ÜNİTE 4: HÜCRENİN YAPISI

Transkript

1 ÜNİTE 4: HÜCRENİN YAPISI Anahtar kavramlar 4.1 Yaklaşık 3.5 Milyar yaşındaki kayaçlar içerisinde bakteri benzeri canlıların fosillerine rastlanmıştır. 4.2 Hücreler gözle görülemez mikroskoplar hücreleri incelememizi sağlar. 4.3 Canlılardaki hücreler prokaryotik ya da ökaryotik yapıda olabilir. 4.4 Hücrelerde belirli görevleri yerine getiren organel adı verilen yapılar bulunur. 4.5 Hücre çekirdeği hücredeki faaliyetleri yönetmekle birlikte genetik bilgileri içerir. 4.6 Ribozom, Endoplazmik retikulum,golgi aygıtı ve Lizozom birlikte görev alan organel sistemleridir. 4.7 Mitokondri ve Kloroplastlar hücrenin enerji faaliyetlerini gerçekleştirirler. 4.8 Hücrenin dayanıklılığını ve hareketini hücre iskeleti sağlar. 4.9 Hücreler birbirleri ile bağlantılı bir haldedir 4.10 Çok hücreli canlılarda hücrelerin oluşturduğu bütünlük üst bir organize seviyesi oluşturur. Yaşamın bundan yaklaşık 3.5 milyar yıl önce başladığına ilişkin güçlü kanıtlar bulunmaktadır. Batı Avustralya da bulunan 3.5 milyar yıl yaşındaki kayaçlar içinde günümüz bakterilerine benzer fosiller vardır. İçlerinde karbon elementinin izlerinin bulunması yaşam başlangıcı için ayrıca önemlidir. Makromoleküllerin meteroit gibi uzay kökenli kayaçlar içinde bulunması da yaşam kaynağının uzaydan kaynaklanabileceğine ait hipotezleri güçlendirmektedir. Hücrelerin en önemli özellikleri bulundukları ortamın özellikleri ile hücre içi ortamı arasında kimyasal ve fiziksel açıdan bir fark yaratmalarıdır. Bunu yapabilmeleri için hücre içi ortamı hücre zarı ile dış çevreden ayrılır. Yeryüzündeki tüm hücreler için şu genellemeleri yapabiliriz. *Hücreler hayatın en küçük yaşam birimleridir. *Tüm canlılar bir ya da birçok hücreden meydana gelmişlerdir. *Yaşayan her hücre kendinden önceki bir hücre tarafından meydana getirilmiştir. Laboratuvar ortamlarında yapılan deneylerde çeşitli makromoleküllerin bir araya gelerek bir yığıntı oluşturdukları görülmüştür. Üreme yetenekleri olmayan bu yığıntıların milyarlarca yıl evvelde yaşamın buna benzer makromoleküller benzeri davranışlar sonucu ortaya çıkabileceğine delil olarak kabul edilebilir. Protobiont adı verilen bu yığıntılar yuvarlak şekillidirler. Yağlarla beraber olduklarında yağların hücre zarı gibi yığıntıları çevreledikleri deneylerle gösterilmiştir. Şekil 4.2 Protobiontlar Şekil 4.1 Yaşamın ilk izleri Hücre büyüklüğü Hücreler çok küçük büyüklüklerdedir. Bir hücre metabolizması için gerekli tüm maddeleri hücre zarından karşılar ayrıca artık maddeleri ve solunum için gerekli gazları da hücre zarından temin eder. Hücrelerin küçük olmasının bir nedeni toplam hücre yüzeyini hücre hacmine göre büyük tutma eğilimidir. Hücre yüzeyinin büyüklüğü daha büyük bir önem arzeder. Hücreler hacimce büyüdükçe hacimleri yarıçapın küpü oranında artar ve bu artış yüzeydeki artışla dengelenemez. Büyük bir hücrenin ihtiyaçları daha fazladır ve ayrıca hücre çekirdeği büyük bir hacimde duran organelleri

2 yönetmede de başarısız olur. Tüm bu olumsuzlukları azaltmak için hücre hacminde artış belli bir oranı geçtiğinde hücre çekirdeğinden gelen emirler doğrultusunda hücre bölünür. Böylece hücrenin toplam yüzey alanı hacme göre artmış olur. Şekil 4.3 Küçük olmak avantajlıdır. Hücrelerin ilk defa 1665 de Robert Hook tarafından görülmesiyle birlikte bu yöntem daha sonra geliştirilmiş ve çeşitli görüntüleme yollarının açılmasına neden olmuştur. Günümüz Elektron Mikroskopları 2nm boyutundaki cisimlerin görülmesini sağlamaktadır. Mikroskopik ölçü birimleri aşağıdaki gibidir. 1 santimetre(cm) = 10-2 metre(m) 1 milimetre (mm) = 10-3 metre 1 mikrometre ( um) = 10-3 mm= 10-6 m 1 nanometre (nm) = 10-3 um=10-9 m Şekil 4.4 de görüldüğü gibi hücrelerin boyutları değişik büyüklüklerde olabilir. Genelde birçok hücre mikrometre aralığındaki büyüklüklere sahiptir. Birçok hücre ışık mikroskopu ile görülebilirken, hücre organelleri, virüsler ise elektron mikroskopları ile görülebilecek küçük boyuta sahiptir. Hücre bilimi sitoloji günümüzde teknolojik aletlerden büyük bir oranda yararlanmaktadır. Fizik ve Mühendislik bilimindeki gelişmeler mikroskop çeşitlerinin gelişmesine olanak sağlamıştır. Hücre organelleri ve sitoplazmadaki moleküller hücre zarı ile çevrelenmişlerdir. Hücre zarı hücre içi ile çevre arasındaki ilişkinin sağlandığı bölgedir. Seçici geçirgen olması, çift sıra yağ molekülleri ve ararlında gömülü halde buluna proteinlerden oluşmaları, üzerlerinde alıcı proteinler taşımaları, çeşitli kapı moleküllerine sahip olmaları bütün hücre zarları için ortak bir özelliktir.hücreler prokaryotik ve ökaryotik olmak üzere iki çeşittirler. Şekil 4.4 Hücre karşılaştırmaları

3 Prokaryotik hücre Bu tip hücrelerde sitoplazmayı çeviren bir hücre zarı ve kalıtım metaryalinden oluşan nükleoid adı verilen bir bölge bulunur. Nükleoid denilen bölge DNA dan oluşmuştur fakat etrafı bir zarla çevrili değildir.sitoplazmada organik ve inorganik moleküller ayrıca su bulunur. Organellerden ise Ribozom vardır. Basit yapılı hücre tipi olarak kabul edilen prokaryotik hücre evrimsel basamakta ilk meydana gelen hücre yapısı olarak bilinir. Bu gruba örnek olarak bakteriler ve archea grubu verilebilir. Birçok bakteride hücre zarının dışında peptidoglikan içeren hücre duvarı vardır. Kapsülle birlikte bu yapılar bakterileri toksik bir hale getirir. Bu zarlar ve kapsül sayesinde bakteriler kendilerini dış tehditlere karşı korurlar. Bakterilerin iç bölgelerinde bulunan zarlar sistemi metabolik enzimleri taşır. Fotosentez yapan bakterilerdeki enzimler bu iç bölgelerdeki zarlarda yer alır. Prokaryotik hücrelerde sitoplazma içi farklılaşması oluşmamış ve organel sistemi gelişmemiştir. Sadece protein sentezinde görev alan ribozomlara sahiptirler. Diğer görevler enzimler yardımıyla gerçekleştirilir. Mesosomlar enerji üretimini ve hücresel bölünmeyi sağlayan enzimatik gölgesel yapılardır. Prokaryotlarda daha çok halkasal DNA bulunur ve etrafı zarlarla çevrilmemiştir. Bundan dolayı belirgin bir çekirdek yapısı mikroskop altında görülmez. Plazmitler ise daha küçük DNA halkalarıdır ve bakterilere ek özellikler Şekil 4.5 Bir prokaryotik hücre ( Pseudomonas aeruginosa) Bazı bakteriler flagellin proteinlerinden oluşan bir kamçıya sahiptirler ve su içerinden hareketlerini bu kamçıya borçludurlar. Pili denilen saç teli yapılar ise bakterilerin birbirlerine tutunmalarını sağlar. kazandırır. Zor ortam şartlarında yaşamaları onların ilk hücreler olduğu fikrini güçlendirmektedir. Ekstromofil adı verilen archea grubu prokaryotlar aşırı sıcak ısı tuz ve metan yoğunluklarına dayanabilmekte ve bu bölgelerde yaşayabilmektedirler. Şekil 4.6 Prokaryotik yapılar

4 Ökaryotik hücre Şekil 4.7 Bir hayvan hücresinin yapısı Ökaryotik hücreler genelde prokaryotik hücrelerden daha büyüktür. Karmaşık iç zarlar sistemine sahiptirler ve bu oluşum organellerin meydana gelmesini sağlar. Hücre zarları çift katlı yağ moleküllerinden ve aralarına girmiş protein moleküllerinden meydana gelir, ayrıca bitki hücrelerinde hücre zarın dışında selüloz bir hücre çeperi vardır.

5 Şekil 4.8 Bitki hücresi Bitki hücreleri ile hayvan hücreleri arasında belirgin farklar bulunur. Bitki hücrelerinde kloroplast bitkilere kendi besinlerini yapma olanağı sağlar ve fotosentezin gerçekleştiği organeldir. Gelişmiş bitki hücrelerinde lizozomlar ve sentriyoller bulunmaz ve hareketli olmadıkları için kamçıları yokdur. Hayvan hücrelerinde ise kloroplast, hücre çeperi ve merkezi büyük bir koful yokdur.

6 Bir hücrenin kısımlarını inceleyebilmek için farklı yöntemler kullanılır. Santrifüj bu yöntemlerden en çok bilinenidir. Bu alet içine koyulan test tüpleri değişik hızlarda döndürülerek, yerçekiminden daha güçlü kuvvetlerin uygulanması ve hücrenin değişik bölümlerinin test tüpü dibinde toplanmaları sağlanır. İlk test tüpüne konulan doku hücreleri düşük hızlarda döndürülerek hücrelerin parçalanmaları sağlanır. Daha sonraki işlemlerde dönme hızı arttırılarak işlem tekrarlanır. Genel olarak daha ağır ve büyük hücre parçaları test tüpü dibinde toplanırken hafifi ve küçük organeller gibi hücre kısımları test tüpünün üst kısmında kalır bunları dibe çöktürebilmek için santrifüjün dönme hızı arttırılmalıdır. Ultra santrifüjler dakikada devir yapabilirler. Hücre çekirdeği Hücrenin en önemli görev gören yapısının hücre çekirdeği olduğu rahatlıkla söylenebilir. Diğer tüm organellerden daha büyüktür yaklaşık 5 mikrometre çapındadır. DNA eşlenmesi, organellerin ve metabolizmanın kontrolü hücre çekirdeğinin görevidir. Ayrıca çekirdekçik denen yapı aracılığıyla ribozom ve özel RNA yapımından da sorumludur. Çekirdeğin etrafı çift zarlı bir yapı şeklidedir ve zarların arası nm büyüklüğündedir. Ayrıca 9 nm çapında por adı verilen deliklere sahiptir. Çekirdek zarının çekirdek içine bakan tarafı çekirdek laminası adı verilen ağsı protein filamentlerden oluşmuş bir yapı ile bağlantı halindedir. Bu yapı çekirdeğe belli bir şekil kazandırır. Bu yapılar sadece por bölgelerinde bulunmaz, porlar özel proteinlerden tarafından meydana getirilmiştir RNA ve proteinlerin çekirdek bölgesine giriş çıkışları bu bölge yardımıyla meydana gelir. Çekirdek içindeki DNA kromatin adı verilen bir yapı şeklindedir. Çekirdek içerisinde dağınık bir yapıda olan kromatin hücre bölüneceği zaman kromozom adı verilen şekle dönüşür. Boyu kısalır ve kalınlaşarak çekirdek içerisinde sayılabilecek hale gelir. Hücre bölünme dışı bir zamanda kromatinin etrafı çeşitli organik moleküller ve su ile çevrilmiştir. Çekirdek plazması adı verilen bu yapı ağsı protein filamentlerle bütünleşmiş bir matriks yapıyı oluşturur. DNA hücre yönetimi görevini protein sentezini denetleyerek gerçekleştirir. Bu proteinler enzimlerin yapısını oluşturup kimyasal reaksiyon hızlarına etki edebileceği gibi, hormonların ve yapısal proteinlerinde temel yapı taşlarını oluşturabilir. Şekil 4.9 Hücre parçacıkları Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi test tüpü dibindeki çökelti üstünde bulunan kısım diğer test tüpüne aktarılır ve yüksek hızlarda döndürülür, Her işlem sonrası daha küçük parçacıkların elde edilmesi mümkün hale gelir. Şekil 4.10 Kromatin ve Kromozom yapısı

7 Şekil 4.11 Hücre çekirdeğinin yapısı Ribozomlar Prokaryotik hücrelerde ribozomlar serbest halde bulunurken ökaryotik hücrelerde ribozomlar ya sitoplazma içinde serbest halde ya da endoplazmik retikulum üzerinde bulunur. Ayrıca mitokondri ve kloroplast gibi organellerin içerisinde de ribozomlar bulunmaktadır. Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı yerlerdir. Ökaryotik ribozomlar prokaryotik ribozomlardan daha büyüktür ayrıca ribozomal RNA ve 50 farklı proteinden aralarında kovalent olmayan bağlarla birleşmesinden meydana gelmişlerdir. Her ribozom iki alt-birimden meydana gelmiştir. Yüksek hızda protein sentezleyen hücreler çok sayıda ribozom bulundurmaktadır. Örneğin insan pankreas hücreleri milyonlarca ribozom bulundurmaktadır. Serbest ribozomlardan sentezlenen proteinlerin çoğu sitoplazma içerisinde görev yapar. E.R üzerinde bulunan ribozomlarda sentezlenen proteinler zarların yapısına bağlanabilecekleri gibi, lizozomların enzimlerini oluştururlar ya da hücre dışına salgılanabilirler.

8 Şekil 4.12 Ribozomların yapısı İç-Zar sistemleri İç zar sistemleri ökaryotik hücrede büyük bir yer kaplar endoplazmik retikulum ve Golgi aygıtı bu sistemin iki ana organelidir. Bu sistem çekirdek zarı ile temas halindedir ve çekirdekten gelen mesajlar bu sistem tarafından algılanıp gerekli sentezler ve değişimler yapılarak salgılama işlevi gerçekleştirilir. Burda devreye lizozom denen organeller de girer. Endoplazmik retikulum Hücre hacminin yaklaşık %10 kadarı ER tarafından meydana getirilir. Zarsı ağ yapısındaki tübül ve keseciklerden meydana gelir. Çekirdek zarı ile devamlılık halindedir. Yapı ve görev bakımından birbirinden ayrı iki ER sistemi bulunur.düz ER sitoplazmik yüzeyinde ribozomlar içermez, kaba(granüllü) ER ise pürüzlü olarak elektron mikroskobunda görünür ve sitoplazmik yüzeyine ribozomlar tutunmuş haldedir. Düz endoplazmik retikulum yağların sentezi, karbonhidrat metabolizması, ilaç ya da zehirlerin toksik etkilerinin giderilmesi gibi görevleri vardır.hayvan hücrelerinde glikojenin hidrolize edilmesi burada gerçekleşir. Omurgalılarda eşey hormonları ve böbrek üstü bezlerden salgılanan steroid hormonlar burada sentezlenir. Kaba (Granüllü) ER ise içerdiği ribozomlar sayesinde protein sentezler. Ribozomların protein sentezleyen kısımları ER üzerindeki lumen (Sisterna) içerisindedir. Burda salgılanan proteinler doğal yapılarını kazanırlar. Ayrıca karbonhidratlarla birleşerek glikoproteinleri meydana getirirler. Salgı proteinleri keseler içerisinde ER zarını terk ederek transport keselerini meydana getirir ve golgi aygıtına aktarılır. Şekil 4.13 Endoplazmik retikulum

9 Golgi aygıtı Golgi aygıtı çeşitli hücrelerde değişik şekillerde bulunmasına rağmen gösterdiği ortak özellikler vardır. En önemlileri endoplazmik retikulumdan aldığı proteinleri modifiye ederek değiştirmesi bunları salgı paketçiği haline getirerek hücre içi ve hücre dışı hedef yerlerine gönderilmesini sağlaması ve bitki hücrelerindeki selüloz polisakkarit duvarın yapımına katılmak sayılabilir. Golgi aygıtı üst üste yassılaşmış zarsı keseciklerden (Sisterna) meydana gelmiştir. İki taraflı bir yüzey sistemine sahiptir. Cis yüzeyi ER den tomurcuklanarak gelen kesecikleri aldığı bölgedir. Burdan moleküller golginin trans bölgesine geçerken değişik işlemlere tabi tutulur. Protein ve polisakkaritlerin değiştirlmesi yenilerinin sentezi golgi tarafından yapılır. Golgi tarafından salgılanması gereken moleküller golginin transa bölgesine geçer ve vesiküller halinde salgılanır. Yaklaşık 1 mikrometre çapında tek zarlı organellerdir.lizozomların zarları lizozom iç ortamlarının asitik olmasını sağlar bunu sitoplazmadan aldıkları hidrojen iyonlarını lizozom içine pompalayarak gerçekleştirirler. Lizozom enzimleri asit ortamda daha iyi çalışır. Görev yapamayan organeller yada hücre içi materyallerde lizozomlar aracılığıyla parçalanır buna ötofaji denir. Örneğin kurbağa embriyoları ergin bireye dönüşürken kuyrukta bulunan hücrelerin lizozomları bu hücreleri parçalar ve böylece kuyruk kaybolmaya başlar. İnsan embriyosunda da parmak aralarındaki doku lizozomlar yardımıyla parçalanır. Lizozom enzimlerinin eksikliğide çeşitli hastalıklara neden olur. Örneğin pompe hastalığında glikojeni yıkan bir enzim eksiktir ve bu polisakkaritin birikmesi karaciğer hasara neden olur. Tay-Sacs hastalığında ise lipid sindiren bir enzimin yokluğu beyinde yağ Şekil 4.14 Golgi aygıtı Lizozom Golgi aygıtından koparak oluşan lizozomlar karbonhidrat, yağ ve protein gibi makromoleküllerin parçalanmasını sağlayan sindirim enzimleri taşırlar. birikimine ve beyin fonksiyonlarının bozulmasına neden olur. Hücre içerisine fagositozla alınan besin molekülleri bir sindirim kofulu meydana getirir. Golgiden oluşan lizozomlar birincil lizozom olarak kabul edilirler ve fagositozla alınan sindirim kofulu ile birleşmesi için ikincil lizozoma dönüşürler. Sindirim kofulu ile birleşen lizozomdaki enzimler kofuldaki besini parçalarlar.

10 Besin vakuolleri fagositozla oluşur. Tatlısularda yaşayan paramesyum (terliksi hayvan) gibi tek hücreli canlılarda hücreye giren fazla tatlı suyun dışarı atılmasını sağlayan kontraktıl vakuolleri vardır. Şekil 4.16 Vakuolun(Koful) yapısı Şekil 4.15 Lizozomların çalışma biçimleri Sindirim sonucu parçalanan besinler difüzyonla sitoplamaya yayılır. Parçalanmayan maddeler ve artıklar ise gene bir koful yardımıyla hücreden dışarı atılırlar. Birçok akyuvar çeşidinde lizozom sayısı daha çokdur. Vakuol Birçok ökaryotik hücrede koful(vakuol) olarak adlandırılan suda çözünmüş maddeleri içeren zarlı bir organel bulunur. Vakuollerin çeşitli görevleri vardır. Bitkilerde besin ve artık maddeler burada depo edilir. Bitkilerdeki vakuoller bitki hücresinin büyük bir kısmını kaplar. İç zar sistemlerine ait olan bitki hücresindeki merkezi büyük vakuoller tonoplast adı verilen bir zarla çevrilmiştir. Besin depolayabilen merkezi vakuol, potasyum ve klor gibi inirganik maddeleride depolayabilir. Bazı vakuoller renk veren bitkisel pigmentleride depolayabilir.bunlar çiçeklerdeki hücrelerde böceklerin tozlaşma için çiçeğe çekilmesine yardımcı olurlar. Peroksizom Hücrelerde metabolik reaksiyonlar sonucu oluşan hidrojen peroksiti parçalamak bu organellerin görevidir.peroksizomlar küçük organellerdir, yaklaşık 0.2 ve 1.7 mikrometre aralığındadırlar. Bir zar ve çok sayıda enzim içerirler. Mitokondri ve kloroplast gibi organellerin yakınında bulunurlar. Hidrojen peroksitin bu organelde oluşması ve onu yıkan enzimlerinde bu organelde bulunması, hücre işlevleri için hücrenin bölmelere ayrılmış yapısının Şekil 4.17 Peroksizom

11 önemini ortaya koyar. Glioksizom ise bitki tohumlarında bulunan yağın şekere dönüşümünü sağlayan özel peroksizomlardır. Böylece bitki tohumlarının filizlenmesi sağlanır. Enerji üreten organeller Mitokondri ve kloroplastlar hücrede enerji dönüşümlerini gerçekleştiren oganellerdir. Mitokondrilerde hücre solunumu gerçekleşir. Kloroplastlarda ise güneş ışığının soğurulması sonucu ATP sentezi yapılır. Sentezlenen ATP ler kloroplastlarda organik madde sentezinde kullanılır.her iki organelde kendine ait bir DNA ve ribozomlar içerir. Kendi kendilerine büyüyüp bölünerek çoğalabilirler. Mitokondri Ökaryotik hücrelerin hepsinde bulunurlar. Sayıları hücrelerin aktiviteleri ile ilgilidir. Örneğin kas hücrelerinde çok sayıda mitokondri bulunur. Mitokondrilerde iki zar vardır. Dış zar düz iken iç zar krista adı verilen bölmelere sahiptir. Ayrıca iç zar ile dış zar arasında bir alan bulunur. Ortadaki boşluk ise mitokondri matriksi olarak adlandırılır. Burda birçok çeşit enzim mitokondri DNA sı ve ribozomlar bulunur. ATP sentezinden sorumlu moleküller iç zar üzerindedir. Şekil 4.19 Kloroplast Kloroplast Klorofil adı verilen fotosentezin gerçekleşmesini sağlayan pigmentler aynı zamanda bitkilere yeşil renk verilmesinden de sorumludurlar ve özelleşmiş bir plastid çeşidi olan kloroplastlarda bulunurlar. Kloroplastlarda da iki zar sistemi bulunur.tilakoit adı verilen iç zar sistemleri madeni para gibi üst üste dizilmiş haldedirler ve bu şekilde granum olarak adlandırılırlar. Bunların dışında kalan sıvı kısımda ise kloroplast DNA sı ribozomlar ve enzimler bulunur.bu kısma ise stroma denir. Bölünerek çoğalabilme özellikleri vardır. Kloroplastlardan başka plastid çeşitleride vardır. Kromoplastlar bitkilere sarı, kırmızı, turuncu renklerin verilmesinden sorumludurlar. Meyvelerde ve çiçeklerin taç yapraklarında bulunurlar, bu tip yerlerde fotosentez gerçekleşmez. Lökoplastlar ise karbonhidrat ve yağ depo eden plastid çeşitleridir. Bitkilerin kök ve gövde gibi organlarında bulunurlar. Şekil 4.18 Mitokondri

12 Şekil 4.20 Kromoplast ve lökoplast Endosimbiyoz teori Bu teori kloroplast ve mitokondri gibi organellerin nasıl oluştuğu ile ilgili bir açıklamadır. Bilindiği gibi bu organellerin kendilerine ait bir DNA sı, ribozom ve enzim sistemleri bulunur, kendi başlarına bölünerek çoğalabilirler. Tüm bu veriler, yaklaşık 2 milyar yıl önce mitokondri ve kloroplast benzeri bakterilerin diğer tek hücreli canlılar tarafından yutulmasıyla bir simbiyoz yaşam başladığı hipotezini desteklemiştir. Ortak yaşam mitokondri ve kloroplast içeren hücrelere avantaj sağlayarak çoğalmalarına neden olmuştur. Kanıtlar aşağıdaki gibi özetlenebilir...mitokondri ve kloroplastın kendilerine ait bir DNA ları vardır...kloroplast ve bugünkü fotosentetik bakteriler arasında birçok enzim benzerliği vardır. Mitokondri ve kloropast DNA dizileri ile bakteri DNA ları arasında benzer sıra dizileri bulunur. Mitokondri ve kloroplastın çift katlı zara sahip olmalarının nedeni onları yutan hücre zarı ve kendi hücre zarlarıdır. Hücre iskeleti Organelleri koruyan bir hücre zarı olmakla beraber hücrede çeşitli şekillerde ince fibriller bulunur.bunlar hücre iskeleti denilen bir yapıyı meydana getirirler.üç önemli görevleri vardır.bunlar, Hücreye desteklik ve şekil vermek Çeşitli şekillerdeki hücre hareketini meydana getirmek Hücre içinde motor proteinlerin organelleri taşıması için bir yol meydana getirmek Hücre hareketi hem hücrenin yer değiştirmesi, hem de hücre kısımlarının hareketi anlamında kullanılabilir. Hücre hareketi hücre iskeletinin, motor moleküller olarak isimlendirilen proteinlerle etkileşimi sonucu meydana gelir. Bu motor moleküller, hücre iskeleti bileşenlerinin birbiri üzerinde kaymasını sağlayarak sil ve kamçının hareketini oluşturur. Ayrıca hücre iskeleti fagositoz ve hücre zarının besin kofulu oluşturmasında da görev alır. Şekil 4.21 Endosimbiyoz ilişki

13 Şekil 4.22 Hücre iskeleti Mikrofilamentler Mikrofilamentler 7nm çapında sert çubuklardır. Aktin moleküllerinden meydana gelmişlerdir. Bir mikrofilament aktin alt birimlerinden oluşmuş ve birbiri üzerine sarılmış iki zincirden meydana gelir. Tüm ökaryotik hücrede bulunurlar. İki önemli görevleri vardır, birincisi hücre hareketini gerçekleştirmek diğeri ise hücre şeklini korumak. Miyozin proteini ile birlikte kas hücrelerinde kas kasılmasından sorumludurlar. Ayrıca hücre bölünmesi sırasında hücrenin iki yavru hücreye ayrılmasına neden olan sitoplazma bölünmesini gerçekleştirirler. Mikrofilamentlerin diğer proteinlerle birlikte (Miyozin) bir araya gelerek oluşturduğu yapı plazma zarının hemen altında olup hücre biçiminin desteklenmesine yardımcı olur ayrıca gerilme ve basınçlara karşı dayanıklılık sağlar. Bağırsak içinde bulunan ve madde emilmesini sağlayan mikrovillusların merkez yapılarını mikrofilamentler meydana getirir. Bitki hücrelerinde aktin miyozin etkileşimi sayesinde sitoplazma akımı meydana gelir ve böylece hücre içerisinde madde dağıtılması sağlanır. İntermediyer filamentler Bunlar mikrofilmentlerden daha kalın, mikrotübüllerden ise daha incedir.(yaklaşık 8-12 mikrometre çapında) Bileşimleri açısından bütün ökaryotik canlı hücrelerinde yapıları aynıdır. Hücre biçimlerini güçlendirme, organellerin hücre içerisindeki yerlerini sabitleme gibi görevleri vardır. Örneğin çekirdek ara filamentlerden oluşan bir kafes içerisinde oturur. Ayrıca sinir hücrelerinin impuls ileten uzantıları bu filamentler tarafından güçlendirilir. Şekil 4.23 Mikrofilamentlerin yapısı

14 Mikrotübüller Tüm ökaryotik hücrelerde bulunurlar. Çapları yaklaşık 25 nanometre dir.içleri boş olan tübül duvaru, tübilin adı verilen globüler proteinlerden meydana gelmişlerdir. Hücre iskeletini oluşturmakla birlikte hücre içeride organellerin taşınması, kamçı ve sil yapısının meydana getirilmesi, sentrozomları oluşturmları gibi birçok görevleri vardır. Kamçılar silserden daha büyük olurlar, tek başına olabildikleri gibi bazı hücrelerde iki tanede bulunurlar.siller ise kamçılardan daha küçüktür ve hücrede çok sayıda bulunur. Her iki yapıda hücre hareketinden sorumludur. Kamçı dalgalanarak hareket ederken, siler ise eş güdümlü olarak kayığın küreklerine benzer hareketde bulunurlar.sil ve kamçının merkez eskinende dokuz adet mikrotübül çifti bir daire oluşturacak biçimde dizilmiştir.bu halkanın orta kısmında iki tane ayrı mikrotübül vardır.(genel diziliş 9+2) Mikrotübülleri yan kollar birbirlerine bağlar, bunlar motor proteinlerdir. Sil ve kamçı hareketi bu motor proteinlerin gücü sayesinde gerçekleşir. Sil ve kamçının temel(bazal) kısmında ise mikrotübül dizilişi biraz farklıdır. Merkezde bir çift mikrotübül bulunmaz ve 9 adet üçlü mikrotübül sistemi vardır. Mikrotübüllerin hareketi birbirleri üzerinde kayma şeklinde olur.bunu sağlayan ise dynein motor proteinleridir.hücre içerisinde diğer taşıyıcı motor protein ise kinesindir. Bu protein bir organeli mikrotübül üzerinde bir bölümden başka bir bölüme doğru mekaniksel bir şekilde taşıyabilir. Şekil 4.24 Kamçı ve silin yapısı Şekil 4.25 Dynein ve Kinesin

15 Sentriyollerin yapısı sil ve kamçıların bazal bölgesine çok benzerler.bir sentrozom bir çift sentriyolden meydana gelmiştir.her biri üçlü mikrotübüllerin dokuz set halinde dizilmesinden meydana gelmiştir.bitki hücrelerinde sentrozom bulunmaz görevleri hücre bölünmesinde kromozomların hareket edeceği iğ ipliklerini meydana getirmektir. Bitkilerde bulunan selüloz yapıdaki hücre duvarı, onları hayvan hücrelerinden ayıran en önemli özelliktir.genç bitki hücrelerinde birincil hücre duvarı olarak salgılanır.bu duvarlar arasında pektin denilen polisakkarit çeşitleri açısından zengin olan ince bir tabaka bulunur.buna orta lamel adı verilir. Hücre duvarları kalınlaştıkça ikincil hücre duvarı da oluşur. Hücrelerin birbirleri arasındaki madde alışverişi ise plazmodesma adı verilen geçitler yardımı ile sağlanır. Hayvan hücrelerinde ise hücre dışı matriks desteklik sağlar.bu yapı hücreler tarafından salgılanan glikoproteinlerden oluşur. En önemlisi ise kollojendir. Kollojen lifler proteoglikanlardan örülmüş bir ağ yapısı içerindedir. Bunlar hücre zarında bulunan gikoprotein yapıda karbonidrat açısından zengin yapılardır.kollojen lifler fibronektin adı verilen başka organik moleküllerle bağlantılıdırlar. Bunlar hücre iskeletinin mikrofilamentlerine bağlı integrin adı verilen ve hücre zarının diğer tarafına geçen poroteinlerle bağlantılıdırlar. İntegrinler aracılığıyla hücreyle iletişim kuran hücre dışı matriks hücrenin davranışını düzenleyebilir. Şekil 4.26 Sentrozomun yapısı Hücre yüzeyi bağlantı bölgeleri Hücre dışı matriks alanında olan değişimler kimyasal ve mekaniksel etkiler sonucu hücre iç alana iletilebilir.bu yolla belirli bir dokunun hücre dışı matriksi dokudaki tüm hücrelerin eş güdümlü olarak davranmasını sağlayabilir. Hücreler arasındaki doğrudan bağlantılarda bu eşgüdümü meydana getirir. Şekil 4.27 Bitki hücre duvarları

16 içeriğini epitelin dış yüzeyinde yer alan vücut sıvısından uzak tutar. Desmosomlar hücreleri güçlü takalar halinde birbirlerine bağlayan perçinler gibi davranırlar.bir protein olan keratinden yapılmış ara filamentler desmozomları destekler. Ara bağlantılar birbirlerine komşu hayvan hücreleri arasında sitoplazmi bağlantılar kurulmasını sağlar. Bu porlar yardımıyla tuz iyonları, şekerler, amino asitler gibi maddelerin geçmesine izin verecek yapıda olup etrfları özel zar proteinleri ile çevrelenmiştir. Şekil 4.28 Hayvan hücresindeki hücre dışı matriks yapı Hayvan hücrelerinde üç temel hücreler arası bağlantı tipi bulunur. Bunlarsıkı bağlantılar, desmosomlar ve ara bağlantılardır. Sıkı bağlantılarda komşu hücelein zarları kaynaşmış gibidir. Hücre dışı sıvısının epitel hücre tabakısının dışına sızması engellenir. Şekilde görüldüğü gibi bağırsak epitelinin sıkı bağlantıları, bağırsak Hücreleri birbirlerine tutturur. Ara bağlantılar. (Madde iletişim bağlantıları) Şekil 4.29 Hayvan hücrelerinin hücreler- arası bağlantıları