HÜCRE, DNA, RNA, MİTOKONDRİ, MRNA, RRNA, TRNA

 

BİLİM KAYNAĞI 

HÜCRE

  Yaşamın temeli, fiziksel ve kimyasal birleşme ve iş bölümüdür. Canlı organizmalar ve cansız nesneler arasındaki fark, vücutta kimyasal reaksiyonlara neden olarak enerji üreterek ve bu enerjiyi özel işlemlerde kullanarak ihtiyaçlara cevap vermeleridir. Canlı organizmaların en önemli özellikleri, içinde yaşadıkları durumu algılama ve tepki verme yetenekleri, enerji  için besin alarak gelişme yetenekleri ve belki de en önemlisi sahip oldukları genetik materyaldir. . Hücre, bir organizmanın en küçük fonksiyonel yapısal birimidir. Hücrelerin ilk gözlemleri 1665 yılında Robert Hooke tarafından yapılmıştır. Mantar meşe ağacını ilkel bir mikroskop altında incelerken, gördüğü odacık benzeri şekillere cellula (hücre) adını verdi. 1670'lerde Antonie van Leeuwenhoek, mikroskop altında çeşitli hücreleri gözlemleyebildi.

İlk hücre teorisi Matthias Schleiden ve Theodor Schwann'a aittir. 1839'da formüle edilen bu teori, yaşamın temel biriminin hücre olduğunu ortaya koydu. Rudolf Wilhyo, bu teoriyi 1858'de "tüm hücrelerin mevcut hücrelerden kaynaklandığı" fikrini ekleyerek tamamladı.  

 Günümüzde kabul gören ve çok daha ileri düzeyde olan modern hücre teorisine göre: 

 1. Bilinen tüm organizmalar hücrelerden oluşur. 

 2. Hücre, tüm canlıların yapısal ve işlevsel bir birimidir. 

 3. Tüm hücreler, mevcut hücrelerden "bölünerek" oluşturulur. 

4. Hücreler, bölünme sırasında yeni hücrelere aktarılan genetik bilgiyi taşır. 

5. Tüm hücrelerin kimyasal bileşenleri genelde aynıdır.  

6. Yaşamdaki tüm enerji akışı hücre içinde gerçekleşir.

Hücredeki belirli bir fonksiyonun parçasına "Organel" denir. Organel hücreleri, hücre içi zaman ve enerjinin verimli kullanılmasını sağlar. Organelleri, biyolojide iki farklı tanımla karşılaşıyoruz: Eukaryot ve ProKaryot. 

 Ökaryotik hücreler, membranlarla çevrili  gerçek organellere ve karmaşık iç zar sistemlerine sahiptir. Bu organeller hakkında ayrıntılı bilgi ileriki bölümlerde mevcuttur. Prokaryotlar ise gerçek olmayan çevrelerinde zar bulunmayan canlılardır . Bu hücrelerdeki olaylar için gerekli bileşenlerin tümü, hücrelerin belirli alanlarında konsantre (yoğun) halde bulunur.

 Bu iki hücre tipi kalıtsal madde türü de birbirlerinden farklıdır. Ökaryotik hücrelerdeki DNA, kromozomlar halinde ve doğrusal bir durumda bulunur. Prokaryotların yapısı ise halkalı ve basit. Buna ek olarakplazmid adı verilen ek DNA içeriyor.

Yaklaşık 80 ila 100 A° kalınlığındaki hücre zarının yapısı, 1972 yılında araştırmacılar SJSinger ve GLNicolson tarafından önerildiği gibi "sıvı mozaik" tipindedir. Bu modele göre hücre zarı özel bir dizilimden oluşur. lipit ve protein moleküllerinden oluşur. İki ucu iki sıra halinde dizilmiş fosfolipid moleküllerinin hidrofobik ve hidrofilik olduğu belirlendi. Hidrofilik uçları dışa, hidrofobik uçları birbirine bakacak şekilde düzenlenmiş bu moleküller arasında, farklı görevler için özelleşmiş protein molekülleri bulunur ve çoğu serbestçe hareket edebilir.

Hücre zarı yapısındaki yağ asitleri ve kolesterol, zarın akışkanlığını düzenler. Doymuş yağ asitleri akışkanlığı azaltırken doymamış yağ asitleri artırır. Kolesterol ayrıca zarların iki katmanlı yapısını güçlendirmeye yardımcı olur.

Hücre zarının görevlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

1. Hücreye şekil verir ve bütünlüğünü korur.

2. Taşıdığı reseptörler sayesinde dış uyaranların alınmasını sağlar.

3. Hücresel reaksiyonlarda enzim görevi gören birkaç proteini taşır.

4. Hücreler arası bağlantı ve iletişimi sağlar.

5. Zar yapısındaki karbonhidrat molekülleri, spesifik proteinlerden oluşan glikokaliks ile birlikte, zarın çeşitli maddeleri ve diğer hücre zarlarını algılamasını ve tanımasını sağlar.

6. Dokuya özgüllük sağlayan antijenleri taşır. (Örneğin kan hücre zarlarındaki antijenler kan gruplarını belirler.)

7. Yapısındaki proteinler ve kanallar yardımıyla maddelerin hareketini sağlar.

Hücre Duvarı

Prokaryotik hücrelerde, bitkilerde, mantarlarda ve bazı alg hücrelerinde hücre zarının dışında ek yapılar bulunur. Hücreyi şekillendiren ve hücreyi koruyan hücre duvarının ana bileşenleri bitkilerde selüloz, mantarlarda ise kitindir. Hücre yaşlandıkça hücre duvarı ikinci veya üçüncü kez kalınlaşabilir ve gücü artar.

Sitoplazma

Yarı sıvı, hücreyi dolduran sitoplazmanın en önemli işlevi iskeleti oluşturmaktır. İskelet, hücreye şekil verme işlevinin yanı sıra, organellerin pozisyonunu da düzenler ve hücre içindeki göç ve taşınma olaylarını düzenler.

Hücre iskeletinin en önemli iki bileşeni aktin filamentleri ve mikrotübüllerdir. Aktin filamentleri sil-kamçı gibi yapıların hareketine katılırken; mikrotübüller ayrıca hücre bölünmesi sırasında hücre içi taşımayı ve akson oluşumunu düzenler.

Sitoplazmada mikrofilamentler ve mikrotübüllerin yanı sıra organeller, pigmentler, kristal yapılar, glikojen ve lipidler bulunur.

özel organeller

Diğer organellerin aksine, iki özel organel vardır: mitokondri ve kloroplastlar, iki katmanlı zar yapıları ve kendi DNA'ları nedeniyle hücre bölünmesinden bağımsız olarak çoğalırlar.

mitokondri 

 Hücrelerde enerji üretiminin merkezi olan mitokondri, hücrenin enerji ihtiyacına göre değişen miktarlarda bulunabilir. Mitokondrinin ana görevi, aerobik solunum yoluyla hücrelere iletilen oksijen ve besinleri birleştirerek ATP'yi sentezlemektir. Mitokondrinin bir diğer görevi de fazla kalsiyumu (Ca++) hücrede depolamak ve gerektiğinde hücreye geri vermektir. 

 Mitokondrinin iç zarı birçok kısımda içe doğru katlanmıştır. "Cristas" adı verilen bu kıvrımlar, solunum tepkisinin gerçekleştiği yüzey alanını genişletir. Kristaller arasındaki boşlukları dolduran yoğun matris sıvısı, çeşitli reaksiyonlar için gerekli olan enzimleri, iyonları, enerjik molekülleri ve mitokondriyal spesifik genetik materyali içerir.

  kloroplast 

 Bitkilerin ve bazı alglerin hücrelerinde bulunan kloroplastların görevi fotosentetik reaksiyonları gerçekleştirmektir. Özel enzimlerin varlığında gerçekleşen fotosentetik reaksiyonlar sonucunda su ve karbondioksit, güneş enerjisi yardımıyla organik moleküllere dönüştürülür. 

 Bir kloroplastın iç zarı, "grana" adı verilen  yapıları oluşturan "tilakoid zarlar" adı verilen plakalardan oluşur. Tahıllarda klorofil dediğimiz ve güneş ışığını emmekten sorumlu bir pigment vardır. ATP sentezi thylakoid membranda gerçekleşir. Kloroplastı dolduran ana malzeme olan matris, fotosentetik enzimler, DNA, RNA ve proteinler içerir.

endoplazmik retikulum 

 Hücre zarının bir sürekliliği olan bu organel, çekirdek zarına ulaşan kesecikler ve tübüllerden oluşur. Ribozomunuz olup olmamasına bağlı olarak iki tür vardır. 

 

 1) Granüler endoplazmik retikulum (GER): Ribozom taşıyan GÖR, protein sentezinde görev alır. Bu organeller ayrıca sentezlenen proteinlere şeker eklemekten ve bu proteinlerin bazılarını organelin zar yapısına katılmak için uygun yerlerine yönlendirmekten sorumludur. 

 2) Skuamöz endoplazmik retikulum (DER): Organel ribozomsuz tip ise steroid hormon ve lipid sentezinde görev alır. Bu nedenle adrenal, testis ve yumurtalık dokularının gelişmiş hücrelerinde bulunur. Toksik maddelerin detoksifikasyonu, kolesterol ve safra üretimi, glikojen sentezi ve yıkımı gibi süreçlerde yer aldığı için karaciğer hücrelerinde bol miktarda bulunur. Midede hidroklorik asit salgılayan hücrelerde, kalsiyum depolayan kas hücrelerinde ve yağ sindiriminde de bu organelin rolü önemlidir.

ribozom 

 Proteinlerden ve RNA moleküllerinden oluşan ribozomlar, protein sentezinin temel yapı taşlarıdır. Hücreden salınabilen veya endoplazmik retikuluma bağlanabilen ribozomlar, protein sentezi sırasında bir arada tutan iki alt birime sahiptir. 

 Prokaryotlarda bulunan ribozomlar, ökaryotlardaki ribozomlardan daha küçük, daha basittir ve daha az protein içerir.

golgi aygıtı 

 Golgi aygıtı, hücre içinde oluşan tüm salgılanan molekülleri son haline getirir, sırlarını sıkıştırır, hücreden uzaklaştırılmaya hazırlar ve gerektiğinde saklar. Böylece salgı dokusunda büyük Golgi nodülleri görülür. 

 

 Golgi'nin katıldığı diğer olaylar: spermin yumurta zarına nüfuz ettiği, lizozomları sentezlediği ve hücre zarının bütünlüğünü koruyan ve işlevini düzenleyen zimojen granülleri salgıladığı akrozomların oluşumu.

lizozomlar 

 Yüksek pH  enzimleri içeren bu organelin asıl görevi hücre içi sindirimdir. Makromoleküllerin parçalanmasında rol oynayan lizozomlar, yaşlanan hücrelerin ve organellerin yok edilmesinden ve farklılaşma sırasında "programlanmış hücre ölümü"nden ve  hücre metamorfozundan sorumludur. Spermatozoanın sonundaki akrozomal kesecik de özel bir lizozomdur. 

 Sindirilecek madde lizozoma verilir ve bir zarla kaplanır. Bu nedenle lizozomal enzimler hücrenin sitoplazmasıyla karşılaşmazlar. Lizozomlar, fagozom adı verilen bu kesecik etrafında toplanır, zarlarını fagozom zarına bağlar ve ardından sindirim gerçekleşir. Sindirim ürünleri hücre içinde kullanılırsa depolanır, aksi takdirde hücre dışına atılır. 

 Lizozomların sindirilmesi için lizozom zarından organele H+ iyonları pompalanır ve ortam asidik hale getirilir. Bu mekanizma, lizozomların her zaman sindirilmesini önler.

Vakuol (Koful)

 Bitki hücrelerinde lizozom bulunmaz. Vakuol, bu hücrelerde kısmen de olsa lizozom rolünü üstlenir ve makromoleküllerin sindirimi ve depolanması gibi işlevleri yerine getirir. Bazı su hücrelerinde bulunan kasılma vakuolleri, fazla suyun hücreden atılmasına yardımcı olur.

peroksizomlar 

 Bu organeller ayrıca lizozomlara benzer birçok enzim içerir. İşlev; amino gruplarını amino asitlerden ayırır, çeşitli sentez reaksiyonları için gerekli makromoleküllerin üretimine katılır, alkollerin zararlı etkilerini ortadan kaldırır, hücrelere zararlı bir bileşik olan hidrojen peroksiti  su ve oksijene okside eder. 

 Lizozomlardan farklı olarak, bitki hücrelerinde de bulunurlar ve tohum çimlenmesi sırasında yağların karbonhidratlara dönüştürülmesinde rol oynarlar.

Sentriyoller

Sentriyoller hücrelerde çiftler halinde bulunur ve bölünme sırasında kromozomların bağlandığı iğ ipliklerinin oluşumundan sorumludur. Centrioles, dokuz üçlü mikrotübül demetlerinin özel bir düzenlemesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Tek hücreli olgun sinir ve kas hücrelerinin çoğu gibi yüksek bitkilerin hücrelerinde sentriyol yoktur. Bu hücrelerin bölünmesi sırasında çekirdeği çevreleyen sitoplazmik materyalden iğ şeklindeki lifler oluşur. 

 Olgun yumurtaların da sentriyolleri yoktur. Döllenme ile başlayan hücre bölünmesi sırasında, spermin merkezcil noktalarından fusiform lifler oluşur.

  Çekirdek

 Hücre tipine göre şekil ve yerleşimi değişen çekirdekler, memeli kırmızı kan hücreleri hariç tüm hücrelerde bulunur. Çekirdeğin çift katmanlı kabukları belirli alanlarda birleşerek "nükleer gözenekler" adı verilen gözenekler oluşturur. Çekirdeğin DNA, RNA ve ribozom öncülerini içeren yoğun bölgesine "çekirdek" denir. 

 Hücre beyni olarak adlandırılan çekirdeğin asıl görevi, hücrenin genetik materyalini korumak ve gerektiğinde kullanıma sunmaktır. Çekirdek, genetik materyali aracılığıyla hücredeki tüm protein sentezi için kod ve talimatları sağlar. Hücre bölünmesi sırasında  bu kalıtsal madde, oğlun hücrelerine kopyalanır. "Etkileşimli Hareket" bölümündeki hücre ayrılmasının ayrıntılarını  görebilirsiniz.

  DNA 

 Sarmal bir yapıda iç içe geçmiş çok uzun, ince iki iplikten oluşan DNA, şeker ve fosfat moleküllerinden oluşan bir omurga ile yaşama tüm özelliklerini veren bir dizi bazdan oluşur. Yalnızca dört alfabe  kullanan bu temel düzenleme, her tür için benzersiz bir uzunluğa ve bileşime sahiptir. DNA'da dört azotlu organik baz vardır: adenin, guanin, sitozin ve timin. 

 Teoride vücudumuzdaki her hücre aynı DNA koduna sahiptir. Bununla birlikte, bulundukları doku veya organa bağlı olarak DNA'nın farklı kısımları aktive edilir. DNA'nın aktif bölgeleri, bu dokuların tüm özelliklerinin hücre bölünmesi yoluyla yaratılmasından, korunmasından ve iletilmesinden sorumludur. Hücrelerin ne zaman ve nasıl bölündüğü de DNA moleküllerinin kontrolü altındadır.

  RNA 

 RNA, bir DNA molekülünden transkripsiyon yoluyla  sentezlenen  çok daha kısa  tek sarmallı bir nükleik asittir. DNA'daki deoksiriboz şekeri yerine riboz şekeri ve timin bazı yerine urasil bazı içerir. Farklı işlevlere sahip üç tip RNA vardır.

  mRNA 

 Messenger RNA, protein sentezi gerçekleştiğinde genetik bilgiyi sitoplazmaya iletmekten sorumludur. Çekirdekteki DNA'dan gerekli kodu alan mRNA, sitoplazmadan geçerek  protein sentezini başlatmak için ribozomlara bağlanır. tRNA tarafından alınan amino asitler, bir protein zinciri oluşturmak için kodun sıralı okunmasıyla birlikte mRNA'ya bağlanır.

  rRNA 

 Ribozom organellerinin yapısında bulunan rRNA, hücrelerde en bol bulunan RNA türüdür. Ökaryotik ribozomda dört tip ve prokaryotik ribozomda üç tip ile rRNA, farklı ribozomal proteinlere bağlanarak protein sentezinin kesintisiz devam etmesine izin verir.

  tRNA 

 

 Her amino asit, "kodon" adı verilen çeşitli kombinasyonlarda üç bazdan oluşan bir diziden oluşur. Transfer RNA, bu nükleotid dizilerine karşılık gelen bir tanıma koduna sahiptir. Sitoplazmada dağınık halde bulunan tRNA, tanıma koduyla birlikte taşıdığı amino asitlere bağlanır ve onu mRNA'ya iletir.

  KAYNAKÇA:

  TÜBİTAK