Hücrenin yapısı ve çeşitleri. Öğr. Gör. Nurhan Bingöl

Transkript

1 Hücrenin yapısı ve çeşitleri Öğr. Gör. Nurhan Bingöl

2 HÜCRE I. GİRİŞ Yaşayan tüm canlılar, milyonlarca hücrenin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Bir binanın tuğlaları gibi, canlıların vücutları da hücrelerle örülmüştür. İnsanlar, hayvanlar ve bitkilerin yapısı buna Örnek olarak gösterilebilir. Bakteriler ve bazı parazitlerse tek bir hücreden oluşmuş ilkel canlılardır. Demek ki hücre, canlılığın tüm karakteristik özelliklerini gösterebilen en küçük birimdir. Temelde, tüm hücreler benzer özellikler gösterirler.

3 Varlığı ilk defa 1665 yılında Robert HOOKE tarafından tespit edilen ve cellula (odacık=hücre) olarak adlandırılan hücre, ancak mikroskop yardımıyla görülebilmektedir. Organellerinin görülebilmesi için elektron mikroskobu gereklidir: İnsan vücudunda trilyonlarca (yaklaşık olarak 75 trilyon) hücre vardır. Bu sayının yaklaşık 1/3'ünü eritrositler oluşturur.

4 Hücreler, yapı ve görevleri bakımından büyük farklılıklar gösterir. İnsan vücudunun en küçük hücreleri, 2-4 mikron (fim) çapındaki trombositler ve mikrogliya hücreleridir. Buna karşılık, en büyük hücreyse dışarıdan hiçbir müdahaleye gerek kalmaksızın çıplak gözle görülebilen, 120\m çapındaki yumurta hücresidir (ovum). Hücrelerin boyları da çapları gibi büyük farklılıklar gösterir. Bazı hücrelerin boyları birkaç mikronken, sinir hücrelerinin boyları, uzantılarıyla beraber 1 metreyi bulabilmektedir. Yapılarının %70-85'i su, %10-20'si protein, geri kalan %5-10'u da lipidler, karbonhidratlar ve elektrolitlerdir.

5 Hücrelerin şekilleri de farklıdır. Oluşumuna katıldıkları doku ve organların yapısına göre yuvarlak, yassı, ipliksi, iğsi, prizmatîk ve küp biçiminde olabilirler.

6 1. Şekil- Vücudumuzdaki hücrelerden bazıları

7 Vücudumuzdaki tüm hücreler belli bir görevde uzmanlaşmıştır. Örneğin hastalıklarla savaşmak, O2 taşımak, hareketliliği sağlamak, çeşitli biyokimyasal maddeler (protein, kimyasal madde, enzimler, hormonlar vb.) üretmek, gıda depolamak, bir araya gelerek yeni hayatlar oluşturmak ve böylece insan neslinin devamını sağlamak gibi görevler yaparlar.

8 HÜCRENİN YAPISI Hücreler basitçe hücre zarı, ortasında çekirdek, içerisinde çeşitli organeller ve bunlar arasında kalan boşluğu dolduran sitoplâzmadan oluşur.

9 A. Hücre Gövdesi (Sitoplâzma) Sitoplâzma, hücrenin en büyük ve en önemli maddesidir. Çekirdek dışında kalan ve hücre zarıyla çevrili boşluğu dolduran tüm oluşumlar, sitoplâzma kavramı içerisine girer

10 Çiğ yumurta akı kıvamında, renksiz ve saydam bir sıvıdır. Yapısının büyük bir kısmı (%60-90, ortalama %75) su,, geri kalan kısmıysa (% 10-40) proteinler, şekerler, yağlar (lipid), enzimler, hormonlar, iyonlar (Na, K, Cl) ve minerallerden oluşur. Hücredeki hayatî olayların büyük çoğunluğu, sitoplâzmada ve sitoplâzma içerisindeki organellerde gerçekleşir. Bu organeller, sitoplâzma içerisinde asılı bir şekilde dururlar.

11 1. Organeller (Organitler) Hücrelerin, organizmanın canlılık özelliği gösteren en küçük birimi olduğunu biliyoruz. Sahip oldukları bu özelliği, bünyelerinde bulunan çeşitli organeller vasıtasıyla gösterirler. Genel olarak hücrelerde bulunan organelleri şöyle sıralayabiliriz: Mitokondri, golgi aygıtı, endoplâzmik retikulum, ribozom, lizozom, sentrozom, peroksizomlar, mikroflaman ve mikrotübüller.

12 2. Şekil- Hücrenin yapısı ve organelleri

13 a. Mitokondri (Mitochondria) Hücrede enerji üretiminin yapıldığı, etrafı çift zarla çevrili silindirik yapılardır. Gıdalarla alınan yağ ve şeker, mitokondrilerde son ürün CO2 ve suya (H2O) kadar yıkılarak ATP (adenozin trifosfat) sentezlenir. Bundan dolayı bu yapıya enerji üretim ve solunum merkezi de denilebilir.

14 Mitokondride ATP sentezi aerobik glikolizis (glikozun parçalanması), elektron transport ve oksidatif fosforilasyon olaylarıyla meydana gelir. Bu olaylarda 1 mol glikozun oksidasyonu sonucu 38 ATP, 1 mol palmitik asitin yakılması sonucuysa 129 ATP sentezlenir. Sentezlenen bu ATP molekülleri, ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere, gerekli bölgelere (enerji ihtiyacının çok olduğu kaslar, sinirler vb.) sevkedilirler. Bundan da anlaşıldığı gibi, enerjiye daha fazla ihtiyaç duyan hücrelerde mitokondri sayısı daha fazladır.

15 b. Golgi Aygıtı Adını, İtalyan hekim ve bilim adamı Camillo GOLGİ'den alır. Beyincikteki golgi hücresiyle deride ve kas kirişlerinde bulunan golgi reseptörleriyle karıştırılmamalıdır. Hücre içerisinde, çekirdeğin yakınında ağ biçiminde topluca bulunan çok sayıda kesecikten oluşmuştur. Bütün insan ve hayvan hücrelerinde bulunur.

16 Özellikle sekresyon (salgılama) yapan hücrelerde (süt, ter ve tükürük bezleri vb.) sayıları daha fazladır. Ribozomlarda sentezlenen proteinlere gerektiğinde, golgi aygıtı tarafından şeker ve sülfatlar eklenir. Lipoproteinler, glikoproteinler, mukopolisakkaritler, bağ doku maddeleri vb. golgi aygıtı tarafından sentezlenir. Bunun dışında, yine hücre içinde sentezlenen çeşitli hormon ve enzimler de golgi aygıtı tarafından, son şekilleri verilip paketlenerek hücre dışına gönderilir.

17 c. Endoplâzmik Retîkulum (Endoplasmic reticulum, ER) Hücre zarıyla çekirdek arasında uzanan, zar yapısındaki kanallar sisteminden oluşmuştur. Bu sistemin bazı bölgelerinde ribozomlar bulunur. Bu bölgelere granüllü endoplâzmik retîkulum (GER) denir. Ribozom bulundurmayan bölgelerineyse düz endoplâzmik retîkulum adı verilir. GER'de protein sentezi yapılırken, Düz ER'de, -ki bunlar steroit üreten hücrelerde daha çok bulunur çeşitli steroit hormon ve yağların sentezi yapılır.

18 ç. Ribozom (Ribosome) Hücrenin en küçük organelidir. Salgı, sinir ve karaciğer hücrelerinde daha çok bulunur. Protein sentezinde görevli yapılardır. Endoplâzmik retikulum üzerinde ya da sitoplâzmada serbest hâlde bulunurlar. Ribozomlarda sedimantasyon (çökme) kat sayısı 80 S'dir ve 60 S ve 40 S lik iki ayrı parçaya ayrılabilir. Yapısı, RNA (ribozomal RNA) ve proteinlerden oluşmuştur.

19 d. Lizozom (Lysosome) Eritrositler dışında, canlı hücrelerin tümünde bulunur; Özellikle makrofaj, çok çekirdekli Lökosit ve karaciğer hücrelerinde sayıları daha fazladır. Yuvarlak ve zarla çevrili bir yapıya sahip olup, içlerinde çeşitli enzimleri barındırırlar. Hücrenin sindirim görevini yürütür. Lizozomlar, hücre sindirimi için ve dışarıdan hücreye alınan bakteri, antijen, yabancı protein vb. maddelerin etkisiz hâle getirilmesinde ve parçalanmasında rol oynarlar. Lizozomlar içlerinde ribonükleaz, deoksiribonükleaz, asit fosfataz, [3 galaksidaz gibi enzimler ihtiva eder.

20 Lizozomlar etkilerini 2 şekilde gösterir: Yabancı partiküllerin sindirimi, Otophagy (otofaji): Hücrenin işe yaramayan kendi organellerinin yine kendisi tarafından ortadan kaldırılması, Otolysis (otolizis): Zamanla yaşlanan ya da içi partikülle dolan lizozomların parçalanıp içeriğinin hücre içine boşalması, bunun sonucunda da bulunduğu hücreyi parçalaması, Thyroglobulinden tyroksin sentezi yapmak: Bu gibi bazı hormonların, lizozomlar tarafından sentezlenmesi

21 e. Sentrozom (Centrosome) Hücrede çekirdek yakınına yerleşmiş, içerisinde bir ya da iki adet sentriol ihtiva eden küçük yuvarlak organellerdir. Hücre bölünmesi esnasında, o da ikiye bölünür. Mitoz bölünme sırasında, gelişiminin en üst noktasına ulaşır. Sonra tekrar küçülür. Hücre bölünmesinde aktif role sahip olan sentrioller, mikrotübüllerden yapılmıştır.

22 f. Peroksizomlar (Peroxysome) Hidrojen peroksit (H2O2) metabolizmasıyla ilgili enzimleri taşır. Lizozomlarla benzer özellikler göstermelerine rağmen ayrı bir organel olarak kabul edilmektedir. Birçok hücrenin (karaciğer ve böbrek hücreleri) bünyesinde bulunur. Endoplâzmik retikulumla (ER) aralarında sıkı bir ilişki vardır. Peroksizomlar, sanki ER'nin genişleyip bir kese yapmasıyla oluşmuş gibidir. Membranı, tek katlı olup ER membranının devamı gibidir.

23 H202(hidrojen peroksit)'yi parçalayan katalaz enzimini taşırlar. H2O2, hücre için toksik bir maddedir. Katalaz enzimiyle H20'ya (su) ve 02'ye dönüştürülerek etkisiz hâle getirilir. Karaciğer ve böbrek peroksizomları, nükleik asitlerin yapısında bulunan pürinlerîn (adenin, guanin) parçalanmasında görevlidir.

24 g. Mikroflaman ve Mikrotübüller Mikroflaman (microflaman) a en iyi örnek kas hücrelerinde bulunan aktin ve miyozindir. Aktin, miyozine göre daha çok bulunur. Mikrotübüller (microtubul), hücrenin iskeleti görevi görürler. ATP enerjisi kullanarak bazı organellerin taşınmasında (mitokondri, veziküllerin vb.) görev alırlar. Hücrenin şeklinin korunmasında ve hücre bölünmesinde de görevlidirler. Bugün, hücre zarı İçerisindeki proteinlerin hareketlerinin de mikrotübüller vasıtasıyla olduğu düşünülmektedir.

25 2. Cansız Maddeler Sitoplâzma içerisindeki yapıları organeller, inklüzyonlar ve diğer komponentler olarak sınıflandırabiliriz. Organeller, bir zarla çevrilidir. Hücredeki metabolik olaylara doğrudan katılırlar. Endoplâzmık retikulum, golgi aygıtı, mitokondri ve lizozom bu yapılara örnektir. İnklüzyonlar hücrenin geçici komponentleridir. Her hücrede bulunmayabilirler. Bunların dış kısımları bir zarla çevrili olabildiği gibi zarsız da olabilir. Pigmentler, lipidler, karbonhidratlar, elektrolitler ve salgı tanecikleri bu gruba girer.

26 Diğer komponentlerin etrafları bir zarla çevrili değildir. Farklı yapı ve fonksiyonları vardır. Sentriol, mikrotübül ve mikroflaman bu gruba girer. Hücre içindeki bu oluşumlar içerisinde canlı olanlar organellerdir. Cansız oluşumlarsa kofullar, su, elektrolitler (anyon ve katyonlar), yedek besinler, atık maddeler, salgı tanecikleri, pigment tanecikleri vb.dir.

27 3. Hücre İçi Sıvı Hücrede sitoplâzma ve çekirdek içerisinde sıvı bulunur. Her ikisi birlikte hücre içi sıvı olarak adlandırılır. Vücuttaki toplam sıvının %60'ını hücre içi sıvı oluşturur. 70 kg ağırlığındaki bir insanda ortalama 28 litre hücre içi sıvı vardır. Hücre içi sıvı, yüksek yoğunlukta potasyum, düşük yoğunlukta sodyum ve klor ihtiva etmektedir. Bu iyonlar, hücredeki elektriksel potansiyeli dengelemekle görevlidir.

28 Hücredeki metabolik olaylar, tümüyle burada gerçekleşir. Miktarı normal koşullarda değişmez. Ancak herhangi bir nedenden dolayı azalma olursa, devamlı alış veriş hâlinde bulunduğu interstisyel (hücreler arası sıvı=doku sıvısı) sıvıdan bu eksiklik karşılanır.

29 Hücre Zarı ( Plâzmalemma ) 1. Hücre Zarı ve Fonksiyonları Sitoplâzmayı dıştan çepeçevre kuşatan, ekstrasellüler aralıktan ayıran ve hücreye şeklini veren, bir zardır. Çift katlı fosfolipid molekülleri arasında düzensiz bir dağılım gösteren protein moleküllerinden oluşmuştur. Bu protein moleküllerinin bir kısmı zarı boydan boya kat eder biçimde (integral veya intrinsik proteinler) ya da zarın iç veya dış yüzüne gömülü (periferal veya ekstrinsik proteinler) bulunur. Çift katlı fosfolipid yapıysa fosfat içeren yağ moleküllerinden yapılmıştır.

30 3. Şekil- Hücre zarının yapısı

31 Su, polar maddeler için iyi bir çözücüdür. Polar olmayan (apolar) maddeler örneğin yağlar, suda çözünemezler. Böyle maddelere, hidrofobik (suyu sevmeyen) maddeler denir. Hücre zarının yapısında bulunan fosfolipidlerde, hem hidrofobik bir kısım (lipid) ve hem de hidrofilik (suyu seven) bir kısım (fosfat) bulunmaktadır. Bu şekilde hem polar hem de apolar grup taşıyan moleküllere amfipatik maddeler adı verilir. Böyle maddeler su içerisine konulduklarında, hidrofilik kısımlar dışta, hidrofobik kısımlar içte olmak üzere bir araya toplanarak miçel yapısı oluştururlar (4. Şekil).

32 4. Şekil- Miçel yapı ve fosfolipid molekülü

33 Hücre zarının fosfolipid moleküllerinden oluşan çift katmanlı bir yapısı olduğu daha önce belirtilmişti. Bu fosfolipid yapının, suyu seven (hidrofilik) baş kısmı, zarın iç ve dış kenarında yerleşmişken; suyu sevmeyen (hidrofobik) kuyruk kısmıysa zarın orta kısmında yerleşmiştir (3. Şekil). Orta kısımda toplanan apolar ve hidrofobik kısımlar, aralarındaki suyu dışarı iterler ve bunun sonucunda aralarında bir çekim gücü oluşur. Hidrofobik kuyruk kısımlarının bir arada tutunmalarını sağlayan bu güce hidrofobik çekim gücü adı verilir.

34 Hücre zarı, gözenekli bir yapıda olmasına rağmen sitoplâzmanın dışarıya sızmasına engel olur. Seçicigeçirgen yapısıyla sadece küçük moleküllerin geçmesine izin verir. Büyük moleküllerse ancak fagositoz ya da pinositoz yoluyla zarı geçebilir. Zarın kalınlığı yaklaşık olarak 7,5-10 nanometre kadardır. Zar kütlesi ise %55 oranında protein, %42 oranında fosfolipid, kolesterol vb. ile %3 oranında da karbonhidratlardan oluşmuştur.

35 Çekirdekçik (Nucleolus) Hücre çekirdeğinde bulunan küçük, yuvarlak yapılardır. Sayıları bir ila yüz arasında olabilir. Bazen de hiç bulunmaz. Elektron mikroskobunda kalın iplikli bir yumak şeklinde görülür, İçlerinde DNA bulunmaz. Esas yapılarını RNA oluşturur.