Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

TLA 101 FİZYOLOJİ. Hafta Konular 1 Fizyolojide temel kavram ve terimleri 2 Hücre ve Organelleri, Fonksiyonları 3 Homeostasis, Negatif ve Pozitif Feedback,

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "TLA 101 FİZYOLOJİ. Hafta Konular 1 Fizyolojide temel kavram ve terimleri 2 Hücre ve Organelleri, Fonksiyonları 3 Homeostasis, Negatif ve Pozitif Feedback,"— Sunum transkripti:

1 TLA 101 FİZYOLOJİ

2 Hafta Konular 1 Fizyolojide temel kavram ve terimleri 2 Hücre ve Organelleri, Fonksiyonları 3 Homeostasis, Negatif ve Pozitif Feedback, Vücut Sıvı Bölükleri 4 Solunum Mekaniği 5 Kanda oksijen ve karbondioksitin taşınması ve fonksiyonları 6 Kalbin fonksiyonları 7 Kan ve lenf dolaşımı 8 Kan ve sıvı- elektrolitler 9 Santral sinir sistemi 10 Periferik sistemi Powerpoint Sunu 11 Endokrin sistem 12 Boşaltım sistemi 13 Sindirim sistemi 14 Duyu Organları ve Fonksiyonları

3 FİZYOLOJİYE GİRİŞ I. FİZYOLOJİNİN TARİHÇESİ ve KAVRAMLAR A. Kısa Tarihçe XVIII.yüzyılda HALLER (Albrecht Von) tarafından ayrı bir bilim dalı olarak tanımlanmıştır. Ama İlk ortaya çıkışı XVI. yüzyıla dayanır. Bu yüzyılda, aynı zamanda gök bilimci ve matematikçi de olan Fransız hekim Jean FERNEL, fizyoloji alanında çalışmalar yapmış ve onu tanıtmıştır.

4 XVII. yüzyılda yaşamış olan İngiliz hekim William HARVEY, kendisinden önce elde edilen bölük pörçük verileri tamamlayarak büyük ve küçük kan dolaşımını bulmuştur. Bu, fizyoloji biliminin ilk basamaklarından biridir. Yayımladığı kitapta, kan dolaşımı merkezinin eskilerin iddia ettiği gibi karaciğer değil, kalp olduğunu ortaya koyarak kalbin gerçek görevini ortaya çıkarmıştır.

5 XIX.yüzyılda Fransa'da FLOURENS, MAGENDİE ve Claude BERNARD‘ın, Almanya'da LUDWİG'in öncülüğünde büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Ülkemizde fizyoloji eğitimi ve öğretiminde İlk bilim adamı, Fransa'da Claude BERNARD'la beraber çalışmış olan Dr. Mehmet Şakir Paşa'dır. Kitabında sun'î solunumdan kan basıncına kadar birçok konuda bilgiler yer almaktadır.

6 Cumhuriyet ilân edildiği zaman, ülkemizde sadece bir tıp fakültesi (istanbul Darülfünunu Tıp Fakültesi) vardı. Bu fakültede bulunan fizyoloji kürsüsünün başında da Prof. Dr. Kemal Cenap BERKSOY bulunuyordu. BERKSOY, öğrenciler için fizyoloji ders kitapları yayımladığı gibi, özellikle o sıralarda yeni başlayan hormon araştırmalarına katılarak sekretin ve adrenalin hormonlarıyla, hif sinir demetine ait bulgularını yabancı tıp dergilerinde yayımlıyordu.

7 1933'te yapılan üniversite reformunda kürsünün başına Ord. Prof. Dr. Hans WINTERSTEIN (Alman asıllı olup sonradan Türk vatandaşlığına geçmiştir.) getirildi.

8 Ayrıca bir beşerî fizyoloji kürsüsü kurularak BERKSOY'un yönetimine verildi yılında BERKSOY emekliye ayrılınca iki kürsü birleştirildi.

9 Fizyoloji kürsüsünü 20 yıl yöneterek fizyoloji öğretimine ve araştırma çalışmalarına önem veren, bu süre içinde yanındaki asistan ve doçentlerin yetişmesini sağlayan WINTERSTEIN, kurduğu tepkime teorisiyle solunumu düzenleme tekniğinin temellerini de atmıştır. Bu dönemin başında kürsüde doçent olarak Dr. Sadi İRMAK, Dr. Muzaffer DİLEMRE ve Dr. Hayri KALELİ görevliydiler. Sonralar! bunlara yeni bilim adamları katıldı. Bunlardan Dr. Meliha TERZİOĞLU Cerrahpaşa Tıp Fakültesinde, Dr. Fikri ÖZER Ankara Tıp Fakültesinde fizyoloji profesörü olarak görev aldılar. Ayrıca Prof. Dr. Mehmet AKÇAY ve Prof. Dr. Halil DERMAN, bu dönemlerde yetişmiş değerli bilim adanıl armuzdandır.

10 II. Dünya Savaşından sonra tıp fakültelerinin sayısı arttıkça, fizyoloji hocalarının ve fizyoloji araştırmalarının sayısı da arttı. Fizyoloji kürsüleri modern araştırma araçlarıyla donatıldı.

11 H. FİZYOLOJİNİN TANIMI Fizyoloji terimi, Yunanca physis 'doğa’ ve logos 'bilim‘ kelimelerinden oluşmaktadır. Fizyolojinin değişik tanımlarını yapmak mümkündür: "Canlıların hücre, doku ve organlarının görevlerini ve bu görevlerin nasıl yerine getirildiğini inceleyen bilim dalıdır."

12 "Canlı varlıkların organ ve dokularının niteliklerini ve işlevlerini inceleyen bil im. dalıdır.“ "Organizmanın çalışmasını konu edinen bilim dalıdır.“ "Vücudun, dolayısıyla organ ve sistemlerin görevlerini inceleyen bir bilim dalıdır."

13 "Canlılarda hücre, doku, organ ve sistemlerin görevlerini, aktiviteleri sonucunda uğradıkları değişiklikleri, birbirleriyle olan bağlantılarını ve fonksiyonel ilişkilerini araştıran ve inceleyen bir bilim dalıdır.“ Fizyoloji, bu tanımlardan da anlaşıldığı üzere, tıp bilimlerinin neredeyse tamamıyla ilgilidir ve anatomiyle birlikte tıp bilimlerinin temelini oluşturur.

14 III.FİZYOLOJİNİN ÖNEMİ İnsan vücudu, mükemmel bir işleyişe ve organizasyona sahiptir. Bu mükemmel organizmanın işleyişi, en alt düzeyde, yani hücre düzeyinde meydana gelen birçok kimyasal olayla gerçekleşir

15 Vücudumuzu daha basit bir kompleks yapısı olan otomobile benzetelim ve bu otomobilin, çalışmadığını farz edelim. Otomobili onarıp çalıştırabilmek için bütün parçaları ve parçaların görevlerini bilmek gerekir. Bütün bunlar, bize arızanın yeri ve nedeni hakkında bilgi verir. Arızanın yeri ve nedeni bilinirse, yapılacak işlem de doğru olarak tespit edilir ve arıza giderilebilir. Bilmeden yapılacak bütün müdahalelerin boşa çıkacağı, hatta durumu daha da kötüye götürebileceği unutulmamalıdır.,

16 Fizyoloji, insan vücudunu meydana getiren doku, organ ve sistemlerin görevlerini inceleyen bilimdir. Buna göre yukarıda verdiğimiz örnekte otomobilin parçalarını bilmeyi anatomi bilimine, bu parçaların görevlerini bilmeyiyse fizyoloji bilimine benzetebiliriz. Bu iki bilim dalı, birbiriyle yakın ilişki içerisindedirler ve bu anlamda tıbbın temelini oluşturur.

17 IV.HOMEOSTAZİS İnsan vücudundaki bütün organ, sistem ve hücreler, mükemmel bir iş birliği, uyum ve denge içerisinde görev yaparlar. Bu yapıların böyle ahenkli bir şekilde görev yapmasıyla vücutta bir iç denge meydana gelir. Vücudun bu iç dengesine homeostazis denir. Homeostazis, bu yapılar tarafından belli sınırlar içerisinde ve değişmez bir şekilde tutulmaya çalışılır

18 Vücudumuz, hücre düzeyinde gerekli ayarlama ve değişiklikleri yaparak, yani içten ve dıştan gelen çeşitli etkilere karşı gerekli tepkileri göstererek bu dengeyi korumaya çalışır. Bu denge korunduğu sürece, yani homeostazis değişmez tutulduğu sürece, hayat sorunsuz olarak devam eder. Bunu bir Örnekle açıklayalım: Vücudumuzun belli bir sıcaklığı vardır. Vücudumuzu oluşturan hücrelerin normal fonksiyonlarını sürdürebilmeleri için de bu sıcaklığın korunması gerekir.

19 Hava sıcaklığı normal olduğu sürece, bu yönden bir sorun ortaya çıkmaz. Ancak çok soğuk bir ortamda bulunduğumuz zaman, vücut sıcaklığının dengelenmesi gerekir. Bunun için yüzeyel (deri) arterler daraltılır. Böylece, buralara fazla kan gitmesi engellenerek sıcaklık kaybı önlenir. Tersine çok sıcak ortamlarda vücut sıcaklığının düşürülmesini sağlamak için yüzeyel arterler genişletilir. Bu suretle deri bölgesine daha fazla kan gönderilerek, sıcaklığın deri. yoluyla dışarıya verilmesi sağlanır. Bu mekanizma da yetmezse terleme olayı devreye girer. Bununla, sıcaklığın buharlaşma yoluyla azaltılması sağlanır. Bu örnekte de görüldüğü gibi vücudumuz, içten ve dıştan kaynaklanan bu gibi etkilere karşı gerekli cevabı vererek homeostazisi korumaya çalışmaktadır.

20 Fizyoloji bilimi sistem, organ ve hücrelerin görevlerini inceleyen bir bilim dalıdır. Böyle olması nedeniyle de tüm sağlık personeli tarafından bilinmesi ve öğrenilmesi gereken konuları kapsamaktadır.

21 HÜCRE I. GİRİŞ Yaşayan tüm (yüksek) canlılar, milyonlarca hücrenin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Bir binanın tuğlaları gibi, canlıların vücutları da hücrelerle örülmüştür. İnsanlar, hayvanlar ve bitkilerin yapısı buna Örnek olarak gösterilebilir. Bakteriler ve bazı parazitlerse tek bir hücreden oluşmuş ilkel canlılardır. Demek ki hücre, canlılığın tüm karakteristik özelliklerini gösterebilen en küçük birimdir. Temelde, tüm hücreler benzer özellikler gösterirler.

22 Varlığı ilk defa 1665 yılında Robert HOOKE tarafından tespit edilen ve cellula (odacık=hücre) olarak adlandırılan hücre, ancak mikroskop yardımıyla görülebilmektedir. Organellerinin görülebilmesi için elektron mikroskobu gereklidir: İnsan vücudunda trilyonlarca (yaklaşık olarak 75 trilyon) hücre vardır. Bu sayının yaklaşık 1/3'ünü eritrositler oluşturur.

23 Hücreler, yapı ve görevleri bakımından büyük farklılıklar gösterir. İnsan vücudunun en küçük hücreleri, 2-4 mikron (fim) çapındaki trombositler ve mikrogliya hücreleridir. Buna karşılık, en büyük hücreyse dışarıdan hiçbir müdahaleye gerek kalmaksızın çıplak gözle görülebilen, 120 \ım çapındaki yumurta hücresidir (ovum). Hücrelerin boylan da çaplan gibi büyük farklılıklar gösterir. Bazı hücrelerin boylan birkaç mikronken, sinir hücrelerinin boyları, uzantılarıyla beraber 1 metreyi bulabilmektedir. Yapılarının %70-85'i su, %10-20'si protein, geri kalan %5-10'u da lipidler, karbonhidratlar ve elektrolitlerdir.

24 Hücrelerin şekilleri de farklıdır. Oluşumuna katıldıkları doku ve organların yapısına göre yuvarlak, yassı, ipliksi, iğsi, prizmatîk ve küp biçiminde olabilirler (1. Şekil). Vücudumuzdaki tüm hücreler belli bir görevde uzmanlaşmıştır. Örneğin hastalıklarla savaşmak, O2 taşımak, hareketliliği sağlamak, çeşitli biyokimyasal maddeler (protein, kimyasal madde, enzimler, hormonlar vb.) üretmek, gıda depolamak, bir araya gelerek yeni hayatlar oluşturmak ve böylece insan neslinin devamını sağlamak gibi görevler yaparlar.

25 1. Şekil- Vücudumuzdaki hücrelerden bazıları

26 II. HÜCRENİN YAPISI Hücreler basitçe hücre zarı, ortasında çekirdek, içerisinde çeşitli organeller ve bunlar arasında kalan boşluğu dolduran sitoplâzmadan oluşur.

27 A. Hücre Gövdesi (Sitoplâzma) Sitoplâzma, hücrenin en büyük ve en önemli maddesidir. Çekirdek dışında kalan ve hücre zarıyla çevrili boşluğu dolduran tüm oluşumlar, sitoplâzma kavramı içerisine girer;

28 Çiğ yumurta akı kıvamında, renksiz ve saydam bir sıvıdır. Yapısının büyük bir kısmı (%60-90, ortalama %75) su,, geri kalan kısmıysa (% 10-40) proteinler, şekerler, yağlar (lipid), enzimler, hormonlar, iyonlar (Na, K, Cl) ve minerallerden oluşur. Hücredeki hayatî olayların büyük çoğunluğu, sitoplâzmada ve sitoplâzma içerisindeki organellerde gerçekleşir. Bu organeller, sitoplâzma içerisinde asılı bir şekilde dururlar.

29 1. Organeller (Organitler) Hücrelerin, organizmanın canlılık özelliği gösteren en küçük birimi olduğunu biliyoruz. Sahip oldukları bu özelliği, bünyelerinde bulunan çeşitli organeller vasıtasıyla gösterirler. Genel olarak hücrelerde bulunan organelleri şöyle sıralayabiliriz: Mitokondri, golgi aygıtı, endoplâzmik retikulum, ribozom, lizozom, sentrozom, peroksızomlar, mıkroflaman ve mikrotübüller (2. Şekil).

30 2. Şekil- Hücrenin yapısı ve organelleri

31 a. Mitokondri (Mitochondria) Hücrede enerji üretiminin yapıldığı, etrafı çift zarla çevrili silindirik yapılardır. Gıdalarla alman yağ ve şeker, mitokondrilerde son ürün CO2 ve suya (H2O) kadar yıkılarak ATP (adenozin trifosfat) sentezlenir. Bundan dolayı bu yapıya enerji üretim ve solunum merkezi de denilebilir.

32 Mitokondride ATP sentezi aerobik gîikolizis (glikozun parçalanması), elektron transport ve oksidatif fosforilasyon olaylarıyla meydana gelir. Bu olaylarda 1 mol glikozun oksidasyonu sonucu 38 ATP, 1 mol palmitik asitin yakılması sonucuysa 129 ATP sentezlenir. Sentezlenen bu ATP molekülleri, ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere, gerekli bölgelere (enerji ihtiyacının çok olduğu kaslar, sinirler vb.) sevkedilirler. Bundan da anlaşıldığı gibi, enerjiye daha fazla ihtiyaç duyan hücrelerde mitokondri sayısı daha fazladır.

33 b.Golgi Aygıtı Adını, İtalyan hekim ve bilim adamı Camillo GOLGİ'den alır. Beyincikteki golgi hücresiyle deride ve kas kirişlerinde bulunan golgi reseptörleriyle karıştırılmamalıdır. Hücre içerisinde, çekirdeğin yakınında ağ biçiminde topluca bulunan çok sayıda kesecikten oluşmuştur. Bütün insan ve hayvan hücrelerinde bulunur.

34 Özellikle sekresyon (salgılama) yapan hücrelerde (süt, ter ve tükürük bezleri vb.) sayıları daha fazladır. Ribozomlarda sentezlenen proteinlere gerektiğinde, golgi aygıtı tarafından. şeker ve sülfatlar eklenir. Lipoproteinler, glikoproteinler, mukopolisakkaritler, bağ doku maddeleri vb. golgi aygıtı tarafından sentezlenir. Bunun dışında, yine hücre içinde sentezlenen çeşitli hormon ve enzimler de golgi aygıtı tarafından, son şekilleri verilip paketlenerek hücre dışına gönderilir.

35 c.Endoplâzmik Retîkulum (Endoplasmic reticulum, ER) Hücre zarıyla çekirdek arasında uzanan, zar yapısındaki kanallar sisteminden oluşmuştur. Bu sistemin bazı bölgelerinde ribozomlar bulunur. Bu bölgelere granüllü endoplâzmik retîkulum (GER) denir. Ribozom bulundurmayan bölgeleri neyse düz endoplâzmik retîkulum adı verilir. GER'de protein sentezi yapılırken, Düz ER'de, -ki bunlar steroit üreten hücrelerde daha çok bulunur- çeşitli steroit hormon ve yağların sentezi yapılır.

36 ç. Ribozom (Ribosome) Hücrenin en küçük organelidir. Salgı, sinir ve karaciğer hücrelerinde daha çok bulunur. Protein sentezinde görevli yapılardır. Endoplâzmik retikulum üzerinde ya da sitoplâzmada serbest hâlde bulunurlar. Ribozomlarda sedimantasyon (çökme) kat sayısı 80 S'dir ve 60 S ve 40 S’lik iki ayrı parçaya ayrılabilir. Yapısı, RNA (ribozomal RNA) ve proteinlerden oluşmuştur.

37 d.Lizozom (Lysosome) Eritrositler dışında, canlı hücrelerin tümünde bulunur; Özellikle makrofaj, çok çekirdekli Lökosit ve karaciğer hücrelerinde sayılan daha fazladır. Yuvarlak ve zarla çevrili bir yapıya sahip olup, içlerinde çeşitli enzimleri barındırırlar. Hücrenin sindirim görevini yürütür. Lizozomlar, hücre sindirimi için ve dışarıdan hücreye alman bakteri, antijen, yabancı protein vb. maddelerin etkisiz hâle getirilmesinde ve parçalanmasında rol oynarlar. Lizozomlar içlerinde ribonükleaz, deoksiribonükleaz, asit fosfataz, [3 galaksidaz gibi enzimler ihtiva eder.

38 Lizozomlar. etkilerini 4 şekilde gösterir: Yabancı partiküllerin sindirimi, Otophagy (otofaji): Hücrenin işe yaramayan kendi organellerinin yine kendisi tarafından ortadan kaldırılması, Otolysis (otolizis): Zamanla yaşlanan ya da içi partikülle dolan lizozomlarm parçalanıp içeriğinin hücre içine boşalması, bunun sonucunda da bulunduğu hücreyi parçalaması, Thyroglobulinden → tyroksin sentezi yapmak: Bu gibi bazı hormonların, lizozomlar tarafından sentezlenmesi

39 e.Sentrozom (Centrosome) Hücrede çekirdek yakınma yerleşmiş, içerisinde bir ya da iki adet sentriol ihtiva eden küçük yuvarlak organellerdir. Hücre bölünmesi esnasında, o da ikiye bölünür. Mitoz bölünme sırasında, gelişiminin en üst noktasına ulaşır. Sonra tekrar küçülür. Hücre bölünmesinde aktif role sahip olan sentrioller, mikrotübüllerden yapılmıştır.

40 f.Peroksizomlar (Peroxysome) Hidrojen peroksit (H2O2) metabolizmasıyla ilgili enzimleri taşır. Lizozomlarla benzer özellikler göstermelerine rağmen ayrı bir organel olarak kabul edilmektedir. Birçok hücrenin (karaciğer ve böbrek hücreleri) bünyesinde bulunur. Endoplâzmik retikulumla (ER) aralarında sıkı bir ilişki vardır. Peroksizomlar, sanki ER'nin genişleyip bir kese yapmasıyla oluşmuş gibidir. Membranı, tek katlı olup ER membranının devamı gibidir. H202'yi parçalayan katalaz enzimini taşırlar. H2O2, hücre için toksik bir maddedir. Katalaz enzimiyle H20'ya (su) ve 02'ye dönüştürülerek etkisiz hâle getirilir

41 Karaciğer ve böbrek peroksizomları, nükleik asitlerin yapısında bulunan pürinlerîn (adenin, guanin) parçalanmasında görevlidir.

42 g. Mikroflaman ve Mikrotübüller Mikroflaman 1 ara (microflaman) en iyi Örnek kas hücrelerinde bulunan aktin ve miyozindir. Aktin, miyozine göre daha çok bulunur. Mikrotübüller (microtubul), hücrenin iskeleti görevi görürler. ATP enerjisi kullanarak bazı organellerin taşınmasında (mitokondri, veziküllerin vb.) görev alırlar. Hücrenin şeklinin korunmasında ve hücre bölünmesinde de görevlidirler. Bugün, hücre zarı İçerisindeki proteinlerin hareketlerinin de mikrotübüller vasıtasıyla olduğu düşünülmektedir.

43 2.Cansız Maddeler Sitoplâzma içerisindeki yapıları organeller, inklüzyonlar ve diğer komponentler olarak smıflandırabiliriz. Organeller, bir zarla çevrilidir. Hücredeki metabolik olaylara doğrudan katılırlar. Endoplâzmık retikulum, golgi aygıtı, mitokondri ve lizozom bu yapılara örnektir. İnklüzyonlar hücrenin geçici komponentleridir. Her hücrede bulunmayabilirler. Bunların dış kısımları bir zarla çevrili olabildiği gibi zarsız da olabilir. Pigmentler, lipidler, karbonhidratlar, elektrolitler ve salgı tanecikleri bu gruba girer.

44 Diğer komponentlerin etrafları bir zarla çevrili değildir. Farklı yapı ve fonksiyonları vardır. Sentriol, mikrotübül ve mikroflaman bu gruba girer. Hücre içindeki bu oluşumlar içerisinde canlı olanlar organellerdir. Cansız oluşumlarsa kofullar, su, elektrolitler (anyon ve katyonlar), yedek besinler, atık maddeler, salgı tanecikleri, pigment tanecikleri vb.dir.

45 3.Hücre İçi Sıvı Hücrede sitoplâzma ve çekirdek içerisinde sıvı bulunur. Her ikisi birlikte hücre içi sıvı olarak adlandırılır. Vücuttaki toplam sıvının %60'ım hücre içi sıvı oluşturur. 70 kg ağırlığındaki bir insanda ortalama 28 litre hücre içi sıvı vardır. Hücre içi sıvı, yüksek yoğunlukta potasyum, düşük yoğunlukta sodyum ve klor ihtiva etmektedir. Bu iyonlar, hücredeki elektriksel potansiyeli dengelemekle görevlidir.

46 Hücredeki metabolik olaylar, tümüyle burada gerçekleşir. Miktarı normal koşullarda değişmez. Ancak herhangi bir nedenden dolayı azalma olursa, devamlı alış veriş hâlinde bulunduğu interstisyel (hücreler arası sıvı=doku sıvısı) sıvıdan bu eksiklik karşılanır.

47 B. Hücre Zarı ( Plâzmalemma ) 1. Hücre Zarı ve Fonksiyonları Sitoplâzmayı dıştan çepeçevre kuşatan, ekstrasellüler aralıktan ayıran ve hücreye şeklini veren, bir zardır. Çift katlı fosfolipid molekülleri arasında düzensiz bir' dağılım gösteren protein moleküllerinden oluşmuştur. Bu protein moleküllerinin bir kısmı zan boydan boya kat eder biçimde (integral veya İntrinsik proteinler) ya da zarın iç veya dış yüzüne gömülü (periferal,-veya ekstrinsik proteinler) bulunur. Çift katlı fosfolipid yapıysa fosfat içeren yağ moleküllerinden yapılmıştır.

48 3. Şekil- Hücre zarının yapısı

49 Su, polar maddeler için iyi bir çözücüdür. Polar olmayan (apolar) maddeler* örneğin yağlar, suda çözünemezler. Böyle maddelere, hidrofobik (suyu sevmeyen) maddeler denir. Hücre zarının yapısında bulunan fosfolipidlerde, hem hidrofobik bir kısım (lipid) ve hem de hidrofılik (suyu seven) bir kısım (fosfat) bulunmaktadır. Bu şekilde hem poler hem de apolar grup taşıyan moleküllere amfipatik maddeler adı verilir. Böyle maddeler su içerisine konulduklarında, hidrofilik kısımlar dışta, hidrofobik kısımlar içte olmak üzere bir araya toplanarak miçel yapısı oluştururlar (4. Şekil).

50 Hücre zarının fosfolipid moleküllerinden oluşan çift katmanlı bir yapısı olduğu daha önce belirtilmişti. Bu fosfolipid yapının, suyu seven (hidrofilik) baş kısmı, zarın iç ve dış kenarında yerleşmişken; suyu sevmeyen (hidrofobik) kuyruk kısmıysa zarın orta kısmında yerleşmiştir (3. Şekil). Orta kısımda toplanan apolar ve hidrofobik kısımlar, aralarındaki suyu dışarı iterler ve bunun sonucunda aralarında bir çekim gücü oluşur. Hidrofobik kuyruk kısımlarının bir arada tutunmalarını sağlayan bu güce hidrofobik çekim gücü adı verilir.

51 Hücre zarı, gözenekli bir yapıda olmasına rağmen sitoplâzmanın dışarıya sızmasına engel olur. Seçici-geçirgen yapısıyla sadece küçük moleküllerin geçmesine izin verir. Büyük moleküllerse ancak fagositoz ya da pinositoz yoluyla zarı geçebilir. Zarın kalınlığı yaklaşık olarak 7,5-10 nanometre kadardır. Zar kütlesi ise %55 oranında protein, %42 oranında fosfolipid, kolesterol vb. ile %3 oranında da karbonhidratlardan oluşmuştur.

52 4. Şekil- Miçel yapı ve fosfolipid molekülü

53 Hücre zarının görevleri Hücreye madde giriş çıkışını kontrol etmek ve düzenlemek, Hücreyi dış ortamdan (ekstrasellüler aralıktan) ayırmak, Sitoplâzmayı, dolayısıyla hücreyi korumak ve iç ortamı düzenlemek, Hücreye belirli bir şekil kazandırmak

54 2. Hücre Zarından Madde Taşınma Yolları' a.Zar Geçirgenliği (Permeabilite) Hücre zarı, hücrenin dış kısmıyla (ekstrasellüler sıvı) temas hâlinde bulunduğu bölgedir. Hücreye girecek ve hücreden çıkacak, maddeler için seçici ve kuvvetli bir set oluşturur. Besin maddeleri, ancak bu zan geçerek hücre İçerisine girerler. Aynı şekilde hücre atıkları da ancak bu.zarı geçerek hücre dışına çıkabilirler.

55 Zarın geçirgenliği, hücreden hücreye ve çeşitli şartlara göre farklılıklar gösterebilir. Hücrenin elektriksel faaliyetlerinde de hücre zarı Önemli rol oynar. Örneğin, sinir ve kas hücrelerinin elektriksel uyarılmaları, hücre zarının karakteristik özellikleri sayesinde olur. Dolayısıyla hormon, ilâç vb. maddeler etkilerini ancak hücre zan vasıtasıyla gösterebilirler. Bundan dolayı zar, bazı hormonların geçişine izin verirken, bazılarına izin vermez.

56 b.Taşıma Yolları Hücre zarından madde taşınma yollan, değişik biçimlerde sınıflandırılabilir. Örneğin, maddenin geçişi esnasında enerji harcanıp harcanmaması göz önüne alınırsa, şöyle bir sınıflandırma yapılabilir: Enerji harcanmadan, yani molekülün kendi kinetik enerjisi sayesinde gerçekleşen taşınma sistemi (pasif taşınma). Örneğin; basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve ozmoz. Bu yolla madde taşınması esnasında hücreler enerji harcamazlar. Molekül ve atomlar, kendi konsantrasyonlarının yüksek olduğu taraftan' düşük olduğu tarafa, kendi kinetik enerjileri sayesinde difüze olurlar (taşınırlar). Bu maddeleri zarın bir tarafından diğer tarafına yönlendiren en Önemli neden, konsantrasyon farkıdır.

57 Maddenin hücre zarından taşınması sırasında, hücre zarının aktif olarak rol oynadığı ve enerji harcamasının yapıldığı taşınma yolu (hücresel enerjiye bağlı taşınma sistemi). Örneğin aktif taşıma ve endositoz-ekzositoz.

58 Şimdi bu, madde taşınma yollarını teker teker inceleyelim:

59 1- Taşıyıcılar Aracılığıyla Taşıma Şekerler ve amino asitler poler (kutuplu) moleküllerdir. Bunların çapları 8 A°'dan büyük olduğu için normal yollardan hücre zarını geçemezler. Halbuki, bu iki maddenin de hücre zarını bolca geçmeleri gerekir. Çünkü, hücrenin enerji üretimi ve protein sentezi yapabilmesi için bu iki maddeye İhtiyacı vardır. Öyleyse, başka bir mekanizmayla hücre zarını geçmeleri gerekmektedir.

60 Yapılan deneyler, bu maddelerin zar yüzeyinde özel yerlere bağlandığım ve zarın dış yüzünden iç yüzüne (hücre içine) taşındığını göstermiştir. Bu tür taşınma şekline taşıyıcılar aracılığıyla taşınma denir. Zira, hücre zarında bulunan taşıyıcı moleküller, taşımaya aracılık ederler. Bu yolla zarı geçen maddeler kimyasal özgüllükleri, rekabet ve doymuşluk yaratma özellikleriyle basit difüzyonla geçen maddelerden ayrılırlar.

61 1. Tablo- Hücre zarından madde taşınma şekillerinin enerji gereksinimine göre sınıflandırılması

62 2. Tablo- Hücre zarından madde taşınma şekillerinin taşıyıcı gereksinimine göre sınıflandırılması

63 Basit difûzyon ve taşıyıcılarla taşınmayı birbirinden ayıran özellikler:

64 1)Özgüllük Taşıyıcılarla taşınmada, taşıyıcıların bazı kimyasal gruplara özgü olması özelliğidir. Örneğin şeker taşıyan sistem, amino asitleri taşımaz. Bazı sistemler o kadar özgüldür ki aynı atom sayısı ve kimyasal grupları taşıyan iki molekülden birisinin molekül biçiminde küçük bir değişiklik olsa, bunu ayırt edebilmekte ve o molekülü taşımamaktadır.

65 2)Doymuşluk Basit difüzyonda, hücre dışında bulunan ve difüzyonla hücre içine girecek olan maddenin dıştaki yoğunluğu ne kadar artarsa, hücreye giren madde miktarı da o kadar artar. Taşıyıcılarla olan taşınmadaysa maddenin hücreye girişi, dıştaki yoğunluğun artmasıyla bir yere kadar artar, bir noktadan sonra durur. Buna göre, taşıma sisteminin bir kapasitesi olduğu söylenebilir. Dıştaki yoğunluk, bu taşıma kapasitesinin üzerindeyse fazlası taşınmaz. Başka bir deyişle taşıma sistemi doymuştur. Sistemin doyması, hücre yüzeyindeki Özgül bağlanma yerlerinin tümüyle işgal edilmesi ve sistemin maksimum kapasiteyle çalışması anlamına gelmektedir.

66 3)Rekabet Birbirine benzer iki madde, aynı taşıyıcı sistemle taşınıyorsa birbiriyle rekabet eder. Örneğin amino asitlerden alanin ve glisin aynı taşıyıcıyı kullanırlar, yani aralarında rekabet vardır.

67 i. Kolaylaştırılmış Difûzyon Bu taşınma sisteminde, bir taşıyıcı molekül (hücre zarındaki protein molekülleri) vardır. Buna en güzel örnek, glikozun hücre içine ya da dışına taşınmasıdır. Taşıyıcı moleküller, taşınacak molekülleri her iki yönde de taşıyabilirler. Bu sistem, "konsantrasyon farkı" etkisiyle çalışır. Böyle olduğundan, madde kendi kinetik enerjisiyle taşınır. Ayrıca dışarıdan artı bir enerjiye ihtiyaç yoktur. Madde yoğunluğunun yüksek olduğu yerden, düşük olduğu yere doğru bir taşınma söz konusudur. Hücre içi ve dışının yoğunluğu eşitlenince, içe ve dışa madde taşınması aynı hızda olur ve hücre içinde maddenin yoğunluğu değişmez (5. Şekil).

68 5. Şekil- Difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon

69 ii. Aktif Taşıma (Active Transport) Bu sistemin çalışma mekanizması pasif taşınmanın tersinedir. Taşınacak molekülün düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru, bir taşıyıcı molekül aracılığıyla taşınmasıdır. Yokuş yukarı taşınma diye tabir edilen bu sistemde, enerjiye ihtiyaç duyulur. Enerji ihtiyacı, ATP molekülünden sağlanır. Bu sistemde moleküller genellikle tek yönde taşınır (6. Şekil). Bazı sistemlerde, taşıyıcı molekül taşınacak maddeyi, her iki yönde de taşıyabilir. Ancak, taşıyıcının taşınacak moleküle karşı affinitesi (birleşme isteği, meyli) bir tarafta yüksek, öteki taraftaysa düşüktür. Taşınmanın bir yöne doğru olması ve yoğunluğun bir tarafta yüksek tutulabilmesi için bu şarttır.

70 6. Şekil- Aktif taşıma ve ozmoz

71 Aktif taşınmaya en önemli örnek, sodyum ve potasyum iyonlarının hücre zan aracılığıyla taşınmasıdır. Sodyum, hücre dışında içerideki miktarından 10 kat fazladır. Potasyumsa, hücre içinde dışa göre kat daha fazladır. Bu iyonların hücre içinde ve dışındaki yoğunluk farkı, aktif taşınmayla muhafaza edilir. Na K pompası, bu sistemle çalışır. Taşıyıcı molekül, hücre içinden 3 mol sodyumu hücre dışına taşır. Arkasından da hücre dışından 2 mol potasyumu hücre içine taşır. Tüm bu olaylar için 1 mol ATP kullanılır.

72 2- Diğer Taşıma Şekilleri i. Basit Difüzyon Kolaylaştırılmış difüzyon gibi, madde yoğunluğunun yüksek olduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye doğru taşınmadır. Ancak, aralarında bir fark vardır. Kolaylaştırılmış difüzyon olayı, bir taşıyıcı molekül aracılığıyla gerçekleşirken; basit difüzyonda, böyle bir aracı maddeye gerek duyulmaz. Bir pasif taşınma olan basit difüzyon olayı, maddenin daha çok yoğun olduğu taraftan, daha az yoğun olduğu tarafa, enerjiye ihtiyaç duymaksızın difüze olmasıdır. Örneğin, zan kolayca geçebilen bir maddenin hücre içi yoğunluğu, hücre dışına göre daha düşük olsun. Bu madde hücre içine doğru difüze olur. Bu geçiş, hücre içiyle dışının yoğunluğu eşitleninceye kadar devam eder, sonra durur(Bkz.:5. Şekil).

73 ü. Endosİtoz, Ekzositoz, Pinositoz ve Fagositoz Bir kese (vezikül) yardımıyla bir maddenin hücre içine alınmasına endositoz (endocytose), hücre dışına atılmasınaysa ekzositoz (exocytose) denir. Endositoz sırasında hücre zarı, dışarıdan içeriye doğru çukurlaşarak içeri alınacak maddenin etrafını çepeçevre sarar. Böylece içeriye alınacak madde, bir vezikül içine alınmış olur. Vezikül bu şekilde sitoplâzmaya geçer. Sonra hücre zan tekrar birleşir. Vezikül içine alman madde sıvıysa bu olaya pinositoz (pinocytose=hücre içmesi); katıysa fagositoz (phagocytose=hücre yemesi) denir. Bu şekilde içeriye alman maddeler kimyasal değişikliğe uğrar, yani sindirilirler. Proteinler ve nükleik asitler gibi iri moleküller bu yolla hücreye alınır. Lökositler ve makröfajların fagositoz yetenekleri vardır.Bu hücreler, bakterileri fagosite ederek parçalar.:

74 Ekzositozla da hücre içindeki atık maddeler, endositozun tersi bîr mekanizmayla hücre dışına gönderilir. Bütün bu olaylar metabolik enerji (ATP) harcanarak gerçekleşir (7. Şekil).

75 7. Şekii- Endositoz ve ekzositoz

76 iii. Ozmoz (Osmosis) İki bölüm arasında, suya geçirgen, fakat katı maddelere geçirgen olmayan bir zar varsa ve bölümlerden birisindeki su yoğunluğu yüksekse su molekülleri yüksek yoğunluktan alçak yoğunluğa doğru geçer (Bkz.: 6. Şekil). Ozmoz deyimi, pasif taşınma kuralları çerçevesinde suyun difüzyonunu ifade eder, Ozmoz olayında, suda çözünen maddelerin çok önemli rolü vardır. Bir eriyikteki katı madde yoğunluğu, o eriyiğin ozmolarîtesi olarak kabul edilir.1 Eriyiğin ozraolaritesi ne kadar çoksa suyun yoğunluğu o kadar azdır.

77 Hücreler, ozmotik bir sistem gibi davranır. Zira, hücre, zarı daima suya karşı geçirgendir.2 Su molekülleri çok yoğundan az yoğuna doğru hareket ettikleri için, suyun geçtiği tarafta su miktarı (volüm) artar. Başlangıçta iki bölüm arasında geçici bir volüm farklılığı olsa bile, son volüm iki tarafta da eşit olur. Bir ozmol, iyonize ve dissosiye olmayan (çözünmeyen) parçacıkların 1 mol gramına eşittir. Yani maddenin gram olarak molekül ağırlığının o molekülün çözeltiye saldığı, serbest hareketli taneciklerin sayısına bölünmesiyle saptanır. Buna göre 180 gram glikoz (Bu, glikozun mol ağırlığıdır.) 1 ozmol glikoza eşittir. Çünkü glikoz dissosiye olmaz. Böyle bir glikoz eriyiği, litrede 1 ozmol yoğunlukta glikoz taşır.

78 Bununla birlikte eriyikteki bir madde iki iyona dissosiye oluyorsa, bu maddenin 1 mol gramı 2 ozmole eşittir. Çünkü burada parçacık sayısı 2'dir. Örneğin 1 mol NaCl eriyiği, litrede 2 ozmol partikül taşır. Çünkü NaCl iki partiküle, Na+ ve CF'a iyonize olur. Böylece NaCl'nin 1 mol gramı (58,5 g) 2 ozmole eşittir. Bunun gibi bir eriyik, 1 mol glikoz ve 1 mol NaCl taşıyorsa bu eriyiğin ozmolaritesi, litrede 3 ozmol olur. İki ayrı eriyiğin ozmolar değeri aymysa, su molekül yoğunluğu da aynıdır.

79 Bir hücreyi, kendi ozmolar değerine eşit bir sıvı içine (izoozmotik, izotonik sıvı) koyarsak, hücre içiyle dışı arasında devamlı bir alış veriş vardır. Fakat hücreye giren ve çıkan sıvı miktarı birbirine eşittir. Yani hücrenin volümü değişmez. Eğer hücre, ozmolaritesi kendisininkinden daha düşük bir sıvı içine (hipoozraotik, hipotonik sıvı) konulursa, su molekülleri hücre içine girer ve hücre şişer. Eğer hücre, ozmolaritesi kendisininkinden daha yüksek bir sıvı içine (hiperozmotik, hipertonik sıvı) konulursa, su molekülleri hücre dışına çıkar ve hücre küçülerek büzülür (8. Şekil).

80 Buna göre, bir çözeltinin ozmolaritesi (katı madde yoğunluğu) hücreninkine eşitse, bu çözeltiye izotonik çözelti denir. İçerdikleri su konsantrasyonu ve çözünmüş parçacık sayısı birbirine eşittir, %0,9'luk NaCl (serum fizyolojik), %5'lik glikoz eriyiği (dextroz) ve %1,4 sodyumbikarbonat yaklaşık olarak izotoniktir.

81 8. Şekil- Farklı çözeltilere konuian hücrenin ozmotik kurallar İçinde su a!tp vermesi

82 Eğer çözeltinin ozmolaritesi, hücreninkinden daha düşükse, bu çözeltiye hipotonik çözelti denir. Hipotonik çözelti, hücreye göre daha az çözünmüş parçacık sayısına, ancak daha fazla su konsantrasyonuna sahiptir. İzotonik eriyiklerden daha düşük konsantrasyona sahip eriyikler hipotoniktir. Eğer çözeltinin ozmolaritesi, hücreninkinden daha yüksekse bu çözeltiye hipertonik çözelti denir. Hipertonik çözelti, hücreye göre daha fazla çözünmüş parçacık sayısına, ancak daha az su konsantrasyonuna sahiptir. Dolayısıyla su molekülleri, hipotonik çözeltilerden hipertonik çözeltilere doğru hareket ederler. îzotonik eriyiklerden daha yüksek konsantrasyona sahip eriyikler hipertoniktir (%10, %20, %30 Dextroz ve %3, %5 NaCl hipertonik solüsyonlara örnektir.).

83 Karşılaştırmalı bir Örnek verecek olursak (hücreyi yok sayarsak), %10'luk NaCl, %20'lik NaCI'ye göre hipotonik, %1'lik NaCI 'ye göreyse hipertoniktir (birbirlerine göre). Ozmotik basınç Katı maddeleri geçirmeyen ve sadece suyun geçişine izin veren, seçici geçirgen bir membranla ayrılmış iki bölüm düşünelim. Bu bölümlerden birincisinde sadece su, ikincisindeyse NaCl eriyiği bulunduğunu varsayalım. Normal şartlarda su molekülleri, birinci bölümden ikinci bölüme doğru geçmeye başlarlar (ozmozla).

84 İkinci bölümden, aradaki membrana doğru (suyun geçiş yönünün tersine) bir basınç uygulanacak olursa, ozmozun yavaşladığı hatta bir süre sonra durduğu gözlenir. Ozmozu tamamen durdurmak için gereken basınca, NaCl eriyiğinin ozmotik basıncı denir.

85 Ozmotik basınçta partiküllerin (parçacık) Önemi Bir eriyikteki parçacıkların yarattıkları ozmotik basınç (iyonun ya da molekülün oluşturduğu), parçacıkların kütlelerine değil, sıvının birim hacminde bulunan parçacık sayısına bağlıdır. Bunun nedeni, parçacıkların kütlesi ne olursa olsun membrana aynı miktarda basınç uygulamalarıdır. Yani bütün parçacıklar, birbirine eşit bir enerjiyle hareket ederler.

86 Kütleleri farklı olduğu hâlde eşit basınçla membrana çarpmalarının nedeni, büyük kütleli parçacıkların yavaş hareket etmeleri, küçük kütleli parçacıklarınsa daha hızlı hareket etmeleridir. Özetle, bir eriyiğin ozmotik basıncını, o eriyikteki parçacıkların sayısal konsantrasyonu belirler. Parçacıkların kütlesi Önemli değildir, Ozmolarite, eriyiğin litresinde bulunan ozmoldür. Ozmolsa parçacıkların sayısal konsantrasyonunu ifade etmek için "gram" yerine kullanılan bir birimdir. Basit bir deyişle ozmol, eriyikteki parçacık sayısını, ozmolariteyse bir litre sıvıdaki parçacık yoğunluğunu gösterir.

87 3- Diyaliz (Dialysis) Bir zarın bir tarafında iki veya daha fazla eriyik hâlinde katı madde varsa ve bu zar, bu maddelerden bazılarının geçmesine izin veriyorsa diyaliz olayı meydana gelir. Zarın geçmesine izin verdiği madde, bir tarafta yüksek yoğunlukta bulunuyorsa, bu madde diğer tarafa difüze olur. Böylece eriyikten bir kısım madde ayrılmış olur.

88 Sun'î böbrekte aynı prensiple çalışmaktadır. Hastanın kanı (her seferinde 500 mi kadar) bir dizi diyaliz tüpünden geçirilir. Diyaliz tüpünün dış tarafında, kanda bulunan ve difüze olabilen maddeleri aynı yoğunlukta taşıyan bir sıvı vardır. Ancak bu sıvıda, uzaklaştırılması istenen madde bulundurulmaz. Böyle olunca, uzaklaştırılması istenen maddeler (Örneğin üre), difüzyonla dış taraftaki sıvıya geçer. Kan için lüzumlu maddelerse dıştaki eriyiğe geçmez. Böylece, kan zararlı maddelerden temizlenmiş olur.

89 4- Filtrasyon Bir zarın iki tarafı arasında basınç farkı varsa, sıvı ve erimiş maddeler, basıncın yüksek olduğu taraftan düşük olduğu tarafa geçer. Bu olaya filtrasyon (süzülme) adı verilir. Burada zar, bir elek gibi iş görür ve gözeneklerinin büyüklüğüne göre madde geçişine izin verir. Madde ya da sıvının geçiş hızı, basıncın büyüklüğüyle doğru orantılıdır. Kılcal damarlardan eriyiklerin damar dışına çıkışı (ekstrasellüler sıvıya geçişi) fıltrasyonla olur.

90 3. Hücre Zarının Dinlenim Potansiyeli Canlı hücrelerin membranında, bir potansiyel farkı (gerilim) vardır. Bu potansiyel fark, uygun metotlarla ölçülebilir. Hücre zarında dinlenim potansiyeli denilen bu olay, hücre türüne göre değişiklik gösterir. Hücrelerin etkinlik göstermedikleri bir dönemde (örneğin kas hücresinin kasılmadığı, salgı hücresinin salgı yapmadığı dönem), tespit edilen potansiyel farkına dinlenim potansiyeli denir. Hemen hemen tüm hücrelerde hücre içi, hücre dışına göre negatif bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyel farkının sebebi, intrasellüler sıvıyla ekstrasellüler sıvı arasındaki iyonların farklı dağılışıdır. Hücre zan seçici geçirgen olduğu için, hücre içi ve hücre dışı sıvıların içerdikleri madde konsantrasyonu da farklılık göstermektedir. Oluşan bu farkın sebebi, Na*, Cl" ve K+ iyonlarından kaynaklanır. Hücre içindeki anyonların büyük kısmı negatif yüklü proteinlerdir.

91 Aksiyon potansiyelinden sonra, yani hücrenin kendi özel yapısına göre etkinlik gösterip (örneğin kas hücresinin kasılması vb.) tekrar eski hâline dönmesinden sonra, dinlenim potansiyeline geçiş süreci başlar. Na iyonu, aktif taşınmayla devamlı hücre dışına; K iyonuysa hücre içine taşınmasıyla zar dinlenim potansiyeline geçmiş olur. Bu geçiş sonucunda hücre içindeki K* konsantrasyonu, dışarıya göre yaklaşık olarak 50 kat artarken; Na konsantrasyonu, yaklaşık olarak 10 kat düşer.

92 9. Şekil- Dinlenim potansiyelinde iyon değişimi

93 Dinlenim durumundaki hücre zarı, Na+ iyonları için az geçirgendir. Onun için Na+ konsantrasyonunun düşmesi, geriye difüzyonla tekrar yükseltilemez. Hücre zan, K+ için nispeten geçirgendir. Büyük konsantrasyon değişikliği yüzünden K+ iyonları, hücre içinden dışına bir miktar difüze olabilir. Zar, Cl ~ iyonları için de geçirgendir. Ancak Cl~ iyonlarının, bu potansiyel değişim üzerine pek fazla etkisi olmamaktadır (9. Şekil).

94 4. Aksiyon Potansiyeli Hücrelerde İmpuls iletimi hücre zarı (membranı) ile ilgili bir olaydır. împuls, (kablodaki elektrik akımı gibi) membran boyunca iletilir. Hücre membranı, hücre içi sıvıyla hücre dışı sıvıyı birbirinden ayırır. Hücre içi ve hücre dışı sıvının iyonik yapısı birbirinden çok farklıdır. İyonların türü ve konsantrasyonundaki (yoğunluğundaki) farklılık nedeniyle, içerideki ve dışarıdaki elektriksel yük de farklıdır.

95 Hücrenin iç (intrasellüler) ve dış ortamında (ekstrasellüler), pozitif ve negatif elektrik yükü taşıyan iyonlar (Na+, K+ ve (X ) bulunur. Kural olarak benzer yükler (- ile - ve + ile +) birbirini iter, farklı yüklerse ( - ile + ) birbirini çeker. Farklı elektrik yüklerinin bir araya gelmesi (birbirini çekmesi), elektriksel yükle olmaktadır. Elektrik yükleri birbirinden ayrı tutulursa (ya da ayrı tutulmaya çalışılırsa) iki ayrı nokta arasında potansiyel fark var dernektir. Bu fark yüklerinin birbirini çekmeleri, elektriksel bir güç doğurur. Bu güç, yükün hareketine (akımına) neden olur ki, buna da elektrik akımı denir.

96 Hücrelerin iç ve dış ortamında bulunan İyonlar, elektrik yükünün taşınmasını sağlarlar. Ancak hücre membranı lipidlerden yapıldığı için, yapısında elektrik yükü taşıyan çok az İyon bulundurur. Bu yüzden bunlar elektrik akımı için uygun bir ortam oluşturmaz. Bu şekliyle hücre membranı, hücrenin içindeki ve dışındaki elektrik yükleri arasına yerleşmiş, tecrit edici (iki tarafı birbirinde ayıran) bir set oluşturur. Bu set, hücre içindeki ve hücre dışındaki farklı yükleri (+ ve - yükleri) birbirinden ayırdığı için, içerisiyle dışarısı arasında potansiyel fark oluşacaktır. Membran potansiyeli denilen bu potansiyel fark (için dışa göre ya da dışın içe göre + veya -.yüke sahip olması), bir ucu hücre içine bir ucu hücre dışına yerleştirilen elektrotlarla ölçülebilir.

97 Hücre istirahat (dinlenim) halindeyken, yani uyarılmadığı zaman, ölçülen potansiyel farkına dinlenim potansiyeli denir. Hücre aktifken membran potansiyeli değişir. Bu esnada ölçülen potansiyel farkınaysa aksiyon potansiyeli denir. Aksiyon potansiyeli, bir sinir veya kastaki etkinlik esnasında meydana gelen elektriksel değişikliktir. Aksiyon potansiyelinin devam süresi, sinirlerde 1 milisaniye (saniyenin binde biri), kaslarda 4 milisaniye, kalp kasında ise 200 milisaniye (0,2 saniye) kadardır.5

98 Aksiyon potansiyelinin oluş mekanizması Hücrede aksiyon ve dinlenim potansiyelinin oluşmasında, Na* ve K* iyonları rol oynar. Bu iyonların bulundukları yerdeki konsantrasyonları ve yer değişiklikleri, bulundukları yerin elektriksel yükünü belirler. Hücre dinlenim durumundayken polarize olmuş (kutuplaşmış=bir tarafın negatif diğer tarafın pozitif olması) durumdadır ve bir denge durumu söz konusudur. Zira, içerisi negatif (-), dışarısı pozitif (+) yük taşımaktadır

99 Dinlenim durumundaki iyon dağılımında K+ içeride, Na+ dışarıda bulunur. Bu iyonların hücre zarım geçişleri, belli kurallar dahilinde gerçekleşir. Hücre içi K+ konsantrasyonu yüksek olduğu için hücre dışına doğru K+, sızdırma kanallarından difüze olurken Na+ hücre içine girer. Fakat sızdırma kanalları nedeniyle membranım istirahatte K+'a olan geçirgenliği Na+'a kıyasla çok daha fazladır. Bu nedenle K*'un pasif dışarı akışı Na+'un pasif hücre içine akışından daha fazladır. Membran hücre içindeki anyonların çoğuna geçirgen olmadığı için (ki bunlar negatif yüklü proteinlerdir) K+'un dışa akımı eşit oranda anyon akımıyla birlikte olmaz ve membran dışarısı içeriye göre pozitif olacak şekilde polarize bir durumda kalır.6 Dinlenim zar potansiyelinin oluşmasında diğer önemli faktörse Na+~K+ ATPaz pompasıdır. Bu pompayla hücre dışına 3 Na+, hücre içineyse 2 K+ aktif olarak taşınır.

100 10. Şekil- Aksiyon potansiyelinde iyon ve elektriksel yük değişimi

101 Hücre etkinlik gösterdiği sırada, yani aldığı uyan sonucunda aksiyon potansiyeli oluşması esnasında, hücre membranının Na+ geçirgenliği 500 kat artar ve Na+ hızla içeri girer. Na+'nm içeriye girmesiyle, denge durumu bozulur ve membranın dinîenim dönemindeki potansiyeli değişerek pozitif değere ulaşır. Na**nın içeriye girmesiyle polarİze durum bozulur. Membran potansiyelinin pozitif değere ulaştığı bu döneme, depolarizasyon dönemi adı verilir. Depolarizasyon döneminde iyon dağılımı değişir. Na+ iyonlarının hücre içine girmesiyle, hücre içinde Na+ ve K+ iyonları bulunur. Bunun sonucunda elektriksel yük durumu da değişir ve hücre içi pozitif değere, hücre dışıysa negatif değere ulaşır.

102 Depolarizasyon döneminden sonra repolarizasyon dönemi başlar. Bu dönemde, Na* geçişi durdurulur ve K* geçirgenliği artırılır. Sonuçta K* hücre dışına difüze olur. İçeriye giren Na+ kadar K+ dışarıya çıkar. Bunun sonucunda iyon dağılımı, dinlenim durumundakinin tersine döner. Yani K* dışarıda, Na* ise içeridedir. İyon dağılımı ters olmasına rağmen, elektriksel yük durumu dinlenim potansiyeli değerini kazanır. Bir başka deyişle hücre içi negatif, hücre dışı pozitif olur. Repolarizasyon dönemi böylece tamamlanır. Buraya kadar meydana gelen olaylar (depolarizasyon ve repolarizasyon), enerji, sarfı gerektirmez.

103 Bundan sonra hücrenin eski durumuna (dinlenim potansiyeline) dönüş süreci başlar. Na+'nın tekrar hücre dışına çıkması ve K+,nın hücre içine girmesiyle, hem iyonik dağılım hem de elektriksel yük dağılımı bakımından dinlenim potansiyeline geçilmiş olur. Na* dışarıda, K* içeride olmak üzere hücre içi negatif, hücre dışıysa, pozitif değer taşır. Na*‘nın dışarı çıkması ve K+‘nın içeri girmesi, sodyum-potasyum pompa sistemi sayesinde olur. Bu sistemin çalışması için metabolik enerjiye ihtiyaç duyulur. Hücre dinlenim durumuna geçtikten sonra, tekrar uyarılmaya hazırdır (10. Şekil).

104 Görülüyor ki, yaptığımız en basit hareketlerde bile milisaniyeler içerisinde, hücrelerde moleküler düzeyde, birçok karmaşık fakat muazzam biyokimyasal olay cereyan etmektedir. Farkına bile varamadığımız bu olayların sayesinde, hayatî organlarımız çalışır ve istediğimiz hareketleri yapabiliriz, kısacası yaşamımızı sürdürebiliriz.

105 C. Çekirdek (Nucleus) Bölünme yeteneğine sahip olan hücrelerde bulunur. Genellikle hücrenin orta kısmında yerleşmiştir. Şekli yuvarlak, elips ya da dikdörtgen şeklinde olabilir. Hücrelerden bazıları bir veya birden çok çekirdeğe sahip olabilirken, bazılarında hiç çekirdek bulunmaz. Örneğin eritrositlerin çekirdeği yoktur. Bununla birlikte normal lökositlerde bir, karaciğer hücreleri ve kemik iliğinin polikaryositlerindeyse birden fazla çekirdek bulunabilmektedir.

106 Sitoplâzmadan çift katlı bir zarla (çekirdek zan) ayrılmıştır. Bu zarın İç kısmını dolduran sitoplâzmaya benzer sıvıya nükleoplâzma denir. Bazen üzerinde çok küçük gözenekler bulunur. Endoplazmik retikuluma bağlantılı ve sanki devamı gibidir. İçerisinde bir ya da birden fazla çekirdekçik bulunur. Çekirdeğin en önemli özelliği; bir kontrol merkezi gibi görev yapmasıdır. Bünyesinde iki çeşit nükleik asit bulundurur. Bunlardan birincisi çekirdekçiklerde bulunan RNA' (ribonükleik asit), ikincisiyse, DNA (deoksiribonükleik asit)'dır. DNA molekülleri, nesilden nesile aktarılan genetik şifreyi taşır ve kromozomların yapısını oluşturur

107 Çekirdekçik (Nucleolus) Hücre çekirdeğinde bulunan küçük, yuvarlak yapılardır. Sayılan bir ila yüz arasında olabilir. Bazen de hiç bulunmaz. Elektron mikroskobunda kalın iplikli bir yumak şeklinde görülür, İçlerinde DNA bulunmaz. Esas yapılarını RNA oluşturur.

108 Kromozom (Chromosome) Kalıtsal Özellikleri belirleyen genleri taşırlar. Belli sayıda, değişik şekillerde ve uzun DNA zincirinin kendi üzerinde düzensiz bir şekilde sarılmasıyla oluşmuş genetik yapılardır. Kromozomlar, ancak hücre bölünmesi sırasında (mitoz) belirlenebilir. Çünkü hücre dinlenme halindeyken (enterfaz) açık olduklarından teker teker belirlenemezler. Organizmada, çekirdeksiz eritrositler dışındaki bütün hücrelerde kromozom bulunur(11.,Şekil).

109 11. Şekil- İnsandaki kromozomlar

110 Yalnız hücre bölünmesi sırasında, özellikle metafaz evresinde tespit edilebilen kromozomların uzunlukları fim arasında değişir. Üzerinde, yeri kromozomdan kromozoma değişen ve sentromer denilen bir boğum vardır. Kromozomların sayısı insanlarda 23 çifttir (46 adet=2N). Bunun 22 çifti bedenî (otozomal), bir çiftiyse cinsiyet (gonozomal) kromozomudur. Cinsiyet kromozomu (seks kromozomu), kadınlarda XX şeklinde, erkeklerdeyse XY şeklindedir. Cinsiyete göre beden hücrelerinde, bu cinsiyet kromozomlarının her ikisi de (XX ya da XY olarak) bulunur. Ancak, gametlerde (sperma ve ovum) yalnız bir tanesi (X ya da Y olarak) bulunur. Yani spermalardan bir kısmı X kromozomu taşırken, diğerleri Y kromozomu taşır. Bununla beraber ovum, her zaman X kromozomu taşır.

111 Erkek cinsiyet hücresinin (sperma hücresi) kadın cinsiyet hücresi (ovum) ile birleşmesine döllenme denir. Çocuğun cinsiyetinin belirlenmesinde, erkek sperma hücresinden gelecek olan kromozom çeşidinin önemi büyüktür. Şöyle ki, ovumda sadece X kromozomu olduğunu biliyoruz. Döllenme esnasında bu X kromozomunun yanına, sperma hücresinden X kromozomu gelirse, çocuğun cinsiyeti kız (XX); Y kromozomu gelirse, çocuğun cinsiyeti erkek (XY) olur.

112 DNA (Deoksiribonükleik asit) DNA molekülü uzun, İnce, çift iplikçikli ve kendi etrafında kıvrılan bir merdiven ya da spiral (sarmal) görünümündedir. Etrafı protein yapısında bir kılıfla kaplıdır. Bu merdivenin basamaklarıysa dört temel kimyevî maddeden (baz) oluşur. Bunlar adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C) dir. Bu harfler, DNA'da şifrenin yazılımında kullanılan alfabeyi oluşturur. Bahsedilen bu 4 bazdan 3 tanesinin tek iplikçik üzerinde yan yana gelmesiyle ortaya çıkan baz üçlüsüne, triplet (kot) adı verilir. Her bir triplet, bir amino asidi şifreler. Bu 4 bazın üçlü kombinasyonu hesaplandığında ( 43=64 ) 64 tane kodun meydana geldiği görülür. Bunun anlamı bu 4 bazla, 64 adet amino asit kodlanabilecektir (12. Şekil).

113 Bu bazlardan adenin (A) sadece timinle (T) guaninse (G) sadece sitozinle (C) birleşir. Bu birleşme Hidrojen (H+) bağı yardımıyla olur. DNA'nın yapısında bunlar dışında, pentoz şekeri (deoksiriboz şekeri) ve fosfat molekülü (fosforik asit) de; bulunur. A=T veya C=G'nin pentoz şekeriyle yaptıkları birleşiklere nükleosit, bir nükleosid molekülünün fosforik asitle birleşmiş hâline nükleotit adı verilir.

114 DNA'nın iki temel görevi vardır: a) Genler içinde, anne ve babadan gelen kalıtımsal (genetik) özellikleri saklamak, b) Kendilerinin benzer kopyalarının üretilmesini sağlamak

115 12. Şekil- Kromozom ve DNA

116 RNA (Ribonükleik asit) Nükleotitlerin art arda yerleşmesiyle oluşmuş, tek bir sarmal zincirden oluşan yüksek kütleli moleküllerdir. Nükleotit dizisinde şeker ribozdur, asitli bazlarsa adenin, sitozin, guanin ve urasildir. DNA'daki timin'in yerini RNA' da urasil almıştır.

117 RNA'nın üç çeşidi vardır: 1) Ribozomal RNA (r-RNA): Hücre sitoplâzmasında bulunan ve protein sentezinden sorumlu olan ribozomların yapısal ve fonksiyonel bir kısmını (RNA, türden türe değişmekle birlikte, ribozomların % 40 ilâ 60'mı meydana getirir.) oluşturur. Protein sentezinde rol oynar.

118 2) Messenger RNA (m-RNA): Haberci ya da elçi RNA olarak da isimlendirilir. Bir genin kopya edildiği RNA çeşididir. Yani DNA'da yazılı olan şifreyi, kendi diline çevirerek kopyalayan RNA'dır. DNA'nın iki zincirinden biriyle temasa geçerek kotlamayı yapar. Bu kotlamada DNA üzerindeki her baza, RNA üzerinde onunla eşleşebilen bir baz karşılık gelir. Böylece her adenine bir urasil her guanine bir sitozin karşılık gelir. Bu şekilde kollanmış olan RNA molekülü, tıpkı bir fotoğrafın pozitifi ve negatifi gibi kalıtım şifresinin karşı tip hâlindeki eşidir. Bu şifre daha sonra ribozomlarda çözülecektir.

119 3) Transfer RNA (t-RNA):'Taşıyıcı RNA da denir. 70 ilâ 80 nükleotitli bir moleküldür. Şekli, üç yapraklı bir yoncaya benzer. Molekülün iki ucunun oluşturduğu bir de sap kısmı vardır. t-RNA, protein sentezi sırasında, gerekli amino asitlerin taşınmasında rol oynar. Her bir amino asidi farklı t-RNA taşır. Sentez esnasında, bir ucuyla taşıdığı amino aside, diğer ucuyla da m-RNA üzerindeki kendine uygun bölgeye bağlanır.

120 Gen (Gene) Bir proteini ya da proteinin bir parçasını şifreleyen ve böylece, bireye genetik bir özellik kazandıran DNA parçasıdır. Bir başka deyişle özgül bir proteinin sentezinden sorumlu olan DNA parçacığıdır. Bir gen (=sistron) üzerinde, protein sentezi için gerekli olan bütün bilgiler bulunur. Kromozom üzerinde bulunduğu yere lokus adı verilir. Genlerin uzunluğu ilâ çift nükleotit kadardır. Bununla birlikte mikroskopta görülmezler. Bugün insan vücudunda yapılan incelemeler sonucunda, 300'den fazla genin yeri tespit edilmiştir.

121 Protein sentezi Protein, canlıları oluşturan hücrelerin yapı taşı olan ana maddedir. Tabiattaki bilinen 20 civarındaki amino asidin, çeşitli biçimlerde birbirleriyle birleşmesi sonucunda oluşur. Amino asitlerin bir kısmı vücutta sentezlenebilirken, bir kısmı vücutta sentezlenemez ve mutlaka dışarıdan alınması gerekir (elzem amino asitler).Protein sentezi kısaca yazılım (transkripsiyon), çeviri=şifrenin okunması (translasyon) ve protein üretimi aşamalarından oluşur. DNA'da kayıtlı olan şifreler, ancak deşifre edildikleri zaman bir anlam ifade ederler.

122 Yani bir yemek tarifi gibi, uygulamaya konulmadığı zaman bir anlam ifade etmezler. Bir yemek tarifi hiçbir zaman yemeğin kendisi değildir. DNA'lardaki bu şifreler ancak m-RNA'lar vasıtasıyla sitoplâzmaya çıkarılarak deşifre edilebilirler. Bu şifrelerin, RNA yapısına aktarılmasına transkripsiyon denir. Transkripsiyonda DNA bir şablon vazifesi görürken, m-RNA onun negatif bir kopyasını oluşturur. m-RNA, sonra çekirdeği terk ederek sitoplâzmaya çıkar. Sitoplâzmaya çıkan şifrenin protein sentezinde kullanılmasına da translasyon denir. Translasyonda m- RNA'da kayıtlı olan şifre, ribozomlar tarafından okunur. Ribozom m-RNA üzerinde ilerleyerek şifreleri okurken, okunan bu şifreye uygun amino asidi taşıyan t-RNA'ların getirdikleri amino asitleri sırayla birbirine bağlayarak protein sentezi yapılmış olur (13. Şekil).

123 13. Şekil- Protein sentezi

124 III. HÜCRELERİN ORTAK ÖZELLİKLERİ Hayatın temel yapı taşı olan hücre, bir bütün olarak vücudun tüm faaliyetlerini basitleştirilmiş bir şekilde taklit eder. Kendi zarından içeriye gıda alır, enzimler arayıcılığıyla bu gıdaları sindirir. Çalışmak ve ısınmak için enerji tüketir. Çoğu hücreler, atıklarını boşaltma ve kendilerinin bazı küçük yaralarını iyileştirme kabiliyetine sahiptir.Kimileri yer de değiştirebilirler.Vücudun ihtiyacı olduğu takdirde, kendi benzerlerini üretirler. Ayrıca bütün hücreler, canlılığın tipik ve belirli özelliklerini ortaya koyarlar. Buna göre hücreler;

125 1) Uyarılabilirler : Her bir hücre, dış etkenlerle (hormonal, kimyasal, elektriksel, termik vb.) ve iç etkenlerle (glikojen yapımı ve yıkımı vb.) uyarılabilirler. 2) Metabolizma ve enerji değişimi yapabilirler : Hücreler, O2, basit moleküllü yapı taşları ve gıda maddeleri alırlar. Bunları çeşitli işlemlerden geçirirler. CO2, H20 ve metabolizma artıkları gibi atıkları dışarıya verirler. Hücrelerin bu özel faaliyetleri enerji tüketimiyle ilgilidir.

126 3) Hareket edebilirler: İleri derecede gelişmiş canlılardaki bazı hücreler, yalancı ayaklar (uzantılar) oluşturarak hareket edebilir. Bu uzantıları yardımıyla fagositoz da yapabilirler. Bazıları amiboid hareketlerle, bazıları da sitoplazmalarındaki dalgalanmalarla yer değiştirebilirler. Örneğin, sperma hücreleri hareketli kuyruklarıyla hareket ederler.

127 4) Gelişebilirler: Hücrelerin bölünebilmesi için, belirli bir gelişme dönemini tamamlamaları gerekmektedir. Bu gelişme dönemi hücreden hücreye değişiklik gösterir. Hücrelerin ömürleri karşılaştırıldığında da büyük farklılıklar olduğu görülür. Örneğin, bağırsak epitel hücrelerinin canlılık süreleri saatken eritrositlerin (alyuvar) canlılık süreleri 4 aya kadar çıkar. Sinir hücreleriyse çok daha uzun yıllar canlılıklarını korurlar. Kalp kası ve sinir hücrelerinin yenilenme yetenekleri yoktur. Buna karşılık yüzeyel deri hücreleri için, sürekli olarak fizyolojik yenilenme (rejenerasyon) söz konusudur.

128 5) Çoğalabilirler: Hücreler, bölünerek çoğalırlar. Bir canlının büyüyüp gelişmesi de onu oluşturan hücrelerin bölünerek çoğalmasıyla olur. Bölünme, sitoplâzma ve çekirdekte beraberce gerçekleşir. Bir hücrenin bölünebilmesi için yeterli büyüklüğe ulaşması gerekir.

129 IV. HÜCRE BÖLÜNMESİ ve ÇOĞALMASI Hücreler olgunluğa eriştiklerinde, bölünerek yeni hücreleri oluşturur. Her dakika, insan vücudunda milyonlarca hücre ölmektedir. Sağlıklı hücreler üreyerek, ölenlerin yerini alacak yeni hücreler meydana getirir. Böylece insan vücudunda yaşayan hücrelerin sayıları üç aşağı beş yukarı sabit kalır. Hücre bölünmesi 1-2 saat içerisinde gerçekleşen periyodik bir olaydır. Kanserli hücreler diğer hücrelere göre daha hızlı ve kontrolsüz ürer ve tümör oluşumuna neden olurlar.

130 Canlı hücrelerin, nesillerini devam ettirebilmek için kendilerine benzer yeni hücreler meydana getirmelerine bölünme denir. Bölünme, hücrenin hayatım devam ettirmesinin bir gereği olmamakla birlikte, büyüme ve gelişme için kaçınılmaz hayatî bir olaydır. Hücre bölünmesi amitoz, mitoz ve mayoz olmak üzere üç ayrı şekilde gerçekleşir. Şimdi bunlara teker teker göz atalım;

131 a) Amitoz Bölünme (amitose): Nadir görülen en basit hücre bölünme şeklidir. Hücrelerin doğrudan doğruya ikiye ayrılarak, boğumlanarak ya da tomurcuklanarak bölünmesidir. Bölünme çekirdekten başlar, sitoplâzmanın bölünmesiyle devam eder. Ancak bu bölünmede mitoz ve mayoz bölünmenin tersine, çok hücreli organizma ve gamet oluşumu sağlanamaz

132 14. Şekil- Mayoz ve mitoz bölünmede kromozomların durumu

133 b) Mitoz Bölünme (mitose): Somatik hücrelerde, genellikle büyüme ve gelişme dönemlerinde (fötal hayat ve çocukluk dönemi) daha çok görülür. Mitoz hücre bölünmesi 4 evrede gerçekleşir. 1) Profaz 2) Metafaz 3) Anafaz 4) Telofaz

134 15. Şekil- Mitoz bölünme evreleri

135 Profaz evresinde, kromatin (chromatin) iplikleri, çubuk biçiminde kromozomlara ayrılmak üzere toplanır. Bu sırada çekirdek yavaş yavaş erir ve sentrozomlar eşlenerek, ışınsal taneciklerden oluşan bir yıldızcık (aster) oluşturur. Bu yıldızcık, iki yeni yıldızcığa bölünür. Bunlar birbirinden uzaklaşarak, hücrenin iki karşıt kutbuna gider. Aralarında ipliksi uzantılar oluşur. Bu uzantılar, hücrenin ortasında birleşerek mekik biçimini alır. Bu sırada çekirdek zarı erir ve her bir kromozom, mekiğin bir teline tutunarak hücrenin orta bölümünde yer alır. Küçükler ortada, büyükler kenarlarda bulunur. Şekilleri "V" ya da çengel şeklinde kıvrılmış gibidir.

136 Metafaz evresinde, kromozomlar kendilerini eşleyerek belirirler. Boylan kısalıp kalınlaşırlar. Metafazın sonunda kromozomların her biri, iki kromatite ayrılmaya başlar ve hücrenin orta düzlemine toplanır. Sonra anala/ evresi başlar. Kromozomlar boylamasına iki ince ipliğe ayrılır. Kromatit (chromatide) denilen bu parçalar birbirinden ayrılarak, hücrenin iki kutbuna doğru, mekik telleri boyunca ilerler; Bu evrede, ayrıca mekiğin, dolayısıyla hücrenin de uzadığı görülmektedir.

137 Telofaz evresinde, aşağı yukarı profaz evresinde olanların tersi olur. Hücrenin kutuplara ulaşan kromatitlerinin çevresinde çekirdek zan oluşur. Kromozomlar, yine ince tellerden bir yumak oluşturacak biçimde toparlanır ve çekirdek ortaya çıkar. iki ayrı çekirdek oluştuktan sonra, sitoplâzma da ikiye bölünür. Orta yerinden boğumlanan sitoplâzma, iki yeni kütleye ayrılır. Mîtoz bölünmeden sonra hücre, bir ara evre olan interfaza girer. Hücre, normal boyutlarına ve fonksiyonlarına kavuşur. înterfaz sırasında her kromozom, telofaz evresinde gelen kromozom teliyle özdeş yeni bir kopya çıkarır ve kendini eşler. Böylece kalıtımsal özellikler birinden diğerlerine aktarılmış olur (Bkz.: 14. ve 15. Şekil).

138 c) Mayoz Bölünme (meiose): Mayoz hücre bölünmesi birbirini izleyen iki aşamada gerçekleşir. Bunlar şu evrelerden oluşur: 1- Birinci mayotik bölünme (İndirgeme bölünmesi), Birinci Profaz Birinci Metafaz Birinci Anafaz Birinci Telofaz

139 2- İkinci mayotik bölünme (eşitleme bölünmesi), İkinci Profaz İkinci Metafaz İkinci Anafaz İkinci Telofaz

140 Mayoz bölünme, cinsiyet hücrelerinde görülen bir bölünme şeklidir. Haploit hücre (türe has kromozom sayısının yansına sahip hücre, insanda N=23) oluşmasını sağlar. Bu bölünme şekli, bir kromozom bölünmesini izleyen iki hücre bölünmesinden ibarettir.

141 2N kromozomlu primer (birincil) ovosit (oosit=olgunlaşmamış kadın cinsiyet hücresi) ve spermatositlerin (erkek. cinsiyet hücresi) N kromozomlu hücrelere dönüşmek için, geçirdikleri iki olgunlaşma bölünmesidir. Böylece sperma hücresinin ovumu döllemesiyle yine diploit hücre (yarısı anneden, yansı babadan gelmek üzere türe has kromozom sayısını gösteren hücre, insanda 2N=46) meydana gelir. Mayoz bölünme sonunda kadınlarda, içinde sadeceX kromozomu bulunan 4 adet gamet oluşur. Ancak bu dört hücreden üçü, yozlaşıp bozulur. Yalnızca bir hücre bütün sitoplâzma kütlesini kendisinde alıkoyar. Erkeklerdeyse ikisi X kromozomu, İkisi Y kromozomu taşıyan 4 adet gamet oluşur.

142 Primer oosit ve spermatositler 46 kromozom taşır. Birinci mayotik bölünme sonunda kromozom sayısı yarıya (23) iner. Oluşan bu iki yeni hücre, ikinci mayotik bölünme evresine girer. Bu bölünme, aynı mitozda olduğu gibidir. Her bir hücre kromozom sayısı azalmaksızın ikiye bölünür. Böylece ana hücreden, kromozom sayısı ana hücrenin yarısına eşit 4 yeni hücre oluşur (Kadınlarda bu dört hücreden sadece birisi işlev görebilirken erkeklerde dördü de işlev görür). Sonuç olarak, kadınlarda mayoz sonunda bir, erkeklerdeyse dört yeni hücre oluşur (Bkz.: 14. Şekil).

143 V. HÜCRE GELİŞMESİ ve ÖLÜMÜ (YIKIMI) Vücudun hacim ve kütlece artmasına büyüme denir. Canlıyı meydana getiren yapıların görev ve fonksiyonları en iyi şekilde yapabilecek erginliğe ve olgunluğa ulaşmasına da gelişme denir. Belli bir gelişme dönemini tamamlamış olan hücreler bölünerek çoğalırlar. Ancak bazı hücreler bölünmez (örneğin, sinir hücreleri). Acaba bölünmeyen bu hücreler, bölünebilmek için gereken gelişimi tamamlayamadikları için mi bölünmezler? Bu soruya kesin bir cevap vermek mümkün değildir. Ancak gelişmeyle bölünme arasındaki ilişkinin anlaşılması, bizi doğru sonuca götürerebilir:

144 Hücreler genel olarak oval biçimde olup küreye benzerler. Yani bir alanları, bir de hacimleri vardır; Hacim sitoplâzma tarafından, yüzeyse (alan) hücre zarı tarafından sağlanır.

145 Kural olarak "Hacim-Yüzey" ilişkisi Hücrelerin besin alma ve depo etme özelliği olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu durum onların büyüklüklerini artırır. Küre biçimindeki bir hücre bu şekilde büyürken, yüzey alanı hacmine göre daha az artar. Çünkü hücre büyüdükçe yarıçap (r) artar. Yarıçap arttıkça, alan yarıçapın karesi (r2), hacimse yarıçapın küpü (r3) oranında artar. İki artış arasındaki fark, çok yüksek olduğundan belli bir değerden sonra hücre zarı, fazla büyüyen sitoplâzmanın ihtiyaçlarını ve hacmini karşılayamayacak duruma gelir. İşte o zaman hücreler bölünme mesajını (emri) alarak bölünürler. Böylece hacim küçültülmüş alan ise büyütülmüş olur.

146 Örneğin elimize bir balon alıp şişirmeye başlayalım. Şişirme işlemine devam ettiğimiz sürece balonun gittikçe büyüdüğünü görürüz. Ancak belli bir hacimden sonra, içerisindeki havanın basıncı çok artacağından balon patlayacaktır. Bunun nedeni balonun alanının hacmi kadar artmamasıdır.

147 Bilim adamları, tek hücreli bir canlı olan amipin sitoplazmasının bir kısmım 4 ay süreyle kesmişler ve bu süre zarfında hiç bölünmediğini görmüşler. Ancak aynı sürede herhangi bir müdahale yapılmayan başka bir amipin 65 defa bölündüğünü görmüşler. Diğer bir deneydeyse, bir amip tam bölüneceği sırada sitoplazmasının bir kısmı kesilmesine rağmen bölünmeye devam etmiş ve bölünmesini tamamlamıştır. Çünkü kesme işlemi bölünme emri verildikten sonra yapılmıştır.

148 Buna göre bölünme emri, çekirdek ve sitoplâzma arasındaki etkileşim sonucuna göre çekirdek tarafından verilmektedir. Sonuç olarak, bölünme yeteneğine sahip hücrelerin bölünebilmesi için gelişimini tamamlaması gerekmektedir. Gelişimini tamamlayan hücreler yukarıdaki mekanizma doğrultusunda bölünürler. Bölünmeyen hücrelerse gelişimlerini bu şekilde (hacim-yüzey ilişkisi) değil ama ömürleri süresince devam ettirirler. Yani gelişirler ama bölünmezler.

149 Tüm canlılar gibi hücreler de belli bir ömür sürdükten sonra ya da bir etkene bağlı olarak ölürler. Hücrelerin Ölümü de canlıların ölümü gibi çeşitli sebeplerle olabilir. Örneğin eritrositlerin kandaki ömürleri ortalama 120 gündür, granülosit hücresinin kandaki normal ömrüyse 12 saat kadardır. Ancak bir enfeksiyon söz konusu olduğunda ömürleri 2-3 saate kadar düşerken, kendilerine ihtiyaç duyulmadığı zamanlarda bu süre birkaç güne kadar da çıkabilir.

150 Görülüyor ki hücrelerin yaşama süreleri hakkında kesin rakamlar ortaya koymak mümkün değildir. Buna rağmen vücuttaki sinir ve kas hücrelerinin Ömürlerinin insanın ömrü kadar olduğunu söyleyebiliriz. Hücre ölümü, geriye dönüşü olmayan bir olaydır. Canlı organizmada bir grup hücrenin ölümüyle ortaya, çıkan lezyona nekroz denir. Genellikle nekrozun nedeni ağır bir zedelenmedir. Zedelenme fiziksel (travma, sıcak, soğuk, radyasyonlar vb.), kimyasal (asitler, bazlar, ilâçlar vb.), mikroorganizmalar vb. nedenler sonucunda olabilir.

151 Hücreler ölür ölmez herhangi bir lezyon görülmez. Ölümü izleyen olaylar, hücre içi enzimlerinin kendi organellerini ve çekirdeğini parçalayıp eritmesidir. İşte nekrozun asıl nedeni de bu hücre içi enzimatik etkinliktir. Hücre Ölümünden birkaç saat sonra sitoplâzma bulanık ve vakuollü bir görünüm alır. Daha sonra rengi iyice koyulaşır.

152 Çekirdekse büzüşür, zan kırışır ve rengi koyulaşır. Buna piknozis (pyknosis) denir. Çekirdek nükleotitleri parçalanarak görülemez hâle gelir. Parçalanan nükleotidler küçük tanecikler hâlinde hücre içine dağılır. Bu olaya da karyolizis (karyolysis) denir. Ölen bir hücre artık fonksiyon göremez.

153 KAYNAKLAR Fizyoloji, Kubilay Yakar, Nobel.


"TLA 101 FİZYOLOJİ. Hafta Konular 1 Fizyolojide temel kavram ve terimleri 2 Hücre ve Organelleri, Fonksiyonları 3 Homeostasis, Negatif ve Pozitif Feedback," indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları