Konu anlatımı

Hücre canlılığın temel birimidir; bir bakteriden bir insana kadar bütün canlılar hücrelerden oluşur. Hücrenin keşfi mikroskobun geliştirilmesiyle başlamış, görüntüleme teknolojileri ilerledikçe hücrenin içindeki yapılar ayrıntılı olarak tanınmıştır. Bugün hücrenin, her biri belirli bir işi yapan ve iş birliği içinde çalışan bölmelerden oluştuğunu biliyoruz.

Bu sayfada hücre teorisinin nasıl oluştuğunu, mikroskopların bu süreçteki rolünü, prokaryot ve ökaryot hücrelerin kısımlarını, organellerin görevlerini ve bitki ile hayvan hücresinin farklarını göreceksin. Hücre zarının yapısı ve zardan madde geçişi Hücre Zarından Madde Geçişi konusunda ayrıca işlenir.

Hücre teorisi

Robert Hooke 17. yüzyılda mikroskopla incelediği şişe mantarı kesitinde gördüğü küçük odacıklara hücre adını verdi; gördükleri aslında ölü hücrelerin duvarlarıydı. Antonie van Leeuwenhoek kendi yaptığı merceklerle tek hücreli canlıları ve bakterileri ilk gözleyenlerdendir. Matthias Schleiden bitkilerin, Theodor Schwann hayvanların hücrelerden oluştuğunu ortaya koydu; Rudolf Virchow ise hücrelerin ancak var olan hücrelerden oluştuğunu belirtti. Bu çalışmalar hücre teorisini oluşturdu: bütün canlılar bir ya da daha çok hücreden oluşur, hücre canlının yapı ve görev birimidir, hücreler var olan hücrelerden oluşur. Bu isimleri ve tarihleri ezberlemen beklenmez; önemli olan bilginin nasıl biriktiğini anlamandır.

Mikroskoplar ve görüntüleme

Işık mikroskobu görünür ışık ve mercekler kullanır; canlı hücreleri ve hücre içindeki hareketleri izlemeye uygundur ve toplam büyütmesi oküler ile objektif büyütmelerinin çarpımıdır. Elektron mikroskobu ışık yerine elektron demeti kullanır; çok daha büyük büyütme ve ayırt etme gücü sayesinde ribozom gibi küçük yapılar ve organellerin iç yapısı görülebilir, ama incelenen örnekler özel işlemlerden geçirildiği için canlı değildir. Görüntüleme teknolojileri geliştikçe hücreyle ilgili bilgiler düzeltilmiş ve ayrıntılandırılmıştır.

Prokaryot hücre

Prokaryot hücrelerde zarla çevrili bir çekirdek ve zarlı organel yoktur. Her prokaryotta hücre zarı, sitoplazma, ribozom ve sitoplazmada serbest hâlde bulunan halkasal DNA vardır; çoğunun çevresinde koruyucu bir hücre duvarı bulunur. Bazılarında ana DNA'dan ayrı küçük halkasal DNA parçaları (plazmitler), hücre duvarının dışında koruyucu bir kapsül ve hareketi sağlayan kamçı bulunur. Bakteriler ve arkeler prokaryottur.

Ökaryot hücre ve çekirdek

Ökaryot hücrelerde kalıtım materyali, çift katlı ve gözenekli bir zarla çevrili çekirdeğin içindedir. Çekirdekte DNA proteinlerle birlikte kromatin ipliklerini oluşturur; çekirdekçik ise ribozomların yapımında görev alır. Çekirdek, DNA'daki bilgiyle hangi proteinlerin yapılacağını belirleyerek hücreyi yönetir. Hücre zarı ile çekirdek arasındaki yarı akışkan kısma sitoplazma denir; zarla çevrili organeller sitoplazmayı bölmelere ayırır ve böylece birbirine karışmaması gereken tepkimeler ayrı yerlerde yürür. Protistler, mantarlar, bitkiler ve hayvanlar ökaryottur.

Organeller ve görevleri

Organeller tek başına değil, iş birliği içinde çalışır; birinde oluşan bir sorun hücrenin bütün işleyişini etkileyebilir. Başlıca organeller ve görevleri şunlardır:

Ribozom: protein yapar; zarsızdır ve bütün hücrelerde bulunur.
Endoplazmik retikulum: hücre içinde madde taşıyan kanal ağıdır; granüllü olanı proteinleri işler ve taşır, granülsüz olanı lipit yapar.
Golgi cisimciği: maddeleri değiştirir, paketler ve salgılar; lizozomları oluşturur.
Lizozom: sindirim enzimleri taşır ve hücre içi sindirimi yapar.
Koful: su, besin, atık ve pigment depolar; olgun bitki hücrelerinde büyük ve merkezîdir.
Mitokondri: besinlerdeki enerjiyi oksijenli solunumla ATP'ye aktarır.
Plastitler: kloroplast besin üretir, kromoplast renk verir, lökoplast nişasta depolar.
Sentrozom: hayvan hücrelerinde bölünme sırasında iğ ipliklerinin oluşumunu düzenler.
Peroksizom: hücre için zararlı olan hidrojen peroksidi parçalar.
Hücre iskeleti: hücreye şekil ve destek verir, organellerin ve hücrenin hareketini sağlar.

Hücre içi iş birliği: salgı proteininin yolu

Hücre dışına salgılanacak bir protein, granüllü endoplazmik retikulumun üzerindeki ribozomlarda yapılır; endoplazmik retikulumun içine geçip burada işlenir ve keseciklerle Golgi cisimciğine taşınır. Golgi'de son biçimini alan protein salgı keseciklerine paketlenir; kesecikler hücre zarıyla kaynaşarak içeriklerini hücre dışına bırakır. Bu yolun her adımı için mitokondrilerin ürettiği ATP gerekir; talimat ise çekirdekteki DNA'dan gelir. Bu yüzden enzim salgılayan hücrelerde granüllü endoplazmik retikulum, Golgi cisimciği ve mitokondri bol bulunur.

Bitki ve hayvan hücresi

Bitki hücrelerinde hücre zarının dışında selülozdan yapılmış bir hücre duvarı, plastitler ve büyük, merkezî bir koful bulunur; depo karbonhidratı nişastadır. Hayvan hücrelerinde hücre duvarı ve plastit yoktur, kofullar küçüktür; sentrozom bulunur, lizozomlar boldur ve depo karbonhidratı glikojendir. Bitki hücrelerinin büyük çoğunluğunda sentrozom bulunmaz. İki hücre tipinde de hücre zarı, sitoplazma, çekirdek, ribozom, endoplazmik retikulum, Golgi cisimciği ve mitokondri vardır.

Çözümlü örnekler

Örnek 1. Bir hücrede Golgi cisimciği görevini yapamaz hâle geliyor. Bu hücrede hangi olaylar aksar?

Çözüm. Golgi cisimciği, endoplazmik retikulumdan gelen proteinleri ve lipitleri değiştirip paketler ve salgı keseciklerini oluşturur. Golgi çalışmazsa hücre dışına salgılanacak enzim gibi maddeler paketlenemez ve salgılama aksar. Lizozomlar da Golgi'den oluştuğu için yeni lizozom yapılamaz ve hücre içi sindirim zayıflar. Bitki hücresiyse hücre duvarı yapımı için gereken maddeler de hazırlanamaz. Bu örnek, bir organeldeki sorunun bütün hücreyi etkilediğini gösterir.

Örnek 2. Aşağıdaki hücrelerin her birinde hangi organelin bol bulunması beklenir? I. Sürekli kasılan kalp kası hücresi II. Bol miktarda sindirim enzimi salgılayan hücre III. Zararlı maddeleri etkisizleştiren karaciğer hücresi IV. Mikropları yakalayıp sindiren akyuvar

Çözüm. Kalp kası hücresi sürekli ATP harcadığı için mitokondri bakımından zengindir (I). Enzimler protein olduğundan, bol enzim salgılayan hücrede ribozom, granüllü endoplazmik retikulum ve Golgi cisimciği gelişmiştir (II). Karaciğer hücresinde zararlı maddelerin etkisizleştirilmesinde görev alan granülsüz endoplazmik retikulum ve peroksizomlar boldur (III). Mikropları sindiren akyuvarda sindirim enzimi taşıyan lizozomlar boldur (IV).

Örnek 3. Bir bakteri hücresi ile bir maya hücresinde ortak bulunan yapılar hangileridir? Yalnızca maya hücresinde bulunanlar hangileridir?

Çözüm. Bakteri prokaryot, maya ise tek hücreli bir mantar olduğu için ökaryottur. İkisinde de hücre zarı, sitoplazma, ribozom, DNA ve hücre duvarı bulunur; ama duvarlarının yapısı farklıdır. Çekirdek zarı, mitokondri, endoplazmik retikulum ve Golgi cisimciği gibi zarla çevrili yapılar yalnızca maya hücresinde bulunur. Bakterinin DNA'sı sitoplazmada serbesttir, mayanınki çekirdektedir.

Sık yapılan hatalar

Hooke'un canlı hücreler gözlediğini sanmak; gördüğü ölü mantar hücrelerinin duvarlarıydı.
Prokaryotlarda ribozom ya da DNA bulunmadığını düşünmek.
Bitki hücrelerinde mitokondri bulunmadığını sanmak; bitkiler de oksijenli solunum yapar.
Hücre duvarını yalnızca bitkilere özgü sanmak; bakteri ve mantarlarda da vardır, ama yapıları farklıdır.
Golgi cisimciğinin protein yaptığını düşünmek; protein ribozomda yapılır.

Akılda kalsın

Hücre teorisi: canlılar hücrelerden oluşur; hücre yapı ve görev birimidir; hücreler var olan hücrelerden oluşur.
Prokaryot: zarlı çekirdek ve zarlı organel yok; zar, sitoplazma, ribozom ve DNA var.
Ribozom bütün hücrelerde bulunan ortak organeldir.
Salgı yolu: ribozom → granüllü ER → Golgi → salgı kesecikleri → hücre dışı.
Bitki: hücre duvarı, plastit, büyük koful, nişasta; hayvan: sentrozom, bol lizozom, glikojen.

Hücre ve Organeller konu anlatımı