HÜCRENİN YAPISI VE ORGANELLER ÖMER YANIK BURSA ANADOLU KIZ LİSESİ 2015 Konu süresi: 6 Ders saati

Hedefler Hücreyi oluşturan organelleri ve görevlerini kavramak. Bitki hücresi ile hayvan hücresi arasındaki farkları öğrenmek.

Temel kavram Ökaryotik bir hücre içerisinde görev ve yapıları birbirinden farklı olan organeller bulunur.

Kavramlar Sitoplazma Hücre iskeleti Ribozom Golgi Sentrozom Lizozom Koful Sil Kamçı Endoplazmik retikulum Mitokondri Hücre duvarı Kloroplast Çekirdek ve çekirdekçik Kavramlar

Eğer 8000 hücre zarını üst üste koyarsak sadece kitaptaki bir sayfa kalınlığına ulaşabiliriz. Vücudumuz her saniye 2 milyon alyuvar hücresi üretir.

Bir elektron mikroskop bir toplu iğne başından 1 milyon kez küçük cisimleri gösterebilir. Balinadaki hücrelerle bir faredeki hücreler aynı büyüklüktedir.

Robert Hooke 1665 yılında şişe mantarından aldığı kesitleri mikroskopta incelemiş ve gördüğü boşluklara hücre adını vermiştir. 1674 Yılında Antoni Van Leewenhoek mikroskopla su içerisindeki tek hücreli canlıları gözlemleyerek şekillerini çizmiştir. Robert Brown 1831 yılında bitki hücrelerindeki hücre çekirdeğini tanımlamıştır. 1838 yılında Mahhias Schleiden bitkilerin ve ertesi yıl Theodor Schwan hayvanların hücrelerden oluştuğunu açıklamıştır. 1858 yılında Rudolph Wirchow hücre teorisini tanımlamıştır. Buna göre; Bütün canlılar bir ya da birçok hücreden oluşmuştur. Hücreler canlıların temel yapısal ve fonksiyonel birimidir. Hücreler daha önce var olan bir hücrenin bölünmesi ile oluşur.

Küçük bir fabrikaya benzetilen hücre , çeşitli görevler gören organel adı verilen yapılardan meydana gelmiştir. Hücrenin yönetiminden sorumlu olan hücre çekirdeği bir fabrikanın yönetim merkezi gibi hücredeki tüm biyokimyasal olayların kontrol edildiği merkezdir. DNA hücre çekirdeğinde bulunur.Kalıtım maddesi olarak hücresel bilgileri taşır aktarır ve organelleri kontrol eder. Mitokondri, Endoplazmik Retikulum, Golgi aygıtı , Lizozom,Ribozom ve Kloroplast en önemli hücresel organellerdir. Protein sentezi, Enerji elde edilmesi , Besin maddelerinin ve Yapısal maddelerin üretilmesi, Hormonların sentezi, Enzimlerin oluşturulması organellerin belli başlı görevleridir.

Hücre ve Canlı boyutları Mikroskopların çözünürlüğü objeyi aydınlatan ışığın en kısa dalga boyu ile sınırlıdır.Işık mikroskopları objenini gerçek büyüklüğünü yaklaşık 1000 kez büyütebilir , bunun üstündeki büyütmelerde görüntü bulanık görünür. 1 milimetre(mm) = 10 m 1 mikrometre (um) = 10 mm. 1 nanometre(nm) = 10 um 1 Angstrom = 10 nm -3 -3 -3

Bu şemada hücreler kutu şeklinde temsil edilmiştir. Herhangi bir objenin boyutu büyüdükçe bu objenin hacmi onun yüzey alanına oranla daha fazla artar.Dolayısıyla obje ne kadar küçükse onun yüzey alanının hacme oranı o kadar büyüktür. Yüzey / hacim oranının büyk olması hücre ile çevresi arasındaki madde alışverişini kolaylaştırır. Toplam hacim sabit kalırken yüzey alanı artar Toplam yüzey alanı (Yükseklik* genişlik* kenar Sayısı* kutu sayısı) Toplam hacim (Yükseklik* genişlik*boy* Kutu sayısı) Yüzey / hacim oranı (alan / hacim)

HÜCRE İSKELETİ Ökaryot hücrelerin içyapısı ve çalışma şekli, yüksek teknolojiye sahip birçok makineden daha mükemmeldir. Mikroskobun gelişmesiyle yapılan çalışmalarda, ökaryot hücrelerin sitoplazmasının tamamen sıvı kısmından oluşmadığı, hücrenin bir iskeletinin olduğu belirlenmiştir. Hücre iskeleti, • hücre içi organizasyonu sağlama , • sitoplazma hareketlerini sağlama , • organellerin hücre içindeki hareketlerini sağlama , • hücre bölünmesi sırasında kromozomların kutuplara hareketini sağlama görevlerini yerine getirir. • mikrofilament, • ara filament, • mikrotübül olmak üzere, üç temel yapıdan oluşur.

HÜCRENİN GENEL ÖZELLİKLERİ Hücreler görev ve yapı bakımından birbirinden çok farklı olmalarına rağmen hepsi hücre zarı , sitoplazma ve çekirdekten meydana gelmiştir. Hücre içerisindeki zarlar ökaryotik hücrenin işlevlerini birbirinden ayırır. Çeşitli organel zarları üzerinde bulunan enzimler organellerin farklı görevlerde bulunmalarını sağlar.(Bir fabrikanın içerisinde bulunan farklı görevler üstlenen yapılar gibi.) Bu organeller ; ribozom, endoplazmik retikulum , golgi cisimciği , lizozom mitokondri , sentrozom , plastitler , koful , peroksizom ve hücre iskeleti olarak sıralanabilir. Sitoplazmanın %90’nı su oluşturur.Bu oran bazı canlılarda %98’e kadar çıkabileceği gibi tohumlarda %5’lere kadar düşebilir.Bu sıvının içerisinde enzimler,RNA , organik bileşiklerin yapı taşları , atık ürünler, koenzimler vitaminler ve çeşitli iyonlar bulunur.

Hücre çekirdeği çekirdek zarı , sitoplazması çekirdekçik ve kromatin iplikten meydana gelir. Hücre bölüneceği zaman çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolur.Hücre bölündükten sonra tekrar meydana gelir. Çekirdekçik rRNA’nın sentezlendiği yerdir ve Ribozomun oluşturulmasını sağlar. Çekirdek zarı Endoplazmik retikulumla bağlantılıdır.Porlar yardımıyla çekirdekten çıkan maddeler hücre sitoplazmasına geçer.

Kromozomların yapısı Bir hücrenin genetik bilgisini içeren DNA molekülüne genom adı verilir. Ökaryotik hücre genomu büyük bir içerik tşıdıkları için prokaryotik genomdan daha büyük bir yer işgal eder ve aşırı derecede sıkışarak paketlenmiştir. Böylece hücre çekirdeğine sığar. DNA’nın proteinler yardımıyla sıkışarak paketlenmesiyle kromozomlar oluşur. Kromozomlar sayesinde hücre bölünmesi ve oğul hücrelere eşit sayıda kromozom gitmesi mümkün olur.(Mitoz)

DNA molekülü aşırı derecede kıvrılarak ve proteinlerle birleşerek kromatin adı verilen yapıyı oluşturur. Bu yapı hücre bölünmesine girerken daha da kısalır ve kendini eşleyerek kromatid adı verilen yapıya dönüşür.Bir metafaz kromozomu böylece kendini eşlemiş bir çift kromatid den meydana gelir. Bunlara kardeş kromatidlerde denir. Genetik açıdan birbirlerinin aynısıdırlar ve aynı DNA nükleotid sırasına sahiptirler.

Ribozom • Ribozom organeli, ribozomal RNA (rRNA) ve proteinden oluşur. • Proteinden oluşan iki alt birimi bulunur. Normalde ayrı olan bu birimlerden biri büyük biri küçüktür. Protein sentezleneceği zaman bir araya gelir. • Prokaryot hücrelerde sitoplazmada bulunur. • Prokaryot hücrelerde 20 nm, ökaryot hücrelerde 30 nm büyüklüğündedir. • Ökaryot hücrelerde sitoplazma, mitokondri, kloroplast içinde, çekirdek ve endoplazmik retikulumun zarı üzerinde bulunur.

Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı organellerdir Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı organellerdir.Zarsız yapıdadırlar tek tek ya da birleşmiş halde (Polizom) sitoplazmada bulunurlar. Granüllü ER üzerinde ribozomlar çok sayıda bulunurlar. Ayrıca Mitokondri ve Kloroplast gibi organeller de de ribozom vardır. Granüllü ER protein sentezi yapan hücrelerde gelişmiş bir haldedir. Enzim ve hormon salgılayan hücrelerde bol bulunurlar. Granülsüz ER de ribozom yoktur.Yağ ve karbonhidrat sentezi yapan hücrelerde bol miktarda bulunurlar. Tüm ER ler kanalcıklar sistemi oluşturarak Golgi aygıtı ile bağlantı kurulmasını sağlayan yol sistemi meydana getirirler.

Golgi aygıtı yassı keseciklerden oluşmuştur Golgi aygıtı yassı keseciklerden oluşmuştur.ER den gelen salgılar alınarak işlenir(Glikoprotein, lipprotein) hücreler tarafından salgılanan polisakkaritler golgide üretilir , örneğin pektin ve selüloz golgide yapılıp hücre duvarına daha sonra katılır ayrıca çeşitli salgılar sitoplazma içine kesecikler halinde salgılanarak lizozomlar oluşturulur. Salgı yapan hücrelerde gelişmiştir.

Lizozomlar kuvvetli sindirim enzimleri içeren organellerdir Lizozomlar kuvvetli sindirim enzimleri içeren organellerdir. ER ya da Golgi aygıtı tarafından meydana getirilirler. Alyuvarlar hariç başta akyuvar olmak üzere bütün hayvansal hücrelerde bulunurlar. Yabancı hücreler , yaşlanan organeller , besin maddeleri lizozomlar tarafından parçalanır.Hücrenin kendi içeriğinin lizozomlar tarafından parçalanmasına otoliz denir.

Aktif hidrolitik enzimler içeren lizozomların üretiminde ER ve Golgi aygıtı işbirliği yapar. Lizozomlar hücre içine alınan maddeleri sindirir ve ortaya çıkan madde leri hücrenin yeniden kullanımına sunar. Yandaki şema besin kofulu ile kaynaşan bir ribozom ile hasarlı bir mitokondriyi içine alan bir başka lizozomu göstermektedir.

Oksijenli solunum yapan tüm canlıların hücrelerinde bulunur Oksijenli solunum yapan tüm canlıların hücrelerinde bulunur.Çift katlı bir zarla çevrilmiştir.İç yapısında üst üste katlanmış krista adı verilen bir yapı ve arlarında sıvı dolu matrix ten meydana gelmiştir.Matrixte DNA ,RNA ve ribozom bulunur. Mitokondri ATP sentezinin(Oksidatif fosforilasyon ve sübstrat düzeyinde fosforilas yon) yapıldığı organeldir.DNA’sı olduğundan kendi kendini eşleyebilir ve bölünebilir. Mitokondri DNA’sı bakteri DNA’sı gibi halkasaldır. (Herkes Mitokondrisini anneden alır.Sperm hücrelerinin mitokondrileri kuyruk bölgesinde olduğu için döllenme sırasında yumurta içerisine girmez.)

Plastitler Yapı, biçim ve görev bakımından çeşitlilik gösteren çift zarlı organellerdir. • Bitki hücrelerinde, bazı ökaryot bir hücrelilerde ve alglerde bulunur. • Hayvan ve mantar hücrelerinde bulunmaz. • Plastitler renk ve görevlerine göre, – kloroplastlar – kromoplastlar – lökoplastlar olmak üzere üçe ayrılır.

Kloroplastlar bir plastit çeşididir Kloroplastlar bir plastit çeşididir. Sadece bitkilerde bulunurlar ve fotosentezin gerçekleştiği organeldir. Çift katlı zar sistemlerine sahiptir.Ayrıca kendilerine ait DNA’ , RNA ve ribozomu bulunur. Tilakoyit adı verilen yapılar üst üste binmiş granumlardan meydana gelir.Stroma granumların arasında bulunan enzim dolu sıvı kısımdır.Granumlar’ın içerisinde bulunan klorofil molekülü ışığın emilmesi görevini gerçekleştirir. Kloroplastlarda fotofosforilasyon ile ATP üretilir ve fotosentez sırasında kullanılır.

Kromoplastlar Meyvelere ve çiçeklere renk veren plastitler kromo-plastlardır. Kromoplastlar bitkinin yaprak, gövde, kök, meyve ve çiçeklerinde bulunabilir. Kromoplastlar üç farklı renk pigmenti bulundurur. • Ksantofil , sarı renk verir. Limonda bulunur. • Karoten , turuncu renk verir. Havuçta bulunur. • Likopen, kırmızı renk verir. Domateste bulunur. c. Lökoplastlar Bitkilerin kök , toprak altı gövdesi ve tohum gibi depo organlarının hücrelerinde bulunan renksiz plastitlerdir. • Nişasta , yağ ve protein depolar. • Uzun süre ışık alırsa kloroplasta dönüşebilir. Lökoplastlar

Sentrozom • Çekirdeğe yakın bir yerde bulunan, birbirine dik iki silindirden oluşur. Bunların her birine sentriol denir. Her bir sentriol dokuz adet üçerli mikrotübülden oluşur. Mikrotübüller protein yapılıdır. • Yosun , eğrelti otun da bulunur. Diğer bitkilerin hücrelerinde bulunmaz. • Hayvan hücrelerinde bulunur. Fakat hayvanların, • olgun alyuvar, • sinir, • çizgili kas, • yumurta gibi hücrelerinde bulunmaz. Bu hücrelerin bölünebilme özelliği yoktur. Görevi : Hücre bölünmesi sırasında sentriyoller eşlenir. Hücrenin zıt kutuplarına giderek iğ ipliği oluşumunu düzenler.

Tek katlı zarla çevrili içi sıvı dolu olan keselerdir Tek katlı zarla çevrili içi sıvı dolu olan keselerdir.Besin maddelerinin depo edilmesini sağladıkları gibi artık maddeleri de depo edebilirler ayrıca çeşitli asitler renk veren pigmentlerde burada bulunabilir. Hayvan hücrelerinde kofullar daha küçük ve daha fazla sayıdadır.Tatlı sularda yaşayan paramesyum adlı tek hücreli canlıda suyun boşaltılmasını sağlayan kontraktıl kofullar bulunur. Olgun bitki hücrelerinde genellikle büyük merkezi bir koful bulunur ve tonoplast adı verilen bir zarla çevrilidir.

Koful (Vakuol) • Hücre zarı, golgi aygıtı, endoplazmik retikulum ve çekirdek zarından oluşur. • Hücre özsuyunu bulundurur. • Farklı canlılarda farklı görevleri yerine getirir. Koful çeşitleri ve görevleri • Besin kofulu : Fagositoz ve pinositozla hücreye alınan besinleri bulundurur. • Sindirim kofulu : Besin kofulu ile lizozomun birleşmesi ile oluşur. Besinlerin sindirimini sağlar. • Boşaltım kofulu : Atık maddelerin hücreden uzaklaştırılmasını sağlar. • İletim kofulu : Hücre içi madde iletimi yapar. • Salgı kofulu : Hücre içinde üretilen büyük moleküllü maddelerin hücre dışına gönderilmesini sağlar.

Siller ve kamçılar hücrelerin hareketini sağlarlar Siller ve kamçılar hücrelerin hareketini sağlarlar.Siller daha kısa ama çok sayıda hücre yüzeyinde bulunurlar.Memelilerin solunum organlarındaki hücrelerin silleri tozların tutulmasını sağlar. Kamçı ise hücrelerde bir yada iki tane olur ve sillerden daha uzundur. Sil ve kamçıların yapısında mikrotübüller vardır.

(Geçit)Plazmodezmata Bitki hücre çeperleri selüloz dan meydana gelmiştir. Selüloz yapı bitki hücrelerine dayanıklılık ve sağlamlık kazandırır. Mantar hücrelerinde kitin,bakterilerin hücre duvarı ise protein ve karbonhidratlardan oluşan peptidoglikan bir yapıya sahiptir. Bitkilerin hücre çeperi seçici geçirgen bir özellik göstermez. Çeperlerin de hücreler arasında madde alışverişine olanak sağlayan geçitler(Plazmodezmata) bulunur.

ENDOSİMBİYOZ TEORİ Mitokondri ve Kloroplastların çift zarlı olmaları ayrıca kendilerine ait bir halkasal DNA içermeleri onların hücrelerde nasıl oluştuğuna dair bir soru oluşturmaktadır. Milyarlarca yıl önce ilk oluşan prokaryotlardan bazıları kendilerine bir çekirdek zarı oluşturmayı başarmışlardır. Ayrıca kloroplast ve mitokondri de bakteriler gibi kendi başlarına yaşayan tek hücreli prokaryottular ve mitokondri , kloroplastların ribozomları bakterilerin ribozomlarına benzer. Çekirdekli hücrelerle birleşerek simbiyoz yaşama geçmeleri bu canlılara üstünlük kazandırmış ve çok hücreliliğin yolunu açmıştır.

KOLONİLER Ana koloni Vücut hücresi Üreme hücresi Tek hücrelilik den çok hücreliliğe geçiş birden bire olmamıştır. Volvox kolonisinde sekiz-kırk bin arası hücre bulunur. Hücreler arasında basit de olsa bir iş bölümü vardır. Pandorina kolonisi 16 hücreden oluşur. Hücreler arasında iş bölümü yok dur. Jelatin bir örtü ile korunurlar. Eudorina kolonisi 32 hücreden oluşmuştur. Pandorinadan biraz daha gelişmiştir. Eşeyli ve eşeysiz üreme görülür. Koloniler çok hücreliğe geçiş gösteren canlı örnekleri teşkil eder. Hücreler birbirinden ayrılırsa tek başlarına yaşayabilir. Çok hücreli canlıları meydana getiren hücreler ise dokuları meydana getirirler ve ileri derecede farklılaşarak görev dağılımı yaptığı için ayrıldıklarında tek başlarına yaşayamazlar.

Kolonilerden daha gelişmiş bir yapıya sahip olan çok hücreli canlılarda ise hücre sayısı çok fazla ve hücre farklılaşması ileri derecededir. • Çok hücreli bir canlı olan insan çeşitli sistemlerden oluşur. • Sistemler benzer görevleri yapan organlardan oluşur. • Organlar benzer görevleri yapan d okulardan oluşur. • Dokular benzer özellikteki hücrelerden oluşur. • Hücreler organellerden oluşur.

DEĞERLENDİRME Prokaryot hücre ile ökaryot hücre arasındaki farklar nelerdir? Hücrelerin iç bölgelerinde bulunan zar sistemlerinin görevleri nelerdir? Koloni oluşturan tek hücrelilerin evrimsel önemi nedir. Mitokondri ve kloroplast ökaryot hücrelerin yapısına nasıl katılmıştır.? Salgı yapan hücrelerde hangi organeller gelişmiştir Kromatin,kromatit ve kromozom kavramlarını açıklayınız. Bitki hücresi ile hayvan hücresi arasındaki farklar nelerdir.