3. ÜNİTE
CANLILIĞIN TEMEL BİRİMİ HÜCRE
Hücre, bir canlının yapısal ve işlevsel özellikleri gösterebilen en küçük birimidir.
Hücre; Latince küçük odacık anlamına gelen “cellula” kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir.
BİYOLOJİ 1
NELER ÖĞRENECEĞİZ?
Bu ünitenin sonunda;
I. Hücre ile ilgili çalışmaların tarihsel gelişimi
1. Hücrenin tanımı
2. Hücre teorisi
II. Hücrenin temel özellikleri ve işlevleri
1. Hücre organelleri ve hücredeki görevleri
2. Hücrede beslenme
3. Hücrede solunum
4. Hücrede boşaltım
5. Hücre zarı ve madde geçişi
6. Hücre iskeleti
7. Prokaryot ve ökaryot hücreler
8. Bitki ve hayvan hücrelerin karşılaştırılması
ANAHTAR KAVRAMLAR
72
Homeostaz
ozmoz
aktif taşıma
ekzositoz
prokaryot
ökaryot
hücre
hücre
organelleri
kromozom
koful
sentrozom
lizozom
ribozom
mitokondri
stoplazma
hücre zarı
BİYOLOJİ 1
3.1. HÜCRE İLE İLGİLİ ÇALIŞMALARIN TARİHSEL
GELİŞİMİ
Hücre, bir canlının yapısal ve işlevsel özellikleri gösterebilen en küçük birimidir. Hücre; Latince küçük odacık anlamına gelen “cellula” kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir.
17. yüzyılın ortalarında İngiliz bilim insanı Robert Hooke (Rabırt Huk) kendi geliştirdiği mikroskop ile çeşitli malzemeleri inceledi. Bunlardan biri ağaç kabuğundan yapılmış şişe mantarı idi. Çok ince kesitler alarak incelediği şişe mantarında
küçük, odacık şeklinde yapılar gördü ve bunlara Latincede “hücre” anlamına gelen
“cellulae” (selüla) adını verdi. Gözlemlediği yapılar canlı hücreler değil ölü hücrelerin
duvarlarıydı.
Resim 03.01: a. Robert Hooke’un kullandığı mikroskop ve b. gözlemlediği ağaç mantarı
kesitinin görüntüsü
19. yüzyılın başında daha gelişmiş mikroskopların keşfedilmesi hücre konusundaki bilgilerin artmasını sağladı. İngiliz bilim insanı Robert Brown incelediği
hücrelerin içinde küresel bir yapının bulunduğunu fark etti ve buna “çekirdek” anlamına gelen “nucleus” (nükleus) adını verdi.
1833 yılında R. Schleiden ve T. Schwann hücre ile ilgili tüm bilinenleri hücre
teorisi adı altında topladılar.
1855 yılında R. Virchow’un eklediği bilgilerle hücre teorisi bugünkü halini aldı.
73
BİYOLOJİ 1
Resim 03.02: a.Işık mikroskobu, b. Santrifüj
Resim 03.03: Elektron mikroskobu ve bu mikroskopla elde edilen bir görüntü
Hücre Teorisi:
1.
2.
3.
4.
5.
74
Bütün organizmaların temel yapı ve görev birimi hücredir.
Her hücre kendinden önceki hücrenin bölünmesi ile meydana gelir.
Her hücrenin kalıtım maddesi kendi içinde bulunur.
Canlılarda hayatsal olaylar hücre içinde gerçekleşir.
Bütün organizmalar, bir veya birden fazla hücreden meydana gelirler.
BİYOLOJİ 1
Hücrelerin büyüklükleri, şekilleri, renkleri ve sayıları farklı olabilir.
3.2. HÜCRENİN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE İŞLEVLERİ
Ökaryot bir hücre; dıştan içe doğru hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek olmak
üzere üç temel bölümde incelenir.
3.2.1. Stoplazma
Çekirdek zarı ile hücre
zarı arasını dolduran sitoplazma; yumurta akı kıvamında,
yarı akışkan (kolloidal) bir yapıdır.
Sitoplazma; organeller
ve bunların içinde yer aldığı
koyu kıvamlı sıvı kısımdan (sitozol) oluşur.
Şekil 03.01: Stoplazma görüntüsü
3.2.2. Hücre Organelleri
Organeller hücrede özel yapısı ve görevleri olan birimlerdir. Organel hücre
içerisinde bulunan kendi içinde özelleşmiş yapılardır. Vücut için organ ne ise hücre
için de organel odur. Özellikle karmaşık yapıdaki ökaryotik hücrelerde birçok organel çeşidi bulunur. Organeller mikroskobun bulunuşundan sonra gözlemlenmeye
ve tanımlanmaya başlanmıştır.
75
BİYOLOJİ 1
3.2.2.1. Endoplazmik Retikulum
Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında uzanan tek zarlı kanalcıklar
sistemidir. Üzerinde ribozom bulundurup bulundurmamasına göre ikiye
ayrılır.
Granüllü E.R: Zarları üzerinde ribozom bulundurur.
Özellikle protein sentezi yapan
hücrelerde sayıları fazladır.
Granülsüz E.R: Üzerinde ribozom bulundurmaz. Özellikle karbonhidrat ve yağ sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır.
Şekil 03.02: Endoplazmik retikulum
Endoplazmik retikulumun
görevleri:
Protein, yağ ve enzim gibi bazı maddelerin sentezlenmesinden ve bazı maddelerin depolanmasından sorumludur.
* Hücre içinde madde taşınmasını gerçekleştirir.
* Hücreye desteklik sağlar.
* Granülsüz E.R ’den golgi oluşturulur.
* Lizozom ve koful da oluşturabilir.
* Ribozomlarda sentezlenen proteinleri hücrenin gerekli yerlerine taşır.
Şekil 03.03: Endoplazmik retikulum, golgi ve koful ilişkileri
76
BİYOLOJİ 1
3.2.2.2.
(Diktiyozom)
Golgi Aygıtı
Üst üste dizilmiş yassı keseciklerden oluşur. Granülsüz endoplazmik retikulumdan meydana gelmiştir.
Golginin görevleri:
* Sindirim enzimi taşıyan lizozomu oluşturur.
* Bitkilerde ara lamel oluşumunu sağlar.
Hücre zarının yapısına katılan
glikoprotein, glikolipit ve lipoproteŞekil 03.04: Golgi cisimciği yassı keseciklerden oluşur.
inlerin sentezlenmesini sağlar.
Hücre dışına salgılanacak moleküllerin etrafında zar oluşturarak salgıları paketler. Bu şekilde oluşan yapılara salgı kofulu denir.
3.2.2.3. Lizozom
Çeşitli sindirim enzimlerini içeren, lipoprotein yapıda tek katlı zarla
çevrili organellerdir.
Alyuvar hücreleri dışında kalan hayvan
hücrelerinde bulunur.
Akyuvar, karaciğer
ve dalak gibi hücre içi
sindirimi gerçekleştiren
yapılarda sayıları daha
fazladır.
Şekil 03.05: Libozomun yapısı
Bazı basit yapılı bitki türleri hariç, kompleks yapılı bitki türlerinde bulunmaz.
Lizozomun görevleri:
* Hücre içi sindirim ve savunma organelidir.
* Hücrenin endositoz ile aldığı büyük moleküllü maddelerin sindiriminde görev alır.
* İçindeki enzimlerinin serbest kalmasıyla hücrenin parçalanmasına neden
olur. Bu olaya otoliz denir.
77
BİYOLOJİ 1
İnsanların embriyonal döneminde parmak oluşumunda, kurbağaların başkalaşım dönemlerinde kuyruğunun kopmasında, kertenkelenin düşmanından kaçarken kuyruğunun kopmasında otoliz olayı etkili olur.
3.2.2.4. Ribozom
Tüm hücrelerde bulunan zarsız bir organeldir. Protein ve ribozomal RNA
(rRNA) dan yapılmıştır.
Şekil 03.06: Ribozom iki alt birimden oluşur.
Sitoplazmada serbest olarak bulunduğu gibi çekirdek zarı ve endoplazmik retikulum üzerinde de bulunabilir.
Ayrıca kloroplast ve mitokondri organellerinin de kendilerine ait ribozomları
vardır. Çok sayıda ribozomun birleşmesiyle boncuk dizisi şeklinde yapılar oluşabilir.
Bu yapılara poliribozom veya polizom denir. İki birimden oluşur. Bu iki birim
normalde ayrı olup, ribozom görev yapacağı zaman birleşirler.
* Her hücrenin ribozom sayısı bulunduğu doku tipine, işlevine, hücre bölünmesine bağlı olarak değişir.
* Protein sentezinin gerçekleştiği organellerdir.
* Proteinler, aminoasitlerin peptit bağları ile birbirlerine bağlanmalarıyla oluşurlar.
* Her bağ kurulurken bir molekül su oluşur.
* Bütün canlı hücrelerde protein sentezi gerçekleşir.
3.2.2.5. Sentrozom
Zarsız bir organeldir. Birbirine dik konumlu silindirik yapıdaki iki sentriolden
oluşmuştur. Sentrioller hücre bölünmeye hazırlandığı dönemde eşlenir.
Mitoz bölünme başladığında çekirdeğin iki karşıt bölgesine giderek mikrotü-
78
BİYOLOJİ 1
bülleri oluşturur.
*Bu mikrotübüller iğ iplikleri olarak görev yapar.
*İğ iplikleri bölünme sırasında kromozomların
ayrılması ve kutuplara
taşınmasında görevlidir.
* Mantarlarda,
hayvanlarda ve basit yapılı bitkilerde bulunur.
Kompleks yapılı bitki
hücrelerinde
bulunmaz.
Şekil 03.07: Sentrozomun yapısı
* Hayvanların yumurta, sinir ve kas hücrelerinde sentrozom yoktur.
3.2.2.6. Koful
Kofullar tek katlı zarla çevrili, içi sıvı dolu keseciklerdir. Hücre içinde oluşan
artıkların, besinlerin ve fazla sıvıların depolandığı yapılardır.
*Hayvan hücrelerinde kofullar küçük ve az sayıdadır.
*Genç bitki hücrelerinde koful çok sayıda fakat küçüktür.
*Bitki hücreleri yaşlandıkça küçük kofullar birleşerek büyük kofulları oluşturur.
*Endoplazmik retikulum, golgi, hücre zarı ve çekirdek zarından meydana gelebilir.
Şekil 03.08: Bitki hücresinde yaşlanmaya bağla olrak kofulun büyümesi
79
BİYOLOJİ 1
Koful çeşitleri:
* Kontraktil koful
* Besin kofulu
* Sindirim kofulu
* Boşaltım kofulu
* Depo kofulu
3.2.2.7. Mitokondri
Bakteriler, arkeler
gibi prokaryot hücreler
ve memeli alyuvarları
dışında oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur. Çift zarlı
bir yapıya sahiptir.
Dış zar düz ve esnektir. İç zar, yüzey genişletmek için oluşturulan ve krista adı verilen
kıvrımlardan meydana
gelmiştir.
Krista
üzerinde
enerji üretimini sağlayan E.T.S (elektron taşıŞekil 03.09: Mitokondrinin yapısı
ma sistemi) elemanları
bulunur. Mitokondrinin
içerisi matriks denilen sıvı ile doludur. Matriks, mitokondri içine giren maddeleri
parçalayacak enzimleri taşır.
Mitokondrilerin matriks kısmında kendilerine ait DNA, RNA ve ribozomları
vardır. Bu özelliğinden dolayı kendini eşleyebilir ve kendi enzimlerini üretebilir. Çoğalmaları çekirdeğin kontrolünde gerçekleşir.
Mitokondri DNA’sının kimyasal ve fiziksel etkilerle bozulması, oksijenli solunumda ATP sentezinin azalmasına neden olur. Buna bağlı olarak hücrede yaşlanma
ve ölüm gerçekleşir. Örneğin insan lenfositlerinde mitokondrilerin işlevleri ilerleyen
yaşlarda azalmaktadır.
Hücreler enerji ihtiyacına göre mitokondri sayılarını artırabilirler. Karaciğer,
kas ve sinir gibi enerji ihtiyacı fazla olan doku hücrelerinde mitokondri sayısı fazladır.
80
BİYOLOJİ 1
3.2.2.8. Plastidler
Bitkilerde ve öglena gibi bazı tek hücreli canlılarda bulunurlar. Plastitler yapı
ve görevlerine göre kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç grupta incelenirler.
Şekil 03.10: Kloroplastın yapısı
a. Kloroplast
Klorofil pigmenti içerdikleri için yeşil renkli olan çift zarlı organellerdir. Stromada DNA, RNA, ribozomlar ve fotosentezde görevli enzimler vardır.
Bu özelliklerinden dolayı kloroplastlar çekirdeğin kontolünde çoğalabilirler ve
kendi enzimlerinin bir kısmını sentezleyebilirler.
Kloroplastın iç kısmında üçüncü bir zar sistemi bulunur. Bu zar sistemi stromaya gömülü halde bulunan yassı diskler şeklindeki yapıları (tilakoitleri) oluşturur.
Tilakoitler üst üste dizilmiş halde bulunur. Bu yapıya ise granum adı verilir. Stromada bulunan çok sayıdaki granum da birbiriyle bağlantılıdır. Granumların tilakoit zarlarında ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren klorofil ve E.T.S (elektron taşıma
sistemi) elemanları bulunur.
Kloroplastın görevi: Işık enerjisini kimyasal bağ enerjisine (ATP) dönüştürerek bu enerji yardımıyla inorganik maddelerden organik
besin sentezler. Bu olaya fotosentez denir.
b. Kromoplast
Şekil 03.11: Kromoplastın yapısı
Bitkilere sarı (ksantofil), turuncu (karoten) ve kırmızı (likopen) rengi veren pigmentleri içeren organellerdir. Yapraklarda, meyvelerde ve bazı bitkilerin köklerinde bulunur.
Örneğin; karoten havuca turuncu, likopen do81
BİYOLOJİ 1
matese kırmızı, ksantofil ise limona sarı rengi kazandırmaktadır.
c. Lökoplast
Renksiz plastitlerdir. Lökoplastlar
ışık alırsa yeşil renkli kloroplastlara dönüşebilirler.
Bitkinin kök, toprak altı gövdesi ve
tohum gibi depo organlarında bulunur.
Bulunduğu bitkiye göre depo ettiği madde değişebilir.
Örneğin, patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumunda protein ve ayçiçeği tohumunda yağ depo edilir.
Şekil 03.12: Lökoplastın yapısı
3.2.3. Çekirdek
Hücrenin kalıtım ve yönetim merkezidir. Prokaryotlarda zarla çevrili gerçek bir
çekirdek yoktur. Bu canlılarda genetik bilgi çekirdek alanı (nüklear alan) denilen bir
sitoplazma bölgesinde bulunur.
Şekil 03.13: Hücre çekirdeğinin yapısı
Hücre çekirdeği; çekirdek zarı, çekirdek sıvısı, çekirdekçik ve kromatin ipliklerden meydana gelir.
82
BİYOLOJİ 1
a. Çekirdek Zarı (Karyolemma)
* Çift katlı zardan oluşmuştur.
* Çekirdeğe şekil ve direnç kazandırır.
* Yapısal olarak hücre zarına benzer.
* İçteki zar düzdür, dıştaki zar ise endoplazmik retikulumun devamı şeklindedir.
* Çok sayıda pora sahiptir.
Çekirdek zarındaki porlar üretilen mRNA gibi büyük moleküllü yapıların sitoplazmaya geçebilmesi için hücre zarındakilerden daha geniştir.
b. Çekirdek sıvısı (Karyoplazma)
İçerisinde sitoplazmadan farklı olarak çekirdekçik ve kromatin iplikleri bulundurur.
c. Çekirdekçik (Nükleolus)
Çekirdekçiğin yapısında
bol miktarda RNA ve protein
varlığı tespit edilmiştir. Çekirdekçik aynı zamanda ribozomların sentezlendiği yerdir.
Şekil 03.14: Hücre çekirdeğinin iç yapısı
d. Kromatin iplik
*Çekirdeğe yönetici özelliğini kazandıran yapılardır.
*Kromatin iplikler DNA ve proteinden yapılmış doğrusal ve ipliksi
yapılardır.
*Hücre bölünmesi dışında çekirdekte dağılmış durumdadırlar.
Şekil 03.15: Kromozom
83
BİYOLOJİ 1
Hücre bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluştururlar. Kalıtım birimleri olan genleri bulundururlar.
Çekirdeğin görevleri:
Hücrenin hayatsal faaliyetlerinin yönetim merkezidir.
Çekirdekte DNA dan üretilen RNA lar sitoplazmaya geçerek protein sentezine
katılır. Böylece DNA da depo edilen bilgi hücre için kullanılır hale gelir. Bu sayede
çekirdek yönetim görevini gerçekleştirir.
Hücrelerdeki mevcut karakterlerin yeni hücrelere aktarılmasını sağlar. Çekirdek depoladığı bilgiyi hücre bölünmesi ile oluşan yeni hücrelere aktarır. Bu yolla
hücreler arası kalıtımı sağlamış olur.
3.2.4. Hücre Zarı
Şekil 03.16: Hücre zarı
Hücre zarı hücreyi dış ortamdan ayıran, sitoplazmayı dağılmaktan koruyan
çok ince bir yapıdır. Hücre zarı hücrenin madde alışverişini düzenleyen canlı, esnek,
seçici-geçirgen bir yapıdır. Hücre zarının yapısı protein, yağ ve karbonhidratlardan
meydana gelir.
Karbonhidratlar önemli olmakla birlikte zarın esas bileşenleri yağlar ve proteinlerdir.
Hücre zarı ile ilgili günümüzde geçerli olan model 1972 yılında Singer ve G.
Nicholson tarafından geliştirilen akıcı mozaik zar modelidir.
84
BİYOLOJİ 1
Akıcı Mozaik Zar Modeli:
Bu modele göre zarın esas yapısını çift katlı olan yağ tabakası oluşturur. Yağ
tabakaları arasında mozaik görüntüsünde proteinler bulunur. Proteinlerin sayısı ve
dağılımı hücreler arasında farklılık gösterir.
Şekil 03.17: Hücre zarı mozaik zar modeli
Proteinlerin yerleri sabit olmayıp görev sırasında yer değiştirebilirler. Karbonhidratlar zarda serbest olarak bulunmazlar.
Proteinlere bağlanarak glikoproteinleri yağlara bağlanarak glikolipitleri oluştururlar.Zardaki glikolipit ve glikoproteinlerin farklı dağılımı ve sayısı hücrenin özgüllüğünü sağlar. Glikolipit ve glikoproteinlerin oluşturduğu tabakaya glikokaliks
denir.
Glikokaliks aşağıdaki görevleri üstlenmiştir.
* Hücrenin özgüllüğünü oluşturur.
* Zara seçici-geçirgen özellik kazandırır.
* Akyuvarların yabancı hücreleri tanımasını sağlar.
* Hücrelerin birbirlerini tanımasını ve hormon gibi maddelere cevap vermesini sağlar.
Örneğin, hipofiz bezi hormonlarından olan TUH (Tiroit uyarıcı hormon) kan
yolu ile tüm vücuda dağıldığı halde, ancak tiroit bezindeki hücrelerin zarları tara-
85
BİYOLOJİ 1
fından tanınarak alınır.
*Glikokaliks tabakasının bozulması, hücrelerin kontrolsüz bölünmelerine (kanserleşmeye) neden olur.
3.2.4.1. Madde Geçişi
Hücrelerin canlılıklarını korumaları ve sürdürebilmeleri için madde alışverişi
yapabilmeleri gerekir.
Madde alışverişi sayesinde hücrede gerçekleştirilecek metabolik faaliyetler
için ihtiyaç duyulan organik ve inorganik maddelerin alınması, metabolik olaylar
sonucu oluşan artık maddelerin ve ürünlerin de dışarı atılması gerçekleşir.
* Böylece hücre içi madde dengesi korunmuş olur.
* Hücre içi ve dışında madde dengesinin korunması kararlı bir iç ortamın (homeostasi) sağlanmasında etkili olur.
* Hücrede madde alışverişi olayları hücre zarı aracılığı ile gerçekleştirilir.
* Madde taşınmasında hücre zarının seçici geçirgen özelliği rol oynamaktadır.
* Zarın bu özelliği maddelerin kontrollü geçişini sağlar.
* Hücre zarının yapısı ve taşınacak maddelerin büyüklüğüne göre madde taşınması pasif ve aktif geçiş olmak üzere iki şekilde gerçekleşir.
A. PASİF GEÇİŞ
Küçük boyutlu moleküllerin enerji (ATP) harcanmadan çok yoğun oldukları
ortamdan az yoğun oldukları ortama doğru taşınması olayları pasif geçiş olarak adlandırılır.
86
BİYOLOJİ 1
* Pasif geçiş olaylarına bağlı olarak zamanla ortamlar arası yoğunluk farkı azalır ve her iki ortamdaki madde yoğunluğu eşitlendiğinde pasif geçiş durur.
* Pasif geçiş sırasında ATP harcanmadığından bu yolla madde taşınması canlı
veya cansız ortamlarda görülebilir.
* Madde taşınması yoğunluk farkına bağlı olarak hücre ile dış ortam arasında
çift yönlü olarak gerçekleşebilir.
* Pasif geçiş olayları difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmoz olmak üzere
üç şekilde gerçekleşir.
Şekil 03.18: Hücre zarından difüzyonla geçebilen ve geçemeyen maddeler
Şekil 03.19: Şeker moleküllerinin sudaki difüzyonu
87
BİYOLOJİ 1
1. Difüzyon
Bir çözeltideki çözünen moleküllerin derişimlerinin fazla olduğu yerden, az olduğu yere doğru yayılmasına difüzyon denir. Bu yayılma sırasında moleküller kendi
kinetik enerjileri ile hareket ederler. Yoğunluk eşitleninceye kadar difüzyon devam
eder.
Hücre zarının temel yapısını oluşturan fosfolipit molekülleri bazı maddelerin
geçişini kolaylaştırırken bazı maddelerin geçişini engelleyebilir.
Hidrofobik (suyu sevmeyen) moleküller ve çok küçük yüksüz polar moleküller
fosfolipit tabakadan difüzyona uğrayabilirler.
Polar moleküllerin ve iyonların birçoğu ise çift katlı lipit tabakası tarafından
engellendiğinden çoğunlukla zarı bir uçtan diğerine kat eden taşıyıcı
proteinler yarıdımı ile pasif olarak difüze olurlar.
Şekil 03.20: Hücre zarından pasif geçiş
Difüzyon hızını etkileyen faktörler:
Sıcaklık: Sıcaklığın artması moleküllerin kinetik enerjisini artırdığı için difüzyonu hızlandırır.
Hücrede 0 °C ve daha küçük sıcaklık
derecelerinde difüzyon durur.
Yoğunluk farkı: İki ortam arasındaki
yoğunluk farkı arttıkça difüzyon hızı artar.
Şekil 03.21: Yoğunluk farkı
hızlanır.
Por sayısı: Hücre zarındaki porların
sayısının artmasına bağlı olarak difüzyon
Molekül büyüklüğü: Küçük yapılı moleküller büyük yapılı moleküllere göre
daha kolay difüzyona uğrar. Bu nedenle moleküllerin büyüklüğü arttıkça difüzyon
hızı azalır.
88
BİYOLOJİ 1
Örneğin O2 nin difüzyonu, CO2 ye göre daha hızlıdır.
Yağda çözünebilme: Yağda çözünebilen moleküller yağda çözünmeyenlere
göre daha hızlı difüzyona uğrarlar.
Örneğin A, D, E, K vitaminleri B vitaminlerine göre daha hızlı difüzyona uğrarlar.
Yağı çözebilme: Yağı çözebilen moleküller çözemeyenlere göre hücre zarından daha kolay difüzyona uğrarlar.
Örneğin alkol, eter, kloroform gibi yağı çözen moleküller hücreye kolay giriş
yaparlar.
Moleküllerin elektriksel yükü: Nötr moleküller iyonlara göre daha hızlı difüzyona uğrarlar.
Ayrıca (–) yüklü iyonlar, (+) yüklü iyonlara göre zardan daha kolay geçerler.
2. Ozmoz (Suyun Difüzyonu)
Su moleküllerinin yarı geçirgen bir zar aracılığı ile oranının çok olduğu yerden az olduğu yere doğru geçmesine ozmoz denir. Ozmoz yoğunluk farkı nedeniyle
meydana gelir ve enerji harcanmaz.
Ozmoz kısaca suyun difüzyonu olarak tanımlanabilir. Su, her zaman az yoğun
( çözünen madde yoğunluğunun az olduğu ) ortamdan çok yoğun ortama geçiş
yapar.
Çünkü çok yoğun ortamlarda su oranı daha azdır.
Şekildeki deney kabı suya geçirgen olan ancak sükroza geçirgen olmayan
sentetik bir zar ile iki bölmeye ayrılmıştır.
Şekil 03.22: Seçici geçirgen bir zardan suyun ozmozla geçişi
89
BİYOLOJİ 1
3.2.5. Hücre İskeleti
İskeletin hayvanlarda vücuda destek sağlayan yapı olduğunu bilirsiniz. Hücre
iskeleti de hücreye destek sağlayan yapıların bütünüdür. Hücre iskeleti sayesinde
hücre belirli bir şekle sahip olur, sitoplazmada organellerin yerlerinin belirlenmesi
yani hücrenin bir iç organizasyona sahip olması sağlanır. Ayrıca hücre iskeleti hücre
içindeki yapıların ve hücrenin bütününün hareket etmesinde de görevlidir. Hücre
iskeleti tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Ancak en gelişmiş hücre iskeleti hayvan
hücrelerinde görülür.
Şekil 03.23: Hücre iskeleti
Mikrotübüller: Hücre iskeleti elemanlarından kalın olanıdır. Çapları 25 nm (nanometre) dir. Tübülin adı verilen proteinlerin oluşturduğu içi boş, çubuk şeklinde
yapılardır. Mikrotübüller hücre içinde sürekli oluşup ayrışabilir. Hücre şeklinin belirlenmesinde, organellerin hücre içinde yer değiştirmesinde ve hücre bölünmesi
sırasında kromozomların yavru hücrelere taşınmasında görev alır.
Mikrofilamentler: Mikrotübüllerden çok daha incedir. Çapları yaklaşık 7 nm’dir.
Mikrofilamentler aktin adı verilen proteinlerin üst üste sarmal şekilde dizilmesiyle
oluşur. Mikrotübüller gibi mikrofilamentler de oluşup ayrışabilme özelliğindedir.
Kas dokudaki liflerin kasılmasında mikrofilamentler rol oynar. Hücrelerin yalancı
ayak oluşturarak hareket etmesinde ve beslenmesinde etkilidir. Ayrıca hücre bölünmesi sırasında hücrenin boğumlanarak ikiye ayrılmasını da mikrofilamentler sağlar.
Ara filamentler: Mikrofilamentlerden daha kalın, mükrotübülllerden daha
ince olan hücre iskeleti elemanlarıdır. Çapları 8-12 nm civarındadır. Diğer iki hücre
iskeleti elamanına göre daha kararlı bir yapıya sahiptir. Bu özelliği nedeniyle araştırmacılar ara filamentlerin tüm hücre iskeletine destek sağlayan temel çatı olduğunu
düşünmektedirler. Ara filamentler mekanik etkilere dirençli olmaları nedeniyle hücre şeklinin korunmasında etkilidir. Hücre içindeki yapıların (çekirdek, organeller vb.)
yerlerinin sabitlenmesinde ara filamentler görevlidir. Hayvanlardaki kıl, tırnak vb.
90
BİYOLOJİ 1
yapılardaki keratin bir çeşit ara filamenttir.
Ara filamentleri oluşturan proteinler dokudan dokuya farklılık gösterir. Bu proteinlerden oluşan ipliklerin birbiri üstüne sarmal yapmasıyla ara filamentler oluşur.
3.2.6. Bitki Ve Hayvan Hücrelerinin Karşılaştırılması
Bitki ve hayvan hücresinin karşılaştırılması aşağıdaki tabloda verilmiştir.
HAYVAN HÜCRESİ
BİTKİ HÜCRESİ
1.Hücre çeperi bulunmaz.
1. Hücre çeperi bulunur.
2. Sentrozom bulunur.
2. Sentrozom bulunmaz.
3. Plastit bulunmaz.
3. Plastit bulunur.
4. Glikojen depo eder.
4. Nişasta ve selüloz depo eder.
5. Kofulları küçüktür.
5. Kofulları büyüktür.
6. Hücreler bağımsızdır.
6. Hücreler birbirine hücre duvarı
ile bağlıdır.
7. Sitoplazma bölünmesi boğumlama ile 7. Stoplazma bölünmesi orta laolur.
melle olur.
Şekil 03.24: Bitki hücresi
91
BİYOLOJİ 1
Şekil 03.25: Hayvan hücresi
3.3. PROKARYOT VE ÖKARYOT HÜCRELER
Elektron mikroskobunun geliştirilmesiyle birlikte, biyologlar hücre içi yapıları
inceleme fırsatı buldular. Bu araştırmalar sonunda canlılar aleminde iki temel hücre
tipi olduğu ortaya çıktı: prokaryotik ve ökaryotik hücre.
Yapısal olarak daha basit olan prokaryotik hücre yapısı sadece bakterilerde
bulunur. Diğer bütün organizmalar yani protista, fungi (mantarlar), bitkiler ve hayvanlar, daha karmaşık olan ökaryotik hücre yapısına sahiptir. Hücreler yapılarına
göre prokaryot ve ökaryot olmak üzere iki grupta incelenirler.
3.3.1. Prokaryot Hücreler
Çekirdek zarı ve zarlı organelleri olmayan hücre çeşitleridir. Genetik
materyal (DNA) sitoplazmaya dağılmış halde bulunur. Hücre çeperleri
vardır. Örneğin bakteriler, siyanobakteriler ve arkeler prokaryot hücre yapısına sahiptirler. Sadece zarsız organel olarak ribozom bulundururlar.
Şekil 03.26: Prokaryot hücre
3.3.2. Ökaryot Hücreler
Çekirdek zarı ve zarlı organelleri bulunan hücrelerdir. Zarsız organellere de sahiptirler.Örneğin bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve protista grubunda incelenen canlıların yapılarını oluşturan hücreler ökaryot özelliğe sahiptir.
92
BİYOLOJİ 1
Şekil 03.27: Ökaryot hücre
3.3.3. Prokaryot Ve Ökaryot Hücrelerin Karşılaştırılması
Her iki hücre tipinde ortak olan özellikler:
* Benzer yapıda hücre zarı.
* Genetik bilginin DNA aracılığıyla kodlanması ve aktarılması.
* Transkripsiyon ve translasyon mekanizmalarının ve ribozomların benzer olması.
* Ortak metabolik yolların bulunması. (ör: glikoliz)
* Kimyasal enerjiyi ATP olarak depolamak için kullanılan mekanizmanın benzer olması (prokaryotların hücre zarında, ökaryotların mitokondri zarında).
* Benzer fotosentez mekanizmaları.
* Zar proteinlerini sentezleme ve hücre zarına yerleştirmede kullanılan mekanizmanın benzerliği.
* Benzer yapıda proteazomlar (protein sindiren yapılar).
93
BİYOLOJİ 1
İki hücre tipinin karşılaştırılması;
PROKARYOT
HÜCRELER
ÖKARYOT
HÜCRELER
Çekirdek zarı
Yok
Var
Mitokontri
Yok
Var
Golgi aygıtı
Yok
Var
Endoplazmik
retikulum
Yok
Var
Lizozom
Yok
Var
Dairesel ve protein
kılıfı yok
Doğrusal ve protein kılıfı sarılı
Kamçı
Mikrotübüler yok
Mikrotübüler var
Klorofil
Hücre zarı kıvrımlarında
Kloroplast
ÖZELLİK
Kromozom
94
BİYOLOJİ 1
ÖZET
Hücre, bir canlının yapısal ve işlevsel özellikleri gösterebilen en küçük birimidir. Hücre; Latince küçük odacık anlamına gelen “cellula” kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir.
1855 yılında R. Virchow’un eklediği bilgilerle hücre teorisi bugünkü halini aldı.
1.
2.
3.
4.
5.
Hücre Teorisi:
Bütün organizmaların temel yapı ve görev birimi hücredir.
Her hücre kendinden önceki hücrenin bölünmesi ile meydana gelir.
Her hücrenin kalıtım maddesi kendi içinde bulunur.
Canlılarda hayatsal olaylar hücre içinde gerçekleşir.
Bütün organizmalar, bir veya birden fazla hücreden meydana gelirler.
Çekirdek zarı ile hücre zarı arasını dolduran sitoplazma; yumurta akı kıvamında, yarı akışkan (kolloidal) bir yapıdır.
Organeller hücrede özel yapısı ve görevleri olan birimlerdir. Organel hücre içerisinde bulunan kendi içinde özelleşmiş yapılardır.
Golgi aygıtı Üst üste dizilmiş yassı keseciklerden oluşur. Granülsüz endoplazmik retikulumdan meydana gelmiştir.
Lizozom çeşitli sindirim enzimlerini içeren, lipoprotein yapıda tek katlı zarla
çevrili organellerdir. Alyuvar hücreleri dışında kalan hayvan hücrelerinde bulunur.
Ribozom tüm hücrelerde bulunan zarsız bir organeldir. Protein ve ribozomal
RNA (rRNA) dan yapılmıştır.
Sentrozom zarsız bir organeldir. Birbirine dik konumlu silindirik yapıdaki iki
sentriolden oluşmuştur. Sentrioller hücre bölünmeye hazırlandığı dönemde eşlenir.
Mitoz bölünme başladığında çekirdeğin iki karşıt bölgesine giderek mikrotübülleri oluşturur.
Kofullar tek katlı zarla çevrili, içi sıvı dolu keseciklerdir. Hücre içinde oluşan
artıkların, besinlerin ve fazla sıvıların depolandığı yapılardır.
Mitokondri bakteriler, arkeler gibi prokaryot hücreler ve memeli alyuvarları dı95
BİYOLOJİ 1
şında oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur. Çift zarlı bir yapıya sahiptir
Plastitler bitkilerde ve öglena gibi bazı tek hücreli canlılarda bulunurlar. Plastitler yapı ve görevlerine göre kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç
grupta incelenirler.
Çekirdek hücrenin kalıtım ve yönetim merkezidir. Prokaryotlarda zarla çevrili
gerçek bir çekirdek yoktur. Bu canlılarda genetik bilgi çekirdek alanı (nüklear alan)
denilen bir sitoplazma bölgesinde bulunur.
Hücre zarı hücre zarı hücreyi dış ortamdan ayıran, sitoplazmayı dağılmaktan
koruyan çok ince bir yapıdır. Hücre zarı hücrenin madde alışverişini düzenleyen canlı, esnek, seçici-geçirgen bir yapıdır. Hücre zarının yapısı protein, yağ ve karbonhidratlardan meydana gelir.
Hücrelerin canlılıklarını korumaları ve sürdürebilmeleri için madde alışverişi
yapabilmeleri gerekir.
Madde alışverişi sayesinde hücrede gerçekleştirilecek metabolik faaliyetler
için ihtiyaç duyulan organik ve inorganik maddelerin alınması, metabolik olaylar sonucu oluşan artık maddelerin ve ürünlerin de dışarı atılması gerçekleşir.
Hücre iskeleti de hücreye destek sağlayan yapıların bütünüdür.
Prokaryot ve ökaryot hücre tipinde ortak olan özellikler:
* Benzer yapıda hücre zarı.
* Genetik bilginin DNA aracılığıyla kodlanması ve aktarılması.
* Transkripsiyon ve translasyon mekanizmalarının ve ribozomların benzer olması.
* Ortak metabolik yolların bulunması. (ör: glikoliz)
* Kimyasal enerjiyi ATP olarak depolamak için kullanılan mekanizmanın benzer olması (prokaryotların hücre zarında, ökaryotların mitokondri zarında).
* Benzer fotosentez mekanizmaları.
* Zar proteinlerini sentezleme ve hücre zarına yerleştirmede kullanılan mekanizmanın benzerliği.
* Benzer yapıda proteazomlar (protein sindiren yapılar).
96
BİYOLOJİ 1
DEĞERLENDİRME SORULARI
1. Normal çevre koşullarında, bitkilerin kloroplastlarında aşağıdaki olaylardan
hangisi gerçekleşmez?
A. Enzimlerin kullanılması
B. ATP üretimi
C. DNA’nın eşlenmesi
D.Organik madde üretimi
2. Gelişmiş organizasyonlu tipik bir bitki hücresinde aşağıdakilerden hangisinde
verilenlerin her ikisi de bulunur?
A. Kromoplast ve sentrozom
B. Ribozom ve mitokondri
C. Pinositoz cebi ve selüloz çeperi
D.Lignin ve vurgan koful
3. Aynı türe ait iki bireyde, aşağıdaki yapılardan hangisi farklılık gösterir?
A. Lizozom faaliyetleri
B. Kromozom sayıları
C. Sitoplazma miktarı
D.Mitokondri faaliyetleri
4. Aşağıdaki organellerden hangileri yapısal olarak benzemelerine rağmen
fonksiyonel olarak farklılık göstermektedir?
A. Ribozom - Mitokondri
B. Kloroplast - Ribozom
C. Golgi aygıtı - Lizozom
D.Kloroplast – Mitokondri
5. Aşağıdaki bitkisel hücrelerde bulunan yapıların hangisi protein içermez?
A. Kloroplast
B. Hücre zarı
C. Hücre çeperi
D.Mitokondri
97
BİYOLOJİ 1
6. Bir hücrelilerde bulunabilen bazı organellerin işlevleri, insanlarda bulunan bazı
organların işlevlerine benzer.
Aşağıdakilerin hangisinde verilen organel ile organ işlev yönünden bir benzerlik yoktur?
A. Sindirim kofulu - Mide
B. Mitokondri - Karaciğer
C. Boşaltım kofulu - Böbrekler
D.Kamçı - Bacaklar
7. Bir hücrede bulunduğu ortama göre madde konsantrasyonunun yüksek olması
aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır?
A. Canlı olduğunu
B. Mitokondri varlığını
C. Koful varlığını
D.Fotosentez yaptığını
8. Aşağıdakilerden hangisi golgi ve endoplazmik retikulumun ortak özelliğidir?
A. Glikoz sentezleme
B. Ribozom organeli taşıma
C. Kalsiyum depolama
D.Zarlı yapıya sahip olma
9. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hücre zarında meydana gelen değişimler ve
işlevleri ile ilgili olarak doğru değildir?
A. Mikrovillüsler, yüzey genişleterek madde emilimini arttırır
B. Pinositoz cebi, büyük sıvı moleküllerin alınmasını sağlar
C. Yalancı ayaklar, hareketi sağlar
D.Kamçı, hücre beslenmesini sağlar
98
Download

Canlılığın Temel Birimi Hücre