TLA 101 FİZYOLOJİ
Hafta Konular
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 Fizyolojide temel kavram ve terimleri
2 Hücre ve Organelleri, Fonksiyonları
3 Homeostasis, Negatif ve Pozitif Feedback, Vücut Sıvı Bölükleri
4 Solunum Mekaniği
5 Kanda oksijen ve karbondioksitin taşınması ve fonksiyonları
6 Kalbin fonksiyonları
7 Kan ve lenf dolaşımı
8 Kan ve sıvı- elektrolitler
9 Santral sinir sistemi
10 Periferik sistemi Powerpoint Sunu
11 Endokrin sistem
12 Boşaltım sistemi
13 Sindirim sistemi
14 Duyu Organları ve Fonksiyonları
FİZYOLOJİYE GİRİŞ
• I.
FİZYOLOJİNİN
TARİHÇESİ
ve
KAVRAMLAR A. Kısa Tarihçe
• XVIII.
yüzyılda HALLER (Albrecht Von)
tarafından
ayrı
bir
bilim
dalı olarak tanımlanmıştır. Ama İlk ortaya çıkışı
XVI.
yüzyılda,
yüzyıla
aynı
matematikçi
de
dayanır.
zamanda
olan
gök
Fransız
bilimci
hekim
Bu
ve
Jean
FERNEL, fizyoloji alanında çalışmalar yapmış ve
onu tanıtmıştır.
XVII. yüzyılda yaşamış olan İngiliz hekim William HARVEY,
kendisinden önce elde edilen bölük pörçük verileri tamamlayarak
büyük ve küçük kan dolaşımını bulmuştur. Bu, fizyoloji biliminin ilk
basamaklarından
biridir.
Yayımladığı
kitapta,
kan
dolaşımı
merkezinin eskilerin iddia ettiği gibi karaciğer değil, kalp
olduğunu
ortaya
çıkarmıştır.
koyarak
kalbin
gerçek
görevini
ortaya
XIX.yüzyılda Fransa'da FLOURENS, MAGENDİE ve Claude
BERNARD‘ın, Almanya'da LUDWİG'in öncülüğünde büyük
ilerlemeler sağlanmıştır.
Ülkemizde fizyoloji eğitimi ve öğretiminde İlk bilim adamı,
Fransa'da Claude BERNARD'la beraber çalışmış olan Dr. Mehmet
Şakir Paşa'dır. Kitabında sun'î solunumdan kan basıncına kadar
birçok konuda bilgiler yer almaktadır.
Cumhuriyet ilân edildiği zaman, ülkemizde sadece bir tıp
fakültesi (istanbul Darülfünunu Tıp Fakültesi) vardı. Bu fakültede
bulunan fizyoloji kürsüsünün başında da Prof. Dr. Kemal Cenap
BERKSOY bulunuyordu. BERKSOY, öğrenciler için fizyoloji ders
kitapları yayımladığı gibi, özellikle o sıralarda yeni başlayan
hormon araştırmalarına katılarak sekretin ve adrenalin
hormonlarıyla, hif sinir demetine ait bulgularını yabancı tıp
dergilerinde yayımlıyordu.
1933'te yapılan üniversite reformunda kürsünün başına Ord. Prof.
Dr. Hans WINTERSTEIN (Alman asıllı olup sonradan
Türk vatandaşlığına geçmiştir.) getirildi.
Ayrıca bir beşerî fizyoloji kürsüsü kurularak BERKSOY'un
yönetimine verildi. 1946 yılında BERKSOY emekliye ayrılınca iki
kürsü birleştirildi.
Fizyoloji kürsüsünü 20 yıl yöneterek fizyoloji öğretimine ve
araştırma çalışmalarına önem veren, bu süre içinde yanındaki
asistan ve doçentlerin yetişmesini sağlayan WINTERSTEIN,
kurduğu tepkime teorisiyle solunumu düzenleme tekniğinin
temellerini de atmıştır. Bu dönemin başında kürsüde doçent
olarak Dr. Sadi İRMAK, Dr. Muzaffer DİLEMRE ve Dr. Hayri
KALELİ görevliydiler. Sonralar! bunlara yeni bilim adamları
katıldı. Bunlardan Dr. Meliha TERZİOĞLU Cerrahpaşa Tıp
Fakültesinde, Dr. Fikri ÖZER Ankara Tıp Fakültesinde fizyoloji
profesörü olarak görev aldılar. Ayrıca Prof. Dr. Mehmet AKÇAY
ve Prof. Dr. Halil DERMAN, bu dönemlerde yetişmiş değerli bilim
adanıl armuzdandır.
II. Dünya Savaşından sonra tıp fakültelerinin sayısı arttıkça,
fizyoloji hocalarının ve fizyoloji araştırmalarının sayısı da arttı.
Fizyoloji kürsüleri modern araştırma araçlarıyla donatıldı.
H. FİZYOLOJİNİN TANIMI
Fizyoloji terimi, Yunanca physis
kelimelerinden oluşmaktadır.
'doğa’
ve
logos
'bilim‘
Fizyolojinin değişik tanımlarını yapmak mümkündür:
"Canlıların hücre, doku ve organlarının görevlerini ve bu görevlerin
nasıl yerine getirildiğini inceleyen bilim dalıdır."
"Canlı varlıkların organ ve dokularının niteliklerini ve işlevlerini
inceleyen bil im. dalıdır.“
"Organizmanın çalışmasını konu edinen bilim dalıdır.“
"Vücudun, dolayısıyla organ ve sistemlerin görevlerini inceleyen
bir bilim dalıdır."
"Canlılarda hücre, doku, organ ve sistemlerin görevlerini,
aktiviteleri sonucunda uğradıkları değişiklikleri, birbirleriyle olan
bağlantılarını ve fonksiyonel ilişkilerini araştıran ve inceleyen bir
bilim dalıdır.“
Fizyoloji, bu tanımlardan da anlaşıldığı üzere, tıp bilimlerinin
neredeyse tamamıyla ilgilidir ve anatomiyle birlikte tıp
bilimlerinin temelini oluşturur.
III.
FİZYOLOJİNİN ÖNEMİ
İnsan vücudu, mükemmel bir işleyişe ve organizasyona sahiptir.
Bu mükemmel organizmanın işleyişi, en alt düzeyde, yani hücre
düzeyinde meydana gelen birçok kimyasal olayla gerçekleşir
Vücudumuzu daha basit bir kompleks yapısı olan otomobile
benzetelim ve bu otomobilin, çalışmadığını farz edelim.
Otomobili onarıp çalıştırabilmek için bütün parçaları ve parçaların
görevlerini bilmek gerekir. Bütün bunlar, bize arızanın yeri ve
nedeni hakkında bilgi verir. Arızanın yeri ve nedeni bilinirse,
yapılacak işlem de doğru olarak tespit edilir ve arıza giderilebilir.
Bilmeden yapılacak bütün müdahalelerin boşa çıkacağı, hatta
durumu daha da kötüye götürebileceği unutulmamalıdır.,
Fizyoloji, insan vücudunu meydana getiren doku, organ ve
sistemlerin görevlerini inceleyen bilimdir.
Buna göre yukarıda verdiğimiz örnekte otomobilin parçalarını
bilmeyi anatomi bilimine, bu parçaların görevlerini bilmeyiyse
fizyoloji bilimine benzetebiliriz. Bu iki bilim dalı, birbiriyle yakın
ilişki içerisindedirler ve bu anlamda tıbbın temelini oluşturur.
IV.
HOMEOSTAZİS
İnsan vücudundaki bütün organ, sistem ve hücreler, mükemmel
bir iş birliği, uyum ve denge içerisinde görev yaparlar.
Bu yapıların böyle ahenkli bir şekilde görev yapmasıyla vücutta
bir iç denge meydana gelir.
Vücudun bu iç dengesine homeostazis denir. Homeostazis, bu
yapılar tarafından belli sınırlar içerisinde ve değişmez bir şekilde
tutulmaya çalışılır
Vücudumuz, hücre düzeyinde gerekli ayarlama ve değişiklikleri
yaparak, yani içten ve dıştan gelen çeşitli etkilere karşı gerekli
tepkileri göstererek bu dengeyi korumaya çalışır.
Bu denge korunduğu sürece, yani homeostazis değişmez
tutulduğu sürece, hayat sorunsuz olarak devam eder. Bunu bir
Örnekle açıklayalım: Vücudumuzun belli bir sıcaklığı vardır.
Vücudumuzu oluşturan hücrelerin normal fonksiyonlarını
sürdürebilmeleri için de bu sıcaklığın korunması gerekir.
Hava sıcaklığı normal olduğu sürece, bu yönden bir sorun ortaya
çıkmaz. Ancak çok soğuk bir ortamda bulunduğumuz zaman, vücut
sıcaklığının dengelenmesi gerekir. Bunun için yüzeyel (deri)
arterler daraltılır. Böylece, buralara fazla kan gitmesi
engellenerek sıcaklık kaybı önlenir. Tersine çok sıcak ortamlarda
vücut sıcaklığının düşürülmesini sağlamak için yüzeyel arterler
genişletilir. Bu suretle deri bölgesine daha fazla kan
gönderilerek, sıcaklığın deri. yoluyla dışarıya verilmesi sağlanır.
Bu mekanizma da yetmezse terleme olayı devreye girer. Bununla,
sıcaklığın buharlaşma yoluyla azaltılması sağlanır. Bu örnekte de
görüldüğü gibi vücudumuz, içten ve dıştan kaynaklanan bu gibi
etkilere karşı gerekli cevabı vererek homeostazisi korumaya
çalışmaktadır.
Fizyoloji bilimi sistem, organ ve hücrelerin görevlerini inceleyen
bir bilim dalıdır. Böyle olması nedeniyle de tüm sağlık personeli
tarafından
bilinmesi
ve
öğrenilmesi
gereken
konuları
kapsamaktadır.
HÜCRE
I. GİRİŞ
Yaşayan tüm (yüksek) 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 \ım çapındaki yumurta hücresidir
(ovum). Hücrelerin boylan da çaplan gibi büyük farklılıklar
gösterir. Bazı hücrelerin boylan 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 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.
1. Şekil- Vücudumuzdaki hücrelerden bazıları
II. 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, peroksızomlar, mıkroflaman ve mikrotübüller (2.
Şekil).
2. Şekil- Hücrenin yapısı ve organelleri
a. Mitokondri (Mitochondria)
Hücrede enerji üretiminin yapıldığı, etrafı çift zarla çevrili
silindirik
yapılardır.
Gıdalarla
alman
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 gîikolizis (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 bölgeleri neyse düz endoplâzmik
retîkulum adı verilir. GER'de protein sentezi yapılırken, Düz
ER'de, -ki bunlar steroit üreten hücrelerde daha çok bulunurçeşitli 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
sayılan 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 alman
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 4 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
lizozomlarm 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 yakınma 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'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 1 ara (microflaman) 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 smıflandırabiliriz. 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'ım 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.
B. Hücre Zarı ( Plâzmalemma )
1. Hücre Zarı ve Fonksiyonları
Sitoplâzmayı dıştan çepeçevre kuşatan, ekstrasellüler
aralıktan ayıran ve hücreye şeklini veren, bir zardır. Çift
katlı fosfolipid molekülleri arasında düzensiz bir' dağılım
gösteren protein moleküllerinden oluşmuştur. Bu protein
moleküllerinin bir kısmı zan boydan boya kat eder biçimde
(integral veya İntrinsik proteinler) ya da zarın iç veya dış
yüzüne gömülü (periferal,-veya ekstrinsik proteinler)
bulunur. Çift katlı fosfolipid yapıysa fosfat içeren 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 hidrofılik (suyu seven) bir kısım (fosfat)
bulunmaktadır. Bu şekilde hem poler 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).
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.
4. Şekil- Miçel yapı ve fosfolipid molekülü
Hücre zarının görevleri
Hücreye madde giriş çıkışını kontrol etmek ve düzenlemek,
Hücreyi dış ortamdan (ekstrasellüler aralıktan) ayırmak,
Sitoplâzmayı, dolayısıyla hücreyi korumak ve
düzenlemek, Hücreye belirli bir şekil kazandırmak
iç
ortamı
2.
a.
Hücre
Zarından
Madde
Zar Geçirgenliği (Permeabilite)
Taşınma
Yolları'
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 zan geçerek hücre İçerisine 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 zan vasıtasıyla gösterebilirler. Bundan dolayı zar,
bazı hormonların geçişine izin verirken, bazılarına izin vermez.
b.
Taşıma Yolları
Hücre zarından madde taşınma yollan, 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 poler (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 İhtiyacı vardır. Öyleyse,
başka bir mekanizmayla hücre zarını geçmeleri gerekmektedir.
Yapılan deneyler, bu maddelerin zar yüzeyinde özel yerlere
bağlandığım 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
ayıran özellikler:
taşıyıcılarla
taşınmayı
birbirinden
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 (hücre zarındaki
protein molekülleri) vardır. Buna en güzel örnek, glikozun hücre
içine ya da dışına taşınmasıdır. Taşıyıcı moleküller, taşınacak
molekülleri her iki yönde de taşıyabilirler.
Bu sistem, "konsantrasyon farkı" etkisiyle çalışır. Böyle
olduğundan, madde kendi kinetik enerjisiyle taşınır. Ayrıca
dışarıdan artı bir enerjiye ihtiyaç yoktur. Madde yoğunluğunun
yüksek olduğu yerden, düşük olduğu yere doğru bir taşınma söz
konusudur. Hücre içi ve dışının yoğunluğu eşitlenince, içe ve dışa
madde taşınması aynı hızda 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 zan 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 yüksek olduğu
bölgeden düşük olduğu bölgeye doğru taşınmadır. Ancak,
aralarında bir fark vardır. Kolaylaştırılmış difüzyon olayı, bir
taşıyıcı molekül aracılığıyla gerçekleşirken; basit difüzyonda,
böyle bir aracı maddeye gerek duyulmaz. Bir pasif taşınma olan
basit difüzyon olayı, maddenin daha çok yoğun olduğu taraftan,
daha az yoğun olduğu tarafa, enerjiye ihtiyaç duymaksızın difüze
olmasıdır. Örneğin, zan kolayca geçebilen bir maddenin hücre içi
yoğunluğu, hücre dışına göre daha düşük olsun. Bu madde hücre
içine doğru difüze olur. Bu geçiş, hücre içiyle dışının yoğunluğu
eşitleninceye kadar devam eder, sonra durur(Bkz.:5. Şekil).
ü. Endosİtoz, 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 zan tekrar birleşir. Vezikül içine alman madde
sıvıysa bu olaya pinositoz (pinocytose=hücre içmesi); katıysa
fagositoz (phagocytose=hücre yemesi) denir. Bu şekilde içeriye
alman
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 ozmolarîtesi olarak
kabul edilir.1 Eriyiğin ozraolaritesi 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 CF'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 aymysa, 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 hâlde 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.
Sun'î böbrekte aynı prensiple çalışmaktadır. Hastanın kanı (her
seferinde 500 mi 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) fıltrasyonla 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 zan 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 zan, 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
dernektir. 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 İyon 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.5
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 zarım 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
membranım 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.6 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 uyan sonucunda
aksiyon potansiyeli oluşması esnasında, hücre membranının Na+
geçirgenliği 500 kat artar ve Na+ hızla içeri girer. Na+'nm
içeriye girmesiyle, denge durumu bozulur ve membranın dinîenim
dönemindeki potansiyeli değişerek pozitif değere ulaşır. Na**nın
içeriye
girmesiyle
polarİze
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. Sayılan
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, İnce, 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'mı 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
kotlamayı yapar. Bu kotlamada 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
kollanmış 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 mRNA'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 hayatım 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 zan 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 yansına
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 sadeceX 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 tamamlayamadikları için mi bölünmezler? Bu
soruya kesin bir cevap vermek mümkün değildir. Ancak gelişmeyle
bölünme arasındaki ilişkinin anlaşılması, bizi doğru sonuca
götürerebilir:
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 kısmım 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, zan 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.
KAYNAKLAR
•
Fizyoloji, Kubilay Yakar, Nobel.
Download

Fizyoloji