Hücrenin Bölümleri ve Organeller

Bir hücre genel olarak 3 temel bölümden meydana geliyor: 1) hücre zarı, 2) sitoplazma ve 3) organeller. 

Hücre Zarı (=Plazmalemma)

Yaklaşık 80 ila 100 A° kalınlığındaki hücre zarının yapısı, 1972 yılında S.J.Singer ve G.L.Nicolson adlı araştırmacılarca ortaya atıldığı üzere "akıcı mozaik" tipte. Bu modele göre hücre zarı, lipid ve protein moleküllerinin özel bir şekilde diziliminden meydana geliyor. İki sıra halinde dizilim gösteren fosfolipid molekülleri, hidrofobik ve hidrofilik olarak tanımlanan iki uca sahip. Hidrofilik uçları dış tarafa ve hidrofobik uçları da birbirlerine bakacak şekilde dizilen bu moleküllerin arasında, çeşitli görevler için özelleşmiş olan ve çoğu serbest halde hareket edebilen protein molekülleri yer alıyor.

Hücre zarının yapısında bulunan yağ asitleri ve kolesterol, zarın akıcılığını düzenliyor. Doymuş yağ asitleri akışkanlığı azaltırken, doymamış yağ asitleri artırıyor. Kolesterol, zarın çift tabakalı yapısını sağlamlaştırmaya da yardım ediyor.

Hücre zarının görevlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

1. Hücreye şeklini veriyor ve bütünlüğünü koruyor.

2. Taşıdığı almaçlar sayesinde, dışarıdan gelen uyartıların alınmasını sağlıyor.

3. Hücresel tepkimelerde enzim rolü oynayan bazı proteinler taşıyor.

4. Hücrelerin birbiriyle bağlantısını ve iletişimini sağlıyor.

5. Zar yapısında bulunan karbonhidrat molekülleri, özgül proteinlerden oluşan glikokaliks ile birlikte, zarın çeşitli maddeleri ve diğer hücrelerin zarlarını algılayarak tanıyabilmesini sağlıyor.

6. Doku özgüllüğünü sağlayan antijenleri taşıyor. (Örneğin, kan hücrelerinin zarlarında bulunan antijenler kan gruplarını belirliyor.)

7. Yapısındaki proteinlerin ve kanalların yardımıyla, madde geçişini sağlıyor.

Hücre Duvarı

Prokaryotlarda, bitki, mantar ve bazı alg hücrelerinde, hücre zarının dış kısmında ek bir yapı daha bulunuyor. Görevi hücreye şeklini vererek, hücreyi korumak olan hücre duvarının başlıca bileşeni bitkilerde selüloz, mantarlardaysa kitin. Hücre yaşlandıkça, hücre duvarında ikinci ya da üçüncü kalınlaşmalar görülebiliyor ve dayanıklılığı artıyor.

Sitoplazma

Hücrenin içini dolduran yarı akışkan sitoplazmanın en önemli görevi, hücre iskeletini oluşturmaktır. Hücre iskeleti hücreye şekil vermenin yanında, organellerin yerleşimlerini düzenliyor ve hücre içindeki hareket ve taşınma olaylarını düzenliyor.

Hücre iskeletini oluşturan en önemli iki bileşen, aktin filamentleri ve mikrotübüller. Aktin filamentleri, kas kasılmasında ve sil-kamçı gibi yapıların hareketinde görev yaparken; mikrotübüller de hücre içi taşınmayı düzenliyor ve hücre bölünmesi sırasında iğ ipliklerini oluşturuyor.

Sitoplazmanın içinde mikrofilament ve mikrotübüllerin dışında organeller, pigmentler, kristalize yapılar, glikojen ve yağ cisimcikleri bulunuyor.

Özel Organeller

Hücrenin diğer organellerinden farklı olarak çift tabakalı zar yapısına ve kendi DNA’larına sahip olan, bu sayede de hücre bölünmesinden bağımsız olarak kendilerini eşleyebilen iki özel organel var: mitokondri ve kloroplast.

Mitokondri

Hücrenin enerji üretim merkezi olan mitokondriler, hücrenin enerji gereksinimine göre farklı sayıda bulunabiliyor. Mitokondrinin esas görevi, oksijenli solunum yoluyla, hücreye ulaştırılan besin maddelerini ve oksijeni birleştirerek ATP sentezlemek. Mitokondrinin diğer bir göreviyse, hücredeki fazla kalsiyumu (Ca++) depolayarak, gerektiğinde hücreye geri vermek.

Mitokondri iç zarı, birçok bölgede içe doğru kıvrımlar yapıyor. “Krista” adı verilen bu kıvrımlar, solunum tepkimelerinin gerçekleşeceği yüzey alanını genişletiyor. Kristaların arasını dolduran yoğun matriks sıvısında da çeşitli tepkimeler için gerekli enzimler, iyonlar, enerji molekülleri ve mitokondrinin kendi kalıtım maddesi bulunuyor.

Kloroplast

Bitki ve bazı alglerin hücrelerinde bulunan kloroplastın görevi, fotosentez tepkimelerini gerçekleştirmektir. Özel enzimler eşliğinde gerçekleşen fotosentez tepkimeleri sonucunda, su ve karbondioksit, güneş enerjisi yardımıyla organik moleküllere dönüştürülüyor.

Kloroplastın iç zarı “tilakoid zar” adı verilen lamelleri, bu lameller de “grana” denilen yapıları oluşturuyor. Klorofil olarak bildiğimiz ve güneş ışığını soğurma görevindeki pigmentler, granalar üzerinde bulunuyor. ATP sentezi, tilakoid zar üzerinde gerçekleşiyor. Kloroplastın içini dolduran temel madde olan stromadaysa, fotosentez enzimleri, DNA, RNA ve proteinler bulunuyor.

Diğer Organeller

Hücrelerde bulunan diğer organeller, hücre zarına benzer yapıda tek tabakalı bir zarla çevrililer ve yalnızca hücre bölünmesi sırasında kendilerini eşliyorlar.

Endoplazmik Retikulum

Hücre zarının bir uzantısı olan bu organel, çekirdek zarına kadar uzanan kesecik ve kanalcık yapılarından oluşuyor. Ribozom taşıyıp taşımamasına göre iki tipi bulunuyor:

1) Granüllü Endoplazmik Retikulum (GER): Ribozom taşıyan GER, protein sentezinde rol alıyor. Sentezlenen proteinlere şeker eklenmesi ve bu proteinlerin bir kısmının, organellerin zar yapısına katılmak üzere gerekli yerlere gönderilmesinden de yine bu organel sorumlu.

2) Düz Endoplazmik Retikulum (DER): Organelin ribozom taşımayan tipiyse, steroid hormonların ve lipidlerin sentezinde görevli. Bu nedenle, böbrek üstü bezleri, testis ve ovaryum dokularındaki hücrelerde gelişmiş olarak bulunuyorlar. Zehirli maddelerin zehir özelliğinin kaldırılması, kolesterol ve safra yapımı, glikojen sentezi ve yıkımı gibi olaylarda görevli olması nedeniyle, karaciğer hücrelerinde bol miktarda bulunuyor. Midenin hidroklorik asit salgısını gerçekleştiren hücrelerde, kalsiyum depolayan kas hücrelerinde ve yağların sindiriminde de bu organelin rolü önemli.

Ribozom 

Protein ve RNA moleküllerinden meydana gelen ribozomlar, protein sentezinin anahtar elemanları. Hücrede serbest halde ya da endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunabilen ribozomlar, protein sentezi sırasında birleşen 2 alt birime sahip.

Prokaryotlarda görülen ribozomlar, ökaryot ribozomlarından daha küçük, daha basit yapılı ve daha az protein içeriyor.

Golgi Aygıtı

Golgi aygıtı, hücre içinde oluşturulan bütün salgı moleküllerine son şekillerini veriyor, salgıları yoğunlaştırıyor, hücre dışına gönderime hazır hale getiriyor ve gerektiğinde depo ediyor. Bu nedenle, salgı yapıcı dokularda büyük yapılı golgiler görülüyor.

Golginin rol aldığı diğer olaylarsa; sperm hücrelerinin yumurta zarını delmesini sağlayan akrozom keseciklerini oluşturmak, lizozomları sentezlemek, zimogen granülleri salgılamak, hücre zarının bütünlüğünü korumak ve işlevlerini düzenlemek.

Lizozom

İçeriğinde yüksek pH değerli enzimleri taşıyan bu organelin esas görevi hücre içi sindirim. Makromoleküllerin parçalanmasında rol alan lizozom, yaşlanan hücrelerin ve organellerin yok edilmesinden, hücre farklılaşması ve metamorfoz sırasında da “programlı hücre ölümünden” sorumlu. Sperm ucundaki akrozom kesesi de özelleşmiş bir lizozom.

Sindirilecek olan madde, lizozomun içine alınıyor ve zarla kaplanıyor. Böylece, lizozom enzimleri hücre sitoplazmasıyla karşılaşmıyor. Fagozom adı verilen bu keseciğin etrafında toplanan lizozomlar, zarlarını fagozom zarıyla birleştiriyorlar ve sindirim işlemi bundan sonra gerçekleşiyor. Sindirim ürünleri, hücre içinde kullanılacaksa depolanıyor, istenmiyorsa da hücre dışına atılıyor.

 Lizozomların sindirim yapabilmesi için, lizozom zarından organel içine H+ iyonları pompalanıyor ve ortam asidik hale getiriliyor. Bu mekanizma, lizozomların her an sindirim yapmasını engelliyor.

Vakuol (Koful)

Bitki hücrelerinde lizozom bulunmuyor. Vakuoller, bu hücrelerde kısmen de olsa lizozomların görevini üstleniyor ve makromoleküllerin sindirimi ile depolanması gibi işlevleri yürütüyor. Suda yaşayan bazı bir hücrelilerde bulunan kontraktil vakuoller, fazla suyun hücreden dışarı verilmesini sağlıyor.

Peroksizom

Bu organeller de lizozomlara benzer şekilde bol miktarda enzim içeriyorlar. Görevleri; amino asitlerden amino gruplarını ayırmak, çeşitli sentez tepkimelerine gereken makromoleküllerin üretiminde rol almak, alkollerin zararlı etkilerini gidermek, hücre için zararlı bir bileşik olan hidrojen peroksiti oksitleyerek su ve oksijene dönüştürmek.

Lizozomların aksine, bitki hücrelerinde de bulunuyorlar ve tohumun çimlenmesi sırasında yağların karbonhidratlara dönüştürülmesinde görev alıyorlar.

Sentriyol 

Sentriyoller, hücrelerde bir çift halinde bulunuyorlar ve bölünme sırasında kromozomların tutunduğu iğ iplikçiklerinin yapımından sorumlular. Sentriyoller, 9 adet 3’lü mikrotübül demetinin özel bir şekilde diziliminden meydaha geliyorlar. Yüksek yapılı bitkilerin hücreleri, çoğu bir hücreli canlı, olgunlaşmış sinir ve kas hücreleri sentriyol taşımıyor. Bu hücrelerin bölünmesi esnasında iğ iplikçikleri, sitoplazmanın çekirdeği çevreleyen bölgesinde bulunan maddelerce oluşturuluyor.

Olgun yumurta hücresi de sentriyol taşımıyor. Döllenmeyle birlikte başlayan hücre bölünmesinde, iğ iplikçikleri spermden gelen sentriyollerce oluşturuyor.

Çekirdek

Şekli ve konumu hücre tipine göre farklılık gösterebilen çekirdek, memelilerin alyuvarları dışında tüm hücrelerde bulunuyor. Çekirdeğin çift katlı zarı, belirli bölgelerde birleşerek “çekirdek porları” adı verilen delikçikler oluşturuyor. Çekirdeğin DNA, RNA ve ribozom öncüllerini içeren yoğun bölgesi “çekirdekçik” olarak biliniyor.

Hücrenin beyni sayılan çekirdeğin temel görevi, hücrenin kalıtım maddesini korumak ve gerektiği yerde gerektiği şekilde kullanılmasını sağlamak. Çekirdek, sahip olduğu kalıtsal madde sayesinde, hücre içerisindeki tüm protein sentezlerinin şifresini ve emrini veriyor. Hücre bölünmesi sırasında da, bu kalıtsal madde kopyalanarak oğul hücrelere geçiriliyor.

DNA

Sarmal yapıda birbirine dolanmış, çok uzun ve ince 2 iplikçikten oluşan DNA, şeker ve fosfat moleküllerinden oluşan bir omurgadan ve canlılara tüm özelliklerini veren baz diziliminden meydana geliyor. Kendisine alfabe olarak yalnızca 4 harf kullanan bu baz dizilimi, her türün kendisine özgü uzunluk ve bileşimde. DNA yapısına katılan 4 azotlu organik baz: Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin.

Vücudumuzun tüm hücreleri, teorik olarak aynı DNA kodunu taşıyor. Ancak, bulundukları doku ya da organa göre, DNA içerisinde farklı bölgeler etkin hale geçiyor. Etkin haldeki DNA bölgeleri, bu dokulara ait tüm özelliklerin meydana getirilmesinden, devamından ve hücre bölünmesiyle yeni hücrelere aktarılmasından sorumludur. Hücre bölünmesinin ne zaman ve ne şekilde gerçekleşeceği de DNA molekülünün denetimi altında.

RNA

RNA, transkripsiyon yoluyla DNA moleküllerinden sentezlenen ve ondan çok daha kısa olan, tek iplikçikli çekirdek asidi. DNA’daki deoksiriboz şekeri yerine riboz şekeri, Timin bazı yerine de Urasil bazı içeriyor. RNA’nın farklı görevlere sahip olan 3 tipi bulunuyor:

mRNA

Mesajcı RNA, protein sentezi yapılacağı zaman, kalıtsal bilginin sitoplazmaya aktarılmasında görevlidir. Çekirdek içerisinde bulunan DNA’dan gerekli şifreyi alan mRNA, sitoplazmaya geçerek ribozoma tutunuyor ve protein sentezini başlatıyor. Üzerinde bulunan şifrenin sırayla okunmasına eşgüdümlü olarak tRNA’ların getirdiği amino asitler, mRNA üzerine bağlanarak protein zincirini oluşturuyor.

rRNA

Ribozom organelinin yapısında bulunan rRNA, hücrelerde en fazla oranda bulunan RNA tipi. Ökaryot ribozomlarında 4, prokaryot ribozomlarındaysa 3 tipi bulunan rRNA, farklı ribozomal proteinlere bağlanıyor ve protein sentezinin düzgün şekilde devamını sağlıyor.

tRNA

Her amino asit, “kodon” adı verilen ve farklı kombinasyonlardaki 3’lü baz dizilerinden oluşuyor. Transfer RNA’lar, bu baz dizilimlerine karşılık gelen tanıyıcı şifreleri taşıyorlar. Sitoplazmada dağınık halde bulunan tRNA’lar, tanıyıcı şifrelerini taşıdıkları amino asitleri kendilerine bağlayarak, mRNA’ya götürüyorlar.