Prokaryot Hücre ve Ökaryot Hücre
Hücreler çekirdeğinin bulunup bulunmamasına göre iki bölümde incelenir:
a) Prokaryot Hücreler
Bir zarla çevrilmiş belirgin çekirdekleri olmayan hücrelerdir. Bunlarda hücre zan, sitoplazma ve ribozomlar olduğu halde çekirdek zarı ve diğer organeller yoktur. Çekirdek içerisinde bulunan kromatin ağı (kalıtım materyali), karyoplazma (çekirdek sıvısı) gibi yapılar sitoplazma içerisinde dağınık durumdadırlar. Çekirdekçik (nukleolus) de görülmez. Çekirdeği olmayan canlı hücreler monera alemi içinde incelenir. Mavi-yeşil algler ve bakteriler bu gruba girer.
b) Ökaryot hücreler
Bu tip hücreler dıştan içe doğru hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek olmak üzere üç kısımdan oluşurlar. Gelişmiş canlıların ve protozoaların hücreleri bu grupta yer alır. Ökaryot hücre yapısında çekirdek zarı, çekirdek sıvısı ve kalıtım materyali belirgindir. Ayrıca belli görevleri üstlenmiş organeller ve yapıları rahatça görülebilmektedir. Ökaryot hücrelere; Kamçılılar, Kökayaklılar, Sporlular, Silliler, ileri yapılı hayvan ve bitki hücreleri örnektir.
Çekirdek (Nukleus)
Hücrenin yönetim ve kalıtım merkezidir. Hücrenin yaşamsal faaliyetlerinin sağlanması ve sürdürülmesi için gerekli bir organeldir. Bakteri, mavi yeşil algler ve bazı memelilerin alyuvarları hariç bütün hayvan ve bitki hücrelerinde bulunmaktadır. Bazı hücrelerde bir tane bazılarında birden fazla (çizgili kas hücreleri) ve bazılarında ise hiç bulunmaz (mavi-yeşil algler). Çekirdek genellikle yuvarlağımsı şekilde olup hücrenin ortasında bulunur. Sitoplazmadan çift katlı bir zarla ayrılmıştır. Hücrede bölünme, büyüme, onarım gibi olayları denetler. Protein ve enzim sentezini yönetir. Çıkarılması hücrenin ölümüne neden olur. İnterfaz evresindeki bir hücrede nukleus dört kısımda incelenmektedir.
Çekirdek zarı ( nukleus membranı)
Çekirdek öz suyu ( karyoplazma )
Çekirdekçik ( nukleolus )
Kromatin İplikleri
a) Çekirdek Zarı (Nukleus Membranı): Çift katlı olup kimyasal yapı bakımından hücre zarına benzer. Dıştaki zar üzerinde ribozom taşır ve kıvrımlar yaparak endoplazmik retikulum kanalcıklarını oluşturur. İç zar ise düzdür. Dış zara ekzin zar, iç zara ise intin zar adı verilmektedir. Bu iki zar bazı noktalarda birleşerek por adı verilen açıklıkları oluştururlar. Porlar si-toplazma ve çekirdek arasında madde alış verişini sağlarlar.
b) Çekirdek özsuyu (Karyopiazma): Kimyasal yapı bakımından si-toplazmaya benzer. Büyük oranda sitoplazmadan daha fazla protein ve mineral taşır. Homojen görünümlü olup içerisinde bir veya birkaç çekirdekçik ve kromatin ipliklerini bulundurur.
c) Çekirdekçik (Nukleolus): Işık mikroskobunda çok belirgin olarak görülür. Çekirdek sıvısından herhangi bir zarla ayrılmamıştır. Yapısında RNA ve protein bulunur. Hücre bölünmesi sırasında kaybolur ve sonra tekrar yapılır. RNA ve protein senteziyle yakın bir ilişkisi vardır. Protein sentezinin yüksek olduğu hücrelerde şekil bakımından büyük, düşük olduğu hücrelerde küçüktür.
d) Kromatin İplikleri: Çekirdek sıvısında uzun ağ ve yumak şeklinde görülen iplikler şeklindeki yapılardır. Hücre çekirdeğinin temel yapısı kromatindir. Kromatin hücrenin kalıtsal materyalidir. Hücre bölünmesi sırasında kromatinler kısalıp kalınlaşarak kromozom adı verilen yapıları oluştururlar. Bir kromozomun yapısında iki parça bulunur. Bunlardan her birine kromatid (yavru kromozom) denir. Bir kromozomun iki kromatidine kardeş kromatid denir. Bu kromatidler sentromerlerle birbirlerine bağlanırlar. Bölünme sırasında kromozomlar sentromerleriyle iğ ipliklerine tutunurlar. Kromozomların birbirlerine belirli bölgelerinde irtibat sağlayan DNA düğümleri vardır. Ayrıca canlıya özgü karakterleri taşıyan gen adı verilen birimler bulunmaktadır. Her canlı türünde belli bir sayıda kromozom vardır.
Ancak kromozom sayısıyla türün gelişmişliği ya da organizasyonu arasında bir ilişki yoktur. Vücut hücreleri anne ve babadan gelen birer takım kromozoma sahiptirler. Bu şekilde iki takım kromozom taşıyan hücrelere diploid hücreler denir ve 2n ile gösterilir. O halde biri anneden (yumurta hücresi), diğeri babadan (sperm hücresi) gelen şekil ve yapı bakımından birbirinin benzeri olan bu kromozomlara homolog kromozom denir. Üreme hücrelerinde ise kromozom sayısı vücut hücrelerindekinin yarısı kadardır. Bunlara haploit (monoploid) hücreler denir ve n ile gösterilir. Üreme hücrelerinin haploit olması, bunların birleşmesi sonucu diploit olmasını sağlar ve türdeki kromozom sayısını sabit tutar. Diploit kromozom sayısının iki tanesi eşey kromozomudur. Görevlerine göre kromozomlar iki kısımda incelenir. Bunlardan vücut kromozomları (otozomlar), üzerinde bulunan genler vücut özelliklerinin ortaya çıkmasını sağlar. Örneğin; insanda 23 çift kromozomun 22 çifti vücut kromozomudur. Eşey kromozomları (gonozomlar) üzerindeki genler eşeye bağlı özellikleri taşırlar. İnsanda bulunan 23 çift kromozomun bir çifti eşey kromozomudur. Vücut hücrelerinde; dişide XX, erkekte XY şeklindedir.
Sitoplazma ve Organeller
Sitoplazma hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran yumurta akı kıvamında kolloidal bir sıvıdır.Yapısında organik ve inorganik maddeler bulunur. Sitoplazmada bulunan organik maddeler, yapısal proteinler, karbonhidratlar, yağlar, hormonlar, nükleotidler, enzimler ve vitaminlerdir. Sitoplazmada %60-90 su bulunur. Bu oran su bitkilerinde %98'e kadar yükselir. Buna karşın spor, tohum ve bakterilerde hücre yaşlandıkça su oranı %15'lerden %5'lere kadar düşer. Sitoplazma solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal olayların geçtiği yerdir. Yaşamsal olayların bir kısmı sitoplazma içerisine dağılmış enzimler tarafından gerçekleştirilirken bir kısmı da organel denilen yapılarla gerçekleştirilir. Çok hücreli ve gelişmiş organizmalarda temel yaşamsal olaylar organ ve sistemlerle gerçekleştirilir. Tek hücrelilerde ve her bir canlı hücrede bu olayları gerçekleştiren yapılara organel denir. Bu organellerin şekil, yapı ve görevleri farklı olabilmektedir:
1) Endoplazmik Retikulum: Hücre zarından çekirdek zarına kadar uzanan zarlı kanallar sistemidir. Bu yapı tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. Ancak bakterilerde bulunmaz. Her hücrede endoplazmik retikulum sistemi kendine özgüdür. Endoplazmik retikulum besin maddelerinin taşınması, artık maddelerin atılması ve bazı besin maddelerinin depolanmasından sorumludur. Endoplazmik retikulum üzerinde granül (tanecik) bulunup bulunmamasına göre ikiye ayrılır:
Granüllü endoplazmik retikulum: Üzerinde bol miktarda ribozom bulunduran endoplazmik retikulumdur. Özellikle protein sentezi yapan hücrelerde görülür. Burada salgı ve membran proteinleri yapılır.
Granülsüz endoplazmik retikulum: Üzerinde ribozom taşımayan endoplazmik retikulumdur. Daha çok endokrin bezler ve yağ sentezi yapan hücrelerde bulunur. Granülsüz endoplazmik retikulum lipit sentezinde görev alır.
2) Golgi Cisimciği (aygıtı, apareyi): Endoplazmik retikulumdan meydana gelir. Üst üste sıralanmış yassı keseciklerden oluşmuştur. Genellikle çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. Bir hücrede bir veya daha fazla sayıda bulunabilirler. Görevi lipo-protein, gliko-protein, mukus ve bitkilerde selüloz gibi maddelerin üretilip salgılanmasını sağlamaktır. Örneğin Drosera da salgılanan yapışkan madde golgi cisimciği tarafından salgılanır. Hücre zarı yapımında rol oynar. Gerektiği zaman yağları depolar.
Golgi cisimciğinde karbonhidratlar sentezlenir. Ayrıca hücrede sindirim olaylarında rol oynar. Örneğin; ince bağırsak epitel hücrelerinde besinler alındıktan sonra yağların sindiriminde etkilidir. Bunun yanında süt, tükürük, ter bezi gibi salgı yapan hücrelerde sayısı diğer hücrelere oranla daha fazladır.
3) Lizozom: Golgi cisimciğinden meydana gelir. Tek katlı zarla çevrili olup içerisinde sindirim enzimleri bulunur. Özellikle protein, yağ gibi moleküllerin sindiriminde görev alır. Bir hücreli canlılarda sindirim, çok hücreli canlılarda sindirimin yanı sıra yaşlı organellerin parçalanmasında görev alır. Lizozom canlının aşırı baskı altında kaldığı yanma, donma, zehirlenme gibi durumlarda kolayca parçalanarak hücrenin kendi kendini sindirmesine neden olur. Bu olaya otoliz denir. Canlıların ölümünden kısa bir süre sonra parçalamalarında da etkilidir. Ayrıca kurbağa larvalarında kuyruğun kopmasını sağlar. Lizozom hayvanların hücre içi sindirim yapılan karaciğer, dalak ve akyuvar gibi yerlerde çok sayıda bulunur. Bitkilerde ise lizozom benzeri yapılara fitolizozom denir.
4) Ribozom: Yapısında % 40 protein, % 60 RNA bulunur. Granüllü endoplazmik retikulum, çekirdek zarı, mitokondri ve kloroplast sıvısında, ayrıca sitoplazmada bulunabilir. Her hücre kendine özgü proteinleri ribozomlarda sentezler. Ribozomlar hücrede ya tek tek ya da çok sayıda ribozomun birleşmesiyle zincir şeklinde bulunurlar. Ribozomların bu şekildeki yapılarına polizom ya da poliribozom denir. Bir polizom içindeki ribozom sayısı polizomu oluşturan mRNA (mesajcı RNA)'nın uzunluğuna bağlıdır. Ribozomlar iki alt birimden oluşurlar. Biri büyük birim, diğeri küçük birim adını alır. Protein sentezi yapılırken bu iki birim birleşir. Diğer durumlarda ayrıdır.
5) Mitokondri: Küre, çubuk, ipliksi ve dallı formdadırlar. Çift katlı bir zar yapısına sahiptir. Dıştaki zar düz ve esnektir. Gerekirse şişer veya büzülür. İç zar ise kıvrımlıdır. Özellikle içteki yüzeyi genişletmek için krista adı verilen birçok kıvrımlardan meydana gelmiştir. Kıvrımların arasını
dolduran sıvıya matrix denir. Matrix içerisinde DNA, RNA ve ribozom bulunmaktadır. Matrix mitokondri içerisine giren maddeleri parçalayan enzimler taşır. Bu enzimler sayesinde oksijenli solunumla enerji üretilir. Mitokondrilerin kendilerine özgü bir DNA'sı vardır. Bu nedenle kendini eşleyebilirler. Enerji gereksinimi fazla olan kas ve karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı fazladır. Mitokondri DNA'sının fiziksel ve kimyasal etkilerle bozulması, oksijenli solunumda ATP sentezinin azalmasına neden olur. Yaşlanmaya bağlı olarak da mitokondrinin işlevleri ilerleyen yaşlarda azalmaktadır.
6) Sentrozom: İnsan, hayvan, bazı ilkel bitki ve mantar hücrelerinde bulunur. Çoğunlukla çekirdeğe yakın yerdedir. Sentrozom birbirine dik iki sentriolden oluşur. Her bir sentriol proteinden oluşmuş üçlü tüp grupları halinde dokuz iplik taşır. Hücre bölünmesi sırasında kendini eşleyerek kromozomların ayrılmasını ve kutuplara taşınmasını sağlarlar.
7) Plastitler: Ökaryotik bitkisel hücrelerde bulunur. Besin maddelerinin sentezlen-mesi ve depolanmasında görevli organeldir. Plastitler, genç hücrelerde renksiz bir yapıda olup, hücrenin yaşlanmasıyla görev ve yerine göre şekil ve renk alır. Başlıca üç tip plastit vardır. Bunlar;
a) Kloroplast: Fotosentezin yapıldığı organellerdir. Sadece bitki hücrelerinde bulunur. Çift katlı zarla kaplı bir yapıdır. Bitkilerin farklı organlarına ait hücrelerde farklı sayıda bulunur. Yapraklarda, genç dalda, olgunlaşmamış sebze ve meyvelerde çok miktarda bulunur. Kimyasal yapısını protein, karbonhidrat, yağ, klorofil, DNA ve RNA oluşturmaktadır. İki önemli bölümü vardır:
Stroma: Kloroplastın iç zarını dolduran protein yapısında sıvı bir kısımdır. Stroma içerisinde granum denilen lamelli yapılar bulunur. Ayrıca DNA, RNA, ribozom ve fotosentez enzimleri bulunur. Bu nedenle klorop-lastlar kendi enzimlerini yapabilir ve çekirdekten bağımsız çoğalabilirler.
Grana: Ara madde içerisine gömülmüş diskler ve diskleri birbirine bağlayan lamellerden oluşmuştur. Bu yapıların en küçük birimine tilakoid denir. Tilakoidler bir araya gelerek granumu meydana getirir. Bu lamelli yapı ışık enerjisinin en ekonomik şekilde kullanılmasını sağlar. Granalar içinde bitkiye yeşil rengini veren ve fotosentez için gerekli ışığı sağlayan klorofil pigmenti bulunur. Fotosentetik bakterilerde klorofiller sitoplazma içerisinde dağınık vaziyettedir.
b) Kromoplast: Bitkilerde meyve ve çiçeklere renk veren plastitlerdir. Likopin (kırmızı), ksantofıl (sarı), karoten (turuncu) rengi verir. Likopin domatese kırmızı, ksantofıl limona sarı ve karoten havuca turuncu renk verir. Kromoplast yapraklarda, meyve ve bazı yüksek bitkilerin köklerinde de bulunabilir. Kromoplast dışında bitkiye farklı renkleri veren antokyan ve flovan pigmentleri hücrenin kofulunda bulunur. Bu pigmentler koful öz suyunun asidik ya da bazik oluşuna göre farklı yönde etki eder. Koful özsuyu asidik ise kırmızıya yakın tonlar, bazik ise mavi, menekşe, mor gibi renkler oluşur.
c) Lökoplast: Renksiz plastitlerdir. Bitkilerin kök, yumru, soğan gibi ışık görmeyen toprak altı kısımlarında bulunur. Nişasta, yağ ve protein depo ederler. Örneğin; patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumlarında protein, ayçiçeğinde yağ depolayan lökoplastlar vardır.
8) Koful (vakuol): Özellikle bitki hücrelerinde ve bir hücrelilerde görülür. Hayvan hücrelerinde kofullar az sayıda ve küçüktür. Kofullar bazı maddelerin depolanmasını ve bitkilerde turgor basıncının ayarlanmasını sağlarlar. Yapısı; iki katlı zardan oluşmuş içi sıvı dolu keseciklerdir. Kofulların içindeki sıvıda besinler, madensel tuzlar, vitaminler ve mayalar bulunur. Kofullar;
a) Kontraktil kofullar:
Tek hücreli bazı protozoalarda ozmotik basıncı düzenler. Tek hücrelilerde besin sindirimini yapan (besin kofulu) ve atıkların atılmasını sağlayan kontraktil koful (boşaltım kofulu) şeklinde bulunurlar.
b) Merkezi kofullar: Bu kofullar bazı aminoasitleri depolar. Fruktoz, elma asidi gibi maddeleri de depolar. Bunun yanısıra çevresindeki zararlılara karşı bitkiler, kofullarında zehirli maddeler de depolar, örneğin; alkoloitler.
c) Depo kofulları: Bu kofullar bazı bitki depo hücrelerinde bulunur. Örneğin; sıvı yağ vakuolleri.
