Hücrenin Görevleri

Öğr. Gör. Nurhan Bingöl

HÜCRE

I. GİRİŞ

Yaşayan tüm canlılar, milyonlarca hücrenin bir araya

gelmesiyle oluşmuştur. Bir binanın tuğlaları gibi, canlıların

vücutları da hücrelerle örülmüştür. İnsanlar, hayvanlar ve

bitkilerin yapısı buna Örnek olarak gösterilebilir.

Bakteriler ve bazı parazitlerse tek bir hücreden oluşmuş

ilkel canlılardır. Demek ki hücre, canlılığın tüm

karakteristik özelliklerini gösterebilen en küçük birimdir.

Temelde, tüm hücreler benzer özellikler gösterirler.

Varlığı ilk defa 1665 yılında Robert HOOKE tarafından

tespit edilen ve cellula (odacık=hücre) olarak adlandırılan

hücre, ancak mikroskop yardımıyla görülebilmektedir.

Organellerinin görülebilmesi için elektron mikroskobu

gereklidir: İnsan vücudunda trilyonlarca (yaklaşık olarak

75 trilyon) hücre vardır. Bu sayının yaklaşık 1/3'ünü

eritrositler oluşturur.

Hücreler, yapı ve görevleri bakımından büyük farklılıklar

gösterir. İnsan vücudunun en küçük hücreleri, 2-4 mikron

(fim) çapındaki trombositler ve mikrogliya hücreleridir.

Buna karşılık, en büyük hücreyse dışarıdan hiçbir

müdahaleye gerek kalmaksızın çıplak gözle görülebilen,

120\m çapındaki yumurta hücresidir (ovum). Hücrelerin

boyları da çapları gibi büyük farklılıklar gösterir. Bazı

hücrelerin boyları birkaç mikronken, sinir hücrelerinin

boyları, uzantılarıyla beraber 1 metreyi bulabilmektedir.

Yapılarının %70-85'i su, %10-20'si protein, geri kalan %5-

10'u da lipidler, karbonhidratlar ve elektrolitlerdir.

Hücrelerin şekilleri de farklıdır. Oluşumuna katıldıkları

doku ve organların yapısına göre yuvarlak, yassı, ipliksi,

iğsi, prizmatîk ve küp biçiminde olabilirler.

1. Şekil- Vücudumuzdaki hücrelerden bazıları

Vücudumuzdaki tüm hücreler belli bir görevde uzmanlaşmıştır. Örneğin hastalıklarla savaşmak, O2 taşımak, hareketliliği sağlamak, çeşitli biyokimyasal maddeler (protein, kimyasal madde, enzimler, hormonlar vb.) üretmek, gıda depolamak, bir araya gelerek yeni hayatlar oluşturmak ve böylece insan neslinin devamını sağlamak gibi görevler yaparlar.

HÜCRENİN YAPISI

Hücreler basitçe hücre zarı, ortasında çekirdek,

içerisinde çeşitli organeller ve bunlar arasında kalan

boşluğu dolduran sitoplâzmadan oluşur.

A. Hücre Gövdesi (Sitoplâzma)

Sitoplâzma, hücrenin en büyük ve en önemli maddesidir.

Çekirdek dışında kalan ve hücre zarıyla çevrili boşluğu

dolduran tüm oluşumlar, sitoplâzma kavramı içerisine girer

Çiğ yumurta akı kıvamında, renksiz ve saydam bir sıvıdır.

Yapısının büyük bir kısmı (%60-90, ortalama %75) su,, geri

kalan kısmıysa (% 10-40) proteinler, şekerler, yağlar

(lipid), enzimler, hormonlar, iyonlar (Na, K, Cl) ve

minerallerden oluşur. Hücredeki hayatî olayların büyük

çoğunluğu, sitoplâzmada ve sitoplâzma içerisindeki

organellerde gerçekleşir. Bu organeller, sitoplâzma

içerisinde asılı bir şekilde dururlar.

1. Organeller (Organitler)

Hücrelerin, organizmanın canlılık özelliği gösteren en küçük

birimi olduğunu biliyoruz. Sahip oldukları bu özelliği,

bünyelerinde bulunan çeşitli organeller vasıtasıyla

gösterirler. Genel olarak hücrelerde bulunan organelleri

şöyle sıralayabiliriz: Mitokondri, golgi aygıtı, endoplâzmik

retikulum, ribozom, lizozom, sentrozom, peroksizomlar,

mikroflaman ve mikrotübüller.

2. Şekil- Hücrenin yapısı ve organelleri

a. Mitokondri (Mitochondria)

Hücrede enerji üretiminin yapıldığı, etrafı çift zarla

çevrili silindirik yapılardır. Gıdalarla alınan yağ ve şeker,

mitokondrilerde son ürün CO2 ve suya (H2O) kadar

yıkılarak ATP (adenozin trifosfat) sentezlenir. Bundan

dolayı bu yapıya enerji üretim ve solunum merkezi de

denilebilir.

Mitokondride ATP sentezi aerobik glikolizis (glikozun

parçalanması), elektron transport ve oksidatif

fosforilasyon olaylarıyla meydana gelir. Bu olaylarda 1 mol

glikozun oksidasyonu sonucu 38 ATP, 1 mol palmitik asitin

yakılması sonucuysa 129 ATP sentezlenir. Sentezlenen bu

ATP molekülleri, ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere,

gerekli bölgelere (enerji ihtiyacının çok olduğu kaslar,

sinirler vb.) sevkedilirler. Bundan da anlaşıldığı gibi,

enerjiye daha fazla ihtiyaç duyan hücrelerde mitokondri

sayısı daha fazladır.

b. Golgi Aygıtı

Adını, İtalyan hekim ve bilim adamı Camillo GOLGİ'den

alır. Beyincikteki golgi hücresiyle deride ve kas

kirişlerinde bulunan golgi reseptörleriyle

karıştırılmamalıdır.

Hücre içerisinde, çekirdeğin yakınında ağ biçiminde topluca

bulunan çok sayıda kesecikten oluşmuştur. Bütün insan ve

hayvan hücrelerinde bulunur.

Özellikle sekresyon (salgılama) yapan hücrelerde (süt, ter

ve tükürük bezleri vb.) sayıları daha fazladır.

Ribozomlarda sentezlenen proteinlere gerektiğinde, golgi

aygıtı tarafından şeker ve sülfatlar eklenir.

Lipoproteinler, glikoproteinler, mukopolisakkaritler, bağ

doku maddeleri vb. golgi aygıtı tarafından sentezlenir.

Bunun dışında, yine hücre içinde sentezlenen çeşitli

hormon ve enzimler de golgi aygıtı tarafından, son şekilleri

verilip paketlenerek hücre dışına gönderilir.

c. Endoplâzmik Retîkulum (Endoplasmic reticulum, ER)

Hücre zarıyla çekirdek arasında uzanan, zar yapısındaki

kanallar sisteminden oluşmuştur. Bu sistemin bazı

bölgelerinde ribozomlar bulunur. Bu bölgelere granüllü

endoplâzmik retîkulum (GER) denir. Ribozom

bulundurmayan bölgelerineyse düz endoplâzmik retîkulum

adı verilir. GER'de protein sentezi yapılırken, Düz ER'de,

-ki bunlar steroit üreten hücrelerde daha çok bulunur çeşitli

steroit hormon ve yağların sentezi yapılır.

ç. Ribozom (Ribosome)

Hücrenin en küçük organelidir. Salgı, sinir ve karaciğer

hücrelerinde daha çok bulunur. Protein sentezinde görevli

yapılardır. Endoplâzmik retikulum üzerinde ya da

sitoplâzmada serbest hâlde bulunurlar. Ribozomlarda

sedimantasyon (çökme) kat sayısı 80 S'dir ve 60 S ve 40

S’lik iki ayrı parçaya ayrılabilir. Yapısı, RNA (ribozomal

RNA) ve proteinlerden oluşmuştur.

d. Lizozom (Lysosome)

Eritrositler dışında, canlı hücrelerin tümünde bulunur;

Özellikle makrofaj, çok çekirdekli Lökosit ve karaciğer

hücrelerinde sayıları daha fazladır. Yuvarlak ve zarla

çevrili bir yapıya sahip olup, içlerinde çeşitli enzimleri

barındırırlar. Hücrenin sindirim görevini yürütür.

Lizozomlar, hücre sindirimi için ve dışarıdan hücreye alınan

bakteri, antijen, yabancı protein vb. maddelerin etkisiz

hâle getirilmesinde ve parçalanmasında rol oynarlar.

Lizozomlar içlerinde ribonükleaz, deoksiribonükleaz, asit

fosfataz, [3 galaksidaz gibi enzimler ihtiva eder.

Lizozomlar etkilerini 2 şekilde gösterir:

Yabancı partiküllerin sindirimi,

Otophagy (otofaji): Hücrenin işe yaramayan kendi

organellerinin yine kendisi tarafından ortadan kaldırılması,

Otolysis (otolizis): Zamanla yaşlanan ya da içi partikülle

dolan lizozomların parçalanıp içeriğinin hücre içine

boşalması, bunun sonucunda da bulunduğu hücreyi

parçalaması,

Thyroglobulinden → tyroksin sentezi yapmak: Bu gibi bazı

hormonların, lizozomlar tarafından sentezlenmesi

e. Sentrozom (Centrosome)

Hücrede çekirdek yakınına yerleşmiş, içerisinde bir ya da

iki adet sentriol ihtiva eden küçük yuvarlak organellerdir.

Hücre bölünmesi esnasında, o da ikiye bölünür. Mitoz

bölünme sırasında, gelişiminin en üst noktasına ulaşır.

Sonra tekrar küçülür. Hücre bölünmesinde aktif role sahip

olan sentrioller, mikrotübüllerden yapılmıştır.

f. Peroksizomlar (Peroxysome)

Hidrojen peroksit (H2O2) metabolizmasıyla ilgili enzimleri

taşır. Lizozomlarla benzer özellikler göstermelerine

rağmen ayrı bir organel olarak kabul edilmektedir. Birçok

hücrenin (karaciğer ve böbrek hücreleri) bünyesinde

bulunur.

Endoplâzmik retikulumla (ER) aralarında sıkı bir ilişki

vardır. Peroksizomlar, sanki ER'nin genişleyip bir kese

yapmasıyla oluşmuş gibidir. Membranı, tek katlı olup ER

membranının devamı gibidir.

H202(hidrojen peroksit)'yi parçalayan katalaz enzimini

taşırlar. H2O2, hücre için toksik bir maddedir. Katalaz

enzimiyle H20'ya (su) ve 02'ye dönüştürülerek etkisiz hâle

getirilir.

Karaciğer ve böbrek peroksizomları, nükleik asitlerin

yapısında bulunan pürinlerîn (adenin, guanin)

parçalanmasında görevlidir.

g. Mikroflaman ve Mikrotübüller

Mikroflaman (microflaman)’a en iyi örnek kas hücrelerinde

bulunan aktin ve miyozindir. Aktin, miyozine göre daha

çok bulunur.

Mikrotübüller (microtubul), hücrenin iskeleti görevi

görürler. ATP enerjisi kullanarak bazı organellerin

taşınmasında (mitokondri, veziküllerin vb.) görev alırlar.

Hücrenin şeklinin korunmasında ve hücre bölünmesinde de

görevlidirler. Bugün, hücre zarı İçerisindeki proteinlerin

hareketlerinin de mikrotübüller vasıtasıyla olduğu

düşünülmektedir.

2. Cansız Maddeler

Sitoplâzma içerisindeki yapıları organeller, inklüzyonlar

ve diğer komponentler olarak sınıflandırabiliriz.

Organeller, bir zarla çevrilidir. Hücredeki metabolik

olaylara doğrudan katılırlar. Endoplâzmık retikulum, golgi

aygıtı, mitokondri ve lizozom bu yapılara örnektir.

İnklüzyonlar hücrenin geçici komponentleridir. Her

hücrede bulunmayabilirler. Bunların dış kısımları bir zarla

çevrili olabildiği gibi zarsız da olabilir. Pigmentler, lipidler,

karbonhidratlar, elektrolitler ve salgı tanecikleri bu gruba

girer.

Diğer komponentlerin etrafları bir zarla çevrili değildir.

Farklı yapı ve fonksiyonları vardır. Sentriol, mikrotübül ve

mikroflaman bu gruba girer.

Hücre içindeki bu oluşumlar içerisinde canlı olanlar

organellerdir. Cansız oluşumlarsa kofullar, su, elektrolitler

(anyon ve katyonlar), yedek besinler, atık maddeler, salgı

tanecikleri, pigment tanecikleri vb.dir.

3. Hücre İçi Sıvı

Hücrede sitoplâzma ve çekirdek içerisinde sıvı bulunur.

Her ikisi birlikte hücre içi sıvı olarak adlandırılır.

Vücuttaki toplam sıvının %60'ını hücre içi sıvı oluşturur. 70

kg ağırlığındaki bir insanda ortalama 28 litre hücre içi sıvı

vardır.

Hücre içi sıvı, yüksek yoğunlukta potasyum, düşük

yoğunlukta sodyum ve klor ihtiva etmektedir. Bu iyonlar,

hücredeki elektriksel potansiyeli dengelemekle görevlidir.

Hücredeki metabolik olaylar, tümüyle burada gerçekleşir.

Miktarı normal koşullarda değişmez. Ancak herhangi bir

nedenden dolayı azalma olursa, devamlı alış veriş hâlinde

bulunduğu interstisyel (hücreler arası sıvı=doku sıvısı)

sıvıdan bu eksiklik karşılanır.

Hücre Zarı ( Plâzmalemma )

1. Hücre Zarı ve Fonksiyonları

Sitoplâzmayı dıştan çepeçevre kuşatan, ekstrasellüleraralıktan ayıran ve hücreye şeklini veren, bir zardır. Çiftkatlı fosfolipid molekülleri arasında düzensiz bir dağılımgösteren protein moleküllerinden oluşmuştur. Bu proteinmoleküllerinin bir kısmı zarı boydan boya kat ederbiçimde (integral veya intrinsik proteinler) ya da zarın içveya dış yüzüne gömülü (periferal veya ekstrinsikproteinler) bulunur. Çift katlı fosfolipid yapıysa fosfatiçeren yağ moleküllerinden yapılmıştır.

3. Şekil- Hücre zarının yapısı

Su, polar maddeler için iyi bir çözücüdür. Polar olmayan

(apolar) maddeler örneğin yağlar, suda çözünemezler.

Böyle maddelere, hidrofobik (suyu sevmeyen) maddeler

denir. Hücre zarının yapısında bulunan fosfolipidlerde, hem

hidrofobik bir kısım (lipid) ve hem de hidrofilik (suyu

seven) bir kısım (fosfat) bulunmaktadır. Bu şekilde hem

polar hem de apolar grup taşıyan moleküllere amfipatik

maddeler adı verilir. Böyle maddeler su içerisine

konulduklarında, hidrofilik kısımlar dışta, hidrofobik

kısımlar içte olmak üzere bir araya toplanarak miçel yapısı

oluştururlar (4. Şekil).

4. Şekil- Miçel yapı ve fosfolipid molekülü

Hücre zarının fosfolipid moleküllerinden oluşan çift

katmanlı bir yapısı olduğu daha önce belirtilmişti. Bu

fosfolipid yapının, suyu seven (hidrofilik) baş kısmı, zarın

iç ve dış kenarında yerleşmişken; suyu sevmeyen

(hidrofobik) kuyruk kısmıysa zarın orta kısmında

yerleşmiştir (3. Şekil). Orta kısımda toplanan apolar ve

hidrofobik kısımlar, aralarındaki suyu dışarı iterler ve

bunun sonucunda aralarında bir çekim gücü oluşur.

Hidrofobik kuyruk kısımlarının bir arada tutunmalarını

sağlayan bu güce hidrofobik çekim gücü adı verilir.

Hücre zarı, gözenekli bir yapıda olmasına rağmen

sitoplâzmanın dışarıya sızmasına engel olur. Seçici-

geçirgen yapısıyla sadece küçük moleküllerin geçmesine

izin verir. Büyük moleküllerse ancak fagositoz ya da

pinositoz yoluyla zarı geçebilir.

Zarın kalınlığı yaklaşık olarak 7,5-10 nanometre kadardır.

Zar kütlesi ise %55 oranında protein, %42 oranında

fosfolipid, kolesterol vb. ile %3 oranında da

karbonhidratlardan oluşmuştur.

Hücre zarının görevleri

Hücreye madde giriş çıkışını kontrol etmek ve

düzenlemek,

Hücreyi dış ortamdan (ekstrasellüler aralıktan) ayırmak,

Sitoplâzmayı, dolayısıyla hücreyi korumak ve iç ortamı

düzenlemek, Hücreye belirli bir şekil kazandırmak

2. Hücre Zarından Madde Taşınma Yolları'

a. Zar Geçirgenliği (Permeabilite)

Hücre zarı, hücrenin dış kısmıyla (ekstrasellüler sıvı)

temas hâlinde bulunduğu bölgedir. Hücreye girecek ve

hücreden çıkacak, maddeler için seçici ve kuvvetli bir set

oluşturur. Besin maddeleri, ancak bu zarı geçerek hücre

içerisine girerler. Aynı şekilde hücre atıkları da ancak bu

zarı geçerek hücre dışına çıkabilirler.

Zarın geçirgenliği, hücreden hücreye ve çeşitli şartlara

göre farklılıklar gösterebilir. Hücrenin elektriksel

faaliyetlerinde de hücre zarı önemli rol oynar. Örneğin,

sinir ve kas hücrelerinin elektriksel uyarılmaları, hücre

zarının karakteristik özellikleri sayesinde olur. Dolayısıyla

hormon, ilâç vb. maddeler etkilerini ancak hücre zarı

vasıtasıyla gösterebilirler. Bundan dolayı zar, bazı

hormonların geçişine izin verirken, bazılarına izin vermez.

b. Taşıma Yolları

Hücre zarından madde taşınma yolları, değişik biçimlerde

sınıflandırılabilir. Örneğin, maddenin geçişi esnasında enerji

harcanıp harcanmaması göz önüne alınırsa, şöyle bir

sınıflandırma yapılabilir:

Enerji harcanmadan, yani molekülün kendi kinetik enerjisi

sayesinde gerçekleşen taşınma sistemi (pasif taşınma).

Örneğin; basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmoz.

Bu yolla madde taşınması esnasında hücreler enerji

harcamazlar. Molekül ve atomlar, kendi konsantrasyonlarının

yüksek olduğu taraftan düşük olduğu tarafa, kendi kinetik

enerjileri sayesinde difüze olurlar (taşınırlar). Bu maddeleri

zarın bir tarafından diğer tarafına yönlendiren en önemli

neden, konsantrasyon farkıdır.

Maddenin hücre zarından taşınması sırasında, hücre

zarının aktif olarak rol oynadığı ve enerji harcamasının

yapıldığı taşınma yolu (hücresel enerjiye bağlı taşınma

sistemi). Örneğin aktif taşıma ve endositoz-ekzositoz.

Şimdi bu, madde taşınma yollarını teker teker inceleyelim:

1- Taşıyıcılar Aracılığıyla Taşıma

Şekerler ve amino asitler polar (kutuplu) moleküllerdir.

Bunların çapları 8 A°'dan büyük olduğu için normal

yollardan hücre zarını geçemezler. Halbuki, bu iki

maddenin de hücre zarını bolca geçmeleri gerekir. Çünkü,

hücrenin enerji üretimi ve protein sentezi yapabilmesi için

bu iki maddeye ihtiyacı vardır. Öyleyse, başka bir

mekanizmayla hücre zarını geçmeleri gerekmektedir.

Yapılan deneyler, bu maddelerin zar yüzeyinde özel yerlere

bağlandığını ve zarın dış yüzünden iç yüzüne (hücre içine)

taşındığını göstermiştir. Bu tür taşınma şekline taşıyıcılar

aracılığıyla taşınma denir. Zira, hücre zarında bulunan

taşıyıcı moleküller, taşımaya aracılık ederler. Bu yolla zarı

geçen maddeler kimyasal özgüllükleri, rekabet ve

doymuşluk yaratma özellikleriyle basit difüzyonla geçen

maddelerden ayrılırlar.

1. Tablo- Hücre zarından madde taşınma şekillerinin enerji gereksinimine göre sınıflandırılması

2. Tablo- Hücre zarından madde taşınma şekillerinin taşıyıcı gereksinimine göre sınıflandırılması

Basit difûzyon ve taşıyıcılarla taşınmayı

birbirinden ayıran özellikler:

1) Özgüllük

Taşıyıcılarla taşınmada, taşıyıcıların bazı kimyasal gruplara

özgü olması özelliğidir. Örneğin şeker taşıyan sistem,

amino asitleri taşımaz. Bazı sistemler o kadar özgüldür ki

aynı atom sayısı ve kimyasal grupları taşıyan iki molekülden

birisinin molekül biçiminde küçük bir değişiklik olsa, bunu

ayırt edebilmekte ve o molekülü taşımamaktadır.

2) Doymuşluk

Basit difüzyonda, hücre dışında bulunan ve difüzyonla

hücre içine girecek olan maddenin dıştaki yoğunluğu ne

kadar artarsa, hücreye giren madde miktarı da o kadar

artar. Taşıyıcılarla olan taşınmadaysa maddenin hücreye

girişi, dıştaki yoğunluğun artmasıyla bir yere kadar artar,

bir noktadan sonra durur. Buna göre, taşıma sisteminin bir

kapasitesi olduğu söylenebilir. Dıştaki yoğunluk, bu taşıma

kapasitesinin üzerindeyse fazlası taşınmaz. Başka bir

deyişle taşıma sistemi doymuştur. Sistemin doyması, hücre

yüzeyindeki Özgül bağlanma yerlerinin tümüyle işgal

edilmesi ve sistemin maksimum kapasiteyle çalışması

anlamına gelmektedir.

3) Rekabet

Birbirine benzer iki madde, aynı taşıyıcı sistemle

taşınıyorsa birbiriyle rekabet eder. Örneğin amino

asitlerden alanin ve glisin aynı taşıyıcıyı kullanırlar, yani

aralarında rekabet vardır.

i. Kolaylaştırılmış Difûzyon

Bu taşınma sisteminde, bir taşıyıcı molekül (hücrezarındaki protein molekülleri) vardır. Buna en güzel örnek,glikozun hücre içine ya da dışına taşınmasıdır. Taşıyıcımoleküller, taşınacak molekülleri her iki yönde detaşıyabilirler.

Bu sistem, "konsantrasyon farkı" etkisiyle çalışır. Böyleolduğundan, madde kendi kinetik enerjisiyle taşınır. Ayrıcadışarıdan artı bir enerjiye ihtiyaç yoktur. Maddeyoğunluğunun yüksek olduğu yerden, düşük olduğu yeredoğru bir taşınma söz konusudur. Hücre içi ve dışınınyoğunluğu eşitlenince, içe ve dışa madde taşınması aynıhızda olur ve hücre içinde maddenin yoğunluğu değişmez(5. Şekil).

5. Şekil- Difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon

ii. Aktif Taşıma (Active Transport)

Bu sistemin çalışma mekanizması pasif taşınmanın tersinedir.

Taşınacak molekülün düşük konsantrasyondan yüksek

konsantrasyona doğru, bir taşıyıcı molekül aracılığıyla

taşınmasıdır. Yokuş yukarı taşınma diye tabir edilen bu

sistemde, enerjiye ihtiyaç duyulur. Enerji ihtiyacı, ATP

molekülünden sağlanır. Bu sistemde moleküller genellikle tek

yönde taşınır (6. Şekil).

Bazı sistemlerde, taşıyıcı molekül taşınacak maddeyi, her iki

yönde de taşıyabilir. Ancak, taşıyıcının taşınacak moleküle

karşı affinitesi (birleşme isteği, meyli) bir tarafta yüksek,

öteki taraftaysa düşüktür. Taşınmanın bir yöne doğru olması

ve yoğunluğun bir tarafta yüksek tutulabilmesi için bu şarttır.

6. Şekil- Aktif taşıma ve ozmoz

Aktif taşınmaya en önemli örnek, sodyum ve potasyum

iyonlarının hücre zarı aracılığıyla taşınmasıdır. Sodyum,

hücre dışında içerideki miktarından 10 kat fazladır.

Potasyumsa, hücre içinde dışa göre 30-35 kat daha

fazladır. Bu iyonların hücre içinde ve dışındaki yoğunluk

farkı, aktif taşınmayla muhafaza edilir.

Na K pompası, bu sistemle çalışır. Taşıyıcı molekül, hücre

içinden 3 mol sodyumu hücre dışına taşır. Arkasından da

hücre dışından 2 mol potasyumu hücre içine taşır. Tüm bu

olaylar için 1 mol ATP kullanılır.

2- Diğer Taşıma Şekilleri

i. Basit Difüzyon

Kolaylaştırılmış difüzyon gibi, madde yoğunluğunun yüksekolduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye doğru taşınmadır.Ancak, aralarında bir fark vardır. Kolaylaştırılmış difüzyonolayı, bir taşıyıcı molekül aracılığıyla gerçekleşirken; basitdifüzyonda, böyle bir aracı maddeye gerek duyulmaz. Birpasif taşınma olan basit difüzyon olayı, maddenin daha çokyoğun olduğu taraftan, daha az yoğun olduğu tarafa,enerjiye ihtiyaç duymaksızın difüze olmasıdır. Örneğin,zarı kolayca geçebilen bir maddenin hücre içi yoğunluğu,hücre dışına göre daha düşük olsun. Bu madde hücre içinedoğru difüze olur. Bu geçiş, hücre içiyle dışının yoğunluğueşitleninceye kadar devam eder, sonra durur(Bkz.:5.Şekil).

ü. Endositoz, Ekzositoz, Pinositoz ve Fagositoz

Bir kese (vezikül) yardımıyla bir maddenin hücre içine

alınmasına endositoz (endocytose), hücre dışına

atılmasınaysa ekzositoz (exocytose) denir. Endositoz

sırasında hücre zarı, dışarıdan içeriye doğru çukurlaşarak

içeri alınacak maddenin etrafını çepeçevre sarar. Böylece

içeriye alınacak madde, bir

vezikül içine alınmış olur. Vezikül bu şekilde sitoplâzmaya

geçer. Sonra hücre zarı tekrar birleşir. Vezikül içine alınan

madde sıvıysa bu olaya pinositoz (pinocytose=hücre

içmesi); katıysa fagositoz (phagocytose=hücre yemesi)

denir.

Bu şekilde içeriye alınan maddeler kimyasal değişikliğe uğrar,

yani sindirilirler. Proteinler ve nükleik asitler gibi iri

moleküller bu yolla hücreye alınır. Lökositler ve

makröfajların fagositoz yetenekleri vardır.Bu hücreler,

bakterileri fagosite ederek parçalar.

Ekzositozla da hücre içindeki atık maddeler, endositozun

tersi bîr mekanizmayla hücre dışına gönderilir. Bütün bu

olaylar metabolik enerji (ATP) harcanarak gerçekleşir (7.

Şekil).

7. Şekii- Endositoz ve ekzositoz

iii. Ozmoz (Osmosis)

İki bölüm arasında, suya geçirgen, fakat katı maddelere

geçirgen olmayan bir zar varsa ve bölümlerden birisindeki

su yoğunluğu yüksekse su molekülleri yüksek yoğunluktan

alçak yoğunluğa doğru geçer (Bkz.: 6. Şekil). Ozmoz deyimi,

pasif taşınma kuralları çerçevesinde suyun difüzyonunu

ifade eder, Ozmoz olayında, suda çözünen maddelerin çok

önemli rolü vardır. Bir eriyikteki katı madde yoğunluğu, o

eriyiğin ozmolaritesi olarak kabul edilir. Eriyiğin

ozmolaritesi ne kadar çoksa suyun yoğunluğu o kadar azdır.

Hücreler, ozmotik bir sistem gibi davranır. Zira, hücre, zarı

daima suya karşı geçirgendir.2 Su molekülleri çok yoğundan az

yoğuna doğru hareket ettikleri için, suyun geçtiği tarafta su

miktarı (volüm) artar. Başlangıçta iki bölüm arasında geçici bir

volüm farklılığı olsa bile, son volüm iki tarafta da eşit olur.

Bir ozmol, iyonize ve dissosiye olmayan (çözünmeyen)

parçacıkların 1 mol gramına eşittir. Yani maddenin gram olarak

molekül ağırlığının o molekülün çözeltiye saldığı, serbest

hareketli taneciklerin sayısına bölünmesiyle saptanır. Buna

göre 180 gram glikoz (Bu, glikozun mol ağırlığıdır.) 1 ozmol

glikoza eşittir. Çünkü glikoz dissosiye olmaz. Böyle bir glikoz

eriyiği, litrede 1 ozmol yoğunlukta glikoz taşır.

Bununla birlikte eriyikteki bir madde iki iyona dissosiye

oluyorsa, bu maddenin 1 mol gramı 2 ozmole eşittir. Çünkü

burada parçacık sayısı 2'dir. Örneğin 1 mol NaCl eriyiği,

litrede 2 ozmol partikül taşır. Çünkü NaCl iki partiküle,

Na+ ve Cl'a iyonize olur. Böylece NaCl'nin 1 mol gramı

(58,5 g) 2 ozmole eşittir. Bunun gibi bir eriyik, 1 mol glikoz

ve 1 mol NaCl taşıyorsa bu eriyiğin ozmolaritesi, litrede 3

ozmol olur. İki ayrı eriyiğin ozmolar değeri aynıysa, su

molekül yoğunluğu da aynıdır.

Bir hücreyi, kendi ozmolar değerine eşit bir sıvı içine

(izoozmotik, izotonik sıvı) koyarsak, hücre içiyle dışı

arasında devamlı bir alış veriş vardır. Fakat hücreye giren

ve çıkan sıvı miktarı birbirine eşittir. Yani hücrenin volümü

değişmez. Eğer hücre, ozmolaritesi kendisininkinden daha

düşük bir sıvı içine (hipoozraotik, hipotonik sıvı) konulursa,

su molekülleri hücre içine girer ve hücre şişer. Eğer hücre,

ozmolaritesi kendisininkinden daha yüksek bir sıvı içine

(hiperozmotik, hipertonik sıvı) konulursa, su molekülleri

hücre dışına çıkar ve hücre küçülerek büzülür (8. Şekil).

Buna göre, bir çözeltinin ozmolaritesi (katı madde

yoğunluğu) hücreninkine eşitse, bu çözeltiye izotonik

çözelti denir. İçerdikleri su konsantrasyonu ve çözünmüş

parçacık sayısı birbirine eşittir, %0,9'luk NaCl (serum

fizyolojik), %5'lik glikoz eriyiği (dextroz) ve %1,4

sodyumbikarbonat yaklaşık olarak izotoniktir.

8. Şekil- Farklı çözeltilere konuian hücrenin ozmotik kurallar İçinde su a!tp vermesi

Eğer çözeltinin ozmolaritesi, hücreninkinden daha düşükse, bu

çözeltiye hipotonik çözelti denir. Hipotonik çözelti, hücreye

göre daha az çözünmüş parçacık sayısına, ancak daha fazla su

konsantrasyonuna sahiptir. İzotonik eriyiklerden daha düşük

konsantrasyona sahip eriyikler hipotoniktir.

Eğer çözeltinin ozmolaritesi, hücreninkinden daha yüksekse

bu çözeltiye hipertonik çözelti denir. Hipertonik çözelti,

hücreye göre daha fazla çözünmüş parçacık sayısına, ancak

daha az su konsantrasyonuna sahiptir. Dolayısıyla su

molekülleri, hipotonik çözeltilerden hipertonik çözeltilere

doğru hareket ederler. îzotonik eriyiklerden daha yüksek

konsantrasyona sahip eriyikler hipertoniktir (%10, %20, %30

Dextroz ve %3, %5 NaCl hipertonik solüsyonlara örnektir.).

Karşılaştırmalı bir Örnek verecek olursak (hücreyi yok

sayarsak), %10'luk NaCl, %20'lik NaCI'ye göre hipotonik,

%1'lik NaCI 'ye göreyse hipertoniktir (birbirlerine göre).

Ozmotik basınç

Katı maddeleri geçirmeyen ve sadece suyun geçişine izin

veren, seçici geçirgen bir membranla ayrılmış iki bölüm

düşünelim. Bu bölümlerden birincisinde sadece su,

ikincisindeyse NaCl eriyiği bulunduğunu varsayalım. Normal

şartlarda su molekülleri, birinci bölümden ikinci bölüme

doğru geçmeye başlarlar (ozmozla).

İkinci bölümden, aradaki membrana doğru (suyun geçiş

yönünün tersine) bir basınç uygulanacak olursa, ozmozun

yavaşladığı hatta bir süre sonra durduğu gözlenir. Ozmozu

tamamen durdurmak için gereken basınca, NaCl eriyiğinin

ozmotik basıncı denir.

Ozmotik basınçta partiküllerin (parçacık) Önemi

Bir eriyikteki parçacıkların yarattıkları ozmotik basınç

(iyonun ya da molekülün oluşturduğu), parçacıkların

kütlelerine değil, sıvının birim hacminde bulunan parçacık

sayısına bağlıdır. Bunun nedeni, parçacıkların kütlesi ne

olursa olsun membrana aynı miktarda basınç

uygulamalarıdır. Yani bütün parçacıklar, birbirine eşit bir

enerjiyle hareket ederler.

Kütleleri farklı olduğu halde eşit basınçla membrana

çarpmalarının nedeni, büyük kütleli parçacıkların yavaş

hareket etmeleri, küçük kütleli parçacıklarınsa daha hızlı

hareket etmeleridir.

Özetle, bir eriyiğin ozmotik basıncını, o eriyikteki

parçacıkların sayısal konsantrasyonu belirler. Parçacıkların

kütlesi önemli değildir,

Ozmolarite, eriyiğin litresinde bulunan ozmoldür. Ozmolsa

parçacıkların sayısal konsantrasyonunu ifade etmek için

"gram" yerine kullanılan bir birimdir. Basit bir deyişle

ozmol, eriyikteki parçacık sayısını, ozmolariteyse bir litre

sıvıdaki parçacık yoğunluğunu gösterir.

3- Diyaliz (Dialysis)

Bir zarın bir tarafında iki veya daha fazla eriyik hâlinde

katı madde varsa ve bu zar, bu maddelerden bazılarının

geçmesine izin veriyorsa diyaliz olayı meydana gelir. Zarın

geçmesine izin verdiği madde, bir tarafta yüksek

yoğunlukta bulunuyorsa, bu madde diğer tarafa difüze olur.

Böylece eriyikten bir kısım madde ayrılmış olur.

Suni böbrekte aynı prensiple çalışmaktadır. Hastanın kanı

(her seferinde 500 ml kadar) bir dizi diyaliz tüpünden

geçirilir. Diyaliz tüpünün dış tarafında, kanda bulunan ve

difüze olabilen maddeleri aynı yoğunlukta taşıyan bir sıvı

vardır. Ancak bu sıvıda, uzaklaştırılması istenen madde

bulundurulmaz. Böyle olunca, uzaklaştırılması istenen

maddeler (Örneğin üre), difüzyonla dış taraftaki sıvıya

geçer. Kan için lüzumlu maddelerse dıştaki eriyiğe geçmez.

Böylece, kan zararlı maddelerden temizlenmiş olur.

4- Filtrasyon

Bir zarın iki tarafı arasında basınç farkı varsa, sıvı ve

erimiş maddeler, basıncın yüksek olduğu taraftan düşük

olduğu tarafa geçer. Bu olaya filtrasyon (süzülme) adı

verilir. Burada zar, bir elek gibi iş görür ve gözeneklerinin

büyüklüğüne göre madde geçişine izin verir. Madde ya da

sıvının geçiş hızı, basıncın büyüklüğüyle doğru orantılıdır.

Kılcal damarlardan eriyiklerin damar dışına çıkışı

(ekstrasellüler sıvıya geçişi) filtrasyonla olur.

3. Hücre Zarının Dinlenim Potansiyeli

Canlı hücrelerin membranında, bir potansiyel farkı

(gerilim) vardır. Bu potansiyel fark, uygun metotlarla

ölçülebilir. Hücre zarında dinlenim potansiyeli denilen

bu olay, hücre türüne göre değişiklik gösterir. Hücrelerin

etkinlik göstermedikleri bir dönemde (örneğin kas

hücresinin kasılmadığı, salgı hücresinin salgı yapmadığı

dönem), tespit edilen potansiyel farkına dinlenim

potansiyeli denir.

Hemen hemen tüm hücrelerde hücre içi, hücre dışına göre negatif bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyel farkının sebebi, intrasellüler sıvıyla ekstrasellüler sıvı arasındaki iyonların farklı dağılışıdır. Hücre zarı seçici geçirgen olduğu için, hücre içi ve hücre dışı sıvıların içerdikleri madde konsantrasyonu da farklılık göstermektedir. Oluşan bu farkın sebebi, Na* , Cl" ve K+ iyonlarından kaynaklanır. Hücre içindeki anyonların büyük kısmı negatif yüklü proteinlerdir.

Aksiyon potansiyelinden sonra, yani hücrenin kendi özel

yapısına göre etkinlik gösterip (örneğin kas hücresinin

kasılması vb.) tekrar eski hâline dönmesinden sonra,

dinlenim potansiyeline geçiş süreci başlar. Na iyonu, aktif

taşınmayla devamlı hücre dışına; K iyonuysa hücre içine

taşınmasıyla zar dinlenim potansiyeline geçmiş olur. Bu

geçiş sonucunda hücre içindeki K* konsantrasyonu, dışarıya

göre yaklaşık olarak 50 kat artarken; Na konsantrasyonu,

yaklaşık olarak 10 kat düşer.

9. Şekil- Dinlenim potansiyelinde iyon değişimi

Dinlenim durumundaki hücre zarı, Na+ iyonları için az

geçirgendir. Onun için Na+ konsantrasyonunun düşmesi,

geriye difüzyonla tekrar yükseltilemez. Hücre zarı, K+ için

nispeten geçirgendir. Büyük konsantrasyon değişikliği

yüzünden K+ iyonları, hücre içinden dışına bir miktar

difüze olabilir. Zar, Cl ~ iyonları için de geçirgendir. Ancak

Cl~ iyonlarının, bu potansiyel değişim üzerine pek fazla

etkisi olmamaktadır (9. Şekil).

4. Aksiyon Potansiyeli

Hücrelerde İmpuls iletimi hücre zarı (membranı) ile ilgili

bir olaydır. împuls, (kablodaki elektrik akımı gibi) membran

boyunca iletilir.

Hücre membranı, hücre içi sıvıyla hücre dışı sıvıyı

birbirinden ayırır. Hücre içi ve hücre dışı sıvının iyonik

yapısı birbirinden çok farklıdır. İyonların türü ve

konsantrasyonundaki (yoğunluğundaki) farklılık nedeniyle,

içerideki ve dışarıdaki elektriksel yük de farklıdır.

Hücrenin iç (intrasellüler) ve dış ortamında

(ekstrasellüler), pozitif ve negatif elektrik yükü taşıyan

iyonlar (Na+, K+ ve (X ) bulunur. Kural olarak benzer yükler

(- ile - ve + ile +) birbirini iter, farklı yüklerse ( - ile + )

birbirini çeker. Farklı elektrik yüklerinin bir araya gelmesi

(birbirini çekmesi), elektriksel yükle olmaktadır. Elektrik

yükleri birbirinden ayrı tutulursa (ya da ayrı tutulmaya

çalışılırsa) iki ayrı nokta arasında potansiyel fark var

demektir. Bu fark yüklerinin birbirini çekmeleri,

elektriksel bir güç doğurur. Bu güç, yükün hareketine

(akımına) neden olur ki, buna da elektrik akımı denir.

Hücrelerin iç ve dış ortamında bulunan İyonlar, elektrik

yükünün taşınmasını sağlarlar. Ancak hücre membranı

lipidlerden yapıldığı için, yapısında elektrik yükü taşıyan

çok az iyon bulundurur. Bu yüzden bunlar elektrik akımı

için uygun bir ortam oluşturmaz.

Bu şekliyle hücre membranı, hücrenin içindeki

ve dışındaki elektrik yükleri arasına yerleşmiş,

tecrit edici (iki tarafı birbirinde ayıran) bir set

oluşturur. Bu set, hücre içindeki ve hücre

dışındaki farklı yükleri (+ ve - yükleri)

birbirinden ayırdığı için, içerisiyle dışarısı

arasında potansiyel fark oluşacaktır. Membran

potansiyeli denilen bu potansiyel fark (için dışa

göre ya da dışın içe göre + veya -.yüke sahip

olması), bir ucu hücre içine bir ucu hücre dışına

yerleştirilen elektrotlarla ölçülebilir.

Hücre istirahat (dinlenim) halindeyken, yani uyarılmadığı

zaman, ölçülen potansiyel farkına dinlenim potansiyeli

denir. Hücre aktifken membran potansiyeli değişir. Bu

esnada ölçülen potansiyel farkınaysa aksiyon potansiyeli

denir. Aksiyon potansiyeli, bir sinir veya kastaki etkinlik

esnasında meydana gelen elektriksel değişikliktir.

Aksiyon potansiyelinin devam süresi, sinirlerde 1 milisaniye

(saniyenin binde biri), kaslarda 4 milisaniye, kalp kasında

ise 200 milisaniye (0,2 saniye) kadardır.

Aksiyon potansiyelinin oluş mekanizması

Hücrede aksiyon ve dinlenim potansiyelinin oluşmasında,

Na* ve K* iyonları rol oynar. Bu iyonların bulundukları

yerdeki konsantrasyonları ve yer değişiklikleri,

bulundukları yerin elektriksel yükünü belirler.

Hücre dinlenim durumundayken polarize olmuş

(kutuplaşmış=bir tarafın negatif diğer tarafın pozitif

olması) durumdadır ve bir denge durumu söz konusudur.

Zira, içerisi negatif (-), dışarısı pozitif (+) yük

taşımaktadır.

Dinlenim durumundaki iyon dağılımında K+ içeride, Na+

dışarıda bulunur. Bu iyonların hücre zarını geçişleri, belli

kurallar dahilinde gerçekleşir. Hücre içi K+ konsantrasyonu

yüksek olduğu için hücre dışına doğru K+, sızdırma

kanallarından difüze olurken Na+ hücre içine girer. Fakat

sızdırma kanalları nedeniyle membranın istirahatte K+'a

olan geçirgenliği Na+'a kıyasla çok daha fazladır. Bu

nedenle K*'un pasif dışarı akışı Na+'un pasif hücre içine

akışından daha fazladır.

Membran hücre içindeki anyonların çoğuna geçirgen olmadığı için (ki bunlar negatif yüklü proteinlerdir) K+'un dışa akımı eşit oranda anyon akımıyla birlikte olmaz ve membran dışarısı içeriye göre pozitif olacak şekilde polarize bir durumda kalır. Dinlenim zar potansiyelinin oluşmasında diğer önemli faktörse Na+~K+ ATPaz pompasıdır. Bu pompayla hücre dışına 3 Na+, hücre içineyse 2 K+ aktif olarak taşınır.

10. Şekil- Aksiyon potansiyelinde iyon ve elektriksel yük değişimi

Hücre etkinlik gösterdiği sırada, yani aldığı uyarı

sonucunda aksiyon potansiyeli oluşması esnasında, hücre

membranının Na+ geçirgenliği 500 kat artar ve Na+ hızla

içeri girer. Na+‘un içeriye girmesiyle, denge durumu

bozulur ve membranın dinlenim dönemindeki potansiyeli

değişerek pozitif değere ulaşır. Na**nın içeriye girmesiyle

polarize durum bozulur. Membran potansiyelinin pozitif

değere ulaştığı bu döneme, depolarizasyon dönemi adı

verilir. Depolarizasyon döneminde iyon dağılımı değişir.

Na+ iyonlarının hücre içine girmesiyle, hücre içinde Na+ ve

K+ iyonları bulunur. Bunun sonucunda elektriksel yük

durumu da değişir ve hücre içi pozitif değere, hücre

dışıysa negatif değere ulaşır.

Depolarizasyon döneminden sonra repolarizasyon dönemi

başlar. Bu dönemde, Na* geçişi durdurulur ve K*

geçirgenliği artırılır. Sonuçta K* hücre dışına difüze olur.

İçeriye giren Na+ kadar K+ dışarıya çıkar. Bunun

sonucunda iyon dağılımı, dinlenim durumundakinin tersine

döner. Yani K* dışarıda, Na* ise içeridedir. İyon dağılımı

ters olmasına rağmen, elektriksel yük durumu dinlenim

potansiyeli değerini kazanır. Bir başka deyişle hücre içi

negatif, hücre dışı pozitif olur. Repolarizasyon dönemi

böylece tamamlanır. Buraya kadar meydana gelen olaylar

(depolarizasyon ve repolarizasyon), enerji, sarfı

gerektirmez.

Bundan sonra hücrenin eski durumuna (dinlenim

potansiyeline) dönüş süreci başlar. Na+'nın tekrar hücre

dışına çıkması ve K+,nın hücre içine girmesiyle, hem iyonik

dağılım hem de elektriksel yük dağılımı bakımından

dinlenim potansiyeline geçilmiş olur. Na* dışarıda, K*

içeride olmak üzere hücre içi negatif, hücre dışıysa,

pozitif değer taşır. Na*‘nın dışarı çıkması ve K+‘nın içeri

girmesi, sodyum-potasyum pompa sistemi sayesinde olur.

Bu sistemin çalışması için metabolik enerjiye ihtiyaç

duyulur. Hücre dinlenim durumuna geçtikten sonra, tekrar

uyarılmaya hazırdır (10. Şekil).

Görülüyor ki, yaptığımız en basit hareketlerde bile

milisaniyeler içerisinde, hücrelerde moleküler düzeyde,

birçok karmaşık fakat muazzam biyokimyasal olay cereyan

etmektedir. Farkına bile varamadığımız bu olayların

sayesinde, hayatî organlarımız çalışır ve istediğimiz

hareketleri yapabiliriz, kısacası yaşamımızı sürdürebiliriz.

C. Çekirdek (Nucleus)

Bölünme yeteneğine sahip olan hücrelerde bulunur.

Genellikle hücrenin orta kısmında yerleşmiştir. Şekli

yuvarlak, elips ya da dikdörtgen şeklinde olabilir.

Hücrelerden bazıları bir veya birden çok çekirdeğe sahip

olabilirken, bazılarında hiç çekirdek bulunmaz. Örneğin

eritrositlerin çekirdeği yoktur. Bununla birlikte normal

lökositlerde bir, karaciğer hücreleri ve kemik iliğinin

polikaryositlerindeyse birden fazla çekirdek

bulunabilmektedir.

Sitoplâzmadan çift katlı bir zarla (çekirdek zan)

ayrılmıştır. Bu zarın İç kısmını dolduran sitoplâzmaya

benzer sıvıya nükleoplâzma denir. Bazen üzerinde çok

küçük gözenekler bulunur. Endoplazmik retikuluma

bağlantılı ve sanki devamı gibidir. İçerisinde bir ya da

birden fazla çekirdekçik bulunur.

Çekirdeğin en önemli özelliği; bir kontrol merkezi gibi

görev yapmasıdır. Bünyesinde iki çeşit nükleik asit

bulundurur. Bunlardan birincisi çekirdekçiklerde bulunan

RNA' (ribonükleik asit), ikincisiyse, DNA

(deoksiribonükleik asit)'dır. DNA molekülleri, nesilden

nesile aktarılan genetik şifreyi taşır ve kromozomların

yapısını oluşturur

Çekirdekçik (Nucleolus)

Hücre çekirdeğinde bulunan küçük, yuvarlak yapılardır.

Sayıları bir ila yüz arasında olabilir. Bazen de hiç

bulunmaz. Elektron mikroskobunda kalın iplikli bir yumak

şeklinde görülür, İçlerinde DNA bulunmaz. Esas yapılarını

RNA oluşturur.

Kromozom (Chromosome)

Kalıtsal Özellikleri belirleyen genleri taşırlar. Belli

sayıda, değişik şekillerde ve uzun DNA zincirinin kendi

üzerinde düzensiz bir şekilde sarılmasıyla oluşmuş

genetik yapılardır. Kromozomlar, ancak hücre bölünmesi

sırasında (mitoz) belirlenebilir. Çünkü hücre dinlenme

halindeyken (enterfaz) açık olduklarından teker teker

belirlenemezler. Organizmada, çekirdeksiz eritrositler

dışındaki bütün hücrelerde kromozom bulunur(11.,Şekil).

11. Şekil- İnsandaki kromozomlar

Yalnız hücre bölünmesi sırasında, özellikle metafaz

evresinde tespit edilebilen kromozomların uzunlukları

5.-15 fim arasında değişir. Üzerinde, yeri kromozomdan

kromozoma değişen ve sentromer denilen bir boğum

vardır.

Kromozomların sayısı insanlarda 23 çifttir (46

adet=2N). Bunun 22 çifti bedenî (otozomal), bir çiftiyse

cinsiyet (gonozomal) kromozomudur. Cinsiyet

kromozomu (seks kromozomu), kadınlarda XX şeklinde,

erkeklerdeyse XY şeklindedir.

Cinsiyete göre beden hücrelerinde, bu cinsiyet kromozomlarının her ikisi de (XX ya da XY olarak) bulunur. Ancak, gametlerde (sperma ve ovum) yalnız bir tanesi (X ya da Y olarak) bulunur. Yani spermalardan bir kısmı X kromozomu taşırken, diğerleri Y kromozomu taşır. Bununla beraber ovum, her zaman X kromozomu taşır.

Erkek cinsiyet hücresinin (sperma hücresi) kadın cinsiyet

hücresi (ovum) ile birleşmesine döllenme denir. Çocuğun

cinsiyetinin belirlenmesinde, erkek sperma hücresinden

gelecek olan kromozom çeşidinin önemi büyüktür. Şöyle ki,

ovumda sadece X kromozomu olduğunu biliyoruz. Döllenme

esnasında bu X kromozomunun yanına, sperma hücresinden

X kromozomu gelirse, çocuğun cinsiyeti kız (XX); Y

kromozomu gelirse, çocuğun cinsiyeti erkek (XY) olur.

DNA (Deoksiribonükleik asit)

DNA molekülü uzun, ince, çift iplikçikli ve kendi etrafında

kıvrılan bir merdiven ya da spiral (sarmal) görünümündedir.

Etrafı protein yapısında bir kılıfla kaplıdır. Bu merdivenin

basamaklarıysa dört temel kimyevî maddeden (baz) oluşur.

Bunlar adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C)

dir. Bu harfler, DNA'da şifrenin yazılımında kullanılan

alfabeyi oluşturur. Bahsedilen bu 4 bazdan 3 tanesinin tek

iplikçik üzerinde yan yana gelmesiyle ortaya çıkan baz

üçlüsüne, triplet (kot) adı verilir. Her bir triplet, bir amino

asidi şifreler. Bu 4 bazın üçlü kombinasyonu

hesaplandığında ( 43=64 ) 64 tane kodun meydana geldiği

görülür. Bunun anlamı bu 4 bazla, 64 adet amino asit

kodlanabilecektir (12. Şekil).

Bu bazlardan adenin (A) sadece timinle (T) guaninse (G)

sadece sitozinle (C) birleşir. Bu birleşme Hidrojen (H+)

bağı yardımıyla olur. DNA'nın yapısında bunlar dışında,

pentoz şekeri (deoksiriboz şekeri) ve fosfat molekülü

(fosforik asit) de; bulunur. A=T veya C=G'nin pentoz

şekeriyle yaptıkları birleşiklere nükleosit, bir nükleosid

molekülünün fosforik asitle birleşmiş hâline nükleotit adı

verilir.

DNA'nın iki temel görevi vardır:

a) Genler içinde, anne ve babadan gelen kalıtımsal (genetik)

özellikleri saklamak, b) Kendilerinin benzer kopyalarının

üretilmesini sağlamak

12. Şekil- Kromozom ve DNA

RNA (Ribonükleik asit)

Nükleotitlerin art arda yerleşmesiyle oluşmuş, tek bir

sarmal zincirden oluşan yüksek kütleli moleküllerdir.

Nükleotit dizisinde şeker ribozdur, asitli bazlarsa adenin,

sitozin, guanin ve urasildir. DNA'daki timin'in yerini RNA'

da urasil almıştır.

RNA'nın üç çeşidi vardır:

1) Ribozomal RNA (r-RNA): Hücre sitoplâzmasında

bulunan ve protein sentezinden sorumlu olan ribozomların

yapısal ve fonksiyonel bir kısmını (RNA, türden türe

değişmekle birlikte, ribozomların % 40 ilâ 60‘ını meydana

getirir) oluşturur. Protein sentezinde rol oynar.

2) Messenger RNA (m-RNA): Haberci ya da elçi RNA

olarak da isimlendirilir. Bir genin kopya edildiği RNA

çeşididir. Yani DNA'da yazılı olan şifreyi, kendi diline

çevirerek kopyalayan RNA'dır. DNA'nın iki zincirinden

biriyle temasa geçerek kodlamayı yapar. Bu kodlamada

DNA üzerindeki her baza, RNA üzerinde onunla

eşleşebilen bir baz karşılık gelir. Böylece her adenine bir

urasil her guanine bir sitozin karşılık gelir. Bu şekilde

kodlanmış olan RNA molekülü, tıpkı bir fotoğrafın pozitifi

ve negatifi gibi kalıtım şifresinin karşı tip hâlindeki eşidir.

Bu şifre daha sonra ribozomlarda çözülecektir.

3) Transfer RNA (t-RNA):'Taşıyıcı RNA da denir. 70 ilâ

80 nükleotitli bir moleküldür. Şekli, üç yapraklı bir yoncaya

benzer. Molekülün iki ucunun oluşturduğu bir de sap kısmı

vardır. t-RNA, protein sentezi sırasında, gerekli amino

asitlerin taşınmasında rol oynar. Her bir amino asidi farklı

t-RNA taşır. Sentez esnasında, bir ucuyla taşıdığı amino

aside, diğer ucuyla da m-RNA üzerindeki kendine uygun

bölgeye bağlanır.

Gen (Gene)

Bir proteini ya da proteinin bir parçasını şifreleyen ve

böylece, bireye genetik bir özellik kazandıran DNA

parçasıdır. Bir başka deyişle özgül bir proteinin

sentezinden sorumlu olan DNA parçacığıdır. Bir gen

(=sistron) üzerinde, protein sentezi için gerekli olan bütün

bilgiler bulunur. Kromozom üzerinde bulunduğu yere lokus

adı verilir. Genlerin uzunluğu 1.000 ilâ 2.000 çift nükleotit

kadardır. Bununla birlikte mikroskopta görülmezler. Bugün

insan vücudunda yapılan incelemeler sonucunda, 300'den

fazla genin yeri tespit edilmiştir.

Protein sentezi

Protein, canlıları oluşturan hücrelerin yapı taşı olan ana

maddedir. Tabiattaki bilinen 20 civarındaki amino asidin,

çeşitli biçimlerde birbirleriyle birleşmesi sonucunda

oluşur. Amino asitlerin bir kısmı vücutta

sentezlenebilirken, bir kısmı vücutta sentezlenemez ve

mutlaka dışarıdan alınması gerekir (elzem amino

asitler).Protein sentezi kısaca yazılım (transkripsiyon),

çeviri=şifrenin okunması (translasyon) ve protein üretimi

aşamalarından oluşur. DNA'da kayıtlı olan şifreler, ancak

deşifre edildikleri zaman bir anlam ifade ederler.

Yani bir yemek tarifi gibi, uygulamaya konulmadığı zaman

bir anlam ifade etmezler. Bir yemek tarifi hiçbir zaman

yemeğin kendisi değildir. DNA'lardaki bu şifreler ancak

m-RNA'lar vasıtasıyla sitoplâzmaya çıkarılarak deşifre

edilebilirler. Bu şifrelerin, RNA yapısına aktarılmasına

transkripsiyon denir. Transkripsiyonda DNA bir şablon

vazifesi görürken, m-RNA onun negatif bir kopyasını

oluşturur. m-RNA, sonra çekirdeği terk ederek

sitoplâzmaya çıkar.

Sitoplâzmaya çıkan şifrenin protein sentezinde kullanılmasına da translasyon denir. Translasyonda m-RNA'da kayıtlı olan şifre, ribozomlar tarafından okunur. Ribozom m-RNA üzerinde ilerleyerek şifreleri okurken, okunan bu şifreye uygun amino asidi taşıyan t-RNA'ların getirdikleri amino asitleri sırayla birbirine bağlayarak protein sentezi yapılmış olur (13. Şekil).

13. Şekil- Protein sentezi

III. HÜCRELERİN ORTAK ÖZELLİKLERİ

Hayatın temel yapı taşı olan hücre, bir bütün olarak

vücudun tüm

faaliyetlerini basitleştirilmiş bir şekilde taklit eder. Kendi

zarından içeriye gıda alır, enzimler arayıcılığıyla bu gıdaları

sindirir. Çalışmak ve ısınmak için enerji tüketir. Çoğu

hücreler, atıklarını boşaltma ve kendilerinin bazı küçük

yaralarını iyileştirme kabiliyetine sahiptir.Kimileri yer de

değiştirebilirler.Vücudun ihtiyacı olduğu takdirde, kendi

benzerlerini üretirler. Ayrıca bütün hücreler, canlılığın

tipik ve belirli özelliklerini ortaya koyarlar. Buna göre

hücreler;

1) Uyarılabilirler : Her bir hücre, dış etkenlerle

(hormonal, kimyasal, elektriksel, termik vb.) ve iç

etkenlerle (glikojen yapımı ve yıkımı vb.) uyarılabilirler.

2) Metabolizma ve enerji değişimi yapabilirler :

Hücreler, O2, basit moleküllü yapı taşları ve gıda

maddeleri alırlar. Bunları çeşitli işlemlerden geçirirler.

CO2, H20 ve metabolizma artıkları gibi atıkları dışarıya

verirler. Hücrelerin bu özel faaliyetleri enerji tüketimiyle

ilgilidir.

3) Hareket edebilirler: İleri derecede gelişmiş

canlılardaki bazı hücreler, yalancı ayaklar (uzantılar)

oluşturarak hareket edebilir. Bu uzantıları yardımıyla

fagositoz da yapabilirler. Bazıları amiboid hareketlerle,

bazıları da sitoplazmalarındaki dalgalanmalarla yer

değiştirebilirler. Örneğin, sperma hücreleri hareketli

kuyruklarıyla hareket ederler.

4) Gelişebilirler: Hücrelerin bölünebilmesi için, belirli bir

gelişme dönemini tamamlamaları gerekmektedir. Bu

gelişme dönemi hücreden hücreye değişiklik gösterir.

Hücrelerin ömürleri karşılaştırıldığında da büyük

farklılıklar olduğu görülür. Örneğin, bağırsak epitel

hücrelerinin canlılık süreleri 36-48 saatken eritrositlerin

(alyuvar) canlılık süreleri 4 aya kadar çıkar. Sinir

hücreleriyse çok daha uzun yıllar canlılıklarını korurlar.

Kalp kası ve sinir hücrelerinin yenilenme yetenekleri

yoktur. Buna karşılık yüzeyel deri hücreleri için, sürekli

olarak fizyolojik yenilenme (rejenerasyon) söz konusudur.

5) Çoğalabilirler: Hücreler, bölünerek çoğalırlar. Bir

canlının büyüyüp gelişmesi de onu oluşturan hücrelerin

bölünerek çoğalmasıyla olur. Bölünme, sitoplâzma ve

çekirdekte beraberce gerçekleşir. Bir hücrenin

bölünebilmesi için yeterli büyüklüğe ulaşması gerekir.

IV. HÜCRE BÖLÜNMESİ ve ÇOĞALMASI

Hücreler olgunluğa eriştiklerinde, bölünerek yeni hücreleri

oluşturur. Her dakika, insan vücudunda milyonlarca hücre

ölmektedir. Sağlıklı hücreler üreyerek, ölenlerin yerini

alacak yeni hücreler meydana getirir. Böylece insan

vücudunda yaşayan hücrelerin sayıları üç aşağı beş yukarı

sabit kalır. Hücre bölünmesi 1-2 saat içerisinde

gerçekleşen periyodik bir olaydır. Kanserli hücreler diğer

hücrelere göre daha hızlı ve kontrolsüz ürer ve tümör

oluşumuna neden olurlar.

Canlı hücrelerin, nesillerini devam ettirebilmek için

kendilerine benzer yeni hücreler meydana getirmelerine

bölünme denir. Bölünme, hücrenin hayatını devam

ettirmesinin bir gereği olmamakla birlikte, büyüme ve

gelişme için kaçınılmaz hayatî bir olaydır.

Hücre bölünmesi amitoz, mitoz ve mayoz olmak üzere üç

ayrı şekilde gerçekleşir. Şimdi bunlara teker teker göz

atalım;

a) Amitoz Bölünme (amitose): Nadir görülen en basit hücre

bölünme şeklidir. Hücrelerin doğrudan doğruya ikiye

ayrılarak, boğumlanarak ya da tomurcuklanarak

bölünmesidir. Bölünme çekirdekten başlar, sitoplâzmanın

bölünmesiyle devam eder. Ancak bu bölünmede mitoz ve

mayoz bölünmenin tersine, çok hücreli organizma ve gamet

oluşumu sağlanamaz

14. Şekil- Mayoz ve mitoz bölünmede kromozomların durumu

b) Mitoz Bölünme (mitose): Somatik hücrelerde,

genellikle büyüme ve gelişme dönemlerinde (fötal hayat ve

çocukluk dönemi) daha çok görülür. Mitoz hücre bölünmesi

4 evrede gerçekleşir.

1) Profaz

2) Metafaz

3) Anafaz

4) Telofaz

15. Şekil- Mitoz bölünme evreleri

Profaz evresinde, kromatin (chromatin) iplikleri, çubuk

biçiminde kromozomlara ayrılmak üzere toplanır. Bu sırada

çekirdek yavaş yavaş erir ve sentrozomlar eşlenerek,

ışınsal taneciklerden oluşan bir yıldızcık (aster) oluşturur.

Bu yıldızcık, iki yeni yıldızcığa bölünür. Bunlar birbirinden

uzaklaşarak, hücrenin iki karşıt kutbuna gider. Aralarında

ipliksi uzantılar oluşur. Bu uzantılar, hücrenin ortasında

birleşerek mekik biçimini alır.

Bu sırada çekirdek zarı erir ve her bir kromozom, mekiğin

bir teline tutunarak hücrenin orta bölümünde yer alır.

Küçükler ortada, büyükler kenarlarda bulunur. Şekilleri "V"

ya da çengel şeklinde kıvrılmış gibidir.

Metafaz evresinde, kromozomlar kendilerini eşleyerek

belirirler. Boylan kısalıp kalınlaşırlar. Metafazın sonunda

kromozomların her biri, iki kromatite ayrılmaya başlar ve

hücrenin orta düzlemine toplanır.

Sonra anala/ evresi başlar. Kromozomlar boylamasına iki

ince ipliğe ayrılır. Kromatit (chromatide) denilen bu

parçalar birbirinden ayrılarak, hücrenin iki kutbuna doğru,

mekik telleri boyunca ilerler; Bu evrede, ayrıca mekiğin,

dolayısıyla hücrenin de uzadığı görülmektedir.

Telofaz evresinde, aşağı yukarı profaz evresinde olanların

tersi olur. Hücrenin kutuplara ulaşan kromatitlerinin

çevresinde çekirdek zarı oluşur. Kromozomlar, yine ince

tellerden bir yumak oluşturacak biçimde toparlanır ve

çekirdek ortaya çıkar. iki ayrı çekirdek oluştuktan sonra,

sitoplâzma da ikiye bölünür. Orta yerinden boğumlanan

sitoplâzma, iki yeni kütleye ayrılır.

Mîtoz bölünmeden sonra hücre, bir ara evre olan interfaza

girer. Hücre, normal boyutlarına ve fonksiyonlarına

kavuşur. înterfaz sırasında her kromozom, telofaz

evresinde gelen kromozom teliyle özdeş yeni bir kopya

çıkarır ve kendini eşler. Böylece kalıtımsal özellikler

birinden diğerlerine aktarılmış olur (Bkz.: 14. ve 15. Şekil).

c) Mayoz Bölünme (meiose): Mayoz hücre bölünmesi birbirini

izleyen iki aşamada gerçekleşir. Bunlar şu evrelerden

oluşur:

1- Birinci mayotik bölünme (İndirgeme bölünmesi),

Birinci Profaz

Birinci Metafaz

Birinci Anafaz

Birinci Telofaz

2- İkinci mayotik bölünme (eşitleme bölünmesi),

İkinci Profaz

İkinci Metafaz

İkinci Anafaz

İkinci Telofaz

Mayoz bölünme, cinsiyet hücrelerinde görülen bir bölünme

şeklidir. Haploit hücre (türe has kromozom sayısının

yarısına sahip hücre, insanda N=23) oluşmasını sağlar. Bu

bölünme şekli, bir kromozom bölünmesini izleyen iki hücre

bölünmesinden ibarettir.

2N kromozomlu primer (birincil) ovosit

(oosit=olgunlaşmamış kadın cinsiyet hücresi) ve

spermatositlerin (erkek. cinsiyet hücresi) N kromozomlu

hücrelere dönüşmek için, geçirdikleri iki olgunlaşma

bölünmesidir. Böylece sperma hücresinin ovumu

döllemesiyle yine diploit hücre (yarısı anneden, yansı

babadan gelmek üzere türe has kromozom sayısını

gösteren hücre, insanda 2N=46) meydana gelir. Mayoz

bölünme sonunda kadınlarda, içinde sadece X kromozomu

bulunan 4 adet gamet oluşur. Ancak bu dört hücreden üçü,

yozlaşıp bozulur. Yalnızca bir hücre bütün sitoplâzma

kütlesini kendisinde alıkoyar. Erkeklerdeyse ikisi X

kromozomu, İkisi Y kromozomu taşıyan 4 adet gamet

oluşur.

Primer oosit ve spermatositler 46 kromozom taşır. Birinci

mayotik bölünme sonunda kromozom sayısı yarıya (23) iner.

Oluşan bu iki yeni hücre, ikinci mayotik bölünme evresine

girer. Bu bölünme, aynı mitozda olduğu gibidir. Her bir

hücre kromozom sayısı azalmaksızın ikiye bölünür. Böylece

ana hücreden, kromozom sayısı ana hücrenin yarısına eşit 4

yeni hücre oluşur (Kadınlarda bu dört hücreden sadece

birisi işlev görebilirken erkeklerde dördü de işlev görür).

Sonuç olarak, kadınlarda mayoz sonunda bir, erkeklerdeyse

dört yeni hücre oluşur (Bkz.: 14. Şekil).

V. HÜCRE GELİŞMESİ ve ÖLÜMÜ (YIKIMI)

Vücudun hacim ve kütlece artmasına büyüme denir. Canlıyı

meydana getiren yapıların görev ve fonksiyonları en iyi

şekilde yapabilecek erginliğe ve olgunluğa ulaşmasına da

gelişme denir.

Belli bir gelişme dönemini tamamlamış olan hücreler

bölünerek çoğalırlar. Ancak bazı hücreler bölünmez

(örneğin, sinir hücreleri). Acaba bölünmeyen bu hücreler,

bölünebilmek için gereken gelişimi tamamlayamadıkları için

mi bölünmezler? Bu soruya kesin bir cevap vermek mümkün

değildir. Ancak gelişmeyle bölünme arasındaki ilişkinin

anlaşılması, bizi doğru sonuca götürebilir:

Hücreler genel olarak oval biçimde olup küreye benzerler.

Yani bir alanları, bir de hacimleri vardır; Hacim sitoplâzma

tarafından, yüzeyse (alan) hücre zarı tarafından sağlanır.

Kural olarak "Hacim-Yüzey" ilişkisi

Hücrelerin besin alma ve depo etme özelliği olduğunu

hepimiz biliyoruz. Bu durum onların büyüklüklerini artırır.

Küre biçimindeki bir hücre bu şekilde büyürken, yüzey

alanı hacmine göre daha az artar. Çünkü hücre büyüdükçe

yarıçap (r) artar. Yarıçap arttıkça, alan yarıçapın karesi

(r2), hacimse yarıçapın küpü (r3) oranında artar. İki artış

arasındaki fark, çok yüksek olduğundan belli bir değerden

sonra hücre zarı, fazla büyüyen sitoplâzmanın ihtiyaçlarını

ve hacmini karşılayamayacak duruma gelir. İşte o zaman

hücreler bölünme mesajını (emri) alarak bölünürler.

Böylece hacim küçültülmüş alan ise büyütülmüş olur.

Örneğin elimize bir balon alıp şişirmeye başlayalım.

Şişirme işlemine devam ettiğimiz sürece balonun gittikçe

büyüdüğünü görürüz. Ancak belli bir hacimden sonra,

içerisindeki havanın basıncı çok artacağından balon

patlayacaktır. Bunun nedeni balonun alanının hacmi kadar

artmamasıdır.

Bilim adamları, tek hücreli bir canlı olan amipin

sitoplazmasının bir kısmını 4 ay süreyle kesmişler ve bu

süre zarfında hiç bölünmediğini görmüşler. Ancak aynı

sürede herhangi bir müdahale yapılmayan başka bir amipin

65 defa bölündüğünü görmüşler. Diğer bir deneydeyse, bir

amip tam bölüneceği sırada sitoplazmasının bir kısmı

kesilmesine rağmen bölünmeye devam etmiş ve bölünmesini

tamamlamıştır. Çünkü kesme işlemi bölünme emri

verildikten sonra yapılmıştır.

Buna göre bölünme emri, çekirdek ve sitoplâzma arasındaki

etkileşim sonucuna göre çekirdek tarafından

verilmektedir.

Sonuç olarak, bölünme yeteneğine sahip hücrelerin

bölünebilmesi için gelişimini tamamlaması gerekmektedir.

Gelişimini tamamlayan hücreler yukarıdaki mekanizma

doğrultusunda bölünürler. Bölünmeyen hücrelerse

gelişimlerini bu şekilde (hacim-yüzey ilişkisi) değil ama

ömürleri süresince devam ettirirler. Yani gelişirler ama

bölünmezler.

Tüm canlılar gibi hücreler de belli bir ömür sürdükten

sonra ya da bir etkene bağlı olarak ölürler. Hücrelerin

Ölümü de canlıların ölümü gibi çeşitli sebeplerle olabilir.

Örneğin eritrositlerin kandaki ömürleri ortalama 120

gündür, granülosit hücresinin kandaki normal ömrüyse 12

saat kadardır. Ancak bir enfeksiyon söz konusu olduğunda

ömürleri 2-3 saate kadar düşerken, kendilerine ihtiyaç

duyulmadığı zamanlarda bu süre birkaç güne kadar da

çıkabilir.

Görülüyor ki hücrelerin yaşama süreleri hakkında kesin

rakamlar ortaya koymak mümkün değildir. Buna rağmen

vücuttaki sinir ve kas hücrelerinin Ömürlerinin insanın

ömrü kadar olduğunu söyleyebiliriz.

Hücre ölümü, geriye dönüşü olmayan bir olaydır. Canlı

organizmada bir grup hücrenin ölümüyle ortaya, çıkan

lezyona nekroz denir. Genellikle nekrozun nedeni ağır bir

zedelenmedir. Zedelenme fiziksel (travma, sıcak, soğuk,

radyasyonlar vb.), kimyasal (asitler, bazlar, ilâçlar vb.),

mikroorganizmalar vb. nedenler sonucunda olabilir.

Hücreler ölür ölmez herhangi bir lezyon görülmez. Ölümü

izleyen olaylar, hücre içi enzimlerinin kendi organellerini ve

çekirdeğini parçalayıp eritmesidir. İşte nekrozun asıl

nedeni de bu hücre içi enzimatik etkinliktir.

Hücre Ölümünden birkaç saat sonra sitoplâzma bulanık ve

vakuollü bir görünüm alır. Daha sonra rengi iyice koyulaşır.

Çekirdekse büzüşür, zarı kırışır ve rengi koyulaşır. Buna

piknozis (pyknosis) denir. Çekirdek nükleotitleri

parçalanarak görülemez hâle gelir. Parçalanan nükleotidler

küçük tanecikler hâlinde hücre içine dağılır. Bu olaya da

karyolizis (karyolysis) denir. Ölen bir hücre artık

fonksiyon göremez.