Hücre Kavramı
Hücre terimi ilk defa Robert Hooke (1665) tarafından basit bir mikroskopta incelenen ölü mantar doku kesitinde görülen boşluk için kullanılmıştır Daha sonra Mathias Schleiden ve Thedor Schwann 19. yüzyılda hücre teorisini kurmuşlardır. 1855 yılında Rudolph Virchow'un eklediği bilgiler hücre teorisi aşağıdaki gibi ifade edilir.
"Bütün canlılar hücrelerden meydana gelmiştir; hücreler bağımsız oldukları halde birlikte iş görürler." Yeni hücreler var olan hücrelerin bölünmesi sonucunda meydana gelir. Bazı istisnaların dışında, gelişmiş ökaryotik bir hücre dıştan içe doğru üç kısımda incelenir.
A. Hücre Zarı
Hücrelerin dış yüzeyi plazma zarı ile sarılmıştır. Sonradan yapılan araştırmalarda hücrenin yüzeyini kılıf gibi saran membranın kalınlığı 75 A° ölçülmüştür. Hücre zarının yapısında % 60 protein, % 35 lipit bulunur; buna % 1 - 5 karbonhidrat katılır.
Hücrenin özgüllüğü zardaki glikoprotein. glikolipit ve lipoprotein miktar ve dağılımına bağlıdır. Plazma zarının ince yapısı hakkında 2 model vardır.
Danielli - Dawson Modeli
Bu modele göre plazma zarı üç tabakalı bir yapıda olup; paralel uzanan iki protein tabakası ile arasındaki lipit tabakasından oluşur.
Sıvı Mozaik Zar Modeli
Plazma zarı iki tabaka lipit molekülleri ve bu lipit tabakalarına kısmen veya tamamen gömülmüş ya da yüzeyden tutunmuş protein moleküllerinden oluşur. Bu model de, gerek proteinler gerekse lipitler görev sırasında yer değiştirir. Günümüzde geçerli olan sıvı mozaik zar modelidir.
Hücre zarının görevleri
- Hücreyi dış etkilere karşı korur.
- Hücreye şekil verir.
- Uyartıları iletir.
- Hücrelerin birbirini tanımasını sağlar.
- Aktif ve pasif olarak iki şekilde madde alışverişi yapar.
- Hücrenin iç ve dış çevresi arasında sınır teşkil eder.
Madde alışverişini sağlayan değişimler
a. Mikrovillüs: Zarın dışarıya doğru yaptığı eldiven parmağı şeklindeki çıkıntılardır. İnce bağırsaklarda emilim yüzeyini arttırırlar.
b. Endositoz
c. Ekzositoz
Hareketi sağlayan değişmeler
a. Yalancı ayak → Amip
b. Siller → Paramesyum
c. Kamçı → öglena
Hücre zarının özellikleri
- Seçici geçirgendir ve esnektir.
- Düz değildir. Girintili çıkıntılıdır.
- Canlıdır.
- Yarı saydamdır.
- Kendini belli oranda yenileyebilir
Hücre Çeperi
Bitki hücrelerinde hücre zarının dışında 0,5 mikron kalınlığında bir hücre çeperi bulunur. Çeperin görevi hücreyi dış etkenlerden korumak ve dayanıklı kılmaktır. Cansız olan hücre çeperi genç bitki hücrelerinde ince, yaşlı bitki hücrelerinde ise daha kalındır. Hücre zarına öre daha geçirgendir. Madde alış verişi çeperdeki geçitlerle sağlanır. Golgi cisminin selüloz salgısıyla oluşur. Bazen hücre çeperine yeni maddeler ilave edilir ve sonuçta farklılaşmalar meydana gelir.
B. Sitoplâzma ve Organeller
Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran renksiz, saydam, yarı akışkan sıvıdır. Yapısında organik ve inorganik maddeler bulunur. Hayatsal olayların bazıları sitoplâzmanın sıvı kısmında, bazıları da organellerin içinde gerçekleşir. Sitoplâzmada bulunan organeller şunlardır.
1. Ribozom
Her hücrede bulunurlar. Özünde taban kısımlarıyla birbirine mRNA aracılığıyla yapışmış bin büyük (1.300.000 dalton) diğeri küçük (600 000 dalton) iki alt birimden meydana gelmiştir. Küçük alt birime mRNA büyük alt birime tRNA tutunur. Sayıları genç ve sentez yapan hücrelerde fazladır. Yapısında % 60 rRNA ile % 40 protein bulunur. Hücrede enzim ve protein sentezinden sorumludur. Ribozom zarla çevrili değildir. Hücrede mitokondri, kloroplast, sitoplâzma, çekirdek zarı ve endoplazmik retikulum üzerinde bulunabilir.
2. Endoplazmik Retikulum
Hücre zarı ve çekirdek zarı arasında uzanan kanalcıklar sistemidir. Tek hücreli canlılarda desteklik sağlar (İskelet görevi). Besin maddelerini taşır, artık maddeleri atar Memeli hayvan eritrositleri, bakteriler hariç tüm hücrelerde bulunur. Golgi, koful, lizozom, çekirdek ve hücre zarı oluşumunda görev alır. Granüllü ve granülsüz olmak üzere iki türü vardır. Granüllü endoplazmik retikulumun üzerinde ribozom vardır. Protein biyosentezi yapan hücrelerde (plazma, bez. fibroblast vb) bol bulunur. Granülsüz endoplazmik retikulumun üzerinde ribozom bulunmaz. Karaciğer epitel hücrelerinde, yağ bezlerinde, steroit hormon salgılayan iç salgı bezlerini oluşturan hücrelerde bol bulunur.
3. Mitokondri
Hücrenin enerji üretim merkezidir. Çift zarlıdır. Dış zar düzdür, iç zar kıvrımlar yapar; bunlara krista denir. Krista arasındaki sıvı matriks olarak adlandırılır. Matriks de enzim, protein, ribozom, DNA ve RNA molekülleri bulunur. Oksijenli solunumun gerçekleştiği organeldir. 02 tüketilir, C02 üretilir. Mitokondri DNA'sı kendini eşleyebilir. Yalnız bu olay hücrenin kontrolünde gerçekleşir. Böbrek kanal hücrelerinde, gözdeki koni ve çomaklarda, kas hücrelerinde mitokondri sayısı fazladır.
4. Golgi
Diktiyozom denilen ait birimlerden oluşur. Salgı ve sinir hücrelerinde sayısı fazladır. Sentez ve salgılama yapar. Lizozom ve koful oluşumda görev alır. Ergin sperm, olgun alyuvar ve bakterilerde bulunmaz. Çekirdeğe yakın olarak bulunur
5. Lizozom
Hücre içi sindirimde rol oynar. Golgi aygıtı veya endoplazmik retikulum tarafından oluşturulur. Memeli alyuvarları hariç tüm hayvan hücrelerinde bulunur. Fagositoz ve pinositozla hücreye alınan maddeler lizozom enzimlerinin etkinliğiyle parçalanır. Lizozom zarı parçalanacak olursa hücre kendi kendini sindirir. Bu olaya otoliz denir. Yaşlanmış hücrelerin parçalanması, kurbağa larvalarının kuyruklarının yok edilmesi, hareketsiz kalan kasların erimesi lizozom faaliyeti ile olur. Lizozomlar her çeşit maddeyi parçalayabilen enzimler taşırlar. Asit karakterinde olan bu maddelere hidrolitik enzimler denir. Spermin akrozom bölgesinde bulunan lizozom enzimleri yumurtanın zarını eriterek sperm çekirdeğinin yumurtaya aktarılmasını sağlar.
6. Sentrozom
Hayvan, ilkel bitki ve mantar hücrelerinde bulunur. Zarla çevrili değildir. Alyuvar, sinir ve yumurta hücrelerinde bulunmaz. Hücre bölünmesi sırasında kendini eşler ve zıt kutuplara gider Aralarında iğ iplikleri oluşur. Bunlar kromozomların ayrılmasında ve kutuplara çekilmesinde görevlidir. Bir sentrozomda birbirine dik 2 sentriol bulunur. Her bir sentriol ise 3'er mikrotüpçüklü 9 iplikten meydana gelir.
7. Koful
Hayvan hücrelerinde küçük ve çok sayıda, bitki hücrelerinde ise büyük ve az sayıdadır. Hücre zarı, endoplazmik retikulum, golgi aygıtı ya da çekirdek zarından oluşabilir. Kontraktil kofullar amip, paramesyum ve öglenada bulunur. Vücudun su dengesini ayarlar. Besin kofulları fagositoz veya pinositoz sonucu oluşurlar. Lizozom ile birleşen besin kofuluna sindirim kofulu denir. Boşaltım kofulları ise sindirim artıklarını biriktirir. Bitkide kofullar artık maddelerin depo edilmesini sağlar. Koful özsuyunda bulunan antosiyanin çiçek ve meyvelerdeki renk oluşumunda rol oynar.
8. Plastitler
Mavi yeşil alg, hayvan, bakteri ve mantar hücrelerinde bulunmaz. Plastitler çeşitli pigmentleri bulundurur. Çift katlı zardan oluşmuş organellerdir. Pigment çeşidine göre üç çeşit plastit bulunur.
a. Kloroplast
Çift zarlıdır. Bitkilerin yaprak ve genç gövdelerinde bulunur. Gramum ve stromadan oluşur. Stroma kloroplastın içini dolduran renksiz ara maddedir. DNA, RNA, ribozom ve fotosentez enzimleri içerir. Granum ara madde içine gömülmüş disk ve bunları bağlayan lamellerden oluşur. Klorofiller granada bulunur. Kloroplastlar fotosentezle ışık enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürüldüğü ve serbest oksijenin üretildiği organellerdir. Çekirdekten denetiminde kendi eşini oluşturarak çoğalabilirler.
b. Kromoplast
Renk verme görevlen vardır. Lökoplastların farklılaşması ile oluşurlar
Ksantofil → Sarı renk → Limonda bulunur
Karaten → Turuncu renk → Havuçta bulunur.
Likopen → Kırmızı renk → Domateste bulunur.
Meyve, çiçek, kök, gövde, yaprak gibi organlarda bulunur.
c. Lökoplast
Renksiz plastitlerdir. Fotosentez yapamazlar. Kök ve gövdede bol bulunurlar. Işık karşısında kloroplasta dönüşürler. Nişasta, protein ve yağ depolayan çeşitleri vardır.
9. Hücre İskeleti
Ökaryot hücrelere şeklini veren ve hücre içi organizasyonu sağlayan yapıların tümü hücre iskeleti olarak adlandırılır. Hücre iskeleti, hücreye şekil vermenin yanında organellerin hücre içinde yer değiştirmesinde, hücre bölünmesi sırasında kromozomların hareketinde, rol oynar. Hücre iskeleti üç temel yapıdan oluşur. Bunlar mikroflament, ara flament ve mikrotübüldür. Kas dokusu liflerin kısalıp uzamasında ve sitoplâzma hareketiyle yalancı ayak oluşumunda mikroflamentlerin rolü vardır. Ara Flamentler hücre şeklinin ve hücre içi yapıların sabitlenmesinde görev alır. Mikrotübüller de hücrelerin ve hücre içindeki organellerin yer değiştirmesinde hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmasında görev alır.
C. Çekirdek
İlk defa R Brown tarafından her hücrede bulunan parlak boşluk olarak tanımlanmıştır. Genellikle hücrenin ortasında bulunur. Bazen vitellus gibi besin maddeleri tarafından hücrenin bir kutbuna itilebilir. Çekirdeğin büyüklüğü ve şekli hücrenin bulunduğu yere ve taşıdığı kalıtım materyaline göre değişiklik gösterebilir. Çekirdek hücreyi yönetir, kalıtımla ilgili bilgiyi taşır ve aktarır, nükleik asit sentezim sağlar, protein sentezinde görevlidir, hücre bölünmesini kontrol eder.
1. Çekirdek Zarı (Karyolemma)
Çift katlıdır. Dış zar granüllü endoplazmik retikulumun devamı gibidir. İç zar düzdür. Üzerinde madde alışverişini sağlayan porlar bulunur Hücre bölünmesinin başında çözünerek kaybolur, bölünmenin sonunda golgi ve endoplazmik retikulum tarafından tekrar oluşturulur.
2. Çekirdek Sıvısı (Karyoplazma)
Nukleus zarı ile sitoplâzmadan ayrılan çekirdekçik ve kromatin iplik dışında kalan sıvıdır. İçerisinde nükleoproteinler, nükleotidler, enzimler, amino asitler çekirdekçikler bulunur.
3. Çekirdekçik (Nukleolus)
Zarla çevrili değildir. Yapısında rRNA ve protein bulunur. Protein sentezi çok olan hücrelerde büyüktür. Hücre bölünmesi sırasında kaybolur. Sonra yeniden oluşur. Çekirdekçiği tahrip edilen hücre bölünemez ve ölür. Sayısı birden fazla olabilir.
4. Kromatin İplik
Hücre çekirdeğinde en bol bulunan materyaldir. Hücre bölünmesi sırasında kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak eşlenir ve kromozom adını alır.
Kromozom
Hücre bölünmesinin başlangıcında genetik materyal kendi arasında yoğunlaşarak kromozomları oluşturur, ökaryotik hücrelerde kromozomlar DNA ve histon proteinlerini içerir. Mitoz bölünme öncesinde kromozomlar çift görünür; çünkü kardeş kromatitler sentromerlerle birbirine bağlıdır. Her kardeş kromatit bir çift zincirli DNA molekülüne sahiptir. Genler kromomer denilen bölgede lokalize olmuştur Kromomer kromonemanın kıvrılmasıyla meydana gelir. Kromozomlar nükleoprotein yapıdadır. Kromozom sayısı aynı olan iki canlı aynı tür olmayabilir
1 kromozom = 2 kromatit = 4 kromonemadan oluşur.
Kromozom üzerinde sentromer adı verilen boğum bölgeleri vardır. Bölünme anında kromozomlar sentromerlerinden iğ ipliklerine bağlanırlar.
Homolog Kromozom
Biri anadan diğeri babadan gelen, şekil ve büyüklükleri aynı olan kromozomlara homolog kromozom denir. Lokus denilen karşılıklı bölgelerinde bir özelliği belirleyen alel genler yer alır. Alel genler bir özellik üzerine aynı yönde ya da zıt yönde etki ederler.
Diploit hücre: Çift kromozom takımı içeren hücrelere denir. 2n ile gösterilir. Homolog kromozom çiftini taşırlar.
Haplolt (monoplolt) hücre: Tek kromozom takımı içeren hücrelerdir, n ile gösterilir.
İnsanın diploit hücrelerindeki kromozom sayısı 2n=46, monoploit hücrelerindeki kromozom sayısı n=23
Otozom: Vücut kromozomu (Vücuda ait genleri taşıyan kromozomlardır.)
Gonozom: Eşey kromozomu (Cinsiyet ile ilgili genleri taşıyan kromozomlardır.)