi incelendiğinde bir "MERKEZİ SİLİNDİR" görülür. Bu kabuk dokusu tarafından sarılır. Kokucu bölgesindeki dış kısma "RİZODERMİS", iç kısma ise "ENDODERMİS" denir. Büyüme zonunun bulunduğu kokucu bir "KÖK YÜKSÜĞÜ" tarafından sarılır ve bu yolla da korunur. Bunun hemen akabinde kök saçağı (yan köklerinin) yer aldığı bölge gelir. Yaşlı kök kısımlarında kök saçağı bulunmaz.
Su ve mineral tuzlarının alınımı sadece kök saçağı bölgesinde gerçekleşir. Kök saçaklarının etrafında çeperler vardır ve uzunlukları ise birkaç milimetreyi bulur.
Kök saçaklarını rizodermis yapar. Bunlar toprak tanecikleri arasına girip, binleri bulan (1 cm 'de birkaç bin adet) sayıları ile kökün yüzeyini artırır. Bir çavdarın tahminen 10 milyardan daha fazla kök saçağı vardır. Bu kök saçakları ardarda eklenirse 10 000 km'lik bir uzunluğa ulaşır. Bunlar sadece birkaç gün yaşar; ama sürekli olarak yeni kök saçakları oluşur. Bunların ölümü ile birlikte rizodermis hücreleri de parçalanır. Böylece onların altındaki kabuk tabakası yeni bir kapama dokusuna dönüşür. Kabuğun hücreleri de su geçirmez mantar maddesi depolar. Bu nedenle kökün yaşlı bölümlerine su giremez. Merkezî silindir iletim ve destek dokudan oluşur. Merkezdeki bu yerleşim düzeni, köke daha çok çekme ve eğilme yeteneği verir.
Köklerin esas görevlerinden başka işlevleri metamorfoz (=değişim)'a uğrayarak gerçekleştirir. Buna göre kök besin maddesi depolar (=depo kökü, örneğin, patates, yıldız çiçeği ve turp); bataklık bölgelerde solunum kökleri yaparlar; duvar sarmaşığı (=Hedera helix)'ndaki gibi tutunma kökü; bir süs bitkisi olan deve tapanı (=Monstera deliciosa) ve mısır (=Zea mayadaki gibi destek kök olabilir; sıcak ülkelerde sıkça rastlanan, örneğin orkidelerdeki gibi asimilasyon kökü oluşturulabilir. Ökseotu (=Viscum albüm), cinsaçı (-Cuscuta sp.) ve canavarotu (=Drobanche sp.) gibi parazit bitkilerin, konak bitkiden yararlanmak için yaptıkları sömürücü kökler ya da emme kökler; Çiğdem (—Crocus sp.) ve Türkalacası {-Lilium martagon) gibi bitkiler, toprakaltı gövdelerinin daha derine gitmesini sağlamak için çekme kökleri yaparlar ve nihayet hurma ve palmiyelerdeki gibi diken şeklinde olan kökler koruyucu görev yapar.
Kökün Suyu Alması
Kökler, toprağın su rezervi ile ilişkidedir. Toprak tanecikleri arasındaki boşluk-lu bölgelerde kapiler su toplandığı halde, hidrat suyu toprak taneciklerinin üstünde bağlı olarak bulunur. Bitki, suyun bu her iki şeklini de kullanır.
Su köke, saçak bölgesindeki mantarlaşmamış hücre çeperinden kolayca girer. Buradan iki farklı yolla merkezi silindire geçer. Birinci yolda kapiler boşluklarla hücre çeperindeki mantar benzeri birikim ile bu yoldan suyun ilerlemesi engellenir. "CASPARY" adı verilen bu hatlar suyu geçirmez. Su ancak endodermis hücrelerinin protoplastlan üzerinden ilerler. Su diğer yolla da kök kabuk hücrelerinin protoplastlan ile endodermis hücrelerinin plazmasına iletilir. Buradan da merkezi silindirin su iletim borularına geçer.
Suyun kabuk doku tarafından yer değiştirmesinden kök hücrelerinin dıştan içe doğru artan ozmotik emme gücü sorumludur. Bununla beraber emme gücü endodermisde oldukça azalır. Bu duruma "ENDODERMİS PATLAMASI" denir.
Endodermisden merkezi silindire giden başka bir yol için ozmotik kuvvet söz konusu değildir. Ama merkezi silindirin kanallarında suyu muhtemelen endodermis hücrelerinden çeken düşük bir basınç vardır. Bu düşük basınç, yapraktaki buharlaşma faaliyeti sonucu oluşur. Bitki endodermis hücreleri sayesinde içinde birçok iyon ve molekül bulunan su alma işini düzenler.
Kökün İyonları Alması, Bitkilerde Kök
Kural olarak topraktaki iyonlar, kök saçağında bulunan hücrelere göre daha az yoğundur. Kök saçakları topraktan su ile birlikte onda çözünen mineral tuzlan da alır. Toprak bu maddeler için önemli bir depodur. Bununla birlikte mineral tuzlarının % 98'i zor çözünür ve ancak çok yavaş serbest hale geçer. Yaklaşık % 0,2'si kapilar toprak suyunda çözünmüş olup hemen kullanıma hazırdır. Geriye kalan kısım toprak taneciklerinin üst yüzeyince emilir. Örneğin kil mineralleri gibi negatif yüklü parçacıklar, katyonlara bağlanır. Bitki bu iyonları, iyon değiştirme işlemi ile kazanır. Bunun için bitki katyonları alır ve protonları dışarıya verir. Anyonlar hidrokarbon (=HCC>3) iyonlarına karşı değiştirilir.
Ölçümler kök hücresindeki anorganik iyon yoğunluğunun onu saran topraktakine göre daha yüksek olduğunu gösterir. İyonlar, yoğunluk düşüşü ile alınır ve zenginleşir. Bu ise sadece ATP kullanımı ile olur; ama seçici olarak alınma gibi bir avantaja sahiptir. Bundan belli bazı iyonların, toprağın mineral tuz rezervinden seçilip alınabilme imkanı doğar. Bitki bu şekilde, K- ve P- iyonları ile takviye edilir. İyonlar kabuk hücrelerinin protoplastlan sayesinde endodermise kadar taşınır. Endodermis hücreleri onları aktif olarak su iletim borularına verir.
Kökler solunum için havaya gereksinim duyar. Onlar toprağın boşluklu bölgelerindeki toprak havasını kullanır. Toprak çok ıslanırsa hava su tarafından dışarıya çıkmaya zorlanır. Bunun sonucunda kökler çürür ve ölür. Bunu da bitkinin ölümü izler.
Kök Basıncı ve Kök Bilgisi
Eğer nem yüksekse, buharlaşma çok zor olur. Kadın mantosu ve diğer birçok ot türü gibi bazı bitkiler, su atarak mineral tuz naklini zorlayabilirler. Onlar aktif olarak, yani enerji kullanıp, suyu özel su yarıklarından (=hidatod) veya yaprak ucu ve kenarındaki su bezlerinden sıkıştırır. Çiği andıran yapıları, sabahın erken saatlerinde izlemek mümkündür. Suyun bu şekilde aktif olarak salgılanmasına "GUTASYON" denir. Buna benzer bir durum da bitkinin belli bölgelerinde olan kanamadır. Eğer bitkinin dalı kesilirse, gövdeden sürekli olarak akıcı bir madde çıkar. Bu olay daha çok huşda (=Betula sp.) görülebilir; öyleki ilkbaharda kesilen noktadan litrelerce şekerli su akar.
Depolanan besin maddesi, buharlaşma ile iletimin daha düşük olduğu bir dönemde tomurcuklara doğru gönderilir ve orada biriktirilir.
Gutasyon ve kanamanın nedeni "KÖK BASINCF'dır. Bu durum buharlaşma hiç olmadığında da, endodermis hücrelerinin iyonları merkezi silindire göndermesi sonucunda olur. Artan iyon yoğunluğu, kök dokudan ozmotik su akışını sağlar ve su yukarıya doğru pompalanır.
Bitkilerde Yaprak Yapısı ve Özellikleri
Hemen bütün bitkiler, kökleri ile topraktan su ve onda çözünen mineral tuzları alır. Alınan bu maddelerin nakli, iletim demetleri kanalı ile bitkinin bütün dokularına ve özellikle de yapraklarına doğru olur. Bitkinin yaprakları, fotosentezin olduğu en önemli organları olup su naklinde de rol oynar. Yaprak hem enerji üreten maddeleri üretir, hem de bitki özsuyundan suyun atılmasını gerçekleştirerek terlemeyi sağlar.
Yaprağın Yapısı Hakkında Bilgi
Farklı bitkilerdeki yaprak yapıları da bir çeşitlilik veya çok biçimlilik gösterir. Ama hepsi aynı temel yapı planı üzerine kurulmuştur. Akasya veya dişbudakdaki gibi yaprakların bir araya gelmesiyle oluşan bileşik yapraklar olduğu gibi, diken, iğne ya da burgu şeklinde veya küçük böcek ve sinekleri yakalayıp sindiren etçil yapraklar da vardır. Yaprağın bitkideki dizilişi rastgele olmayıp bir sisteme uygundur. Yaprak nereden olursa bir açıyla (divergens açısı) çıkar. Yaprak dizilişi karşılıklı çapraz (dekuzat, örneğin, leylak, karanfil), dairesel (=vertisillat, örnek zakkum) ve spiral (sarmal ya da altarnat, örneğin mısır, süsen ikili sarmal, kızılağaç, üçlü sarmal) olmak üzere ayrılır. Yaprak çeşitliliği yaşam şekillerinde de kendini gösterir, herdem yeşil çamgillerin ibre yapraklan yanında, belli mevsimlerde yapraklarını döken yapraklı ağaçlar da vardır. Yaprak, taban (=bazis), sap (=petiyol) ve aya (=lamina) gibi üç bölüme ayrılır.
Yaprakların solunum organı olarak yapılanması, karayosunları ile birlikte ortaya çıkmıştır. Daha sonra ortaya çıkan eğreltiler, üreme organlarının bazı bölgelerini kuvvetlendirip, özsuyunun dolaşımını kolaylaştırmak için yaprak yapısında ligninden yararlanmıştır. İlk ağaçlar 300 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır. 160 milyon yıl önce ortaya çıkan mamut ağacı (=Gingko biloba) günümüzde de yaşamakta olup yelpaze biçimindeki ilkel yapraklara sahiptir. Bu yapraklarda merkezi damar yoktur. İbrelilerde, iğne şeklini alan ve gövdeyi kaplayan ibreler kuraklığa ve dona oldukça dayanıklı olup, kışın dökülmez. Çiçekli bitkilerin yaprakları genelde dökülür ve her yıl yenilenir.
Birçok yaprağın üstü koyu, altı açık yeşil görünür. Bu renk farkı, içyapı ile ilişkilidir. Mikroskop altında incelenen yaprağın enine kesitinden onun dört tabakalı olduğu izlenir. Yaprağı üst ve alttan örten tabaka, "EPİDERMİS" adı da verilen bir "Kapama Dokusu "dur. Epidermis hücreleri aynı konumda yerleşmiş olup, kloroplast içermez. Epidermisin üstü koruyucu ve su geçirmez mumsu bir madde olan "KUTİKULA" ile sarılıdır. Alt ve üst epidermis arasında yaprağın iç dokusu, yani mezofil tabakası bulunur. Yaprağın iç dokusu genelde iki hücre tabakasından oluşur:
"PALİZAD DOKU1 da kloroplastça zengin hücreler, aralarında boşluk bırakmadan yanyana dizilir. Bu doku esas itibariyle fotosentezi yürütür. Bunun altındaki "SÜNGER DOKU solunuma katılır. Bu dokunun hücreleri arasında hava ile dolu interselüler boşluk vardır. Sünger doku hücreleri arasındaki bu boşluklar, "STOMA" denen açıklıklarla dışarı ile ilişkidedir . Yapraklar dallara öyle yerleşmiştir ki, her yaprak güneş ışığından azami miktarda yararlanabilsin. Bu nedenle bazen değişik konumlu yapraklara rastlanır
Yapraklarda Buharlaşma, Yaprak Hücreleri
Su, yaprak damarları ile yaprağın iç kısmına iletilir. Buradan su buharı sünger
dokunun hücre arası boşlukları ile dışarıya verilir. Bu olaya buharlaşma veya "TRANSPİRASYON" denir. Bunun bitki için iki önemi vardır. Su ve içindeki mineral tuzlar sürekli olarak topraktan emilir. Buharlaşmadaki soğutma, güneşin etkisi altındaki yaprak yüzeylerini yanmaya karşı korur. Yalnız buharlaşma yaprağın epidermisinin küçük bir kısmında olur; zira üstteki örtü kutikula suyun çıkışını engeller ve böylece yaprağı buharlaşmaya karşı korur. Sadece doğal yetişme alanlarında yeterli miktarda su olan bitki türleri, çok ince bir kutikulaya sahiptir. Böylece kutikula kanalı ile yüksek oranda buharlaşma olur.
Bitkilerin çoğunda transpirasyon suyu daha çok stomalarca dışarıya verilir. Stomaların sayısı çoktur. Örneğin 1 cm2'lik yaprak yüzeyinde ortalama 20000-40000 stoma vardır. Böylece stomalar üzerinden çok yüksek oranda buharlaşma gerçekleşir.
Stoma Açıklığı ve Yaprak Anatomisi
Yaprak yüzeyinin büyüklüğüne göre yaprağın sentez yeteneği de artar. Aynı şekilde su buharlaşması da yaprak yüzeyine bağlı olarak yükselir ve normalden daha büyük buharlaşma da bitkiyi tehlikeye sokar. Bu nedenle bitkiler buharlaşmayı düzenleyen bir çıkış yoluna sahiptir. Bitki su kaybını, stoma açıklığı ile kontrol eder. Bunun için porları genişletir veya daraltır. Her stoma açıklığı iki adet fasulye şeklinde kapama hücresi tarafından sınırlanır. Porlar sünger dokunun oldukça büyük olan interselüler bölgesine, yani solunum boşluğu adı verilen kısma açılır . Kapama hücreleri diğer epidermis hücrelerinin aksine biraz kloroplast içerir. Kapama hücrelerinin çeperinin kalınlığı düzensizdir, dış ve iç çeperleri çok kalın olduğu halde komşu hücrelerin çeperleri çok incedir. Stoma açıklıkları genellikle yaprağın alt kısmındadır.
Stomalar açılıp kapanabilirler. Bu hareket kapama hücrelerindeki turgor basıncının artmasına bağlıdır. Kapama hücrelerinin çeperi düzensiz bir şekilde kalınlaşmıştır. Turgor basıncı artınca kalınlığı az olan çeperler genişler, kapama hücreleri (=bekçi hücreleri) büzüşür ve porlar açılır.
Özellikle yazın öğlen saatlerinde 30-35°C sıcaklıklarda, porlann büyük bölümü kapanır. Böylece buharlaşma ile su kaybı önlenir; ama diğer yandan da fotosentez için gereken CO2 alınamaz.
Yaprağın İşlev ve Yapısı Arasındaki İlişki
Yaprak yüzeyinin artışı ışık emilimini elverişli hale getirir. İnce yapraklarda stomalar asimilasyon dokusuna çok yakın bulunur. Ayrıca asimilasyon dokusunun hücreleri arasındaki boşluklar solunumu artırır. Fotosentezde yaprakta sürekli madde nakli olur. Hücre çeperlerinden buharlaşma ile su, su buharı olarak ve fotosentezle oluşan oksijen stomalardan dışarı çıkar. Aynı anda CO2 stomalardan yaprağa girer. Geceleri nişasta şekere dönüşür ve floemle nakledilir. 1 mm2'lik bir yaprak yüzeyinde 50-500 stoma bulunur.
Kırmızı yapraklı kayın ve fındık türlerinde hücre sıvısında çözünmüş antokyan klorofili bastırır. Sonbaharda yaprağın sararması klorofilin yıkımı ile olur, bu arada yapraktaki sarı ve kırmızı "karotinoid" adı verilen renk maddeleri oluşur. Bazı türler sonbaharda ilaveten antokyan yapar. Klorofili yıkan maddelerin rengi kahvedir.
Endositoz ve Ekzositoz Nedir
Vücutta günde 100 milyar yeni kan hücresi üretilir. Aynı miktarda yaşlı kan hücresi kandan uzaklaştırılmalıdır. Bu ise "MAKROFAJ"lann görevidir. Bunlar, vücuda zararlı parçacıkların yokedilmesi için özelleşen, bakteri, virüs ve diğer katı maddeleri alıp sindiren hücrelerdir. Aynı şekilde yine diğer birçok ökaryont hücresi de makromolekülleri, küçük parçacık ve sıvıları hücre membranı kanalı ile alabilir. Eğer çözünmüş madde taşıyan sıvılar küçük bir torbacığa girerse "PİNOSİTOZ", büyük parçacık veya ölü hücre ya da bakterinin tamamı, örneğin makrofajlar tarafından yutulursa, buna "FAGOSİTOZ" denir. Bu olaylara "ENDOSİTOZ" adı verilir. Membran vesikülünün oluşumu ve enzimatik primer lizozomun, "Sekonder lizozoma" gelişmesini göstermektedir.
Sekonder lizozomlarda, alınan maddeler sindirilir. Hücrede kullanılmayan maddeler dışarıya atılır. Bu maddelerin hücre dışına atılmasına "EKZOSİTOZ" denir. Bazı hücreler, mesela pankreasların langerhans adacığında olanlar, ekzositozu büyük hormon moleküllerinin dışarıya verilmesi için kullanır. Bu arada membran vesikülünde kalan insülin, vesikül membranı ile hücre membranının kaynaşması ile kana boşaltılır. Bütün hücrelerin, plazma membranlarındaki küçük bölgeleri içeriye doğru girinti yaptırarak, çevredeki maddeleri aldıkları kabul edilir. Makrofajların endositoz oranı çok yüksek olup, dakikada dış membranlarının % 3'ünü vesiküller şeklinde içeri alırlar. Bu ise yarım saat içinde onların membranlarının % 100'ünü kullandıkları anlamına gelir. Makrofajların hücre yüzeyleri endositoz olayında aynı büyüklükte kaldığından, buna paralel olarak eşit miktarda ekzositozun olaylandığı kabul edilmelidir. Bunu hücrede membran yıkan ve bu büyüklükte gerçekleşen hiçbir olayın olamayacağı görüşü destekler.
Endositoz da makromoleküllerin hücre çevresinden seçilip alındığı olaylar vardır. Kolesterinin, hücre membranımn yapımında kullanılan madde ya da hormonların sentezi için ön basamak olarak alınması buna bir örnektir. Hücre, reseptör proteini üretir ve bunu membranda belli yerlere koyar. Eğer bu membran yüzeyi girinti yaparsa, hücreye kandan çok miktarda bağlı kolesterin girer. Bu olay sadece 10 dakika sürer ve çok selektiftir. Hücre, reseptör proteini ile ne alınacağını belirler. Reseptör proteinlerin türü çekirdekteki genlerle saptanır. Bazı insanlarda kalıtsal bir bozuklukla haddinden fazla çalışan bir protein yapılır, bu da kolesterini bağlayamaz. Bu nedenle böyle insanların kanında yüksek yoğunlukta kolesterin oluşur. Bu da onlarda arteriosikleroz rizikosunu artırır.
Membranla Madde Nakli
Hücreler bulundukları ortamdaki maddeleri seçebilir. Seçicilik görevini "MEMBRAN-NAKİL-PROTEİN'leri üstlenir. Membran proteinleri, bilindiği kadarı ile hücre membranına tamamen girerek özellikle hidrofob çift lipid tabakasını örter ve böylece hidrofil parçacıkları da nakledilebilir. Şeker veya aminoasitlerin, iyonları için de böyle nakil proteinleri vardır.
Bazı membran-nakil-proteinleri, derişim gradientleri yönünde, yani yüksekten düşük yoğunluğa doğru, iyon veya moleküllerin geçişine izin verir. Yoğunluk farkının dengelenmesinden sonra nakil yavaşlar. Pasif transporta katılan bazı proteinler "taşıyıcı" veya "KARRİER" adı verilen moleküllerce taşınır ve bunlar membranın diğer kenarına bırakılır. Bazı nakil proteinleri de membranda hidrofil bir kanal yapar.
Bir kısım karierler molekül veya iyonları da kimyasal veya elektrokimyasal gradientlere karşı nakledilebilir. Bunlar enerji kullanarak pompa gibi çalışır. Bu nedenle daima enerji sevkeden olaylardaki gibi serçekleşir (örneğin ATP-parçalanması). Bu nakil şekline "AKTİF TRANSPORT" denir. Enerji bazen hidrojen veya sodyum iyonlarınca da, gradienti izleyerek nakledilir, yani yoğunluğu yüksek olan bölgeden düşük yoğunluktaki bölgelere doğru yer değiştirirler.
Karier proteinlerinin enzimlerle birçok benzerliği vardır. Bunlar sadece belli bir molekülü bağlar ve eğer bütün bağ noktaları dolu ise nakil maksimum bir sürate ulaşır. Nakil, rekabet eden moleküllerce de kompetitif olarak inhibe edilebilir. Bunların enzimlerden tek farkı, bağlanan substratın kimyasal olarak değişmemesidir. Naklin, karier proteininin üç boyutlu yapısının, reversibl olan değişimi ile ilgili olduğu kabul edilir.
Potasyum-Sodyum-Pompası
Bütün hayvansal hücreler ve özellikle sinir hücreleri, bir membran potansiyeline sahiptir. Bu da Na ve K iyonlarının eşit olmayan dağılımı ile ilişkilidir. K-Na-Pompasınm en önemli kısmı, Na iyonlarının hücreden çıkışı, K iyonlarının ise hücreye girişidir. Yine K-Na-pompasmın en önemli bölümü, ATP'yi parçalayan K-Na-ATPaz adlı enzimdir. Bu, ikisi büyük ve ikisi küçük birimli 4 proteinden oluşur.
Membranı geçen büyük proteinlerin ATP, 3 Na- ve 2 de K- iyonu için bağlanma yeri vardır. Küçük protein moleküllerinin görevi henüz tam olarak bilinmemektedir. ATPaz saatte 100 molekül ATP parçalar. Her ATP molekülü için 3 Na iyonu hücre dışına, 2 K iyonu hücre içine nakledilir. ATP parçalanmasında Na iyonları varken, ATP'nin fosfatı ATPaze enzimine bağlanır. Enzimin fosforilasyonu büyük bir olasılıkla ATPazın dengesini değiştirir. Bu arada 3 Na iyonu nakledilir. Buna karşın defosforilasyon, K iyonu naklini etkiler. ATPaze ise bu sırada ilk durumuna geri döner.
Turgor Nedir, Turgor Basıncı Hakkında Bilgiler
Bitki vakuollerinin içeriği sulu bir çözelti olup, çeşitli iyon ve moleküllere sahiptir. Vakuoller tonoplast denen semipermeabl bir membranla çevrilidir. Böylece hücre dışardan su alabilir. Suyun hücreye girişi, vakuollerdeki basınç büyüklüğü hücre çeperinin basıncına ulaşıncaya kadar devam eder. Hücreye yeterli miktarda su verilirse, her canlı bitki hücresi bir dengede bulunur. Bu yolla hücrenin gergin bir hal almasına "TURGOR" adı verilir. Turgor bitki dokusunun sağlamlığı için önemlidir. Odunlaşmamış otsu bitki kısımları suyun eksik olması durumunda hemen solar. Bu arada turgor basıncı azalır ve bitki dokusu hemen gevşer. Hücre yaşadığı ve hücre membranı normal çalıştığı sürece ozmotik su alımı turgor ile tekrar gerçekleşir.
Çöl bitkileri ve tuz seven bitkilerin kök hücreleri, çok yüksek ozmotik değerlere sahiptir. Fasulyenin kök hücrelerinde 2-5 bar olan ozmotik basınca karşın, tuz bitkilerinde bu değer 30 barın üstündedir. Hatta çöl bitkilerinin kök hücrelerindeki ozmotik basınç 100 bardan fazladır. Bu sayede bitkiler toprakta en az miktarda olan suyu bile rahatça emerler.
Plazmoliz Nedir
Soğan epiteli lam üzerine konur ve bir damla derişik şeker çözeltisi damla-tılırsa, kısa bir zaman sonra, hücre plazmasının yuvarlaklaştığı ve küçüldüğü görülür. Bütün bitki hücrelerinin etrafında sabit bir çeper vardır. Hücre plazması da bir membranla yani "PLAZMALEMA" ile sınırlanır. Vakuollere doğru başka bir membran, yani "TONOPLAST" plazmayı hücre sıvısından ayırır. Derişik şeker çözeltisi hücre çeperinden girebilir; ama hücre membranmdan giremez.
Plazma sınırında, hücre sıvısından suyun çıkmasını etkileyerek hücre içeriğinin büzüşmesine yol açar. Yani hücre membram su için geçirgendir; ama onun içindeki çözünmüş parçacıklar için geçirgen değildir. Plazmanın bu şekilde hücre çeperinden ayrılıp hücrenin ortasında büzüşmesine "PLAZMOLİZ" denir. Plazmolizle hücrenin ölmediği kanıtlanabilir. Eğer kısa bir süre için plazmolize uğramış hücre su ile muamele edilirse vakuoller dolar ve plazma da tekrar çepere doğru gelir yerleşir. Bu nedenle plazmolize uğrayabilme canlı bir bitki hücresi için canlılık işaretidir.
İyi bir mikroskobla bu ozmotik olay insan alyuvarında da gösterilebilir. Kan damlasına, derişik şeker çözeltisi damlatılırsa, alyuvarların büzüştüğü ve dikenli bir küre şeklini aldığı görülür. Eğer yoğunluk ilişkisi değiştirilir ve distile su kullanılırsa, alyuvarın patladığı izlenir. Zira alyuvarların membranı bu değişmeye dayanamaz ve hücrenin patlamasını engelleyemez.
Ozmoz Nedir, Ozmotik Basınç
Semipermeabl bir membranla saf sudan ayrılmış kaba, şeker çözeltisi konursa tek yönlü bir difüzyon olaylanır. Bu olay difüzyonun özel bir şekli olup "DİYALİZ" adını alır. Şeker çözeltisindeki su molekülleri membrandan geçebildiğinden, çok sayıda su molekülü çözeltiye doğru geçtiği halde, çözeltiden aksi yöne doğru molekül akışı daha az olur. Su moleküllerinin kabın diğer tarafındaki çözeltiye doğru hareketi sonucunda, kaplardaki sıvıların seviyesi farkhlaşır. Bunun sonucu ozmotik bir basınç (=OB) oluşur. Suyun alınmasıyla oluşan turgor basıncı ozmotik basınca zıt yönde çalışır. Ozmotik basınç seviyesi, sıvısı artan; yani suyu alan sütundaki hidrostatik basınca, diğer bir ifade ile turgor basınca (=TB) eşdeğerdir (Ozmoz Su Arıtma). Yani OB>TB olduğu sürece sisteme su gelmesine yol açan kuvvete emme kuvveti (=EK) denir. Canlı hücrede gerçekleşen özel ve tek yönlü difüzyon olayına "OZMOZ" denir. Ozmoz su moleküllerinin yüksek yoğunlukta bulundukları bölgelerden, düşük yoğunluktaki bölgelere, yarı geçirgen bir zar aracılığı ile taşınmasıdır.
Böylece ozmoza katılan OB, TB ve EK gibi öğeler arasındaki matematiksel ilişkiden söz edilir. Yani EK=OB-TB, ozmozun başlangıcında TB sıfır olduğundan, EK=OB olur ve EK en yüksek değere ulaşır. Eğer EK sıfıra inerse zaten emilme sona erer.
Hücre membranının yarı geçirgenliğini deneysel olarak gösteren birçok model vardır. Bu modellerde müşterek olan özellik membranların suyu geçirip, suyun içinde çözünen maddeleri geçirmeyen porlara sahip olmalarıdır. Bunun için selofan kağıdı kullanılır. Difüzyon, diyaliz ve ozmoz pasif taşıma olaylarıdır. Burada yoğunluk farkı önemlidir. Bunlar hem bitki hem de hayvan hücresinde rol oynarlar.
Difüzyon Nedir, Difüzyon Yasası Hakkında
Potasyum permanganat suda iyi çözünür. Eğer bu maddenin kristali su dolu bir ölçü kabına konursa, kısa bir süre sonra renkli bir tabaka oluşur. Ölçü silindiri birkaç gün öylece tutulursa, renk tabakasının yavaş yavaş kapta dağıldığı ve neticede kabın tamamını kapladığı izlenir. Su ve potasyum permanganat çözeltide iyice karışır.
Çözeltideki bütün parçacıklar düzensiz olarak hareket eder. Sıcaklık ne kadar artarsa, parçacık hareketi de o kadar hızlı olur. Bu hareketlere "BROWN'un Moleküler Harekiti" denir. Çözeltinin renk maddesi parçaları da, bir oraya bir buyara hareket eder. Birbirilerine çarparak kabın her tarafına yavaş yavaş yayılır. Bu parçacık hareketine "DİFÜZYON" denir. Difüzyon olayları farklı yoğunluktaki çözeltiler arasındaki yoğunluk dengelenmeni etkiler. Renk maddesi parçacıkları çözeltinin içine girer. Sıvının yavaş yavaş olan bu karışma mekanizması, rengin kabın her tarfına eşit oranda dağılmasına kadar sürer, difüzyon hızı, ona yol açan moleküllerin büyüklük ve ağırlığına; ortamın yoğunluk ve sıcaklığına bağlıdır. Difüzyon yönü, difüzyona yıl açan moleküllerin yoğun olduğu ortamdan az yoğun ortama doğru olur. Gazlarda da termik hareket nedeniyle, gaz parçacıklarının birbiri içine girip karışması söz konusudur. Odanın belli bir noktasında kapağı açılan parfüm şişesinden çıkan uçucu moleküllerin, çok kısa bir süre sonra oda atmosferinde yayılması buna iyi bir örnektir.
Difüzyon, parçacıklar için geçirgen olan sınır tabakalarında da gerçekleşir. Örneğin su ve çözünmüş şeker parçacıkları, bitki hücresinin selüloz çeperlerinden rahatça geçer. Hücre çeperi su ve çözünen parçacıklar için geçirgen, yani permeabldır. Hücre mem-branında ise durum başkadır. Hücre membranı su için geçirgen; ama suda çözünen, bütün parçacıklar için geçirgen değildir. Yani hücre mambranı bir başka ifade ile ayrı geçirgen (=semipermeabl)dir. Bu özellik hücre, çevresindeki maddelerden işine gelenleri seçmesini sağlar. Yani su molekülleri, stoplazma membranından her iki yönde rahatça gidip geldiği halde suda çözünen madde iyonlar çok yavaş hareket eder, hatta bazıları hücreye hiç giremez. Bu durum ozmozun temelini oluşturur.