GENEL BOTANİK PROF. DR. BEDRİ SERDAR

Kloroplastlar Kloroplastlarda bulunan yeşil renk maddesi olan klorofiller, güneş enerjisini absorbe eder ve depo ederler. Adenozindifosfat (ADP) ve Fosfat (PO4) ın birleşmesiyle Adenozintrifosfat (ATP) kloroplastlarda teşekkül eder. Bu olaya Fotosentetik Fosforilizasyon veya Foto Fosforilizasyon ya da Foto Fosforilasyon adı verilir. Bu olayla sağlanan enerji solunumla sağlanan enerjinin otuz katı daha fazladır.

KROMOPLASTLAR Kromoplastlar, klorofil dışındaki pigment maddelerini taşıyan plastidlerdir. Kromoplastlar, renk maddesi olarak turuncu renkli olan Karotin sarı renkli olan Ksantofil ve Karotinle aynı formüle sahip kırmızı pigment maddesi olan Likopin gibi karotinoidleri ihtiva ederler. Genellikle çiçeklerin ve meyvelerin kırmızı, turuncu ve sarı renklerini kromoplastlardaki bu renk maddeleri (Karotinoidler) sağlarlar.

Bugün toplam 70 in üzerinde karotinoid çeşidi bilinmektedir.

LEUKOPLASTLAR Leukoplastlar, renk maddesi bulundurmayan plastidlerdir. Genellikle bitkilerin toprak altındaki kök, yumru gövde ve rizom gibi ışık görmeyen organlarında veya ekseriya yaprak ve gövdelerin renksiz primer örtü (epidermis) dokularında olduğu gibi, kuvvetli ışığa maruz olan dokularda bulunurlar. Bitkilerin karanlıkta bulunan organlarındaki leukoplastlar, ışık etkisinde kalınca klorofil oluşturarak kloroplast haline geçerler. Örneğin; Patates (Solanum tuberosum) in yumru gövdeleri ışığa maruz bırakılırsa yeşilrenk alır.

VAKUOLLER Genç ve olgunlaşmamış hücrelerde, hücreyi tamamen doldurmuş sitoplasma içinde yağ damlacıkları şeklinde görülen çok sayıda vakuol bulunmaktadır. -Hücre olgunlaştığında vakuoller, hücrenin tüm lümenini kaplayacak şekilde birleşerek büyük bir vakuol oluştururlar.

Vakuoller, öz sularından dolayı yoğunluk değişmeleri gösterebildikleri için, hücrenin su alış-verişinde önemli rol oynarlar. Su alış-verişi vakuollerin önemli özelliğidir.

Su moleküllerini kolaylıkla geçiren bu zar (Tonoplast), daha büyük molekül ve iyonları zor geçirir. Bu zar, bu özelliğinden dolayı, hücrede plasmoliz ve deplasmoliz olaylarında rol oynar.

*** Canlı bir hücrenin öz suyu yoğunluğu, çevresindeki eriyiğin yoğunluğundan az olursa (Hipotonik), yoğunluğu çok olan tarafa doğru bir akım olacağından, hücre öz suyu kendi yoğunluğundan daha yoğun (Hipertonik) olan tarafa doğru akmaya başlar. Vakuoldeki suyun çıkmasıyla hücrenin selüloz çeperine dayalı bulunan plasmanın basıncı düşer, hücre büzülüp küçülmeye başlar. Vakuoldeki suyun çıkması devam ederse plasma daha da büzülür ve selüloz çeper bu büzülmeye eşlik edemez ve plasma çeperden ayrılır, bu olaya Plasmoliz denir. Plasmanın selüloz çeperden ilk ayrılma anına Sınır Plasmoliz adı verilir. Hücreden su çıkmaya devam ederse plasma büzülerek hücrenin ortasına çekilir, bazen de ince plasma köprücükleri ile çepere bağlı kalır. *** Plasmolize uğrayan hücre, bu defa kendinden daha az yoğun olan saf su içine konulursa, vakuoldeki eriyiğin yoğunluğu saf sudan daha yoğun olduğundan hücre bu defa dışarıdan (az yoğun ortamdan) su almaya başlar, plasma çepere doğru dayanır. Bu olaya da Deplasmoliz adı verilir.

Dış ortamdan su alma olayı devam ederse plasma selüloz çepere basınç yapar, hücrenin hacmi artar ve öyle bir an gelir ki hücre daha su alamayacak hale gelir. Bu durumda hücre Turgor (Doygun) haldedir denir.

NUKLEUS Protoplast, bitkinin gerek metabolizma, gerekse bölünme ve büyümesinde önemli rol oynayan bir organel taşır ki buna Nukleus (Çekirdek) adı verilir. Nukleus ilk defa 1831 yılında Robert Brown tarafından orkide hücrelerinde görülmüştür.

Bütün yüksek hayvan ve bitki hücrelerinde nukleus mevcuttur. Böyle gerçek nukleusu bulunan hücrelere Eukaryotik hücreler.

bakteriler (Bacteriophyta), mavi-yeşil algler (Cyanophyceae) gibi bazı aşağı organizmaların hücrelerinde nukleus bulunmaz. Böyle gerçek nukleusu bulunmayan hücrelere de Prokaryotik hücreler adı verilir.

Bir nukleusta aşağıdaki kısımlar vardır; - Karyoteka ( Nukleus Zarı) - Karyolenf ( Nukleus Öz suyu) - Nukleoluslar (Çekirdekçikler) - Kromonema (Kromatin İplik) ve bu ipliksi yapının meydana getirdiği Kromatin tanecikleri

Nukleusun hücre içinde iki önemli fonksiyonu vardır Bunlardan biri hücre içindeki metabolik aktivitelerin son kontrolü diğeri hücre çoğalmasında kromatinin duplike edilmesidir.

Kromozomlar Hücre bölünmesi sırasında kromatin iplikçikleri, spiraller oluşturarak kalınlaşır ve boylarını kısaltarak kromozom haline gelirler. Kromozom, renkli cisim anlamına gelmektedir. Kromozomlara bazı boya maddeleriyle hücrenin diğer kısımlarından daha kuvvetli boyandığı için bu isim verilmiştir Kromozomlar, birbirini takip eden nesiller arasında benzerlik meydana getirirler ve böylece biyolojik varyasyonun temelini oluştururlar.

Canlılarda kromozomların sayısı, büyüklüğü ve şekli cinsten cinse ve türden türe değişir. Örneğin; kromozom sayısı en düşük olan organizma; Ascaris megalocephalo univalens (Solucan) dir (2n = 2). Kromozom sayısı en yüksek olan organizma ise; Ophyoglossum vulgatum (Eğrelti) dur (2n = 500).

Biri anadan, diğeri babadan gelen, şekil ve yapı bakımından birbirine benzeyen kromozomlara HOMOLOG KROMOZOM denir. Homolog kromozomların karşılıklı lokuslarında bulunan ve aynı karakter üzerine farklı yönde etki eden genlere ALLEL GEN denir (Aa). Allel genlerden fenotipte kendi etkisini belli eden gene DOMİNANT veya Baskın (A), etkisi gizli kalan gene de RESESİF veya Çekilgen (a) adı verilir. Homolog kromozomların karşılıklı lokuslarında bulunan ve aynı karakter üzerine aynı yönde etki eden genlere İDENTİK GEN denir (AA veya aa gibi).

Homolog kromozomların karşılıklı lokuslarındaki identik genlere (AA veya aa) sahip olan zigotlara HOMOZİGOT, böyle zigotlardan meydana gelen fertlere Homozigot fert, Allel genlere (Aa) sahip olan zigotlara HETEROZİGOT, böyle zigotlardan meydana gelen fertlere de Heterozigot fert denir

NUKLEUSUN KİMYASAL BİLEŞİMİ Biyokimyasal, sitolojik ve sitokimyasal incelemeler nukleusun bileşiminde en önemli kısmı Nukleoproteinlerin oluşturduğunu göstermiştir. Bundan başka nukleusta ; Bazı enzimler Lipidler P, K, Na, Ca, ve Mg gibi mineraller bulunmaktadır

Nukleotidin Yapısı

Nukleoproteinlerin oluşumunun şematik açıklaması

Nukleik asitler, bir pentoz yani şeker (dezoksiriboz veya riboz), bir baz grubu (purin ve primidin) ve bir fosfattan meydana gelirler. Şeker ile baz nukleositi oluşturur, nukleosit ile fosfat da nukleotidi meydana getirir, nukleotidler de birbirine bağlanarak nukleik asitleri meydana getirirler Nukleik asitler de protein ile Nukleoproteinleri oluşturur.

-Yapısında şeker olarak dezoksiriboz bulunan nukleotide Dezoksiribonukleotid, riboz bulunana da Ribonukleotid adı verilir. -Yapısında şeker (pentoz) olarak dezoksiriboz (deoksiriboz) bulunan nukleotidlerden oluşan nukleik asit dezoksiribonukleik asit, riboz bulunan nukleotidlerden oluşan nukleik asit de ribonukleik asit adını alır.

DEZOKSİRİBONUKLEİK ASİT (DNA) Dezoksiribonukleik asit, nukleotidlerin birbirine bağlanarak uzun zincirler oluşturması ile meydana gelir. Polinukleotidleri meydana getirmek üzere nukleotidler birbirine bağlanırken, bir nukleotidin şekeri diğerinin fosfat grubuna bağlanır. DNA da pürin bazları; Adenin ve Guanin, pirimidin bazları Sitozin ve Timin dir.

DNA molekülü, birbirine zıt yönde sarmal olarak bulunan iki polinukleotid zincirinden meydana gelmiştir. İki polinukleotid zinciri bazlar arasındaki hidrojen köprüleriyle birbirine bağlanırlar. Bu bağlanma Adenin-Timin, Guanin-Sitozin şeklindedir. Adenin ile timin bazları 2H köprüsü ile, Guanin ile sitozin bazları ise 3H köprüsü ile birbirine bağlanırlar

DNA molekülünde nukleotidlerin kondansasyonu ile polinukleotid zincirlerinin oluşumu

DNA molekülünde polinukleotid zincirindeki yapının zikzaklı olması, fosfatın bir beşinci karbona, bir üçüncü karbona bağlanmasından ileri gelmektedir. Her DNA molekülünde A/T=1 ve G/C=1 dir. Fakat AT/GC oranı organizmadan organizmaya değişir. DNA nın spesifikliği nukleotidlerin özel bir sıra ile dizilmesinden ve baz çiftlerinin de bu özel oranda olmasından ileri gelmektedir.

Genetik informasyon DNA üzerinde şifrelenmiştir. Canlıların çeşitli karakter göstermeleri adenin, guanin, sitozin ve timin bazlarının farklı sıralanmasından meydana gelir.

DNA nın replikasyonu (çoğalması), semikonservatif tiptedir. Replikasyon için iki iplik birbirinden ayrılır. Bu ayrılma işi bir uçtan başlayarak diğer uca doğru devam eder. Polinukleotid iplikleri aralarındaki hidrojen köprülerinin kopmasıyla birbirlerinden ayrılırlar. Birbirinden ayrılan bu iplikler ortamdaki bazları ve gerekli olan diğer maddeleri kullanarak, kendileri için tamamlayıcı (komplemanter) olan yeni bir iplik meydana getirirler. Böylece bir DNA molekülünden iki DNA molekülü oluşmuş olur. Yavru moleküllerden her biri, bir eski bir yeni iplik ihtiva etmektedir. Bundan dolayı DNA nın replikasyonu semikonservatif (yarı konservatif) tir denir.

DNA nın replikasyonu (çoğalması)

RİBONUKLEİK ASİT (RNA) Ribonukleik asit de DNA gibi nukleotidlerin polimeridir. Nukleotidleri oluşturan yine şeker, baz ve fosfattır. Ancak RNA da şeker olarak riboz bulunur. Bazlardan da timinin yerine urasil bulunur. Bu farklara RNA nın tek iplikten meydana geldiğini de ilave etmek gerekir. RNA yı parçalayarak nukleotidlerine ayıran enzim Ribonukleaz (RNaz) dır.

Üç çeşit RNA vardır 1- Ribosomal RNA (r-rna) : Sitoplasmadaki ribozomlarda bulunur. Nukleusta oluşur, nukleusta birikir ve daha sonra sitoplasmaya geçer. 2- Messenger (Haberci) RNA (m-rna) : En çabuk sentez edilen nukleik asittir. Nukleustaki bir DNA molekülünden veya onun bir kısmından almış olduğu mesajı, nukleus zarını geçerek sitoplasma içindeki ribozomlara taşır. 3- Transfer (Taşıyıcı) RNA (t-rna) : Amino asitleri ribozomlara taşır. Her amino asit çeşidi için özel bir t-rna çeşidine ihtiyaç vardır. Bu açıkladığımız üç RNA da nukleusta kromozomlar tarafından sentez edilir ve sonradan sitoplasmaya geçerler.

DNA ve RNA nın karşılaştırılması DNA RNA Bulunduğu yer Nukleus Sitoplasma, nukleolus ve kromozomlar Primidin bazları Sitozin, timin Sitozin, urasil Pürin bazları Adenin, guanin Adenin, guanin Pentozlar Dezoksiriboz Riboz Kabul ettiği boyalar Feulgen Bazofilik boyalar Hidrolize eden enzimler DNaz RNaz Hücrede rolü Kalıtsal Madde Protein Sentezi