Stoplazma, Çekirdek ve Hücre Organelleri

Çekirdek, dört ana bölümden oluşur:

1. Çekirdek Zarı: Endoplazmik retikulum tarafından sentezlenir. Çekirdek sıvısı ile sitoplazmayı ayırır, çift katlı yapısı ve geniş porları sayesinde mRNA, ribozomal alt birimler ve büyük moleküllerin geçişine olanak tanır.
2. Çekirdek Sıvısı (Nükleoplazma): Sitoplazmadan daha yoğun, su, protein, nükleotitler ve RNA içeren ortamdır.
3. Çekirdekçik: DNA’dan gelen talimatlara göre rRNA sentezinin gerçekleştiği, ribozom alt birimlerinin oluşumuna katkıda bulunan zarsız yapıdır. Sayısı ve büyüklüğü hücrenin türüne göre değişir.
4. Kromatin: DNA, proteinler (histonlar) ile sarılarak kromatin formunu oluşturur. Hücrenin genetik bilgisini düzenler ve kalıtsal özelliklerin aktarılmasını sağlar.

Çekirdek zarı, sitoplazma ve çekirdek sıvısı arasında net bir sınır oluşturur. Çift katlı yapısı sayesinde, zar bölünmesi sırasında geçici olarak dağılır, sonrasında yeniden oluşur. Üzerindeki büyük porlar, ribozom alt birimleri, mRNA ve diğer büyük moleküllerin sitoplazmaya transferini sağlar.

Çekirdekçik, çekirdek içerisinde yer alan ve rRNA sentezinin yapıldığı zarsız bir yapıdır. rRNA, ribozomların oluşturulmasında önemli rol oynar; bu sayede protein sentezi için gerekli alt birimler üretilir.

Kromatin, DNA’nın histon proteinleriyle sarılarak oluşturduğu yapıdır. Bu düzenlenmiş yapı, gen ifadesini kontrol eder ve hücrenin kalıtsal bilgisinin doğru şekilde aktarılmasına olanak tanır.

Ribozomlar, hücrede protein üretiminin gerçekleştiği zarsız organellerdir. Hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde bulunurlar ve mRNA’nın taşıdığı talimatları okuyarak, tRNA’nın getirdiği amino asitleri bir araya getirirler. Yani protein sentezini gerçekleştirirler. Ribozomun kendisi ise çekirdekçik tarafından üretilir.

Yapısı

Ribozomlar, iki alt birimden oluşur: küçük alt birim ve büyük alt birim. Bu alt birimler, ribozomal RNA (rRNA) ve ribozomal proteinlerin birleşimiyle meydana gelir. Zarsız olmaları, ribozomların hızlı hareket etmelerini ve hücre içindeki ihtiyaç duyulan bölgelere kolayca ulaşmalarını sağlar.

• Küçük Alt Birim: mRNA’nın okunmasını ve kodların tanınmasını sağlar.
• Büyük Alt Birim: Amino asitlerin birbirine peptid bağıyla bağlanarak polipeptit zincirine dönüşümünü gerçekleştirir.
• Poliribozom: Aynı mRNA üzerinde birden fazla ribozomun yan yana çalışması, protein üretimini hızlandırır.

İpucu: Zarsız oldukları için ribozomlar, hücre içinde “serbest dolaşır” ve gerektiğinde endoplazmik retikulum gibi yapılar üzerinde çalışır.

Görevi

Ribozomların asıl görevi, mRNA’dan gelen genetik bilgiyi okuyarak protein sentezini gerçekleştirmektir. Bu işlem sırasında, tRNA’lar amino asitleri ribozomun aktif bölgesine getirir; ardından büyük alt birim, amino asitleri aralarında peptid bağı kurarak polipeptit zinciri oluşturur.

• mRNA üzerindeki kodon dizisini okur.
• tRNA’nın getirdiği amino asitleri sırayla birleştirir.
• Polipeptit zincirinin oluşumuyla yeni proteinler sentezlenir.

İpucu: Ribozomlar, hücrede “üretim hatları” gibi çalışır; üretim yoğunluğuna göre serbest veya zar bağlı olarak bulunabilir.

Endoplazmik retikulum, hücre zarına bağlı şekilde uzanan ve sitoplazma içinde dallanıp tübüler bir yapı oluşturan zar sistemidir. (hücre zarını çekirdek zarına bağlar) Hücre içi madde taşınmasında, çeşitli moleküllerin sentezlenmesinde ve depolanmasında aktif rol oynar. Hücrenin iç düzenini koruyan bu yapı, hem hücre zarıyla hem de çekirdek zarıyla doğrudan bağlantılıdır.

Endoplazmik retikulum iki ana gruba ayrılır: Granüllü Endoplazmik Retikulum ve Granülsüz Endoplazmik Retikulum. Bu iki yapı, üzerlerinde ribozom bulunup bulunmamasına göre ayrılır ve işlevleri farklıdır.

1. Granüllü Endoplazmik Retikulum

Granüllü endoplazmik retikulum, adından da anlaşılacağı gibi yüzeyinde ribozomlar bulunan bölümdür. Bu ribozomlar, protein sentezinin gerçekleştirildiği yerlerdir. Özellikle çok sayıda protein üretiminin gerektiği salgı bezleri, pankreas hücreleri gibi yapılarda yoğun olarak bulunur.

• Protein sentezinde görev alır (ribozomlar sayesinde).
• Sentezlenen proteinleri zar yapısıyla kesecikler içine alarak Golgi aygıtına iletir.
• Hücre zarına katılacak ya da hücre dışına salgılanacak proteinlerin üretiminde rol oynar.
• Hücre zarının yenilenmesinde görev alır.

2. Granülsüz Endoplazmik Retikulum

Granülsüz endoplazmik retikulumun yüzeyinde ribozom bulunmaz. Bu nedenle protein değil, daha çok lipit, karbonhidrat ve bazı hormonların sentezinde görevlidir. Ayrıca detoksifikasyon (zararlı maddeleri etkisiz hâle getirme) işleviyle de dikkat çeker.

• Yağ ve glikojen gibi karbonhidratların sentezini gerçekleştirir.
• Steroit yapılı hormonların (örneğin testosteron, östrojen) sentezinde görev alır.
• Karaciğer hücrelerinde toksik maddelerin zararsız hâle getirilmesini sağlar.
• Çizgili kas hücrelerinde kasılma için gerekli kalsiyumu depo eder.
• Hücre zarı ve organel zarları için gerekli lipitlerin üretiminde yer alır.

Golgi aygıtı, adını onu ilk kez gözlemleyen İtalyan bilim insanı Camillo Golgi’den alır. Hücrelerin içinde, adeta bir paketleme ve dağıtım merkezi gibi çalışır. Endoplazmik retikulumdan gelen ürünleri teslim alır, bu ürünleri işler, düzenler ve ihtiyaca göre paketleyip ilgili yerlere gönderir. Eğer endoplazmik retikulum bir fabrika ise, Golgi aygıtı o fabrikanın kargo bölümü ya da kurye servisi gibidir.

Golgi aygıtı yalnızca ökaryot hücrelerde bulunur. Yalnız olgun alyuvarlar ve sperm hücrelerinde bulunmaz. Genellikle salgı yapan hücrelerde daha iyi gelişmiştir. Örneğin:

• Hormon salgılayan bez hücreleri
• Tükürük bezi hücreleri
• Bitkilerin nektar üreten hücreleri

Yapısı şu şekildedir:

• Birbirine paralel dizilmiş, yassılaşmış zar keseciklerinden (sisternadan) oluşur.
• Bu keseciklerin kenarlarında tomurcuklanan küçük kofullar vardır.
• Yapısı protein ve yağ ağırlıklıdır.
• Granülsüz endoplazmik retikulum tarafından oluşturulur.

Golgi Aygıtının Görevleri:

• Endoplazmik retikulumda üretilen protein, yağ ve karbonhidrat gibi molekülleri işler, ayırır, paketler ve uygun yerlere gönderir.
• Hücre dışına gönderilecek maddeleri salgı kofulları içinde hücre zarına taşır.
• Glikoprotein ve lipoprotein gibi bileşiklerin sentezinde görev alır.
• Lizozomların oluşumunu sağlar.
• Bitki hücrelerinde hücre duvarı yapısına katılan pektin ve polisakkaritlerin sentezinde görev yapar.
• Bitki hücrelerinde hücre bölünmesi sırasında ara lamel (orta lamel) oluşturulmasında görev alır.
• Hücre zarının yenilenmesi ve onarımında etkilidir.
• Bazı enzimlerin aktifleşmesinde rol oynar (apoenzim-kofaktör birleştirme gibi).

Lizozomlar, hücrenin içinde adeta bir temizlik görevlisi gibi çalışır. Ne zaman ki hücre içinde işe yaramayan, yaşlanmış ya da zarar görmüş yapılar birikir, lizozom devreye girer. Tıpkı bir çöp imha merkezi gibi gereksiz materyalleri parçalar ve yok eder. Bu yönüyle lizozom, hücrenin sağlıklı kalması için çalışan içsel bir bakım ekibidir.

Lizozomlar yalnızca hayvansal hücrelerde, bazı mantar benzeri canlılarda ve amip, paramesyum gibi sulu ortamda yaşayan tek hücrelilerde bulunur. Bitki hücreleri ve mantarlarda gerçek lizozom yoktur; ama lizozoma benzer sınırlı sindirim kabiliyetine sahip kesecikler bulunabilir.

Yapısı şu şekildedir:

• Tek katlı zarla çevrili küçük keseciklerdir.
• İçerisinde yaklaşık 50’ye yakın farklı sindirim enzimi bulunur.
• Bu enzimler asidik ortamda (yaklaşık pH 5) aktif hâle gelir.
• Golgi aygıtı tarafından üretilip paketlenir.

Görevleri şunlardır:

• Hücre içi sindirim: Hücreye giren besinleri ya da hücre içindeki zararlı yapıların parçalanmasını sağlar.
• Otofaji: Yıpranmış, eski organelleri tanır, parçalar ve ortadan kaldırır.
• Otoliz: Hücre intiharı olarak adlandırılabilir. Lizozomun zarının parçalanıp içindeki enzimlerin sitoplazmaya yayılmasıyla hücrenin kendi kendini sindirmesidir. Bu süreç bilinçli bir ölüm gibidir.
• Bağışıklık Savunması: Akyuvar hücrelerinde, vücuda giren bakteri ve virüsleri yok etmek için lizozomlar devreye girer.

Kofullar, hücre içindeki depo odaları gibidir. Bazen çöpleri toplar, bazen suyu depolar, bazen dışarı atılması gerekenleri organize eder. Hücrenin kendi içinde düzenini sağlayan bu çok yönlü organeller, özellikle bitki hücrelerinde oldukça belirgin ve büyüktür.

Golgi aygıtı, endoplazmik retikulum, çekirdek zarı ve hücre zarı tarafından üretilen kofullar, hücre yaşlandıkça büyür. Genç hücrelerde ise daha küçük ve sayıca fazladır.

Yapısı şu şekildedir:

• Tek katlı zarla çevrili keseciklerden oluşur.
• İçi sıvı dolu boşluklardır.
• Farklı kofullar farklı işlevlere sahip olabilir.

Kofullar görevlerine göre dört gruba ayrılır:

• Besin Kofulu: Hücreye dışarıdan alınan besinleri içine alarak geçici olarak saklar. Özellikle amip, paramesyum gibi tek hücreli canlılarda ve insan akyuvarlarında görülür. Bu kofula lizozomdan gelen enzimler besinleri parçalar. Tıpkı yutulan bir yemeğin mideye ulaşması gibi düşün.
• Depo Kofulu: Hücrenin “ambar deposu” gibidir. Su, tuz, zehirli maddeler gibi çeşitli içerikleri biriktirir. Bitki hücrelerinde genellikle tek ve büyük bir merkezi koful şeklindedir. Bu kofuldaki su, bitkinin dik durmasını sağlar. Aynı zamanda boya maddeleri, zehirli atıklar ve organik asitler burada depolanarak, yaprak dökümüyle dışarı atılır.
• Boşaltım Kofulu: Hücrede biriken metabolik atıkları veya salgıları dışarı atmakla görevlidir. Özellikle Golgi aygıtı tarafından gönderilen içerikleri hücre dışına ulaştırır. Kısacası, hücrenin dışa açılan çöp torbasıdır diyebiliriz.
• Kontraktil (Kasılgan) Koful: Tatlı suda yaşayan tek hücrelilerde görülür (amip, öglena, paramesyum gibi). Hücreye ozmozla giren fazla suyu dışarı atar. Bu süreçte ATP harcanır. Hücrenin su dengesini sağlamak gibi hayati bir rolü vardır. Tıpkı şişen bir balonu kontrollü şekilde boşaltmak gibidir — yoksa hücre patlayabilir.

Peroksizomlar, hücre içindeki temizlik uzmanları gibidir. Zehirli maddeleri etkisiz hâle getirerek hücre sağlığını korurlar. Tıpkı evdeki hava temizleyici cihazlar gibi çalışırlar: toksinleri tanır, zararsız hâle getirir ve ortamın “nefes almasını” sağlar.

Yapısı şu şekildedir:

• Tek katlı zarla çevrilidir.
• İçlerinde elliye yakın enzim bulunur. Bu enzimler oksitleyici (peroksidaz, urat oksidaz) ve antioksidan (katalaz) özellik taşır.
• Yapıları granüllü değil, sade ve özelleşmiştir. Enzim çeşitliliği sayesinde çok farklı reaksiyonlarda görev alabilirler.

Peroksizomların görevleri şunlardır:

• Hücre içinde oluşan H₂O₂ (hidrojen peroksit) adlı zehirli maddeyi, katalaz enzimi ile su (H₂O) ve oksijen (O₂) gibi zararsız maddelere ayrıştırır. Bu görev sayesinde hücre içi denge korunur.
• Hücreye dışarıdan alınan alkol, ilaç, böcek zehiri gibi zararlı kimyasalları peroksidaz enzimleriyle parçalayarak etkisiz hâle getirir.
• Yağ asitlerini daha küçük moleküllere okside ederek mitokondrinin kullanabileceği forma dönüştürür. Böylece enerji üretimine katkı sağlar. Bu nedenle mitokondri ile sıkı bir iş birliği içerisindedir.
• Oksijen kullanarak çalışan nadir organellerden biridir. Diğeri de mitokondridir. Bu özellik, onu metabolik açıdan çok aktif hücreler için vazgeçilmez kılar.

Peroksizomlar hücrenin neresinde daha yoğun bulunur?

• Hayvansal hücrelerde karaciğer, böbrek, kas ve kalp gibi metabolik açıdan yoğun çalışan bölgelerde daha fazladır. Örneğin karaciğer hücrelerinde alkol detoksifikasyonu gibi görevleri üstlenir.
• Bitkilerde ise tohum ve yaprak hücreleri peroksizomca zengindir. Tohumlarda, çimlenme sırasında depolanmış yağların parçalanması için görev yaparlar.

Sentrozom, özellikle hücre bölünmesinde görev alan kritik bir organeldir. Hayvan hücrelerinde ve bazı ilkel bitkilerde bulunur. Gelişmiş bitki hücreleri, mantarlar, sinir hücreleri, çizgili kaslar ve olgun alyuvarlar bu organele sahip değildir.

Hücreyi bir şantiye gibi düşünürsek, sentrozom şantiye vinci gibi davranır. Hücre bölünmesi sırasında kromozomları doğru yerlere taşıyacak ipleri (iğ iplikleri) uzatır ve yönetir. Yani bölünme sırasında tam bir organizatör görevindedir.

Yapısı şu şekildedir:

• Çekirdeğe yakın konumlanmış bir organeldir.
• İki adet sentriyol silindiri içerir. Bunlar birbirine dik konumda yer alır.
• Her bir sentriyol; 9 adet üçlü mikrotübül demetinden oluşur (9×3 düzen).
• Tek katlı zara sahip değildir, zarsız bir yapıdır.

Görevleri:

• Hücre bölünmesinde görev alır: Hücre döngüsünün interfaz evresinde kendini eşler ve bölünme evresinde sentriyoller ayrı kutuplara çekilerek iğ ipliklerini oluşturur.
• İğ iplikleri aracılığıyla kromozomların kutuplara çekilmesini sağlar. Bu olay, genetik materyalin doğru dağılması açısından hayati önem taşır.
• Kamçı ve sil gibi hücre hareket yapılarını oluşturur: Bu yapılarda sentrozom, dip kısımlarda bulunarak organizasyon görevi görür.
• Hücre iskeletinin oluşumunda görev alır: Mikrotübül düzenleyici merkez (MTOC) işlevi görerek hücre içi yapısal bütünlüğü destekler.

Mitokondri, hücredeki “enerji santrali” gibidir. Tıpkı bir fabrikanın elektriğe ihtiyaç duyması gibi, hücre de yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. İşte bu enerjiyi üreten, düzenleyen ve dağıtan merkez mitokondridir.

Bulunduğu Yerler: Tüm ökaryot hücrelerde yer alır. Ancak bazı özel durumlarda bulunmaz: Olgun memeli alyuvarlarında ve prokaryot hücrelerde mitokondri yoktur.

Yapısı şu şekildedir:

• Çift katlı zarla çevrilidir. Dış zar düz ve geçirgendir; iç zar ise kıvrımlıdır ve krista adı verilen yapılar oluşturur.
• Kristalar, ATP üretiminin gerçekleştiği enzimleri taşır. Yani burası enerji üretim merkezidir.
• İç kısmı matriks olarak adlandırılır. Matriks; su, protein, enzim, mineral, RNA, ribozom ve mitokondriye özgü DNA içerir.
• Kendi DNA’sı ve ribozomu bulunduğu için sınırlı da olsa kendi proteinlerini sentezleyebilir ve kendi kendini çoğaltabilir.

Görevleri:

• Oksijenli solunum yapar: Besinlerden gelen kimyasal enerjiyi, ATP’ye dönüştürür.
• ATP sentezler: Hücredeki enerji ihtiyacının büyük kısmı burada üretilen ATP ile karşılanır.
• Enerji ihtiyacı fazla olan hücrelerde bol miktarda bulunur: Örneğin kas, sinir, karaciğer ve sperm hücrelerinde mitokondri sayısı fazladır.
• Kendini çoğaltabilir: Gerektiğinde, özellikle enerji ihtiyacı artarsa sayısını artırabilir.
• İçindeki enzimler sayesinde bazı metabolik tepkimeleri yürütür: Özellikle sitrik asit döngüsü (Krebs döngüsü) ve ETS (Elektron Taşıma Sistemi) burada gerçekleşir.

Plastitler, yalnızca bitki ve alg hücrelerinde bulunan, belirli görevler üstlenen özelleşmiş yapılardır. Üç temel türü vardır: kloroplast, kromoplast ve lökoplast. Tüm plastitler, ihtiyaç halinde birbirine dönüşebilme yeteneğine sahiptir. Yani bir plastit, uygun çevresel koşullarda farklı bir plastite dönüşebilir.