Çeşitli Hücre Tipleri ve Bazı Mikroskobik Organizmaların İncelenmesi Yazarlar Prof.Dr. Ahmet ÖZATA Yrd.Doç.Dr. Cengiz TÜRE ÜNİTE 2 Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; hücrenin genel yapısı, prokaryotik ve ökaryotik hücre, bitkisel hücre ve sitoplazma hareketleri, hayvansal hücre ile, çevremizdeki bazı mikroskobik organizmaların incelenmesiyle ilgili deneyleri yapmayı ve incelemeyi öğreneceksiniz. İçindekiler Giriş 13 Hücrenin Genel Özellikleri 13 Özet 20 Değerlendirme Soruları 20 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar 21
Çalışma Önerileri Bu ünitedeki deneyleri uygulamadan önce Ön Lisans Eğitimi Fen Bilgisi Biyoloji konularını içeren kitaplarınızdaki hücre ile ilgili konuları mutlaka gözden geçiriniz. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ 13 1.Giriş "Canlılığın yapısal ve fonksiyonel birimi hücredir" şeklinde özetleyebileceğimiz hücre teorisi biyolojinin en önemli temel kavramlarından biridir. Bu kavramın yerleşmesi çabuk ve kolay olmamıştır. Robert Hooke'un (1635-1703) bir mantar parçasından aldığı kesiti mikroskopta gözlemesiyle başlayan çaba bir çok bilim adamının katkısıyla yaklaşık olarak 200 yıl süren bir gelişmeden sonra hücre teorisinin kurulmasıyla sonuçlanmıştır. Hücre teorisinin gelişmesinin bu kadar uzun sürmesinin başlıca nedeni hücrelerin morfolojik, anatomik ve fizyolojik yönden çok çeşitlilik göstermeleridir. Bu sebeple bir çok biyolog canlı dokularda gözledikleri bu çok farklı yapıları bir hücre kavramında birleştirmekte güçlük çekmişlerdir. Bütün hücrelerin ortak tarafının olduğunu farketmek ve şekillerinde, büyüklüklerinde gözlenen farklılıkların önemli sayılmaması gerektiğini anlamak kolay olmamıştır. Bugün hücrelerin anatomi ve fizyolojilerinde ortak yönlerinin yanısıra büyük bir çeşitliliğinde bulunuşunu, evrim teorisinin ışığı altında anlamakta güçlük çekmiyoruz. Tarihi gelişiminde hücre teorisinin evrim teorisinden önce kurulduğunu hatırlayacak olursanız gelişmenin neden bu kadar uzun sürdüğünü anlamış olursunuz. 2. Hücrenin Genel Özellikleri Hücre canlı organizmanın yapı ve görev bakımından kendi başına yaşayabilen en küçük canlı birim olmasına rağmen, mavi-yeşil algler, bakteriler ve virüsler gibi hücreden daha basit yada ilkel canlı birimleride vardır. Gerçek bir çekirdeği olan yani çekirdekleri bir zarla sitoplazmadan ayrılmış olan hücrelere Ökaryotik hücreler, çekirdek materyalleri sitoplazmaya karışmış olan hücrelere de Prokaryotik hücreler adı verilir. Yukarıda sözünü ettiğimiz mavi-yeşil algler ve bakteriler bu grup içinde yer alırlar. Bazı ökaryotik hücrelerin belirli bir biçimleri varken, bazılar ise belirli bir biçime sahip değildirler. Hayvanlara ait hücreler genellikle küre biçiminde olurken, bitkisel hücrelerin genel yapısı prizmatiğe yakındır. Bu belirtilen şekillerin dışında yassı, uzun ve silindirik hücrelerede rastlanabilmektedir. Ökaryotik bir hücre yapısında temel olarak üç yapı göze çarpar. Bunlar hücre zarı, sitoplazma ve çekirdektir. Hücre zarı; hücreye şekil veren, hücre ile bulunduğu ortam arasında madde alışverişini sağlayan seçici geçirgen bir zardır. Bitki hücrelerinde hücre zarının dışında sert ve koruyucu özellikte, selülozdan teşekkül hücre çeperi bulunur. Sitoplazma; hücre zarı ile çekirdek zarı arasında kalan ve içerisinde su, inorganik madde, organik madde ve organellerde içeren bir oluşumdur. Bu organeller ri- AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
14 ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ bozom, golgi cisimcikleri, mitokondri, endoplazmik retikulum, lizozom, koful, sentrozom ve plastidlerdir. Bu organellerden sentrioller hayvan hücrelerinde bulunurken, yüksek bitki hücrelerinde bulunmazlar. Plastidler ise, yalnızca ökaryotik bitki hücrelerinde görülen organellerdir. Bu plastidlerden renksiz olanlarına levkoplast, yeşil renkli olan ve fotosentezde aktif olarak rol oynayanlarına kloroplast, sarı, turuncu ve kırmızı renge sahip bitkilerin daha çok çiçek ve meyve gibi renkli kısımlarında bulunanlara ise kromoplastlar adı verilir. Kofullara (vakuoller) ise, daha çok bitkisel hücrelerde rastlanır. Çekirdek (nukleus); sitoplazmadan gene çift katlı olan çekirdek zarı ile ayrılır. İçeresinde bir yada daha fazla çekirdekçik ile genetik (kalıtsal özellekleri) materyali içeren kromozomlar bulunur. Bu çalışmada hücreleri mikroskopta gözleyeceksiniz, uygun boyalar kullanarak hücre kısımlarını daha iyi görmeye çalışacaksınız. Deney 1: Şişe Mantarı İncelenmesi Araç ve Gereçler: Mikroskop, 1 adet bistüri, lam, lamel, kurutma kağıdı, şişe mantarı. Uygulama: Çalışmaya Robert Hooke'un yaptığını tekrarlayarak başlamak yerinde olacaktır. Mantar, bir çeşit meşe ağacının (mantar meşesi) kabuğudur. Bir şişe mantarının düzgün bir yüzeyinden jiletle çok ince bir kesit alarak bir lam üzerine koyunuz. Kesit aldığınız yüzeye dik bir düzlemden ikinci bir kesit alarak bunuda diğerinin yanına yerleştiriniz. Üzerine damlalıkla bir veya iki damla su damlatıp lamelle kapatınız, arada çok fazla hava kabarcığı kaldığını görürseniz tırnak ucuyla hafifçe bastırabilirsiniz. Preparatınızı önce küçük sonra büyük objektifle inceleyiniz. Genellikle aldığınız kesitin en ince olduğu yerler kenarlarıdır. Bu kısımlarda hücreler daha net olarak görülebilir. Şimdi hazırladığınız preparatı inceleyerek, gördüğünüz hücrelerin büyüklükleri, canlılıkları ve hücreler arası boşluklarının olup olmadıklarını gözlemleyiniz. Hücrelerin yapısı ile meydana getirdikleri mantar dokusunun fonksiyonları arasında bir uygunluk olup olmadığını ortaya koymaya çalışınız. Deney 2. Prokaryot Hücrenin İncelenmesi Araç ve Gereçler: Mikroskop, lam, lamel, damlalık, su, Crococcus kültürü. Uygulama: Prokaryot hücrelere örnek olarak bu çalışmamızda mavi-yeşil alglerden (Cyanophyceae) Crococcus cinsine ait örnek incelenecektir. Rutubetli yerlerde ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ 15 saksıların dışında yeşil olarak görülen yerlerden prokaryot örnekleri kazınarak su içine alınarak incelemek mümkündür. Su içerisinde Crococcus bulunan kültürden bir damla alınarak lam üzerine damlatılır. Daha sonra üzerine lamel kapatarak mikroskop altında inceleyebilirsiniz (Şekil 2.1). Müsilaj kılıf Kromoplazma Setroplazma Şekil 2.1: Crococcus sp. Hücresinin Genel Görünüşü. İncelediğiniz objenin hücre şeklini ve kısımlarını iyice görmeye çalışın. İncelediğiniz hücre içinde belirgin bir çekirdek kısmının olup olmadığına dikkat ediniz. Deney 3. Bitkisel Hücrelerin İncelenmesi a - Serbest Hücre Araç ve Gereç: Mikroskop, lam, lamel, damlalık, Pyracantha sp.(ateş dikeni) ve Malus sp. (elma) meyvası, su, lugol, bistüri. Uygulama: Ateş dikeni veya elma meyvasının mezokarpından (kabuk altındaki etli kısım) bistüri ucu ile az bir kısım alınır. Gevşek ve unsu yapıdaki bu doku lam üzerine konan bir damla suyun içerisinde iğnenin ucuyla dağıtılır ve üzeri kapatılır. Lamelin üzerine biraz parmak ucuyla bastırılarak materyalin daha güzel dağılması sağlanabilir. Şekil 2.2: Pyracantha'da (Ateş Dikeni) Serbest Hücre (n: nukleus (çekirdek), v: vakuol, hç: hücre çeperi, kr: kromoplast). AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
16 ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ Hazırlanan preparat önce küçük büyütmeyle gözlenir. Uygun bir hücreye odaklanarak daha büyük büyütme oranlarında incelenir (Şekil 2.2). Büyütülmüş tek hücrede, dışta ince selüloz çeper ve içte tanecikli bir yapı içeren sitoplazma görülür. Sitoplazmasında çok sayıda küçük ve tanecikli şeffaf yapıda vakuoller görülür. Çekirdekleri oval ve küresel olup plastidler tarafından örtülmüş durumdadır. Çekirdeği daha iyi görebilmek için lamelin kenarından lugol damlatılarak preparat boyanır. Boyama ile çekirdek sarımsı-kahverengi gözükür. Sitoplazma içerisindeki çok sayıdaki sarı-turuncu renkteki kromoplastları ayırdetmek mümkündür. b - Doku Halinde Hücre Araç ve Gereçler: Mikroskop, lam, lamel, damlalık, Mutfak soğanı (Allium cepa), su, lugol, bistüri. Uygulama: Boyuna dörde ayrılan soğan parçalarının kök ve uç kısımları kesilerek, etli yaprakların tekrar ayrılması sağlanır. Alt yüzeydeki koruyucu zar (epidermis) biraz zor ayrılır, ancak üst yüzeydeki kısım, dokudan daha kolay ayrılabilir. Bu şekilde ayrılan zardan dikdörtgen biçiminde bir parça kesilerek pens yardımıyla lam üzerindeki bir damla suyun üzerine yerleştirilir. Yerleştirme anında yüzeyin katlanmamasına dikkat edilmelidir ve lamelle kapatılır. Suyun fazlası kurutma kağıdı ile emilir. Lamel üzerinde mikroskobik görüntüyü bozan su kalmamasına dikkat edilir. Hazırlanan preparatı önce küçük büyütme ile inceleyerek çok sayıda hücrenin biraraya gelerek oluşturduğu hücre dokusunu görmeniz mümkündür (Şekil 2.3). Daha sonra yapacağınız yüksek büyütmelerde ise, tek bir hücreyi oluşturan kısımları görmeniz mümkün olacaktır. Objeyi dikkatlice incelediğinizde hücre çeperlerinde geçitlerin varlığını, sitoplazmanın ince bir şerit halinde hücre çeperine doğru çekilmiş olduğunu göreceksiniz. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ 17 Şekil 2.3: Soğan Bitkisinde (Allium cepa) Doku Halinde Hücre (a- genel görünüş, b-tek bir hücre, g: geçit, n: nükleus (çekirdek), s: sitoplazma, o: orta lamel, hç: hücre çeperi, v: vakuol) Deney 4. Bitki Hücrelerinde Sitoplazma Hareketi Yüksek yapılı bitkilerde hücre içinde sitoplazma, akıcılığının yada yer yer yüzey geriliminin değişmesi nedeniyle sürekli hareket halindedir. Daha çok endoplazmada belirgin olan bu plazma hareketi, plazmanın beraberinde sürüklediği plastidler sayesinde mikroskop altında kolayca izlenebilmektedir. Eğer plazma hücre çeperine paralel olarak hareket ediyorsa, bu harekete rotasyon, vakuoller çevresinde değişik yönlerde hareket ediyorsa, buna da sirkülasyon denir. Araç ve Gereçler: Elodea bitkisi (akvaryumculardan temin edilebilir), Tradescantia (telgraf çiçeği) bitkisinin açmış çiçeği, mikroskop, lam, lamel, pens, damlalık, ılık su, su, lup. Uygulama: Elodea bitkisinde rotasyon hareketlerini inceleyebilmek için, bitkiden alacağınız bir yaprağı pens yardımıyla bir damla su bulunan lam üzerine koyarak, hava kabarcığı kalmayacak şekilde lameli üzerine kapatınız. Hazırladığınız preparatı büyük objektifle inceleyip, sitoplazma hareketini görmeye çalışınız. Hareket çok yavaş ise, preparata ılık su ekleyerek tekrar gözleyiniz. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
18 ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ Sirkülasyon hareketini incelemek için açılmış bir telgraf çiçeği bitkisini lupla inceleyiniz. Çiçeğin erkek organlarının sapçık kısmında ince tüyler göreceksiniz. Erkek organlardan bir tanesini dibinden keserek preparat hazırlayınız. Sapçık üzerindeki tüyleri mikroskop altında bularak inceleyiniz. Hücrelerin içindeki vakuoller çevresinde her yöne doğru hareket eden sitoplazmayı dikkatle takip ediniz. Bu alan içerisinde rotasyon hareketlerini görmeye çalışınız. Deney 5. Hayvansal Hücrelerin İncelenmesi Yanak mukoza epitelinin incelenmesi Bu doku hayvanlarda da vardır. Vücudumuzun dışını çok katlı bir epitel doku sarar. Ağzımızın içini kaplayan epitelde çok katlı bir epiteldir. Epitel hücresi çabuk çoğalır. Ağız içi yaralarının çabuk kapanmasında etkilidir. Şimdi ağız epitelinizi meydana getiren hücreleri inceleyeceksiniz. Araç ve Gereçler: Mikroskop, lam, lamel, kurutma kağıdı,damlalık içerisinde metilen mavisi yada iyot çözeltisi, kürdan, su. Uygulama: Bir lam üzerine çok küçük bir damla su damlatınız. Temiz bir kürdan alarak geniş ucu ile yanağınızın içini aşağıdan yukarıya doğru fazla bastırmadan sıyırınız. Kürdan ucunda bulanık bir sıvı birikecektir. Bu sıvıda çok sayıda epitel hücreleri de vardır. Kürdanın bu ucunu lamdaki su damlasına batırarak döndürünüz. Üzerine bir damla metilen mavisi veya iyot çözeltisi damlatınız. Kürdanla iyice karıştırarak hücrelerin tek tek dağılmasını sağlayınız. Lamel kapatıp önce küçük objektifle inceleyiniz. Bazı hücreler buruşmuş üst üste gelmiş, bazıları parçalanmış olabilir, iyi görünen bozulmamış hücreleri arayarak gözleyiniz. Bunları büyük objektifle inceleyiniz. Işığı iyi ayarlayınız (genellikle kısarsanız), sitoplazmayı ve çekirdeği daha net görebilirsiniz. Deney 6. Bazı Mikroskobik Organizmaların İncelenmesi Laboratuvar da oluşturacağınız, küçük su ortamları hazırlayarak minyatür ortamlarda çeşitli mikroskobik organizmaları gözleme fırsatını bulacaksınız. Bu işi yaparken, gerek yapay gerekse doğal çevrelerde bulunan organizmaların sayısını ve çeşitliliğini birçok faktörlerin etkilediğini unutmayınız. Başlıca faktörlerden bazıları besin, sıcaklık, ışık ve nemdir. Araç ve Gereçler: 1-2 litrelik geniş ağızlı kavanoz, cam kapak, diseksiyon mikroskobu, mikroskop, lam, lamel, damlalıklar, kurutma kağıdı. Uygulama: Elinizdeki kavanozu bol suyla yıkayarak temizleyiniz. Kavanozun yarısını kurumuş bir su birikintisi veya havuzdan elde edilmiş ot veya yapraklarla doldurduktan sonra, üzerini havuz suyu ile doldurunuz. Kavanozun üzerine bir ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ 19 tarafı hafifçe aralık kalacak şekilde bir cam koyunuz. Kavanozun üzerine kültüre başladığınız tarihi yazınız. Kavanozu koymak için uygun bir yer seçiniz. Unutmayınız ki, seçeceğiniz yerin konumu kültürde gelişecek canlı hücrelerinin çeşitliliği üzerine etkili olacaktır. Bundan sonraki 4-5 gün boyunca kavanozları inceleyerek göreceğiniz değişiklikleri not ediniz. Bir süre sonra suyun yüzeyinde, kavanozun kenarlarında veya yaprakların ve otların üzerinde köpükler ve bulanıklıklar göreceksiniz. Bu köpüklü veya bulanık görülen alandan bir damla alarak mikroskobun büyük ve küçük objektiflerinde incelerken, ışığını da dikkatle ayarlayınız. Bu esnada mikroskobun görüş alanı içinde kaynaşan çok küçük bazı organizmalar görebilirsiniz. Kültürün değişik alanlarından alacağınız birer damla materyali değişik günlerde inceleyerek aynı işlemleri tekrarlayınız. Gördüğünüz organizmaların yapı ve şekillerini iyice inceleyiniz. Bu ortamda sıklıkla görebileceğiniz organizmalardan bazılarına ait görüntüleri Şekil 2.4'te görebilirsiniz. Şekil 2.4: Kültür Ortamında En Çok Rastlayabileceğiniz Bazı Organizmalar (a-amobea, b-paramecium, c-euglena, d- Colpidium, e-vorticella, f-stentor) AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
20 ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ Özet Hücre, canlı organizmanın yapı ve görev bakımından en küçük ve kendi başına yaşayabilen canlı birimidir. Gerçek bir çekirdeği olan yani çekirdekleri bir zarla sitoplazmadan ayrılmış olan hücrelere Ökaryotik hücreler, çekirdek materyalleri sitoplazmaya karışmış olan hücrelere de Prokaryotik hücreler adı verilir. Bu ünitede Robert Hooke'un ilk kez hücre teorisini ortaya koyarken kullandığı şişe mantarıyla ilgili deneysel çalışmayla başlanılarak, prokaryotik, bitkisel ve hayvansal hücrelerin yapılarıyla ilgili bazı temel özelliklerin gözlenmesini sağlayan uygulamaların yanısıra, çevremizde yer alan bazı mikroorganizma örneklerinin temin edilmesi ve laboratuvar ortamında incelenmesini sağlayan deneylere yer verilmiştir. Değerlendirme Soruları 1. Hayvansal hücrelerden farklı olarak, bitkisel hücrelerin çeper yapısında aşağıdaki maddelerden hangisi bulunur? A. Selüloz B. Protein C. Yağ D. Nişasta E. Karbonhidrat 2. Hücre organelleri, hücrenin hangi kısımında bulunur? A. Çekirdek B. Hücre çeperi C. Hücre zarı D. Çekirdekçik E. Sitoplazma 3. Prokaryot canlıları, ökaryotlardan ayıran özellik aşağıdakilerden hangisidir? A. Çekirdekçik yapıları B. Çekirdek zarı C. Kloroplast D. Hücre çeperi E. Hücre zarı ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ÇEŞİTLİ HÜCRE Tİ PLERİ VE BAZI Mİ KROSKOBİ K ORGANİ ZMALARIN İ NCELENMESİ 21 4. Sitoplazma hareketleri aşağıdaki hücre tiplerinden hangisinde daha kolay izlenebilir? A. Elodea hücresi B. Dil epitel hücresi C. Soğan zarı hücresi D. Elma mevva hücresi E. Ateş dikeni meyva hücresi 5. Hayvan hücresininin genel yapısını aşağıda verilen objelerden hangisinde incelediniz? A. Elodeada B. Allium cepa'da C. Kültür ortamında D. Yanak epitelinde E. Saç telinde Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar İnce, H., (1989) Bitki Proparasyon Teknikleri, Ege Üniv. Fen Fak. Yay.No: 127, Bornova-İzmir. Malyer, H., Genç, Z., (1994) Botanik Uygulamaları, Morfoloji, Uludağ Üniv. Basımevi, Bursa. Okay, S., Karamanoğlu, K., (1976) Modern Biyoloji ve Laboratuvar Çalışmaları, M.E.B. Basımevi, İstanbul. Yakar-Tan, N., (1983) Bitki Morfolojisine Giriş, istanbul Üniv. Fen Fak., Sayı: 185, İstanbul. Tamer, Ü.A., (1985) Genel Mikrobiyoloji Laboratuvar Kılavuzu, Ege Üniv. Fen Fak. Kitaplar Seri No: 111, Bornova-İzmir. Değerlendirme Sorularının Yanıtları 1. A 2. C 3. B 4. A 5. D AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ