Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı HÜCRE TEORİSİ Prof.Dr. Davut ALPTEKİN Ç.Ü. Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı ADANA

HÜCRESEL ORGANİZASYON Canlılara ilk baktığımızda aralarında canlı olmaları dışında bir benzerlik olmadığını düşünürüz. Oysa mikroskobik seviyede incelediğimizde bütün canlıların hücrelerden oluştuğunu görürüz. Hücre canlının en küçük yapı taşıdır. İçerisinde bütün metabolizma olayları cereyan eder. Bir canlı tek bir hücreden veya birçok hücreden meydana gelebilir. Tek hücreli canlılarda özel görevleri yapabilecek organeller (organcıklar) gelişmiştir.

İlk Mikroskoplar Büyüteç ile ilk biyolojik gözlem 17.yy başında kendisi biyolog olmayan Galileo Galilei (1564-1642) tarafından gerçekleştirilmiştir. Galilei bir silindir içine yerleştirdiği iki mercekle böceklerin petek gözünü incelemiştir. Daha sonraları İtalya, Fransa ve İngiltere de benzer gözlemler yapılmıştır.

17. yy’ın ortalarında ise İngiltere'de laboratuvar aletleri teknisyeni olan Robert Hooke (1635-1703) kendi yaptığı mikroskobu ile mikroskobik incelemelerin öncüsü olmuştur. Hooke, 1665 yılında ağaç kabuklarındaki mantarlardan kesitler alarak incelemiş ve gördüğü boşluklara cellula (hücre) adını vermiştir.

Sonraki yıllarda Hollanda da 1673 yılında Anthony Van Leeuwenhook (1632-1723) bakteri küçüklüğündeki cisimleri görebilecek mercekleri geliştirdiler. Buraya kadar yapılan çalışmalarda incelenen canlılar hakkında yorum yapılmamış olup sadece gözlem yapmışlardır. Daha önceki yıllarda Leeuwenhook hücre çekirdeğini keşfetse de 1828'de Robert Brown (1773-1858) hücre çekirdeğini (Nükleus) makalesinde yayınlamış ve günümüzde bu isimle anılmaktadır. 1839'da ise, Jan Evangelista Purkinje (1787-1869) protoplazmayı keşfetmiştir.

1839’da Zoolog Theodar Schwann (1810-1882) ve Botanikçi Matthias Schleiden (1804-1881) tüm hayvan ve bitki dokularının hücrelerden meydana geldiğini, her hücrenin bağımsız birim olduğunu ancak diğer hücrelerden etkilendiğini belirlediler. Bu iki araştırıcı gözlemlerine dayanarak hücre teorisinin iki temel kuralını ortaya koydular. “Hücre canlıların en temel birimidir. Tüm canlılar bir veya daha çok hücreden meydana gelmiştir.” Peki hücreler nereden gelmiştir? Sorusuna cevabı ise 1858 yılında Rudolph Carl Virchow (1821–1902) hücre teorisini açıklayarak vermiştir.

Virchow'a göre; “Her yeni hücre kendinden önceki canlı bir hücrenin bölünmesi ile meydana gelir. Yani canlı hücreler cansız maddelerden kendiliğinden meydana gelmez.” Bu görüş tüm canlıların ortak bir kökenden geldiğine işaret ederek organik evrim anlayışını desteklemiştir. Bu görüş (Biogenezis: Canlının canlıdan meydana geldiği) kabul edildi fakat o zamana kadar kabul gören kendiliğinden yaradılış teorisi (Abiyogenez) ile çelişkili duruma düştü ve itiraz gördü.

Nihayet 1862 yılında Louis Pasteur (1822-1895) açık bir kapta süt ve şarabın bozulmasına neden olan canlının (bakterilerin) süt ve şaraptan meydana gelmediğini, havadan geldiğini o zamanki bilim ve kraliyet heyeti karşısında yaptığı deneyler ile gösterdi. 1862'de ise Albert von Kölliker (1817-1905) sitoplazma ve nükleus terimi ile protoplazmayı daha da ayırdı.

İleri Mikroskoplar 19. yy’ın ikinci yarısında ışık mikroskobu iyice geliştirildi. Bu dönemde yapılan mikroskoplarda görünür ışık incelenecek nesnelerden geçirilerek görüntü net olarak incelenebilmekteydi ve hücre hakkında çok önemli bilgiler elde edildi. 20.yy başlarında artık hücrede görünmeyen yapıları da incelemek üzere 1940 yılında Elektron Mikroskobu icat edildi. E.M.’bunda elektron ışınları incelenecek cisimden geçerek flöresan bir ekran üzerinde görüntü oluşturur. Transmisyon E.M. iki boyutlu, Tarayıcı E.M. üç boyutlu görüntü verir.

Özellikle Tarayıcı E.M ile üç boyutlu görüntü elde edilince (100 milyon kez büyütme) hücre organellerinin yapısı, DNA’nın yapısı ortaya çıkarıldı. Hücre içerisindeki organellerin gelişigüzel dağılmadığı belirlendi. İnsan gözünün görme sınırı 100 mikron, ışık mikroskobunun ayırt etme gücü 0,2 mikrondur.

Hücre Büyüklüğü ve Çeşitleri Hücrenin büyüklüğü çok farklıdır. İnsanın en büyük hücresi ovum (yumurta hücresi) olup 150-180µ çapındadır. Sinir hücrelerinin (nöronlar) büyüklüğü değişken olup 5-70µ boyunda olabilir. Aksonlar ile birlikte 1 m. olabilir. İnsanda en küçük hücre beyindeki nöroglia veya glia hücreleri olup 4-5µ’dur. Eritrositlerin büyüklüğü ise 7,5µ kadardır. Hücre yaptığı işe ve bulunduğu yere göre değişik şekillerde olabilir. Çünkü yapısı ve fonksiyonu arasında sıkı bir ilişki vardır. Örneğin, yumurta hücresi sabit ve yuvarlak olurken, sperm hücresi kamçılı ve hareketlidir. Epitel doku hücreleri yassı, kübik, prizmatik olurken kemik hücreleri yıldız şeklinde, öz bağ dokusu hücreleri iğ şeklindedir.

Canlılarda iki tip hücre vardır Canlılarda iki tip hücre vardır. Prokaryot canlılarda prokaryotik hücre (ilkel çekirdekli), ökaryot canlılarda ökaryotik hücre (gerçek çekirdekli) bulunur. Prokaryotik hücreler; Bakteri ve mavi-yeşil algler prokaryotik hücre içeren prokaryot canlılardır. Hücrenin en dışında hücre duvarı, bunun altında plazma zarı bulunur. Genetik materyali (DNA) kromozom olarak bilinir. Kromozom nükleoit denen bir bölgede yer alır. DNA’nın etrafı çekirdek zarı ile çevrili değildir. Sitoplazmada serbesttir. Ayrıca plazmit olarak bilinen kromozom dışı küçük DNA’lar da bulunabilir. Hücre organelleri de farklıdır. Ökaryotik hücrelerle ortak sadece ribozomlar bulunur.

Ökaryotik hücreler; Bakteriler, mavi-yeşil algler dışında kalan çanlılar ökaryotik hücrelerden oluşmuştur. Bu hücrelerin nükleusu bir zar ile çevrili olup kromozomlar sitoplazmadan tamamen ayrılmıştır. Sitoplazmada ise hücre organelleri oluşmuş ve bu organellerin her biri farklı görevleri üstlenmiştir. Bu durum da hücre içerisinde pek çok kimyasal olayların aynı anda birbirini etkilemeden gerçekleşmesini sağlamaktadır. Bir organelde gerçekleşen kimyasal reaksiyon sonucunda oluşan ürün bir başka organelde başka bir reaksiyona tabi tutulur.

Ökaryotik Hücre İçerisinde; Nükleus, Endoplazmik Retikulum, Golgi Cismi, Lizozom, Transport Vezikül, Mitokondriyon, Ribozomlar bulunur. Ayrıca Bitki hücrelerinde Plastitler ve Vokuoller vardır. Hayvan hücrelerinde ise Sentrioller bulunur.