Hücre Çeşitleri ve Hücre Organelleri
Hücre canlılığın en temel birimidir. Yerküre üzerindeki bütün canlılar hücre adı verilen mikroskobik boyuttaki bu birimi temel alırlar. Hücrelerin her biri kendi başına bir canlı organizmayı temsil eder. Beslenirler, solunum yaparlar, gerektiğinde hareket ederler, enzim üreterek sindirim yaparlar. Ancak çok sayıda hücre bir araya gelerek aralarında iş bölümü de yapabilir. Bu durumda çok hücreli canlılar meydana gelir. Çok hücreli canlı için en temel örnek insandır. İnsan vücudunun her bir köşesi birbiriyle koordinasyon halinde bulunan trilyonlarca hücre tarafından örülmüştür. Bu hücrelerin her biri belirli bir görev tanımına sahiptir. Milyarlarca hücre muazzam bir koordinasyon ve ahenk ile çalışarak insanı meydana getirir. Bunun aksine tek başına yaşamını sürdüren hücreler de vardır. Örneğin amip. Gözle göremeyeceğiniz kadar küçük olan (15-750 nm) bu tek hücreli canlı; kendi yemeğini bulur, fagositozla hücre içine alır, sindirir ve atıklarını dışarıya ekzositozla atar. Peki tek hücrelisinden milyonlarca hücrenin bir arada çalıştığı canlılara kadar hücre yaşamını nasıl sürdürür? Yaşamak için nelere ihtiyaç duyar? Nasıl hareket eder? İki hücre birbiriyle nasıl iletişim kurar?
Hücre Çeşitleri
İlk olarak 1665 yılında Robert Hook mikroskobuyla şişe mantarını incelerken gördüğü odacık yapılarına hücre anlamına gelen “cellula” adını verdi. O günden bu yana yapılan çalışmalarda pek çok hücre ve özellikleri keşfedildi. Doğal olarak hücreleri sınıflandırma ihtiyacı doğdu. Günümüzde hücreler temel olarak iki alt gruba ayrılırlar: Prokaryotik hücreler ve ökaryotik hücreler. Bu sınıflandırma yapılırken kullanılan veri ise hücrenin bir nükleusunun (çekirdek) olup olmamasıdır. Eğer bir hücrenin sahip olduğu kalıtsal materyal (DNA) bir zar ile çevrelenmiş ise yani hücre bir nükleusa sahipse ökaryot hücre grubundadır. Tam tersi durumda yani kalıtsal materyal bir nükleus içerisinde değil de hücre içerisinde rastgele dağılmış durumdaysa o hücre prokaryotik bir hücredir. Prokaryotik hücrelerde sadece ribozom organeli bulunurken ökaryotikler ribozomun yanında mitokondri, kloroplast, lizozom gibi zarlı organelleri de bünyelerinde barındırır.
Prokaryotik hücre denildiğinde akla gelen ilk örnek bakterilerdir. Bakteriler bölünme ile eşeysiz olarak konjugasyon ile de -birey sayısını arttırmadan- eşeyli olarak üreyebilen canlılardır. Bazıları pasif hareket ederken bazıları kamçı sayesinde aktif olarak yer değiştirebilir. Ökaryotik hücreler daha çeşitlidir. Bitki hücreleri, hayvan hücreleri, protistalar (amip, öglena, paramesyum) ve mantar hücreleri ökaryotik hücrelerdir. Bu hücreler çeşitli metabolik olayları gerçekleştirebilmek için prokaryotik hücrlerde bulunmayan organellere ve en az bir adet de çekirdeğe sahiptir.
Hücre Zarı
Hücre zarı bir hücreyi hücre yapan temel yapılardan biridir. Hücreyi çepeçevre sararak bütün hücre elemanlarının bir arada bir bütünlük içinde kalmasını sağlar. Hücre zarı temelde çift sıralı fosfolipit tabakasından meydana gelir. Dolayısıyla yağı çözen veya yağda çözünen maddelerin (alkol vb.) hücre zarından rahatlıkla hücre içerisine girebilir. Hücreyi saran bu zar yapısı seçici geçirgen yapıdadır. Yani hücrenin ihtiyaç duyduğu maddelerin hücre içine geçişini sağlarken istenmeyen maddelerin hücreye girmesini engeller. Bunu da yüzeydeki por adı verilen küçük delikler ve taşıyıcı proteinler vasıtasıyla yapar.
Hücre zarı hücrenin dış dünyayla olan iletişimini de sağlar. Zar üzerinde bulunan glikolipit ve glikoprotein yapıları dış ortamdan gelen çeşitli kimyasalları ve çeşitli değişimleri algılayan elemanlardır. Glikolipit ve glikoproteinin hücre yüzeyinde oluşturduğu tabakaya glikokaliks adı verilir. Glikolipit yapıları ve zar üzerinde bulunan çeşitli reseptörler iki veya daha fazla hücrenin birbiri ile iletişim kurmasını ve birbirini tanımasını sağlar. Hücre zarının en önemli özelliklerinden biri de hücrelerin özelliklerine göre çeşitli şekil değişikliklerine izin vermesidir. Örneğin fagositoz ile beslenen bir bakterinin hücre zarı besin maddesini tutacak şekilde biçim değiştirebilir. Veya insan bağırsak epitel hücrelerinde yüzey alanını arttırmak için mikrovillus oluşturabilirler. Bazı hücrelerde hareket etmeyi sağlayan sil ve kamçı yapıları da hücre zarının farklılaşmasıyla meydana gelir.
Nükleus
Çekirdek olarak da bilinen nükleus hücrenin beynidir. Hücrenin kalıtsal materyali olan DNA, ökaryotik hücrelerde nükleus içerisinde bulunur. 25-40 mikrometre çapındaki nükleus çift katlı bir zarla çevrilidir. Preotein sentezinde gerekli olan mRNA geçişi için çekirdek zarı hücre zarından daha geniş por yapılarına sahiptir. Yaklaşık 2 metre uzunluğundaki DNA’yı nükleus içerisinde muhafaza etmek için DNA histon proteinlerinin de yardımıyla katlanarak olabildiğince organize bir şekilde düzenlenir. En nihayetinde DNA yaklaşık 6 mikrometre çapındaki nükleus içerisinde paketlenmiş kromozomlar şeklinde bulunur. Hücre bölünmesi sırasında nükleus kalıtsal materyalin hücreler arasında paylaşımını kolaylaştırmak için ortadan kalkar. Bölünmeden sonra her bir hücrede yeniden oluşur. Çoğu hücre tek nükleusa sahip olsa da -kas hücresi gibi- birden fazla sayıda nükleus içeren hücreler de bulunur (çizgili kas hücreleri, paramesyum…).
Sitoplazma
Hücre zarının içinde hücreye belirli bir hacim kazandıran ve içerisinde organellerin ve nükleusun bulunduğu yarı akışkan jel kıvamında bir madde bulunur. Bu maddeye hücre plazması anlamına gelen sitoplazma denir. Sitoplazma büyük oranda sudan meydana gelir. İçerisinde çözünmüş olarak pek çok organik ve inorganik madde de bulunur. Sitoplazmanın en önemli görevlerinde biri hücre içerisinde gerçekleşen çeşitli reaksiyonlar için uygun ortam hazırlamasıdır. Örneğin tüm canlı hücreler için hayati bir reaksiyon olan glikoliz, sitoplazmada gerçekleşir. Doğal olarak bu ve bunun gibi tepkimelerde gerekli enzimlere sitoplazma ev sahipliği yapar. Hücreyi bir akvaryuma benzetirsek, sitoplazma akvaryum içindeki sudur. Su olmadan akvaryumdaki balıkların ne hareketi ne beslenmesi ne de yaşaması mümkündür. İşte sitoplazma da aynen bu şekilde hücre içerisinde son derece dinamik ve hücre yaşamına müsaade eden bir ortam meydana getirir.
Hücre Organelleri
Ribozom
Ribozom prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde ortak olarak bulunan (yani bütün canlı hücrelerde bulunan) bir organeldir. Bu özelliği hücrenin yaşaması için son derece hayati bir görevi yerine getiriyor olmasından ileri gelir. Ribozomun görevi protein sentezlemektir. Eğer ribozom yoksa protein sentezlenmez. Proteinden yoksun bir hücrenin de yaşaması düşünülmez. Ribozom büyük ve küçük iki alt biriminden meydana gelir. Protein sentezleneceği sırada bu iki alt birim bir araya gelir. DNA’dan gelen protein bilgisinin (mRNA) yardımıyla aminoasitler kullanılarak protein sentezlenir. Sentez bitince alt birimler birbirinden ayrılır.
Mitokondri
Mitokondri, oksijenli solunum yapabilen ökaryotik hücrelerde hücreye enerji üretmekle görevli bir organeldir. Çift zarlı bir yapıya sahip olan mitokondri hücrenin enerji fabrikası olarak düşünülebilir. İçerisinde gerçekleşen bir dizi reaksiyon (oksijenli solunum) sayesinde hücreye gerekli olan ATP’yi sağlar. Reaksiyonlar için gerekli enzimler de mitokondri içerisinde bulunur. Mitokondri hücre içerisinde bulunan ayrı bir hücre gibidir. Kendine ait bir DNA’sı vardır ve bölünerek çoğalma yeteneğine sahiptir. Ancak bu yeteneği hızla çoğalarak hücreyi işgal edeceği anlamına gelmez. Her hücre ihtiyacı kadar mitokondriye ev sahipliği yapar. Mitokondri hücredeki temel görevi olan ATP sentezinin yanı sıra üre sentezi, ısı üretimi, Ca+2 depolanması, yağ asidi oksidasyonu gibi pek çok farklı işleve sahiptir.
Endoplazmik Retikulum
Ökaryotik hücreler hücre zarından başlayarak nükleusa kadar uzanan bir kanalcık sistemine sahiptir. Bu yapı hücre içerisinde bir organel olan endoplazmik retikulumdur. Endoplazmik retikulum hücre içerisinde protein transportuyla görevli bir organeldir. Bazılarının üzerinde çok sayıda ribozom da bulunur. Bunlar granüllü endoplazmik retikulum olarak adlandırılır. Endoplazmik retikulum ayrıca hücre içerisinde çeşitli reaksiyonların ayna anda gerçekleşmesi için sitoplazmayı çeşitli parçalara ayırır. Bu şekilde gerçekleşmek için farklı PH değerlerine sahip ortamlara ihtiyaç duyan iki farklı tepkime hücre içerisinde aynı anda gerçekleşebilir.
Golgi Aygıtı
Golgi hücre içerisinde en az ribozom kadar önemli bir görev üstlenir. Görevi ribozom tarafında üretilen proteinleri biçimlendirip işe yarar hale getirmektir. Ribozomda üretilen polipeptit zincirler üretildikten sonra işlevlerini yerine getirmek için çeşitli modifikasyonlara ve kurulacak çeşitli bağlara ihtiyaç duyarlar. Golgi aygıtı tam da bunu yapar. Tıpkı bir marangozun o haliyle işe yaramayacak keresteleri alıp işle yarar mobilyalara dönüştürmesi gibi polipeptit zincirlerini alıp işe yarar proteinlere dönüştürür. Golgi aygıtı sisterna adı verilen dört ayrı kompartmandan oluşur. Her kompartmanda proteine farklı bir işlem uygulanır ve oluşan işlevsel protein bir vezikül içerisinde golgiden ayrılır.
Lizozom
Lizozom tek zarlı ve oldukça basit bir organeldir. Bir vezikül ve vezikül içerisinde bulunan çeşitli sindirim enzimlerinden meydana gelir. Görevi hücre içi sindirimi sağlamaktır. Endositoz ile hücre içerisine alınan makromolekülleri sahip olduğu enzimlerle mikromoleküllere dönüştürür. Eğer lizozom hücre içerisinde parçalanırsa otoliz denilen hücrenin kendi kendini sindirmesi olayı meydana gelir.
Sentrozom
Sentrozomlar iki sentryiolün birbirine dik olarak konumlanmasıyla oluşan ve hücre bölünmesinde görevli organellerdir. Hücre bölünmesi sırasında sentrozom tarafından oluşturulan iğ iplikleri kromozomların hücrenin zıt kutuplara çekilmesi görevini üstlenir.
Peroksizom
Peroksziom, içerisinde çeşitli metabolik enzimler barındıran tek zarlı bir organeldir. Özellikle bazı oksidasyon reaksiyonlarında görev alır. Yağ asitlerini mitokondrinin kullanabileceği bir şekilde oksidatif olarak parçalar. Bunun yanında insan vücudu için zehirli bir madde olan peroksitin parçalanmasını da sağlar. Vücudumuzda karaciğer, kas gibi metabolik aktivitesi yüksek dokularda daha fazla sayılarda bulunur.
Koful
Hücrenin depo organelidir. Çeşitli atıkları ve pigmentleri depolar. Hayvan hücrelerinde bitkilere göre daha küçük boyuttadırlar.
Plastitler
Kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç organeldirler. Bitki hücrelerinde fotosentez ve depolama gibi görevleri üstlenirler.
Hücre İskeleti
Hücre iskeleti ökaryotik hücrelerde hücre şeklinin korunmasında, organellerin uygun bölgelere hareketinde ve sabitlenmesinde görevli hücre içi ağ yapısıdır. Başka bir deyişle hücre iskeleti hücrenin stabilizasyon görevini üstlenir. Hücre iskeleti, çapı birbirinde farklı iplikçiklerden meydana gelir. Bu iplikçikler ara filamentler, mikrofilamentler, ve mikrotübüller olma üzere üç çeşittir. Genel olarak üç yapı da hücre stabilizasyonunda görev alır. Mikroflamentler ayrıca hücre zarının şekil değişikliklerinde de etkilidir. Bağırsak epital hücresinde mikrovillusların, amipte yalancı ayakların oluşumu mikrofilamentler sayesindedir. Ayrıca hücre bölünmesi sırasında hücrenin boğumlanarak ikiye ayrılmasını da mikrofilamentler sağlar.
İnsan Vücudunda Hücreler ve Mikrobiyata
İnsan vücudu organik ve inorganik materyaller kullanılarak inşa edilmiş muazzam bir sistemler bütünüdür. Yetişkin bir insan bedeninde 30-40 trilyon hücre bulunduğu tahmin edilmekte. Bu hücreler yaklaşık 900 farklı çeşitte ve tabi her bir hücre grubunun kendine özgü bir görevi var. Kas, sinir, epitel, kemik, endotel hücreleri ilk akla gelen hücreler. Ancak bunların dışında insan vücudunda vücudumuzun bir parçası olmayan bakteriler de bulunur. Hatta öyle ki vücudumuzdaki bakteri sayısının vücut hücrelerimizin sayısından fazla olduğu düşünülmekte. Bu bakterilerin toplam ağırlıkları da 1,5 kilogram kadardır. Çoğu bağırsaklarımızda bulunan bu bakteriler ile insan organizması arasında simbiyotik bir ilişki bulunmakta. İnsan sindirilmiş besinlerle bakterileri beslerken bakteriler de bizim için B ve K vitaminleri sentezler, zararlı mikroorganizmaların dokulara geçmesini engeller, vücudu çeşitli enfeksiyonlardan korur ve bağışıklık sistemimizin gelişimine katkıdan bulunurlar. Probiyotikler olarak adlandırılan bu bakterilerle birlikte insan vücudu mobil bir ekosisteme benzetilebilir.