Konu anlatımı
Bir canlının büyümesi, yaralarının iyileşmesi ve tek hücrelilerin çoğalması hücre bölünmesine dayanır. Bu alt başlıkta hücrelerin neden bölünmek zorunda olduğunu, hem canlı hem de hücre düzeyindeki gerekçeleriyle göreceksin.
Canlı düzeyinde gerekçeler
Tek hücreli canlılarda hücre bölünmesi üremenin kendisidir: bir amip ya da bir bakteri bölünerek iki yeni birey oluşturur. Çok hücreli canlılar döllenmiş bir yumurta hücresinin art arda bölünmesiyle oluşur; büyüme, hücre sayısının artmasıyla gerçekleşir. Gelişme sırasında bölünen hücreler farklılaşarak doku ve organları oluşturur. Yetişkin bir canlıda da yıpranan ve ölen hücrelerin yerine yenileri yapılır; deri yüzeyindeki hücreler ve kan hücreleri sürekli yenilenir, yaralar bölünme sayesinde kapanır.
Yüzey alanı ve hacim
Hücre büyüdükçe hacmi yüzey alanından daha hızlı artar. Kenarı 1 birim olan bir küpün yüzey alanı 6, hacmi 1 birimdir; kenarı 2 birim olan küpün yüzey alanı 24, hacmi 8 birimdir. Birim hacme düşen yüzey 6'dan 3'e iner. Hücre de büyüdükçe, besin ve oksijeni alacağı ve atıklarını vereceği zar yüzeyi hacmine göre yetersiz kalır. Hücre bölününce aynı toplam hacim iki küçük hücreye dağılır, toplam yüzey artar ve madde alışverişi yeniden yeterli hâle gelir.
Çekirdek ve sitoplazma dengesi
Bir hücrenin çekirdeğindeki DNA miktarı sabittir; hücre büyüdükçe aynı çekirdeğin yönetmesi gereken sitoplazma artar. Belirli bir büyüklükten sonra çekirdek, hücrenin ihtiyaç duyduğu proteinleri yaptırmakta ve bütün etkinlikleri düzenlemekte zorlanır. Bölünmeyle her yeni hücre kendi çekirdeğine ve daha küçük bir sitoplazmaya sahip olur ve denge yeniden kurulur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Kenarı 1 cm olan küp biçimli bir hücre modeli ile kenarı 3 cm olan bir model karşılaştırılıyor. Hangisinin birim hacme düşen yüzey alanı büyüktür? Bu durum hücre bölünmesiyle nasıl ilişkilidir?
Çözüm. Kenarı 1 cm olan küpün yüzey alanı 6 · 1² = 6 cm², hacmi 1 cm³'tür; birim hacme düşen yüzey 6'dır. Kenarı 3 cm olan küpün yüzey alanı 6 · 3² = 54 cm², hacmi 27 cm³'tür; birim hacme düşen yüzey 54/27 = 2'dir. Küçük modelin oranı daha büyüktür. Hücre büyüdükçe bu oran küçülür ve zar, hücrenin ihtiyacını karşılayacak madde alışverişini yapamaz hâle gelir. Bölünme bu oranı yeniden artırır.
Örnek 2. Bir amipte, büyüme çağındaki bir çocukta ve eli kesilen bir yetişkinde hücre bölünmesi hangi amaçlara hizmet eder?
Çözüm. Amip tek hücreli bir canlıdır; bölünmesi yeni bireyler oluşturur, yani üremedir. Büyüme çağındaki çocukta hücreler bölünerek sayıca artar ve vücut büyür; bölünen hücrelerin farklılaşması organların gelişmesini sağlar. Eli kesilen yetişkinde yara bölgesindeki hücreler bölünerek ölen hücrelerin yerini doldurur ve yara kapanır; bu da onarımdır.
Sık yapılan hatalar
- Hücrelerin sınırsız büyüyebileceğini düşünmek; yüzey alanı/hacim oranı büyümeyi sınırlar.
- Hücre bölünmesini yalnızca üremeyle ilişkilendirmek; büyüme ve onarım da bölünmeyle olur.
- Büyüyen hücrede yüzey alanının hacimden hızlı arttığını sanmak; hacim daha hızlı artar.
- Bölünme: tek hücrelide üreme; çok hücrelide büyüme, gelişme ve onarım.
- Hücre büyüdükçe yüzey alanı/hacim oranı azalır.
- Bölünme, madde alışverişini ve çekirdek ile sitoplazma dengesini yeniden kurar.