Bütün canlılar bir ya da daha fazla hücreden oluşur.

Transkript

1 1. CANLILIĞIN TEMEL BİRİMİ HÜCRE Bir İngiliz bilim insanı olan Robert HOOKE, 1665 yılında basit bir mikroskopla hücreyi ilk kez tanımladı. Daha sonraki yıllarda farklı bilim insanlarının katkılarıyla bütün canlılar için geçerli olan hücre teorisi ortaya çıktı. Günümüzde de geçerli olan hücre teorisi şu şekildedir: Bütün canlılar bir ya da daha fazla hücreden oluşur. Hücre, canlılarda yapı ve görev bakımından en küçük birimdir. Yeni hücreler, daha önce var olan bir hücrenin bölünmesi sonucu oluşurlar. Hücreler kalıtım materyalleri içerir. Bu kalıtım materyalleri ana hücreden yavru hücrelere aktarılır. Metabolik olayların tümü hücrelerde gerçekleşir. Hücreleri incelemek için ilk olarak ışık mikroskobu kullanılmıştır. Çapları 1 ile 100 mikrometre (µm) olan hücreler ve çekirdek, mitokondri gibi büyükçe hücre içi yapılar ışık mikroskobuyla incelenebilir. (1 mikrometre 10-3 mm'dir). Canlılarda gözlenen her türlü yapısal ve işlevsel faaliyeti hücrede de görmek mümkündür. Yani bir hücre büyüme, üreme, beslenme, hareket, boşaltım gibi canlıya ait faaliyetleri tek başına yerine getirebilir. Hücre, yaşama ve üreme yeteneğine sahip en küçük doğal birimdir. Hücreler; prokaryot ve ökaryot olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Prokaryot hücreler bakterileri ve arkebakterileri kapsar. Prokaryot hücrelerde, ökaryot hücrelerden farklı olarak genetik madde zarla çevrili bir çekirdek içinde bulunmaz. Ayrıca prokaryot hücreler, ökaryot hücrelerde bulunan endoplazmik retikulum, golgi cisimciği, lizozom, mitokondri gibi zarla çevrili organelleri içermez. Aralarındaki farklılıklara rağmen prokaryot ve ökaryot hücrelerin bazı özellikleri ortaktır. Örneğin DNA, hücre zarı, sitoplazma sıvısı ve ribozomlar hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde bulunur. HÜCRE ZARI Hücrelerin tamamı, hücrenin içini dış ortamdan ayıran hücre zarı ile çevrilidir yılında hücre zarının özelliklerini açıklayan akıcı mozaik zar modeli ileri sürülmüştür. Bu modelin temel öngörüleri şunlardır: Zarın yapısında çoğunluğu fosfolipit olan hareketli iki sıra lipit tabakası bulunur. Zardaki protein molekülleri bu lipit tabakasına kısmen veya tamamen gömülmüş ya da yüzeyden tutunmuştur. Bunlar iç protein ve yüzeysel protein olarak adlandırılır. İç proteinlerin oluşturduğu kanallar, zardan madde geçişinde görev alır. Zardaki lipit ve protein molekülleri belirli sınırlar içinde hareket eder. Hücre zarının yapısında bir miktar da karbonhidrat bulunur. Bunlar proteinlere bağlanarak glikoproteinleri, lipitlere bağlanarak glikolipitleri oluştururlar. Hücre zarında bulunan glikoproteinler hücreye özgüllük sağlarlar. Glikoproteinler; hücrelerin birbirini tanıması, hücreye alınacak maddelerin seçimi ve hücrenin uygun hormonlara cevap vermesi gibi fonksiyonları gerçekleştirirler. Hücre zarı canlı ve seçici geçirgendir. Küçük moleküller büyüklere göre, nötr moleküller iyonlara göre, negatif iyonlar pozitif iyonlara göre, yağda çözünen maddeler çözünmeyenlere göre hücre zarından daha kolay geçer. Bitki hücreleri, mantar hücreleri, bakteriler, bazı arkebakteriler ve bazı alglerde hücre zarının dışında hücre duvarı (hücre çeperi) bulunur. Hayvansal hücrelerde bulunmayan bu yapı, hücreye dayanıklılık ve desteklik sağlar. Bitkilerde hücre duvarın yapısal bileşeni selülozdur. Selüloz çeper cansız olduğu için seçici geçirgen değildir. Çeper üzerinde madde alışverişini geçit denilen bölgeler sağlar. HÜCRE ZARINDAN MADDE GEÇİŞİ Hücre zarından madde geçişi pasif taşıma, aktif taşıma, endositoz ve ekzositoz olmak üzere dört şekilde gerçekleşir. Küçük moleküller hücre zarından pasif ve aktif taşıma yoluyla, büyük moleküller ise endositoz ve ekzositoz yoluyla geçerler Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:1

2 A. PASİF TAŞIMA Bu olayda hücre ATP harcamaz ve moleküller çok yoğun ortamdan, az yoğun bir ortama doğru hareket ederler. Pasif taşıma canlı ve cansız tüm hücrelerde görülür. Hücrelerde pasif taşıma difüzyon ve ozmos olmak üzere iki şekilde gerçekleşir. 1. Difüzyon Moleküllerin çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama doğru yayılmalarıdır. Bu olay, ortamdaki moleküller her tarafa eşit şekilde dağılıncaya kadar devam eder. Mürekkebin suda yayılması difüzyona örnek olarak verilebilir. Oksijen ve karbondioksit gibi birçok maddenin hücreye giriş ve çıkışı difüzyonla olur. Bazı maddelerin hücre zarından difüzyonu, taşıyıcı proteinler aracılığıyla mümkün olur. Buna kolaylaştırılmış difüzyon denir. Zarda kanallar oluşturan taşıyıcı proteinler, şekil bakımından taşınacak maddeye özgüdür. Protein yapılı taşıyıcılar, taşınacak maddeyi zarın bir tarafında bağlarlar. Bu bağlanma sonucu taşıyıcı proteinde şekil değişikliği olur ve kanal zarın diğer tarafına doğru açılır. Bu şekilde zarı geçen madde, diğer tarafta taşıyıcıdan ayrılır. Glikoz, fruktoz gibi şekerler ve aminoasitlerin çoğu, zardan kolaylaştırılmış difüzyonla geçerler. Kolaylaştırılmış difüzyonda moleküller çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru taşınır ve bu sırada ATP harcanmaz. 2. Ozmos Yarı geçirgen zarla ayrılmış iki ortamdan birine (A ortamı) seyreltik şeker çözeltisi, diğerine (B ortamı) yoğun şeker çözeltisi koyalım. A ortamında B ortamına göre şeker moleküllerinin yoğunluğu daha az, su moleküllerinin yoğunluğu ise daha fazladır. Yarı geçirgen zar şeker moleküllerine geçirgen olduğunda, şeker molekülleri tamamen eşitlenene kadar B ortamından A ortamına doğru geçiş yapar. Bu olaya diyaliz denir. Yani diyaliz çözünmüş maddelerin yarı geçirgen zardan difüzyonudur. Yarı geçirgen zar şeker moleküllerine geçirgen olmadığında, su molekülleri, daha yoğun oldukları A ortamından daha az yoğun oldukları B ortamına doğru geçiş yapar. Bu olaya ozmos denir. Yani ozmos çözen maddenin (su moleküllerinin) yarı geçirgen zardan difüzyonudur. Aralarında yarı geçirgen zar bulunan farklı yoğunluktaki iki çözeltiden, daha fazla çözünmüş madde içereni, daha az çözünmüş madde içeren çözelti suyunun bir kısmını emer. Bu emme kuvvetine ozmotik basınç denir. Bir hücrede çözünmüş madde yoğunluğu arttıkça hücrenin ozmotik basıncı da artar. Suyun geçiş yönü, ozmotik basıncın yüksek olduğu tarafa doğrudur. Ozmos olayı hücrelerde şekil değişikliklerine yol açabilir. Bu değişiklikleri kavrayabilmek için çözelti çeşitlerini bilmek gerekir. İzotonik çözelti: Çözünmüş madde yoğunluğu, hücre içindeki çözünmüş madde yoğunluğuna eşit olan çözeltidir. Hipertonik çözelti: Çözünmüş madde yoğunluğu, hücre içindeki çözünmüş madde yoğunluğundan fazla olan çözeltidir. Hipotonik çözelti: Çözünmüş madde yoğunluğu, hücre içindeki çözünmüş madde yoğunluğundan az olan çözeltidir. Canlılarda hücre içi ve hücre dışında bulunan maddelerin yoğunluğunda meydana gelen değişimlere bağlı olarak plazmoliz, deplazmoliz ve turgor denilen olaylar ortaya çıkar. Plazmoliz: Bir bitki hücresi, kendisinden yoğun (hipertonik) ortama konulduğunda su kaybederek büzülür ve hücre çeperinden içeri doğru uzaklaşır. Bu olaya plazmoliz denir. Deplazmoliz: Plazmoliz olmuş bir hücre, saf su gibi hipotonik bir ortama konulduğunda su alarak eski haline döner. Bu olaya deplazmoliz denir Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:2

3 Turgor: Saf su içinde kalarak normal biçimini almış hücreyi, aynı ortamda bekletmeye devam edersek kofula sürekli su girer. Hücrenin su alarak şişmesi olayına turgor denir. Hücre içindeki suyun, hücre zarına yaptığı basınç turgor basıncı olarak adlandırılır Hücredeki su miktarı arttıkça turgor basıncı da artar. Turgor basıncının fazla artması hayvan hücrelerinin patlamasına yol açabilir. Örneğin alyuvar hücreleri saf suda bekletilirse, zarları parçalanır ve ölür. Bu olaya hemoliz denir. B. AKTİF TAŞIMA Bu olayda hücre ATP harcayarak madde taşınmasını gerçekleştirir ve moleküller az yoğun bir ortamdan, çok yoğun bir ortama doğru taşınırlar. Aktif taşıma canlı hücrelerde görülür. Aktif taşımada taşınacak madde zarın bir tarafında protein yapılı taşıyıcıya bağlanır. ATP'den sağlanan enerjiyle taşıyıcı proteinde şekil değişikliği olur. Bu şekilde zarı geçen madde, diğer tarafta taşıyıcıdan ayrılır. Aktif taşımanın en güzel örneklerinden biri sodyum potasyum pompasıdır. Hücrelerdeki metabolik tepkimelerin sağlıklı bir şekilde gerçekleşebilmesi için hücre içinde sodyum iyonları (Na+) yoğunluğunun düşük, potasyum iyonları (K+) yoğunluğunun ise yüksek tutulması gerekir. Bu iyonların hücre zarından geçişi, özel pompalar sayesinde ve ATP kullanılarak gerçekleştirilir. Bu olay sırasında zardaki taşıyıcı proteinler aracılığıyla üç sodyum iyonu hücre dışına atılırken, iki potasyum iyonu hücre içine alınır. Aktif taşımanın mekanizması kolaylaştırılmış difüzyona benzer. Ancak moleküllerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçmesi ve geçiş sırasında ATP kullanılması nedeniyle kolaylaştırılmış difüzyondan farklılık gösterir Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:3

4 C. ENDOSİTOZ Hücre zarından pasif veya aktif taşıma ile geçemeyen protein, polisakkarit gibi büyük moleküllü maddeler koful oluşturularak hücre içine alınır. Bu olaya endositoz denir. Endositoz, hücre duvarının bulunmasından dolayı bitki hücrelerinde görülmez. Endositoz, hücre içine alınan maddelerin katı veya sıvı oluşuna göre fagositoz ve pinositoz şeklinde gerçekleşir. Fagositoz: Hücre zarından geçemeyen büyük katı moleküllerin yalancı ayaklarla hücre içine alınmasıdır. Fagositoz olayı amipte olduğu gibi bazı tek hücreli canlılarda hücrenin beslenmesini sağlarken, çok hücreli canlılarda bir savunma aracıdır. Pinositoz: Hücre zarından doğrudan geçemeyecek kadar büyük moleküllü sıvı maddelerin bir cep oluşturularak hücreye alınmasıdır. Vücudumuzdaki hormonların büyük bir kısmı pinositoz yoluyla hücre içine alınır. D. EKZOSİTOZ Hücre zarından geçemeyecek kadar büyük maddelerin hücre dışına atılmasıdır. Ekzositoz sırasında, hücre dışına atılacak madde koful içinde hücre zarına taşınır. Kofulun zarı ile hücre zarı birleşir ve koful zarı birleştiği yerden açılarak atılacak madde dışarıya gönderilir. Ekzositoz yoluyla dışarıya verilen maddeler işe yaramayan artık ürünler olabileceği gibi, hücre tarafından özel olarak üretilen maddeler (örneğin salgı maddeleri) de olabilir. Endositozda hücre zarından parça eksilmesi olurken ekzositozda hücre zarına parça eklenmesi söz konusudur. SİTOPLAZMA VE ORGANELLER Sitoplazma, hücre zarı ile çekirdek zarı arasında bulunan kısımdır. Yapısında organik madde olarak protein, karbonhidrat, yağ, vitamin, hormon, RNA, ATP ve enzimler bulunur. İnorganik madde olarak ise su, çeşitli iyonlar, madensel tuzlar, asit ve bazlar yer alır. Sitoplazma içinde belirli görevler yapmak üzere özelleşmiş yapılara organel adı verilir. Bu organeller; ribozom, endoplazmik retikulum, golgi cisimciği, lizozom, mitokondri, koful, sentrozom, plastitler şeklinde sıralanabilir. MİTOKONDRİ Memeli alyuvarları hariç oksijenli solunum yapan tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Prokaryot hücrelerde mitokondri yoktur. Mitokondrilerde oksijenli solunum yapılarak ATP sentezlenir. Kas, karaciğer, sinir gibi enerji gereksinimi fazla olan hücrelerde diğer hücrelere göre daha fazla sayıda bulunurlar Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:4

5 Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:5

6 Mitokondriler çift katlı zarla çevrilidir. Dış zar düz, iç zar ise yüzeyi genişletmek amacıyla girintili çıkıntılıdır. Bu kıvrımlara krista denir. Kıvrımların arası matriks adı verilen sıvı madde ile doludur. Matriks içinde DNA, RNA, ribozom ve mitokondri içine giren maddeleri parçalayacak enzimler bulunur. Mitokondrilerin hücre çekirdeğinden ayrı halkasal DNA molekülleri vardır. Bu organellerin DNA molekülü taşımaları, hücrenin kontrolüne bağlı olarak bölünme yeteneği kazanmalarını sağlamıştır. PLASTİTLER Bitki hücrelerinde ve alglerde bulunur. Hayvanlarda, bakterilerde, arkebakterilerde ve mantarlarda bulunmaz. Renklerine ve görevlerine göre; kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç çeşit plastit yer alır. Kloroplastlar, klorofil pigmenti içerdikleri için yeşil renkli olan ve fotosentez olayının gerçekleştiği plastitlerdir. Bunların da mitokondriler gibi çift katlı zarları, kendilerine özgü DNA'ları bulunur ve çekirdeğin kontrolünde bölünme özellikleri vardır. Ayrıca ribozom içerirler. Kloroplast içinde tilakoit denilen bir zar sistemi bulunur. Tilakoitlerin bir araya gelmesiyle oluşan kümelere granum adı verilir. Granumların arasını dolduran renksiz ara madde stroma olarak adlandırılır. Kromoplastlar, bitkilere sarı (ksontofil), turuncu (karoten) ve kırmızı (likopen) renkleri kazandıran plastitlerdir. Birçok çiçeğe, olgun meyvelere, sonbahar yapraklarına ve bazı yüksek yapılı bitkilerin köklerine renk verir. Kromoplastlara renklerini veren maddelere karotenoitler denir. Sonbahar mevsiminde klorofil pigmentinin yapısı bozulur ve kloroplastlar kromoplastlara dönüşür. Böylece yeşil olan yapraklar sararır. Lökoplastlar, renksiz olan plastitlerdir. Görevi nişasta ve protein depolamaktır. Lökoplastlar, ışık almayan depo organlarında bulunmasına rağmen ışık alırsa kloroplastlara dönüşebilir. Bu duruma patates yumrularının ışık altında yeşil renk alması örnek olarak verilebilir. ENDOPLAZMİK RETİKULUM Alyuvarlar hariç tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Hücre içinde çekirdeğin dış zarından başlayarak hücre zarına kadar uzanan ince kanalcık ve keseciklerden yapılmış bir zar sistemi oluşturur. İki çeşidi vardır: Granüllü endoplazmik retikulum zarları üzerinde ribozom taşır. Bu endoplazmik retikulum çeşidi özellikle salgı proteinlerini üreten hücrelerde fazla miktarda bulunur. Granülsüz endoplazmik retikulum zarları üzerinde ribozom taşımaz. Yağ sentezi yapan ve steroit tipte hormon salgılayan hücrelerde granülsüz endoplazmik retikulumun miktarı fazladır. Ayrıca karaciğer hücrelerinde zehirli maddeleri etkisiz hale getirme ve kas hücrelerinde kalsiyum depolama gibi fonksiyonlara da sahiptir. RİBOZOM Prokaryot ve ökaryot hücrelerin tümünde bulunur. Hücrede protein sentezinin yapıldığı zarsız bir organeldir. Ribozomal RNA (rrna) ve proteinden oluşur Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:6

7 Sitoplazmada dağınık olarak ya da endoplazmik retikulum ve çekirdek zarı üzerinde yer alırlar. Ayrıca mitokondri ve kloroplastlarda da bulunurlar. Biri büyük diğeri küçük iki alt birimden meydana gelmiştir. GOLGİ CİSİMCİĞİ Olgun alyuvar ve sperm hücreleri hariç tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Üst üste sıralanmış yassı keselerden oluşan zarlı bir organeldir. Golginin başlıca görevi salgılamadır. Ter ve tükürük bezi gibi salgı yapan hücrelerde çok gelişmiştir. Endoplazmik retikulumdan gelen proteinler golgide değişime uğratılır ve daha sonra hücre içinde ulaşacakları bölgeye göre sınıflandırılır. Ayrıca glikolipitler golgi içinde sentezlenir. LİZOZOM Alyuvar hariç tüm hayvansal hücrelerde bulunur. Bitki hücrelerinde lizozom benzeri yapılar vardır. İçlerinde sindirim enzimleri taşıyan, tek katlı zarla çevrili organellerdir. Hücre içi sindiriminde görev yaparlar. Akyuvarlar gibi savunma yapan hücrelerde sayıları fazladır. Lizozom enzimleri granüllü endoplazmik retikulumda sentezlenir. Pasif olan bu enzimler golgi aygıtına taşınarak aktif hale getirilir ve buradan lizozom kesecikleri şeklinde sitoplazmaya geçer. Lizozom zarı herhangi bir nedenle parçalanacak olursa içindeki enzimler sitoplazmaya dağılır ve hücreyi parçalayarak ölümüne neden olur. Bu olaya otoliz denir. Bazı durumlarda hücreler kendi lizozomları tarafından kontrollü olarak yok edilir. Programlanmış hücre ölümü adı verilen bu olay, aktif olmayan lizozom keseciklerinin farklı kontrol mekanizmalarıyla aktif hale gelmesi sonucu gerçekleşir. Örneğin insanın embriyonik gelişimi sırasında bazı hücrelerin ölmesiyle parmakların şekillenmesi, insanlarda düzenli olarak kemik yıkılması, kurbağa larvasında kuyruğun yok olması şeklindeki olaylar bu yolla olmaktadır. SENTROZOM Hayvan hücrelerinde ve ilkel yapılı bitki hücrelerinde bulunur. Birbirine dik iki silindirik cisimden oluşur. Bunlara sentriol denir. Sentrioller hücre bölünmesi öncesinde kendini eşleyerek iki katına çıkar ve bölünme başladığında çekirdeğin iki karşıt bölgesine göç ederek mikrotübülleri oluşturur. Bu mikrotübüller kromozomların hareket etmesini sağlayan iğ iplikleri olarak görev yapar. Yumurta hücresi, gelişmiş bitki hücresi, prokaryotlarda, alyuvar ve sinir hücrelerinde bulunmaz. KOFUL Tek katlı zarla çevrili, içi sıvı dolu keseciklerdir. Olgun bitki hücreleri genellikle büyük bir merkezi koful içerir. Bunun içinde bulunan ve koful öz suyu (hücre öz suyu) denilen sıvı turgor basıncına yol açarak bitkinin dik durmasını sağlar. Ayrıca koful özsuyunun asidik özelliği bitkiye kırmızı, bazik özelliği ise menekşe rengi ve nötr renk verir. Bitki hücrelerindeki bazı kofullar organik veya inorganik maddeleri depo eder. Bazı bitkilerin yapraklarındaki kofullar atık maddeleri depolar. Bitki hücrelerinde lizozomların görevlerini üstlenmiş kofullar da vardır. Hayvan hücrelerindeki kofullar, bitki hücrelerindekilere göre daha küçüktür. Bir hücreli ökaryot canlılarda besin kofulları ve kontraktil kofullar bulunur. Besin kofulu, fagositoz ve pinositoz sonucu oluşur. Kontraktil koful, tatlı sularda yaşayan ökaryot bir hücreli canlılarda yoğunluk farkından dolayı hücreye giren fazla suyu dışarı atar. HÜCRE İSKELETİ Ökaryot hücrelere şeklini veren ve hücre içi organizasyonu sağlayan yapıların tümüne hücre iskeleti denir. Hücre içerisinde; mikrotübüller, ara filamentler ve mikrofilamentler hücre iskeletini oluşturan ana unsurlardır. Mikrofilamentlerin Özellikleri Tüm ökaryot hücrelerin sitoplazmasında bulunur ve en ince filamenttir. Hücre kasılmasında, amipsi harekette ve hücrenin şekil değiştirmesinde etkilidir. Aktin denilen proteinlerin üst üste dizilmesinden oluşan esnek yapıdadır. Hücre zarında endositoz ve ekzositoz olaylarının gerçekleşmesini sağlar Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:7

8 Hücre bölünmesi sırasında hücrenin boğumlanmasında görev yapar. İnce bağırsakta emilimi sağlayan çıkıntıların yapısında mikroflament boldur. Ara Filamentlerin Özellikleri Mikroflamentlerden daha kalın, mikrotübüllerden daha incedir. Bunlar mikrofilamentlerin aksine harekette değil, hücrenin içyapısının sabitlenmesinde ve hücrenin şekil kazanmasında görev yapar. Tırnak, tüy, balık pulu, boynuz gibi yapıların oluşumunda görev yapar. Keratin hücrelerinin tutunmasını sağlar. Proteini oluşturan ipliksi yapıların birbiri üzerine sarılmasıyla oluşur. Derinin dış kısmında su kaybını önler. Dış etkilere karşı koruyucudur. Hücrenin iskeletli elemanlarından en kararlı olanıdır. Mikrotübüllerin Özellikleri Tübülin denilen proteinlerden oluşur. Protein yapıda olup uzun, içi boş silindirik yapıdadır. Sil, kamçı, sentriyol oluşumunu sağlar. Ökaryotların kamçısında (öglena) mikrotübül bulunduğu hâlde prokaryotların kamçısında (bakteri) bulunmaz. Hücre bölünmesi sırasında sayıları artar ve kromozomları kutuplara çeker. Bitki hücrelerinde selüloz liflerini düzenler. ÇEKİRDEK Bakterilerde ve arkebakterilerde bulunmaz. Bu canlılarda çekirdek materyali sitoplazma içerisine dağılmıştır. Çekirdek hücre metabolizmasını yönetir ve kalıtsal özelliklerin dölden döle geçmesini sağlayan kromozomları içerir. Bölünmenin, büyümenin ve onarımın denetim merkezidir. Bölünme halinde olmayan bir hücrenin çekirdeği; çekirdek zarı, çekirdek plazması, çekirdekçik ve kromatin olmak üzere dört kısımda incelenir. 1. Çekirdek zarı: Sitoplazma ile çekirdek içini birbirinden ayırır. Çift katlıdır. İç ve dış zarlar yer yer birleşerek por adı verilen delikler oluşturur. Porlar, çekirdek ile sitoplazma arasında madde geçişine olanak sağlar. Çekirdek zarı hücre bölünmesi sırasında kaybolur, bölünme sonunda yeniden oluşur. 2. Çekirdek plazması: Kromatin ağı ve çekirdekçik arasındaki boşlukları dolduran homojen görünümlü sıvıdır. 3. Çekirdekçik: Çekirdeğin içinde genellikle yuvarlak olan ve bir zarla çevrili olmayan yapılardır. Canlı türlerine bağlı olarak sayıları bir veya birden fazla olabilir. Çekirdekçikte ribozomal RNA (rrna) sentezlenir ve proteinlerle birleştirilerek ribozomların alt birimleri oluşturulur. Hücre bölünmesi sırasında kaybolan çekirdekçik daha sonra yeniden oluşur. 4. Kromatin: Çekirdek sıvısı içindeki DNA ve proteinden oluşan ipliksi yapıdır. Bölünmeye hazırlanan bir hücrede DNA kendini eşler ve hücre bölünürken kromatin iplikleri yoğunlaşıp kısalarak kromozomlara dönüşür. DNA molekülü kendini eşlediği için bir kromozom aynı genetik bilgiyi taşıyan iki kardeş kromatit içerir. Kromozomların sayısı, büyüklüğü ve şekli türden türe farklılık gösterir. Aynı türe ait bireyler de ise kromozom sayısı aynıdır ve kromozomların şekilleri de birbirine benzerdir. Bir canlı türünün kromozom sayısı gelişmişlik düzeyini belirlemez. Farklı canlı türleri aynı sayıda kromozom içerebilir. Örneğin insan, kurtbağrı bitkisi ve moli balığında 46 kromozom bulunur. Bu canlı türlerinin gen içerikleri farklı olduğu için gelişmişlik düzeyleri de farklıdır. Kalıtsal karakterler genler tarafından belirlenir. Gen, belirli sayıda nükleotitten oluşan ve en az bir proteinin veya RNA'nın sentezinden sorumlu DNA parçasıdır. Bitki ve Hayvan Hücresi Arasındaki Farklar 1. Hayvan hücrelerinde hücre çeperi bulunmaz. Bitki hücrelerinde selüloz yapılı hücre çeperi bulunur. 2. Hayvan hücreleri sentriol içerebilir. Bitki hücrelerinde sentriol bulunmaz. 3. Hayvan hücrelerinde plastitler bulunmaz. Bitki hücrelerinde plastitler bulunur. 4. Hayvan hücreleri fotosentez yapamaz. Bitki hücreleri fotosentez yapabilir. 5. Hayvan hücrelerinde kofullar küçük, bitki hücrelerinde ise büyüktür. 6. Hayvan hücreleri glikojen, bitki hücreleri nişasta depo eder. 7. Hayvan hücreleri sitoplazmanın boğumlanmasıyla, bitki hücreleri ise orta lamel denilen özel bir zar oluşturulmasıyla bölünür Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:8

9 Çok Hücreli Canlılarda Hücresel Organizasyon Tek hücreli organizmaların bazıları bölündüklerinde birbirlerinden ayrılmayarak oluşturdukları yapıya koloni denir. Koloniler, tek hücrelilikten çok hücreliliğe geçişte yer alan organizmalardır. Kolonilere örnek olarak yeşil alglerin oluşturduğu Gonium, Pandorina, Eudorina ve Volvox verilebilir. Volvox bunların içinde en gelişmiş olanıdır. Küre şeklinde olan Volvox kolonisinin büyüklüğü 1 mm'ye kadar ulaşabilir. Bu koloni, çok hücreli organizmaların iki önemli özelliğini gösterir. Bunlardan birincisi farklı işlevleri gerçekleştiren hücre gruplarının olmasıdır (özelleşme). İkincisi ise hücreler arasında iş bölümünün olmasıdır. Bu özelliklerinden dolayı Volvox, çok hücreliliğe geçiş organizması olarak kabul edilir. Kolonilerde, hücreler arasında iş bölümü bulunmasına rağmen dokusal yapı bulunmaz. Çok hücreli canlılarda belirli görevler yapmak üzere özelleşmiş hücre topluluklarına doku denir. Dokular organları, organlar sistemleri, sistemler de bir araya gelerek organizmayı meydana getirir. Buna göre organizma sistemlerden, sistemler organlardan, organlar dokulardan, dokular hücrelerden, hücreler organellerden, organeller moleküllerden, moleküller ise atomlardan oluşmuştur. Hücre Çalışmalarının Tıp Ve Sağlık Alanındaki Gelişmelere Katkısı Hücrelerin veya dokuların canlıdan çıkarıldıktan sonra vücudun dışında özel koşullarda yetiştirilmesi tekniğine hücre kültürü veya doku kültürü denir. Hücre ve doku kültürü normal hücrelerin ve kanserli hücrelerin metabolizma çalışmalarında; bir bireyin kromozomlarının sayı ve morfolojilerindeki anormallikleri saptamada; aşı üretimi, kök hücre çalışmaları, tüp bebek ve kısırlık tedavileri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kök hücreler vücudun bütün doku ve organlarını oluşturan ana hücrelerdir. Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sınırsız bölünebilme, kendini yenileme, doku ve organlara dönüşebilme yeteneğine sahiptir. Kök hücre kaynakları embriyonik kök hücreler, fetüs kök hücresi ve erişkin kök hücreleridir. Kök hücrelerin kendi kendilerine sürekli çoğalma ve farklı hücre tipine dönüşebilme özellikleri bazı hastalıkların tedavisi için önem taşır. Örneğin şeker hastalarına insülin üreten pankreas hücreleri ya da Parkinson hastalarına sağlıklı beyin hücreleri nakledilebilir. Son yıllarda kök hücreler üzerinde yapılan çalışmalar, bu hücrelerden yapay doku ve organların oluşturulabileceğini göstermiştir. 2. CANLILARIN ÇEŞİTLİLİĞİ VE SINIFLANDIRILMASI Sınıflandırmanın Önemi Ve Tarihçesi Canlıların benzer ve ortak özelliklerine göre gruplandırılmasına sınıflandırma denir. Sınıflandırmanın amacı canlıları akrabalık ilişkilerine göre gruplandırmak ve bu sayede onların düzenli bir sistem içinde çalışılmasını sağlamaktır. Bu amaca hizmet eden bilim dalı sistematik (taksonomi) adını alır. Sınıflandırmanın tarihçesi Aristo'ya (M.Ö ) kadar uzanır. Aristo canlıları bitkiler ve hayvanlar; hayvanları ise yaşadıkları yere göre karada, suda ve havada yaşayanlar şeklinde gruplandırmıştır. Canlıların sınıflandırılmasında John Ray ( ), Carolus Linnaeus ( ) ve Charles Darwin ( ) gibi bilim insanlarının önemli katkıları olmuştur. Günümüzde canlıların bilimsel sınıflandırılması "doğal sınıflandırma" ile yapılır. İlk olarak yapılan "yapay sınıflandırma" yöntemleri zamanla yerini doğal sınıflandırma yöntemlerine bırakmıştır. Yapay (Ampirik) Sınıflandırma Canlıların renk, desen, yaşadıkları ortam ve yüzeysel benzerliklerini dikkate alan sınıflandırmadır. Örneğin Aristo'nun yaptığı sınıflandırma yapay bir sınıflandırmadır. Yapay sınıflandırmada analog organlar dikkate alınır. Kökenleri farklı, görevleri aynı olan organlara analog organlar denir. Örneğin böceğin kanadı ve kuşun kanadı analog organlardır. Yapay sınıflandırma sadece gözleme dayalı olduğu için bilimsel bir sınıflandırma değildir. Doğal (Filogenetik) Sınıflandırma Canlıların evrimsel ilişkilerini yani akrabalık derecelerini göz önüne alan sınıflandırmadır. Doğal sınıflandırmada karşılaştırmalı anatomi ve morfoloji bilgileri dikkate alınan faktörlerin başında gelir. Buna göre hayvanların iskelet yapıları, sindirim sistemleri, eşeysel özellikleri, vücut uzantıları (üye) ve simetri özellikleri karşılaştırılır Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:9

10 Kol, bacak, kanat gibi vücut üyelerinin karşılaştırılmasında homolog organlar dikkate alınır. Kökenleri aynı, görevleri farklı olabilen organlara homolog organlar denir. Örneğin insanın kolu, balinanın yüzgeci ve yarasanın kanadı homolog organlardır. Doğal sınıflandırmada canlıların embriyonal gelişim benzerliği, sitolojik özellikleri ve genetik bilgileri dikkate alınır. olarak geçer. Örneğin Canis familiaris köpeğin, Canis lupus kurdun bilimsel adıdır. Birinci isimlerden, her ikisinin de Canis cinsine ait olduğu anlaşılır. Akrabalık ilişkileri tanımlayıcı adın değil, cins adının benzerliğine göre yapılır. Sınıflandırma Birimleri Sınıflandırmada tür en küçük birimdir. Birbirine çok benzeyen yakın türlerin bir araya gelmesiyle cins (genus) adı verilen birim ortaya çıkar. Cinslerin ortak karakterlerine göre gruplaşmasıyla aile (familya) meydana gelir. Benzer ailelerin birleşmesiyle takım (ordo) adı verilen topluluklar oluşur. Benzer takımların meydana getirdiği gruba sınıf (classis) denir. Benzer sınıfların oluşturduğu grup şube (filum) adını alır. Birbirine benzer şubelerin meydana getirdiği en büyük sistematik birim ise alem (regnum) olarak adlandırılır. Yapay (Ampirik) Sınıflandırma Doğal ( Filogenetik) Sınıflandırma Canlıların dış görünüşü ve Canlıların tüm iç ve dış yaşadıkları ortama göre özellikleri dikkate alınarak yapılır. yapılır. Analog organlar esas alınır. Homolog organlar esas alınır. Nitel gözlemler esastır. Ortak dil yoktur. Temel birim yoktur. Nicel gözlemler esastır. Ortak dil Latincedir. Temel birim türdür. Adlandırma yapılmamıştır. İkili {binominal) adlandırma kullanılır TAKSONOMİK SİSTEM Organizmaların sınıflandırılması hiyerarşik bir sisteme dayanır. Hiyerarşik sıralamada en küçük kategori "tür" olarak kabul edilir. Tür; yapısal ve işlevsel özellikleri bakımından birbirine benzeyen, aynı dış ve iç çevresel koşullara benzer şekilde tepki gösteren, doğal koşullarda birbiriyle çiftleşip verimli yavrular meydana getirebilen bireyler topluluğudur. Birbirlerine çok yakın olan türlerin arasında nadiren çiftleşmeler olsa bile meydana gelen yavrular doğurgan olamazlar. Örneğin at ile eşek aynı tür olarak kabul edilmezler. Linnaeus (Linne), her türe latince iki kelimeden oluşan bir ad vermiştir. Bu şekilde yapılan adlandırmaya ikili adlandırma denir. İkili adlandırmada birinci kelime, türün ait olduğu cins adıdır ve büyük harfle başlar. İkinci kelime ise tanımlayıcı ad olarak kullanılır ve küçük harfle başlar. İkisi birden tür adı Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:10

11 Canlı Âlemleri Ve Özellikleri Canlılar âlemi hücre yapısına göre prokaryot ve ökaryot canlılar olmak üzere iki büyük gruba ayrılır. Prokaryot canlılar; bakteriler âlemi ve arkebakteriler âlemini içine alır. Ökaryot canlılar; protistalar âlemi, mantarlar âlemi, bitkiler âlemi ve hayvanlar âlemi olarak dörde ayrılır. Yukarıdaki tabloda canlıların altı ayrı âlemde sınıflandırılması gösterilmiştir Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:11

12 BAKTERİLER ÂLEMİ Tek hücreli mikroskobik organizmalardır. Hücre şekilleri açısından çeşitlilik gösterirler. Yuvarlak, çubuk, spiral ve virgül şeklinde olabilirler. Hücre zarlarının üzerinde bir hücre duvarı vardır. Hücre duvarı peptidoglikan denilen kısa peptit zincirleriyle bağlanmış bir polisakkaritten oluşur. Bakteriler, hücre duvarının fiziksel ve kimyasal yapısına göre farklı boyanma özelliğine sahiptir. Birçok bakteride hücre duvarına ek olarak bir kapsül bulunur. Genellikle polisakkarit yapılı olan kapsül, bakterinin dirençliliğini ve hastalık yapabilme özelliğini artırır. Pilus denilen kısa uzantılar bakterilerin yüzeylere tutunmasını sağlar ve bir bakteriyi diğerine bağlayarak genetik materyal aktarımında görev yapar. Kalıtım maddesini oluşturan DNA molekülü halkasal yapıdadır ve çekirdek alanı denilen kısımda bulunur. Bakteri sitoplazmasında, hücre kromozomundan bağımsız olarak çoğalan küçük halka şeklindeki DNA parçalarına plazmit denir. Plazmitler, bakterinin antibiyotik ve diğer bazı kimyasal maddelere karşı direnç oluşturmasını sağlayan genleri içerir. Bir bakterinin sahip olduğu bu direnç özelliği diğer bir bakteriye plazmit ile taşınabilir. Bazı bakteriler kamçılarıyla aktif hareket edebilir. Bakterilerin bazıları sadece oksijenli solunum bazıları da sadece oksijensiz solunum yapar. Ancak oksijensiz solunum yaptığı halde geçici olarak oksijenli ortamda yaşayabilen veya oksijenli solunum yaptığı halde geçici olarak oksijensiz ortamda yaşayabilen bakteriler de vardır. Oksijenli solunum yapan bakterilerde solunum enzimleri mezozom denilen hücre zarı kıvrımlarında ve sitoplazmada bulunur. Mezozomlar ökaryot canlılardaki mitokondrilerin görevini yapar. Bakterilerin bazıları ototrof bazıları heterotroftur. Ototrof bakteriler enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanıyorsa fotoototrof bakteri, kimyasal enerjiyi kullanıyorsa kemoototrof bakteri adını alır. Heterotrof bakterilerin bazıları parazit olup ihtiyaç duydukları besin maddelerini birlikte yaşadıkları canlıdan sağlarlar. Ayrıştırıcı (saprofit) olan heterotrof bakteriler ise ölü bitki ve hayvan artıklarındaki organik maddeleri kullanırlar. Bakteriler ikiye bölünme yoluyla eşeysiz olarak çoğalırlar. Bazı bakteri türleri uygun olmayan ortamlarda endospor adı verilen özel yapılar oluşturabilirler. Hücrede kromozom kopyalanırken, bir kopya kalın ve dayanıklı kılıfla çevrilir. Olumsuz koşullarda dıştaki hücre parçalansa bile endospor hayatta kalır. Endosporlar besin ve su azlığı, aşırı sıcak ya da soğuk gibi zorlu koşullara dayanıklıdır. Uygun olmayan şartlarda endosporlar yüzyıllar boyunca uyku halinde kalabilir. Ortam şartları düzeldiğinde ise endosporlar su alarak çoğalmaya yeniden başlar. ARKEBAKTERİLER ÂLEMİ Tek hücreli, prokaryot canlılardır. Aşırı sıcak, aşırı tuz, yüksek asit, yüksek baz gibi çok ekstrem koşullarda yaşayabilme özelliğine sahiptirler. Ilıman koşullarda da yaşayabilirler. Hücre duvarının kimyasal yapısı bakterilerden farklıdır. Ayrıca hücre zarının kendine özgü bir lipit tabakası içermesi ve karakteristik bir rrna baz sırasına sahip olmaları nedeniyle bakterilerden ayırt edilirler. Arkebakterilerin yaşadıkları çevresel koşullar farklılık gösterir. Örneğin bunların bazıları CO 2 'yi hidrojenle birleştirip metan gazı oluştururlar (metanojenler). Arkebakterilerin bir diğer grubu aşırı tuzcullardır (halofiller). Sıcak ortamlarda yaşayan arkebakteriler (aşırı termofiller) C'ler arasında en iyi gelişimi gösterirler. Soğuk sevenler (psikrofilik arkebakteriler) ise aşırı soğuk ortamlarda gelişebilirler. Arkebakteriler biyolojik ve ekonomik öneme sahiptir. Örneğin çiftliklerdeki çöpler ve hayvan gübreleri üzerinde yaşayan metanojenler, biyogaz olarak adlandırılan metan gazını oluştururlar. İneklerin ve diğer büyükbaş hayvanların bağırsaklarında yaşayan metanojenler, selülozu parçalayıcı enzimlere sahiptirler. PROTİSTA ÂLEMİ Üyeleri ökaryot hücre yapısına sahiptir. Yani zarla çevreli çekirdek ve diğer hücre organelleri bulunur. Üyelerinin çoğu mikroskobik tek hücreli canlılardan oluşur. Koloni halinde yaşayan ve çok hücreli olan protistler de vardır Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:12

13 kullanılır. Bazı amip türleri hastalıklara neden olabilir. Örneğin insanın kalın bağırsağında yaşayan bir amip türü, amipli dizanteri adı verilen bir hastalığa yol açar. Paramesyum tatlı sularda yaşayan heterotrof bir organizmadır. Hücre yüzeyini kaplamış olan siller ile Tatlı sularda yaşayan tek hücreli üyelerinde kontraktil koful bulunur. Bazı üyeleri ototrof, bazıları heterotroftur. Hareketsiz olanları bulunabildiği gibi kamçı, siller ya da yalancı ayaklarla hareket edenleri de vardır. Protistlerin çürükçül olanları, endüstri ve canlı atıklarını parçalayarak çevre kirliliğini önlemede ve madde döngüsünde etkilidirler. Protista âlemi; kamçılılar, kökayaklılar, silliler, sporlular, algler ve cıvık mantarlar şeklinde gruplandırılır. Bu âlemin en çok bilinen örnekleri kamçılılar grubundan öglena, kökayaklılar grubundan amip, silliler grubundan paramesyum ve sporlular grubundan plazmodyumdur. Bunların hepsi mikroskobik tek hücreli canlılardır. Öglena tatlı sularda yaşayan ve hareket organeli olarak kamçı bulunduran bir organizmadır. Kloroplast içerdiği için fotosentez yaparak besinlerinin bir kısmını sentezler. Besinlerinin bir kısmını ise dışarıdan hazır alır. hareket eder. Yapılarında büyük ve küçük çekirdek olmak üzere iki tip çekirdek bulunur. Hücre içine giren fazla suyun boşaltımını kontraktil koful denilen iki özel yapı sağlar. Bu organizmaların vücutlarında hücre ağzı, yutak ve anal açıklık gibi oluşumlar yer alır. Plazmodyum hareket etmek için özelleşmiş bir yapı içermez. Besin kofulları ve kontraktil kofulları da yoktur. Parazit olarak yaşayan bu organizma, anofel cinsine ait bir sivrisinek tarafından insana taşınır ve alyuvarlarda çoğalarak sıtma hastalığına neden olur. Amipler tatlı sularda yaşayan heterotrof organizmalardır. Bunlar "yalancı ayak" denilen sitoplazma uzantıları oluşturarak hem beslenmeyi hem de hareketi gerçekleştirirler. Amipte besin, yalancı ayaklarla alındığı zaman bir besin kofulu oluşur ve koful içindeki besinler hücre içinde sindirildikten sonra Eğitim Öğretim Yılı Giresun Kale Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi 9. Sınıflar Biyoloji Notu III Sayfa:13