Hücre Nedir?

Canlıların yaşamsal özelliklerini gösteren en küçük yapı ve görev birimine hücre denir. Çoğu hücre çok küçük olduğu için gözle görülemez, mikroskop yardımıyla incelenebilirler.

Solunum ve boşaltım gibi hayati işlevler hücrelerde gerçekleşir. İlk hücre gözlemi 17. yüzyılda Robert Hooke tarafından basit bir mikroskopla yapılmıştır.

Hücrenin temel kısımları hücre zarı, çekirdek ve sitoplazmadır. Gelişmiş hücrelerde bu üç temel kısım bulunurken, bakteriler gibi ilkel hücrelilerde çekirdek yoktur, sadece hücre zarı ve sitoplazmaları vardır.

Not: Hücre teorisine göre tüm canlılar hücrelerden oluşur ve her yeni hücre daha önce var olan hücrelerin bölünmesiyle oluşur.

Hücre Zarı ve Çeperi

Hücre zarı, hücreyi çevreler ve ona şekil verir. Canlı ve esnek yapıdaki hücre zarı, hücrenin bulunduğu ortamdan ayrılmasını sağlar ve sitoplazmanın dağılmasını önler.

Hücre zarı seçici-geçirgen özelliğe sahiptir. Yani hücreye giren ve çıkan maddelerin kontrolünü yapar. Hücre zarı karbonhidrat, yağ ve proteinlerden oluşur.

Hücre çeperi (duvarı) ise bitki hücrelerinde, mantarlarda ve bazı ilkel hücrelilerde bulunur. Selüloz adı verilen maddeden oluşan hücre çeperi cansız, kalın ve dayanıklıdır. Hayvan hücrelerinde bulunmaz.

Çeper geçirgendir ve üzerinde geçitler vardır. Cansız olduğu için seçici değildir, yani maddelerin geçişini kontrol edemez. Hücreye desteklik ve dayanıklılık kazandırır.

Sitoplazma ve Çekirdek

Sitoplazma, hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran, yumurta akı kıvamında akışkan bir sıvıdır. Yapısında su, besin içerikleri, hormonlar ve organeller bulunur. Canlı ve renksiz olan sitoplazma hücre zarından geçemez.

Çekirdek, hücrenin yönetim ve kalıtım merkezidir. Gelişmiş yapılı tüm canlılarda $bitki-hayvan$ bulunur. Hücrenin büyüme, gelişme, solunum, boşaltım gibi canlılık faaliyetlerini kontrol eder.

Çekirdeğin içerisinde kalıtım materyalimizi taşıyan DNA bulunur. Kalıtsal özellikler DNA üzerinde belirli bölgelerde yer alır ve bu bölgelere gen denir. Genler, saç tipi, göz rengi, cinsiyet gibi özellikleri belirleyen şifreli parçalardır.

Merak et: DNA normalde "kromatin" adı verilen karmaşık bir yapıdadır, ama hücre bölüneceği zaman kısalıp kalınlaşarak protein kılıfla kaplanması sonucu kromozom halini alır!

DNA ve Organeller

Aynı türe ait canlıların kromozom sayıları aynıdır. Her canlı türündeki kromozomlar farklı kalıtsal özellikleri taşır. Kromozom sayısı canlıların gelişmişliğini göstermez, farklı türlerin kromozom sayıları aynı olabilir.

Kalıtsal yapılar büyükten küçüğe doğru sırasıyla: Çekirdek → Kromozom → DNA → Gen şeklindedir.

Organeller, sitoplazma içinde bulunan ve hücrenin farklı işlevlerini yerine getiren özelleşmiş yapılardır. En önemli organellerden biri olan mitokondri, hücrenin enerji santralidir. Besinlerdeki enerjiyi oksijen yardımıyla açığa çıkarır.

Enerji ihtiyacı fazla olan kas, sinir ve karaciğer hücrelerinde mitokondri sayısı daha fazladır. Mitokondri hem bitki hem de hayvan hücrelerinde bulunur.

Diğer Önemli Organeller

Lizozom, hücre içindeki maddelerin sindirilmesinde görevlidir. Büyük besinleri parçalayarak küçük moleküllü hale getirir. Yaşlanmış doku ve organelleri parçalar. Hayvan hücrelerinde ve ilkel bitki hücrelerinde bulunur, gelişmiş bitki hücrelerinde bulunmaz.

Ribozom, protein üretiminde görevlidir ve tüm canlılarda bulunan en küçük organeldir. Golgi cisimciği ise salgı maddelerinin üretilmesi, paketlenmesi ve gerektiğinde salgılanmasını sağlayan organeldir. Gözyaşı, tükürük bezi, ter bezi gibi salgı üreten hücrelerde fazla bulunur.

Koful, hücrelerdeki sıvıların, besin maddelerinin ve atıkların depolandığı yerdir. Bitki hücrelerinde koful büyük ve az sayıda, hayvan hücrelerinde ise küçük ve çok sayıdadır.

Unutma: Ribozom tüm hücrelerde bulunan tek organeldir. Yani hem bitki hem hayvan hücrelerinde, hatta bakterilerde bile ribozom vardır!

Organellerin Devamı

Endoplazmik retikulum, hücre içi madde iletiminden sorumlu, hücre içini saran kanal sistemidir. Hücre zarından çekirdeğe kadar uzanır. Hem bitki hem hayvan hücrelerinde bulunur.

Sentrozom sadece hayvan hücrelerinde bulunur, bitki hücrelerinde ise bulunmaz (bazı ilkel bitkiler istisna). Hücre bölünmesi sırasında iğ ipliklerinin oluşmasını sağlar. Sentrozom 2 adet sentriyolden oluşur.

Kloroplast, bitkiye yeşil rengini veren klorofil maddesini içinde bulunduran yapıdır. Fotosentez yaparak ışık enerjisini kullanıp su ve karbondioksitten besin ve oksijen üretir. Sadece bitki hücrelerinde bulunur.

Bitki ve Hayvan Hücreleri Karşılaştırması

Bitki ve hayvan hücreleri arasında önemli farklar vardır. Bitki hücreleri köşeli şekildeyken, hayvan hücreleri yuvarlaktır.

Her iki hücrede de hücre zarı, sitoplazma, çekirdek, ribozom, mitokondri, endoplazmik retikulum ve golgi cisimciği bulunur.

Sadece bitki hücrelerinde bulunan yapılar:

• Hücre çeperi (duvarı)
• Kloroplast
• Büyük ve az sayıda koful

Sadece hayvan hücrelerinde bulunan yapılar:

• Sentrozom
• Lizozom (ilkel bitkiler hariç)
• Küçük ve çok sayıda koful

Bitki hücreleri fotosentez yapabilirken, hayvan hücreleri yapamaz.

Mikroskobun Tarihsel Gelişimi ve Hücre Keşifleri

Mikroskop tarihi 1585'te Zacharius Janssen'in ilk mikroskobu icat etmesiyle başladı. 1886'da Carl Zeiss ve Ernst Abbe ilk modern mikroskobu yaptı. 1931'de ise ilk elektron mikroskobu üretildi.

Hücrenin keşfi ise 1665'te Robert Hooke'un hücreleri keşfetmesiyle başladı. 1838'de Mattius Schleiden bütün bitkilerin hücrelerden oluştuğunu, 1839'da Theodore Schwann tüm hayvanların hücrelerden oluştuğunu keşfetti.

1955'te James Watson ve Francis Crick DNA yapısı için model geliştirdi. 2000'de insanın gen haritası çıkarıldı ve 2015'te Aziz Sancar hasarlı DNA'ların nasıl onarıldığını haritalandırdı.

İlginç bilgi: Vücudumuz hücreden organizmaya doğru bir organizasyon gösterir: Hücreler → Dokular → Organlar → Sistemler → Organizma şeklinde bir düzen vardır.

Hücre Bölünmesi ve Mitoz Bölünme

Belli bir olgunluğa ve büyüklüğe ulaşan hücreler bölünerek yeni hücreler oluşturur. Bu olaya hücre bölünmesi denir. Hücre büyüdükçe yönetim zorlaşır ve hücre zarı hücreyi taşıyamaz hale gelir.

Hücre bölünmesi mitoz bölünme ve mayoz bölünme olmak üzere ikiye ayrılır.

Mitoz bölünme hem çok hücreli hem tek hücreli canlılarda görülür. Çok hücrelilerde büyüme, gelişme, yenilenme ve yaraların iyileşmesini sağlarken, tek hücrelilerde üremeyi sağlar.

Mitoz bölünme sonucunda oluşan canlıların kalıtsal yapıları ana canlı ile tıpatıp aynıdır, kalıtsal çeşitlilik gözlenmez. Bir hücre mitoz bölünme geçirince 2 yeni hücre oluşur ve kromozom sayısı sabit kalır.

Örnek: Bir hücre arka arkaya 3 mitoz bölünme geçirirse, 2³=8 hücre oluşur ve hepsi kalıtsal olarak aynıdır!

Mitoz Bölünme Detayları

Mitoz bölünme eşeyli üreyen canlılarda üremeyi sağlamaz. Eşeysiz üreyen tek hücreli canlılarda (amip, öglena gibi) üremeyi sağlar.

Çok hücreli canlıların bazı hücrelerinde mitoz bölünme gerçekleşmez:

• Sperm hücreleri
• Yumurta hücreleri
• Çizgili kas hücreleri
• Olgunlaşmış alyuvar hücreleri
• Retina hücreleri
• Sinir hücreleri

Bir hücre arka arkaya birden fazla mitoz bölünme geçirirse, oluşan hücre sayısını 2ⁿ formülü ile bulabiliriz (n: mitoz bölünme sayısı).

Unutma: Mitoz bölünme sonucu oluşan tüm hücrelerin kalıtsal yapıları aynıdır. Bunlar klonlanmış hücrelerdir!