Hücre ve Yapısı

Canlıların en küçük yapıtaşı olan hücre, canlılık özelliğini gösteren en temel birimdir. Vücudumuzdaki tüm yaşamsal olaylar (solunum, boşaltım, büyüme) hücreler tarafından gerçekleştirilir. Hücreler çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür ve ancak mikroskopla incelenebilir.

Hücre üç temel kısımdan oluşur: hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek. Hücre zarı, hücreyi dış etkilerden korur ve madde alışverişini kontrol eder. Esnek yapıdaki zarın üzerinde porlar (geçitler) bulunur. Zarın en önemli özelliği seçici geçirgen olmasıdır, yani her maddeyi içeri alıp dışarı çıkarmaz.

Sitoplazma, hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran yarı saydam, akışkan bir yapıdır. Çoğunlukla sudan oluşan sitoplazmada, yaşamsal faaliyetleri gerçekleştiren organeller bulunur. Ayrıca enzimler, hormonlar, mineraller ve besin maddeleri de sitoplazmada yer alır.

Biliyor muydun? Hücre zarının yapısı protein, yağ ve karbonhidrattan oluşur. Bitki hücrelerinin etrafında ayrıca selülozdan yapılmış koruyucu bir hücre duvarı bulunur, ama hayvan hücrelerinde bu yapı yoktur.

Sitoplazmada bulunan başlıca organeller: endoplazmik retikulum (hücre içi madde taşıma kanalları), golgi cisimciği (salgı maddelerini paketler), mitokondri (enerji üretimi yapar), lizozom (sindirim görevi görür) ve ribozom (protein üretir).

Hücre Organelleri

Hücrede bulunan organellerin hepsi özel görevlere sahiptir. Ribozom, tüm canlı hücrelerde (virüsler hariç) bulunan en küçük organeldir ve protein üretimini sağlar. Protein üretimi fazla olan hücrelerde ribozom sayısı da fazladır.

Lizozom, hücre içindeki maddelerin sindirilmesini sağlar. Mikropları ve yaşlanmış dokuları yok eder. Hayvan hücrelerinde ve ilkel bitki hücrelerinde bulunur. Sentrozom ise hücre bölünmesinde görev alan ve çiftler halinde bulunan bir organeldir. Hayvan hücrelerinde ve ilkel bitkilerde görülür.

Koful, hücrede depolama görevi yapan keseciklerdir. Hayvan hücrelerinde küçük, bitki hücrelerinde ise büyüktür. Besin maddeleri, su veya atık maddeler kofulda depolanır.

Bitkiye özel bir organel olan plastit, üç çeşittir:

1. Kloroplast: Yeşil renklidir ve fotosentez yaparak besin üretir
2. Kromoplast: Bitkiye sarı, kırmızı ve turuncu renk verir
3. Lökoplast: Renksizdir, nişasta, yağ ve protein depolar

Haydi deneyelim! Etrafındaki yeşil bitkilere bak. Bu bitkilerde fotosentez yapan kloroplast sayesinde dünya üzerindeki hayat mümkün oluyor. Başka hangi organellerin görevleri olmasa yaşam devam edemezdi?

Çekirdek, hücrenin yönetici kısmıdır. İçinde DNA bulunur ve hücrenin tüm faaliyetleri buradan yönetilir. DNA üzerinde bulunan görev birimi gen'dir. Canlının özelliklerini (göz rengi, kan grubu) genler belirler. Hücre bölünmesi sırasında DNA kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur.

Bitki ve Hayvan Hücreleri

Bitki ve hayvan hücreleri arasında önemli farklılıklar vardır. Bitki hücrelerinde hücre duvarı ve kloroplast bulunurken hayvan hücrelerinde bunlar yoktur. Hayvan hücrelerinde sentrozom varken gelişmiş bitki hücrelerinde bu organel bulunmaz.

Şekilleri de farklıdır: bitki hücreleri köşeli, hayvan hücreleri yuvarlaktır. Kofullar bitki hücrelerinde büyük ve az sayıda, hayvan hücrelerinde ise küçük ve çok sayıdadır. Gelişmiş bitki hücrelerinde lizozom bulunmazken, hayvan hücrelerinde bu organel vardır.

Hücre bilgisinin keşfi önemli bilim insanlarının katkılarıyla olmuştur. İlk mikroskobu Zacharias Janssen buldu. Hücreyi ilk keşfeden kişi ise Robert Hooke'tur. Hooke, şişe mantarını inceleyerek içi boş odacıklara "hücre" adını vermiştir. Rudolf Virchow ise hücre teorisine son şeklini vererek "Bütün hücreler var olan hücrelerden oluşur" demiştir.

Not: Bakteriler gibi çekirdeksiz (ilkel) hücreli canlılara prokaryot, çekirdekli (gelişmiş) hücreli canlılara ökaryot denir. İnsan, hayvan, bitki ve mantarlar ökaryottur.

Çok hücreli canlılarda hücrelerin bir araya gelmesiyle doku, dokuların bir araya gelmesiyle organ, organların bir araya gelmesiyle sistem ve sistemlerin bir araya gelmesiyle organizma oluşur. Bu dizilim basitten karmaşığa doğru şöyle sıralanır:

Hücre → Doku → Organ → Sistem → Organizma

Mitoz Bölünme

Canlılar hücrelerden oluşur ve hücreler bölünerek çoğalır. Hücre bölünmesi mitoz ve mayoz olmak üzere iki çeşittir. Mitoz bölünme, vücut hücrelerinde görülen bir bölünme şeklidir.

Mitoz bölünme sonucunda bir hücreden birbirinin aynısı iki yeni hücre oluşur. Oluşan hücreler ana canlıyla aynı kalıtsal özelliklere sahiptir. Çok hücreli canlılarda mitoz, büyümeyi ve yaraların onarılmasını (rejenerasyon) sağlar. Tek hücrelilerde ise üreme görevini görür.

Mitoz bölünmenin en önemli özellikleri şunlardır:

1. Kromozom sayısı değişmez (2n'den 2n oluşur)
2. Oluşan hücrelerin kalıtsal yapısı değişmez
3. Bir hücreden iki yeni hücre oluşur
4. Kalıtsal devamlılık sağlanır

Mitoz bölünme iki ana aşamada gerçekleşir: çekirdek bölünmesi ve sitoplazma bölünmesi. Çekirdek bölünmesinde önce DNA kendini eşler, sonra kromozomlar oluşur ve ana hücrenin ortasında dizilir. Daha sonra kardeş kromatitler kutuplara çekilir ve çekirdekler oluşur. Sitoplazma bölünmesi ise bitki hücrelerinde ara lamel oluşumu ile, hayvan hücrelerinde boğumlanma ile gerçekleşir.

Merak edenlere: Mitoz bölünme ile oluşan hücre sayısı $2^n$ formülüyle hesaplanır (n, bölünme sayısıdır). Örneğin 3 kez mitoz geçiren bir hücreden $2^3=8$ hücre oluşur.

Eşeysiz üreme, mitoz bölünme ile gerçekleşen bir üreme şeklidir. Bu üremede döllenme olmadan yeni bireyler oluşur. Tek hücreli canlılarda bölünerek üreme, bitkilerde vejetatif üreme, bazı hayvanlarda rejenerasyon ve tomurcuklanma şeklinde görülür.

Mayoz Bölünme

Mayoz bölünme, eşeyli üreyen canlıların üreme hücrelerinin (gametlerin) oluşmasını sağlayan özel bir bölünme türüdür. Mayoz bölünmenin temel amacı, eşeyli üreyen canlılarda kalıtsal çeşitliliği sağlamak ve kromozom sayısının nesiller boyunca sabit kalmasını garantilemektir.

Mayoz bölünme iki aşamada gerçekleşir: Mayoz 1 ve Mayoz 2. Mayoz 1'in en önemli özelliği, parça değişimi (krossing over) olayıdır. Bu sırada anneden ve babadan gelen homolog kromozomlar arasında genetik bilgi alışverişi gerçekleşir, böylece kalıtsal çeşitlilik oluşur.

Mayoz bölünmenin sonucunda bir ana hücreden dört yavru hücre meydana gelir. Bu hücrelerin kromozom sayısı ana hücrenin yarısı kadardır (2n'den n'e düşer). Oluşan bu hücrelere gamet (üreme hücresi) denir. İnsanda yumurta ve sperm, bitkilerde yumurta ve polen hücreleri mayoz bölünme ile oluşur.

Unutma! Mayoz bölünme olmasaydı, her nesilde kromozom sayısı iki katına çıkardı. Mayoz, eşeyli üremenin temelini oluşturur ve genetik çeşitliliği sağlar.

Mayoz bölünme ile mitoz bölünme arasındaki temel farklar:

1. Mitoz vücut hücrelerinde, mayoz üreme ana hücrelerinde görülür
2. Mitoz sonucu iki hücre, mayoz sonucu dört hücre oluşur
3. Mitoz'da kromozom sayısı değişmez, mayoz'da yarıya iner
4. Mitoz'da parça değişimi görülmez, mayoz'da görülür
5. Mitoz'da oluşan hücreler genetik olarak birbirinin aynısıdır, mayoz'da farklıdır