Hücrenin Yapısı ve İşlevi
Hücreler şekilleri, büyüklükleri ve yapılarına bağlı olmaksızın beslenme, enerji üretip (ATP) kullanma, kalıtsal özelliklerini oluşturacakları yeni yavru hücrelere aktarma gibi temel yaşamsal faaliyetleri yürütürler. Canlı türlerine göre hücreler, şekil ve büyüklük bakımından farklılık gösterirler. Bitkilerde epidermis ve meristem hücreleri ile insanın kan hücreleri mikroskopta incelenirken, kuş yumurtası, limon, portakal gibi bitkilerin hücreleri gözle görülebilecek büyüklüktedir. Hücreler tek başlarına bir canlıyı oluşturabilecekleri gibi (tek hücreliler) farklı amaçlar için bir araya gelen gruplar halindeki hücreler de (çok hücreliler) bir canlıyı oluşturabilirler.
Hücreler şekil, büyüklük ve görev bakımından çok farklı olmalarına rağmen birçok ortak yapısal özellikleri vardır. Bir hücrede; hücre zarı, çekirdek ve sitoplazma olmak üzere üç kısım bulunur.
Hücre Zarı (Plazma Zarı )
Hücreyi dış ortamdan ayıran ve şeklini belirleyen, madde giriş çıkışını düzenleyen seçici geçirgen özelliğe sahiptir. Kalınlığı 75-100 A° arasındadır. Hücre zarı yapısında %65 protein, %33 lipid, %2 karbonhidrat bulunur. Zarın yapısı iki sıra halinde dizilmiş akışkan yağ tabakası ile yüzeyinde bu yağ tabakasına gömülmüş farklı büyüklükte protein moleküllerinden oluşmuştur. Proteinler belli yerlerde yağ tabakasına gömülü olarak ve daha fazla dış yüzeyde olmak üzere hücre zarının her iki yüzeyinde bulunurlar. Bunlara ek olarak hücre zarının dış yüzeyinde yağ ve proteinlere bağlı olarak uzanan glikolipid ve glikoprotein zincirleri bulunur. Bunların oluşturdukları yapıya glikokaliks denir. Hücre zarında protein ve yağ molekülleri sürekli olarak hareket halinde oldukları için buna "akıcı- mozaik zar" modeli de denir.
Genel olarak hücre zarından küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçerler. Örneğin; su, oksijen ve karbondioksit gibi moleküller çok kolay olarak hücre zarından geçebilirler. Ayrıca yüksüz atomlar iyonlara göre, yağda çözünen vitaminler çözünmeyenlere göre daha kolay geçerler (A, D, E, K ). Bunun yanı sıra çözen maddeler de kolay geçerler. Örneğin; eter, alkol gibi.
Hücre zarından madde geçişi genel olarak üç yolla olmaktadır:
Pasif taşıma
Aktif taşıma
Endositoz ve ekzositoz
Pasif taşıma: Moleküllerin kendi kinetik enerjilerini kullanarak çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru hareketlerine denir. İki şekilde olur: a) Difüzyon b) Osmoz
a) Difüzyon: Madde moleküllerinin çok yoğun oldukları bir ortamdan daha az yoğun oldukları bir ortama doğru yayılmalarına difüzyon denir. Bu hareket maddelerin kendi kinetik enerjileri ile olur.
Örneğin: Bir beher içerisine konulan saf suya bir veya iki damla mürekkebin damlatılmasıyla oluşan mürekkepli su bir difüzyondur. Suyun içine atılan kesme şekerin eşit bir şekilde eriyerek dağılması, odanın herhangi bir yerine sıkılan parfüm kokusunun yayılması difüzyona örnektir.
Solunum yoluyla aldığımız oksijen kana ve oradan da diğer doku hücrelerine geçişiyle, solunum sonucu oluşan karbondioksit gazının hücrelere kana ve oradan da akciğerlere geçişi difüzyonla gerçekleşir.
Kolaylaştırılmış Difüzyon: Hücre zarının dışa bakan proteinleri, bazı maddelerle uyum yaparak onların hücre içerisine daha kolay girmesini sağlarlar. Enerji harcanmayan bu olaya kolaylaştırılmış difüzyon denir.
b) Osmoz (Suyun Difüzyonu): Suyun seçici-geçirgen bir zardan difüzyonuna osmoz denir. Osmoz suyun çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama doğru difüzyonudur. Saf suda su konsantrasyonu %100'dür. Su içerisinde şeker gibi madde çözündüğünde şeker molekülleri bazı su moleküllerini çekerek onların serbest hareket etmelerini engellerler. Özet olarak şeker çözeltisinde serbest hareket edebilecek moleküllerin sayısı saf suya göre azdır. Saf su ile şekerli su çözeltileri yarı geçirgen (semi-permeabl) bir zarla ayrıldıklarından saf su tarafındaki su molekülleri şeker çözeltisine doğru geçerler. Moleküllerin bu şekilde çok yoğun oldukları saf sudan az yoğun oldukları şeker çözeltisine geçişi osmoz olarak adlandırılır.
Aktif taşıma: Amino asit, glikoz ve hücre için gerekli bazı moleküller ve iyonlar yoğunluk farkı nedeniyle hücre zarından geçemezler. Bu tür maddelerin hücre içine veya dışına taşınması hücrenin enerji harcamasıyla gerçekleştirilir. Hücreler gereksinimleri olan molekülleri difüzyonla alamıyorlarsa ve bir maddenin az yoğun olduğu ortamdan çok yoğun olduğu ortama hücre tarafından belli bir enerji harcanarak taşınması söz konusuysa bu olaya aktif taşıma denir. Örnek olarak; suda yaşayan bazı balıkların vücudundaki fosfor miktarı deniz suyundan milyonlarca kez fazla olmasına rağmen bu tür balıklar gereksinimleri olan fosforu aktif taşıma ile vücutlarına alınırlar. Aktif taşıma ancak canlı hücrelerde gerçekleşir.
Endositoz ve Ekzositoz: Difüzyon, osmoz ve aktif taşıma ile porlardan (por; açıklık, delik) sığabilen maddeler geçebilmektedir. Halbuki hücreler büyük moleküllü maddelere de ihtiyaç duymaktadırlar. Büyük moleküllü maddeler hücre zarından oluşan bir kesecik ve ceple hücre içerisine alınıyorsa bu olaya endositoz veya bu maddeler hücreden salgılanarak atılıyorsa bu olaya da ekzositoz denir. Bu olaylarda enerji harcanır. Endositozda büyük moleküllü maddelerden sıvı olanlar pinositozla, katı olanlar ise fagositozla hücreye alınır. Pinositozda hücre zarı sitoplazmaya, çevresinde bulunan sıvı ve bu sıvı içerisindeki küçük taneciklerle bu cebi doldurur. Daha sonra cebin ağzı hücre tarafından kapatılarak bir kesecik (koful) şekline dönüşür. Koful sitoplazma içerisinde hareket ederken gereksinim duyulan maddeler sitoplazma içerisine geçer. Fagositoz olayında ise daha büyük parçalar hatta küçük canlılar bile hücre içerisine alınabilirler. Bu olayda yalancı ayak (pseudopod) denilen hücre uzantıları ile hücre içine alınacak parçacığa doğru ilerleyerek onu sararlar. Bu şekilde koful içerisine alınan maddelerden gereksinim duyulanlar daha sonra hücre içerisine aktarırlar. Bu olay daha çok bir hücreliler ve akyuvarlarda görülür.
Hücre içerisinde oluşturulan enzim, hormon, çeşitli proteinler, bitkilerde reçine ve eterik yağlar; hayvanlarda mukus ve diğer büyük salgı maddelerinin golgi organeli yardımıyla dışarıya atılmalarına ekzositoz denir. Bu olay bitkilerde salgı hücreleriyle de gerçekleştirilir.
