Hücre ya da odacık bir canlının yapısal ve işlevsel özellikler gösterebilen en küçük birimidir. Hücre kelimesi, Latince küçük odacık anlamına gelen “cellula” kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir.
Robert Hooke, mikroskopla incelemekte olduğu şişe mantar parçasının yan yana dizili bitişik bölümlerden oluştuğunu görmüş. Etrafları çevrili ve içleri boş olan yapılarına uygun olarak, bu yapı birimlerine “Hücre” (“Cellula”) adını vermiş. Bu ismi 1665 yılında yayınladığı Micrographia adlı kitapta da kullanmıştır.
Daha sonra 1671 yılında Grew ve 1672 yılında Malpighi, bitkilerde de aynı yapı birimlerinin olduğunu bulmuşlardır. 19. yüzyılın ortalarında “Hücre Kuramı” ortaya atılmıştır. Günümüze dek geliştirilen hücre kuramı (hücrelerin yapısını, özelliklerini, oluşumlarını vb. tanımlayan kuram) biyolojiye büyük ilerlemeler sağlamıştır.
Hücre Yapısı
Atomların molekülleri, moleküllerin makromolekülleri, makromoleküllerin makromoleküler kompleksleri oluşturmasıyla, dokuların en küçük yapı taşları olan ve yaşamın tüm özelliklerini sergileyen hücreler oluşmaktadır. Genel olarak tüm hücreler temelde aynı yapıya sahiptirler. Fakat bulundukları dokuya ve dolayısıyla fonksiyonlara bağlı olarak bazı özelleşmeler gösterirler. Bitkisel ve hayvansal her organizma, bu temel yapı taşlarından oluşur.
Hücreler, basit bir tanımla zar içerisindeki sitoplazma ve genetik bilgiyi çevreleyen bir çekirdekten meydana gelir ve ancak mikroskop yardımı ile görülebilirler.
Hücre Çeşitleri
1- Prokaryot (Prokaryotik) Hücreler: Bakteriler, arkebakteriler ve mavi-yeşil alglerdeki hücre tipleri bu gruba girer. Bunların çekirdek zarı ile çevrili bir çekirdekleri yoktur. Sitoplazmalarında mitokondri gibi zarlı organeller de yoktur. Kalıtım maddesi olan DNA sitoplazma içerisine dağılmış durumdadır. organel ollduğu bilinen ancak yine de zar taşımayan Ribozomları vardır. Bu hücrelerin hayati faaliyetleri sitoplazmada ve hücre zarında gerçekleşir.
2- Ökaryot (ökaryotik) Hücreler: Ökaryotlar, “organel zarı” bulunduran organizmaları, dolayısıyla çekirdek materyali hücrenin sitoplazmasına dağılmamış olduğundan da gerçek çekirdeğe sahip organizmaları kapsayan canlı âlemidir. Karyon Latince’de “çekirdek” anlamını verir -eu ön takısı da “gerçek” demektir.
Kalıtsal materyal, hücre içerisinde belirli bir zarla çevrilmiş çekirdeğin içinde bulunur. Kromozomlar DNA’dan ve proteinden oluşmuş olup, mitozla bölünürler. Ökaryotlar, sitoplazmalarında karmaşık organeller bulundururlar. Ökaryotik hücreler, Prokaryotlara göre çok gelişmişlerdir, hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistler âlemlerini kapsar.
Hücre Zarı Nedir?
Hücre Zarına “Plazma Zarı” da denir. Hücreyi dış ortamdan ayıran, seçici geçirgen canlı yapıdır. Hücreyi çevreleyen birim zar ortalama olarak 75 Angström (75×10-7 mm) kalınlığındadır. Birim zar içte ve dışta birer protein tabakası ile ortada bir lipid katından yapılmıştır. Elektron mikroskobu çalışmaları, zarların lipoproteinlerden yapılmış mozaik şeklindeki fonksiyonel birimler olarak incelenmesinin daha uygun olacağını göstermektedir. Hücre zarı hücreye şekil vermekle kalmaz, besin maddelerinin ve artık maddelerin hücreye giriş çıkışını da ayarlar. Zar aynı zamanda hücrenin koruyucusudur.
İlk bilimsel model 1935 yılında Danielli ve Dawson tarafından ortaya atılmıştır. Bu model uzunca bir süre benimsendi ancak bu model hücre zarının işleyişini açıklayamadı. 1972 yılında Singer ve Nicolson‘ın akıcı-mozaik zar modeli ortaya kondu. Bu modele göre zarın yapısında %65 protein, %33 lipit, %2 karbonhidrat bulunmaktaydı.
Hücre zarı, gözenekli ve yarı geçirgen yapıya sahiptir. Esas yapı taşları lipid ve proteinlerdir. Her hücrenin protein, yağ ve karbonhidrat oranları birbirlerinden farklı olduğu için her hücre zarı, o hücreye özgüdür. Hücreye gelen bütün kimyasal maddeler ve elektriksel iletiler hücre zarı ile alınır.Hücre zarının yapısında protein, yağ ve karbonhidrat bulunur. Hücre zarının görevleri;
- Sitoplazmayı çevreleyerek hücreye şekil verir ve dağılmasını engeller.
- Madde alışverişini düzenler.
- Ozmatik dengenin düzenlenmesinde görev alır.
- Salgı görevi vardır.
- Enzimleri taşıyıcı görevi vardır.
- Uyarı iletimi yapar.
- Hücrelerin birbirlerini tanımalarını sağlar.
- Hücre zarında bulunan periferal ve integral proteinler hücre içine madde alınmasında ve hücrelerin birbirini tanımasında yardımcı olur.
- integral proteinler zar boyunca uzanır periferal proteinler ise zarın dış kısmında uzantı şeklindedir.
Sitoplazma Nedir?
Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında kalan hücre bölümünü kaplayan, homojen nitelikte, kolloidal ve devamlı değişim halinde bulunan bir eriyiktir. Sitoplazma inorganik maddeler (çeşitli iyonlar metal tuzları, asit ve bazlar), organik maddeler, (protein, yağ, karbonhidrat, nükleik asitler, hormonlar) ve %60-95 arasında değişen sudan ibarettir. Sitoplazmanın içerisinde çeşitli canlı yapılar (organeller) ve cansız yapılar (inklüzyon cisimcikleri) bulunur. Canlı hücre maddesine “protoplazma” denir. Protoplazma, yapı bakımından sitoplazma ve çekirdekten oluşur.
Büyük oranda sudan ibaret olduğu halde ne sıvı ne de katı özellik gösterir yani kolloidal yapıdadır. Sitoplazma çözünmüş ve dağılmış tanecikler içerir. Bu çözünen taneciklerin miktarı hücre türüne göre değişiklik gösterir. İçinde bulunan genel organeller şunlardır:
- Endoplazmik Retikulum
- Mitokondri
- Lizozom
- Ribozom
- Golgi aygıtı
- Plastitler
- Kloroplast
- Koful
- Sentrozom
Çekirdek Nedir?
Hücre çekirdeği yani Nükleus, tanecikli ve lifli bir yapıya sahiptir. Hücreyi yönetir. Çekirdek zarı, nükleoplazma, kromozom ve çekirdekçikten oluşmaktadır. Çekirdek zarı iki tabaka halinde ve çok gözenekli bir yapıya sahiptir. Nükleoplazma ise çekirdeğin özü olup özellikle protein ve tuzlar içerir. İşlevi hücrenin yaşamını sürdürmek ve çalışmasını düzenlemektir. Çekirdek ölecek olursa, hücre de ölür. Çekirdek ayrıca hücre ana maddesi içindeki birçok küçük organelin birbirleriyle uyumlu olarak çalışmasını sağlar. Çekirdeğin hücre bölünmesinde rolü vardır. Rolü görevi hücre bölmesi olduğu için çekirdek çok önemlidir.
Hücre Organelleri ve Görevleri
Vücut için organ ne ise hücre için de organel odur. Organelle sözcüğünden dilimize girmiştir. “-elle” son eki küçültme eki olup Türkçedeki “-cık” ekinin karşılığıdır. Türkçedeki tam karşılığıyla organcık (küçük organ).
Özellikle karmaşık yapıdaki ökaryot hücrelerde birçok organel çeşidi bulunur. Organeller mikroskobun bulunuşundan sonra gözlemlenmeye ve tanımlanmaya başlanmıştır. Bazı hücre bilimcilerin savlarına göre birçok büyük organelin endosimbiyoz bakterisinden köklendiği öne sürülür.
Mitokondri: 2-3 mikron uzunluğunda 0,5 mikron çapında elektron mikroskobuyla kolayca görülebilen elips biçiminde parçalardır. Sosis veya çomak biçimindedir. Mitokondrinin yapısında 2 zar bulunur. Hücrenin enerji meydana getirici üniteleridir. Hücre solunumunun sitrik asit devri (Krebs döngüsü) burada gerçekleşir. Organik moleküllerden kimyasal bağların kopmasıyla açığa çıkan enerji burada ATP şekline çevrilir.
Lizozomlar: Hücrede makromoleküllerin ve maddelerin lizozomal yıkılması yaşam için önemli bir prosestir; sfingomiyelin ve karbonhidrat içeren bazı sfingolipidler hücrede az miktarda bulundukları halde bunları yıkan lizozomal enzimler kalıtsal olarak eksik olursa hücrede birikirler ve lizozomal depo hastalıkları denen çeşitli hastalık tabloları ortaya çıkar. Birçok genetik hastalıkta lizozomal enzimlerin yokluğu gösterilmiştir; etkilenmiş hücrelerde sindirilemeyen materyal hücrenin genişlemesine ve normal hücresel işlevlerin bozulmasına neden olur.
Golgi Cisimciği: Golgi cisimciği, aygıtı ya da kompleksi, zarımsı tüp ve keseciklerin bir araya gelmesiyle meydana gelir. Genellikle çekirdeğe yakındır. Bilhassa aktif salgı yapan bez hücrelerinde göze çarpar. Asıl görevinin, hücrenin salgıladığı proteinleri depolamak olduğuna inanılmaktadır. Paketleme ve salgı görevi yapar. Salgı bezlerinin hücrelerinde sayıları daha fazladır. Örnegin; ter bezleri, gibi salgı bezleri bunlara örnektir. Golgi aygıtı büyük çalışmalar sonucu bulunmuştur. Açığa çıkan enerji burada ATP şekline çevrilir. Enerji üretir oksijenli solunum yapar. Enerji üretmekte kullanılır. Hücre dışında salgı yapar.
Endoplazmik Retikulum: Sitoplazmada besin dolaşımını, yağ ve hormon sentezini sağlayan, hücre zarı ve çekirdek zarı arasında yer almış bir sıra karışık kanallar sistemidir. Üzerinde ribozom bulunmayanlarına “taneciksiz(granülsüz) endoplazmik retikulum” denir ki, burası steroid hormon salgılayan hücrelerde steroid yapımının, diğer hücrelerde ise zehirsizleştirme olayının gerçekleştiği yerdir.Granüllü E.R üzerinde küçük tanecikli ribozomlar bulunduğu için protein sentezi,granülsüz E.R ise yağ sentezi yapar.Ayrıca besin depo etmez
Kloroplast: Kloroplast bitkilerin yeşil kısımlarında bulunan, doğadaki tüm canlılar açısından çok önemli görevleri vardır. Kloroplastlar güneş enerjisi, karbon dioksit ve suyu kullanarak kendisinin ve tüm canlıların kullanacağı besin maddesi ve oksijeni üretirler. Bu olaya fotosentez denir. Kloroplastlar fotosentezle yeryüzünde yaşamın devamlılığını sağlar. Hayvan hücrelerinde bulunmaz.
Koful (Vakuol): Kofullar, içleri kendilerine has bir özsu ile dolu yapılar olup bitki hücrelerinde hayvan hücrelerinden daha fazla bulunur. Genç hücrelerde küçük, yaşlı hücrelerde ise tek tek ve büyüktür. Kofullar plazmoliz ve deplazmoliz olaylarında rol oynarlar. Bir hücreli hayvanlarda, besinlerin sindirildiği besin kofulları ile fazla su ve zararlı maddelerin atıldığı, boşaltım kofullarının hücre canlılığını koruma da önemli rolleri vardır.
Ribozom: Ribozomlar hücre içi protein sentezler. Hücre içindeki en küçük organeldir. Hücrenin demirbaş organelidir çünkü hem prokaryot hücrede hem de ökaryot hücrede bulunur.
Koful (Vakuol): Kofullar, içleri kendilerine has bir özsu ile dolu yapılar olup bitki hücrelerinde hayvan hücrelerinden daha fazla bulunur. Genç hücrelerde küçük, yaşlı hücrelerde ise tek tek ve büyüktür. Kofullar plazmoliz ve deplazmoliz olaylarında rol oynarlar. Bir hücreli hayvanlarda, besinlerin sindirildiği besin kofulları ile fazla su ve zararlı maddelerin atıldığı, boşaltım kofullarının hücre canlılığını koruma da önemli rolleri vardır.
Sentrozom (Sentriyol): Sentrozomlar (Sentriyol) hücre bölünmesinde görev alan orgenellerdir. Hayvansal hücrelerde bulunur, bitki hücrelerinde bulunmazlar.
Plastitler: Plastitler alg ve bitki hücrelerinde bulunan çeşitli görevleri olan çift zarlı temel organellerdir. 1,5 milyar yıl önce simbiyogenez ile oluştuğu tahmin edilmektedir. Genç hücrelerde renksiz olan plastitler (lökoplast), hücre ile birlikte gelişerek, hücrenin görevine uygun şekil ve renk kazanır. Bulundurdukları pigment (renk maddesi) ve görevlerine göre birbirine dönüşebilen üç çeşit plastit vardır:
1- Kloroplastlar: Kloroplast, bitkilerde fotosentezin gerçekleştiği sitoplazmik organeldir. Çift katmanlı zarla çevrilidir. İç katman fotosentez pigmentleri enzimleriyle klorofil içeren yassı keseciklere dönüşmüştür. DNA içeren kloroplastlar, bağımsız işlev gören ve kendi kendine çoğalan bir yapıdır.
2- Kromoplastlar: Bitkilerin çiçeğine renk verir. Çiçeklerdeki kırmızı, sarı, turuncu, hatta leylak gibi renklerin oluşmasını sağlar. Havuca turuncu renk veren karoten, domatese kırmızı renk veren likopen, limona sarı renk veren ksantofil, bitkiye yeşil rengi veren ise klorofildir. Kısaca kromoplast bitkiye sarı, kırmızı, turuncu gibi renkleri verir. Bitkilerin bazı renkleri ise koful öz suyunun asidik ya da bazik oluşuna göre renk değiştiren “antokyan” tarafından oluşturulur.
3- Lökoplastlar: Renksizdirler. Işık alırlarsa kloroplastlara dönüşürler. Renksizdir. Bitkinin kök,toprak altı gövdesi (rizom) ve tohumları gibi depo organlarında bulunur. Bitkinin besin depo etmesini sağlarlar. Patates gibi kökte, yumruda ya da bitkinin renksiz kısımlarında lökoplast renksizdir, ama gün ışığına çıkınca bitkinin bulunduğu yerdeki rengini değiştirir.
