HÜCRE VE YAPISI
HÜCRE VE YAPISI
Bütün canlilarin yasayan en küçük biriminin hücre oldugunu biliyoruz. Onu ilk defa 1665 yilinda ingiliz bilim adami Robert Hook, mantar dokusunda gözleyerek, bosluk anlamina gelen “hücre” sözcügünü kullanmistir. Görülen, esasinda hücrenin yalniz ölü çeperiydi. Bohemyali fizyolog Purkinje, hücrenin iç kapsamina protoplazma adini vermistir. Hücre bilimine iliskin ilk yayinlar, bitkilerde Schleiden (1838) ve hayvanlarda Schawann (1838) île baslar. Bu iki arastirici “Hücre Kurami” nin kuruculari olarak kabul edilirler.
Hücreler ya tek basina (birhücreliler ya da protistler olarak bilinen bakteriler, protozoa, birhücreli mantarlar ve algler; keza yüksek bitki ve hayvanlarin sperma ve yumurtalari) ya da çok hücrelilerde oldugu gibi belirli bir görevi yapmak için farklilasmis hücre gruplari (= dokular) halinde bulunur. Tek bir hücre halinde yasamim sürdüren canlilara l. düzendeki canlilar, belirli görevleri yüklenmek için farklilasmis hücrelere sahip canlilara da II. düzendeki canlilar denir, ikinci düzendeki canlilarin hücreleri organizma disinda ancak doku kültüründe yasamini sürdürebilir ve çogalabilir. ilk doku kültürünü Amerikali Rass Harrison (1907) semender hücreleriyle yapmayi basarmistir. Çok hücrelilerin hücreleri birbirine hücre arasi madde ile baglanmistir (kemik ve kikirdakta oldugu gibi) ya da bu madde araciligiyla iliskidedir (kan ve lenfte oldugu gibi).
Bazi organizmalar hücre arasi maddeye ve hücre sinirina sahip degildirler. Bununla beraber bir canli birimi olarak tanimlanirlar, örnegin amiplerden Pelomyxa palustris, günessilerden (Heliozoa) Actinosphaerium eichorni, birçok isinli (Radiolaria), delikli (Foraminifera), Opalinidae, bazi silliler (Ciliata), Myxosporidae ve bitkilerden Siphonales, keza mantarlarin hifleri bu durumdadir. Bu organizmalar “Ç o k Çekirdekliler” yada “H ü c r e s i z l e r” olarak adlandirilir.
Hücrenin Evrimsel Gelisimi:
Bundan yaklasik 2-3 milyar yil önce, bir gen-bir enzim seklinde kendini esleyebilen ilk molekül meydana gelmis ve bir zaman sonra bu molekül lipit ve protenoid moleküllerinden olusmus bir koaservat keseciginin içine girerek ilkin hücreyi yapmistir. Baslangiçta oksijensiz ortamda yasayan bu hücre, çevredeki birikmis besin maddelerini kullaniyordu (heterotrof canlilar). Bir süre sonra besin maddesi azaldi ve bu arada anorganik yoldan sentezlenmis porfirini bünyesine alarak (klorofil olusumu) kademe kademe Su + CO+ günes isigindan organik maddeleri sentezleyebilen canlilar (ototrof canlilar) ortaya çikti. Bu sentezlemenin yan ürünü olan serbest oksijeni, metabolizmalarinin etkili bir maddesi olarak kullanan hücrelerden bir kismi, diger hücrelerin içine girerek onlarla ortak yasamaya basladi. Bu arada hücre içine giren simbiyont hücre, birçok hücresel yapisini yitirerek mitokondriye dönüstü. Yalniz, kendi basina (otonom) bölünme yetenegini ve özel DNA’sini bugüne kadar saklayabildi. Keza bu arada ilkin denizde burgu gibi dönerek hareket eden bazi bakteriler (Spirochaeta benzeri) bu hücrelerin üzerine yapisarak onlara hareket olanagi vermis ve bu arada onlarin yakaladigi besin maddelerine de ortak olmustur. Bir zaman sonra aralarindaki iliski ortak yasama (simbiyozise) dönüserek, yapisan hücreler kamçi ve silleri olusturmustur. Nitekim bu bakterilerin (bugün yasayanlarinin) yapisi, kamçilarin ve sillerin yapisina benzemektedir. Lizo-zom, ribozom ve çekirdek zarinin da simbiyotik iliskilerle disaridan girdigine iliskin kanitlar. Sonuç olarak modern hücre, birçok ilkin hücrenin ya da hücre benzeri varligin simbiyotik iliskiler içinde bir araya gelmis karmasik bir kombinasyonudur. Hücre inceleme yöntemleri
Canlilarda gözlem
Hayvani ya da onun bir kismim, dogal ortamda bulundugu sekilde mikroskop altinda incelemektir. Kimyasal maddeler kullanilmadigindan, hücre yapisinda ve seklinde herhangi bir degisme olmamaktadir. Doku kültüründe de hücreleri in vitro olarak incelemek mümkündür, in Vitro Latince tüpte ya da cansiz ortamda demektir.
Vital boyama
Incelenecek kisim, zehiri az olan bir boyanin çok fazla sulandirilmis çözeltisi içine konur. Vital boyamada kullanilan boyalar, asidik ve bazik olmak üzere ikiye ayrilir. Çesitli organeller çesitli boyalari emerek görünür duruma geçerler. En çok kullanilanlar nötr kirmizi, metilen mavisi, yanus yesili vs. (1/10.000 veya 1/30.000 defa seyreltilmis)’dir. Hücre, bu yöntemle canli olarak daha ayrintili incelenebilmektedir. Bu yolla 5-10 mikron, en fazla 30-60 mikron kalinliginda kesilmis doku preparatlari cansiz olarak incelenebilir.
Elektron mikroskobu ile inceleme
En iyi isik mikroskobunda obje 2.000 defa büyültülebilir. Bu durumda 0.2 mikrondan büyük olan cisimler mikroskop altinda görülebilir. Çünkü görünür isigin dalga boyu en kisa olani, mor isindir (0.4 mikron kadar). En uzun dalga boyu da 0.8 mikronla kirmizi isindir. Kullanilmakta olan isinin dalga boyunun ancak yansi kadar büyük olan cisimleri görmek mümkündür. Bu da mor isinin en fazla yarisi kadar olabilir.
Elektron mikroskobunda isik dalgalari yerine hizli elektronlardan yararlanilmis, mercek yerine de manyetik alanlar kullanilmistir. Bu suretle 200.000′den daha fazla büyültme elde etmek mümkün olmustur (yani 0.001 mikron = 10 A°’lük ayrintiyi saptayabilecek güçte). Ancak insan gözü elektronlari göremediginden, elektronlarin floresan bir ekrana yansitilmasi ya da fotografinin çekilmesi gerekir. Bu yolla hücrenin ayrintili yapisi ve virüsler incelenebilmektedir. Elektron mikroskobunda ultramik-rotomlarla hazirlanmis 0.2 mikron kalinligindaki preparatlar incelenebilir. Bu prepa-ratlara kontras (gölge) vermek için altin gibi agir atomlar kullanilir. Elektron mikroskobunda yüksek vakum ve sicakliktan dolayi, bugüne kadar canli herhangi birsey incelenememistir.
Diger Yöntemler
Hücre, su kivaminda oldugundan, genellikle kontraslar görülmez. Bunun için hücre bir tesbit edici (fiksatif) içerisinde süratle öldürülür ve çesitli boyalar kullanila-rak organeller arasindaki kontraslar çok belirgin olarak ortaya çikarilir. Bu yöntemle incelemede birçok kolayliklar varsa da hücre öldügünden yapisinin degistigi açiktir. Son zamanlarda bulunan “Faz Kontrast” mikroskobu ile bu sorun bir derece çözülmüstür. Çünkü hücrenin farkli kisimlarinin, isigi farkli kirmalari, bir renk ayirimina dönüstürülür; yani kontrasti saglanir. Enterfrens mikroskobu da hücrenin farkli yogunlukta olan kisimlarim (bir prizma gibi isigi farkli kirdigindan) renkli görüntü olarak verir. Bu yolla inceleme ayni zamanda hücrenin farkli kisimlannin kimyasal anaJizlerinin yapilmasina da olanak saglamaktadir.
Hücrenin sekli ve büyüklügü
Serbest kalan bir hücre kendini korumak amaciyla genellikle, yüzey geriliminin etkisi altinda, küre seklini alir. Çünkü hacmi en büyük; fakat yüzeyi en küçük olan geometrik sekil küredir. Hücreler, türden türe, dokudan dokuya ve yaptiklari ise göre sekil bakimindan büyük degisiklikler gösterirler.
En küçük boylu hücreler gametler, bakteriler ve parazit bir hücrelilerdir. Bu hücreler 0.2-0.5 mikron (1 mikron = 0.001 mm.) çapindadir. Bazi silliler ve delikliler gözle görülebilir {Gregarin’\w 1.5 cm. kadar olabilir). En büyük hücre, kus yumur-tasidir. Bugün yasayanlardan devekusunun yumurtasi ile 100 sene önce Madagaskar’da yasayan Aepyornis kusunun 8 litrelik yumurtasi bilinen en büyük hücrelerdir. Bilinen en uzun hücreler ise aksonlariyla beraber 1 m. kadar uzunluktaki bazi sinir hücreleridir.
HUCRE YUZEYİNDEKİ BAZI YAPILAR
Hücrenin islevi île ilgili ya da diger hücrelerle iliskisini saglayan yapilardir. Hücrenin yaptigi ise ve bulundugu yere göre farkliliklar gösterirler.
Mikrovillus
Özellikle emme görevi fazla olan hücrelerde, örnegin bagirsak epitelinde, hücre dis yüzeyini artirmak için, hücre zarinin bir miktar sitoplazma ile beraber disariya dogru meydana getirdigi, parmak seklinde 0.6-0.8 mikron uzunlugunda 0.08-0.1 mikron kalinligindaki çikintilardir, ince bagirsakta her bir hücrede asagi yukari 3000-4000 mikrovillus bulunmaktadir. Bu mikrovilluslar (çogulu mikrovilli) makromolekülleri parçalayan ve hücre içine tasiyan enzimleri tasir.
Sivi geçirimine (alisverisine) kuvvetlice özellesmis (ozmoregülasyon yapan) hücrelerin taban kisimlari (böbrek Malpiki tüplerinin epitel hücreleri) kaide labirenti denen birçok kivrim ve girinti tasir. Epitel hücrelerinin alt kismindaki “Kaide Zari” hücre disi bir yapi ve salgidir; epitel hücrelerini alttaki bag dokudan ayirmaya yarar.
Fagositoz (Phagocytosis), Pinositoz (P/nocytosfs) ve Eksositoz (Exocytosis) ya da Eksturziyon (Extursion)
Amikronlar, yani iyonlar ve moleküller (10 A°)rezorpsiyonla, submikronlar (10 A° – 0.1 mikron) athrocytos’la (atrositozla), mikronlar (0.1 mikrondan büyük) fagositozla alinirlar. Su gibi küçük moleküllerin birçogu hücre içerisine ozmozla, hücre zarinin degismesine gerek kalmadan girebildikleri halde, bir kismi, örnegin potasyum ve sodyum tuzlari, diger makromoleküller gibi pinositoz meydana getirir. Büyük moleküllerin ve bazi kati cisimlerin hücre içine alinabilmesi için hücre zarinin yapisal olarak degismesi gerekir. Sitoplazma, büyük bir cismi, yalanci ayak ya da içeriye çöken bir kesecik (vezikül) meydana getirerek hücre içine alabilir. Ayrica hücre yüzeyinde bir takim yarik ve çukurlar vardir. Bunlarin içindeki sivi ve katilar bogumlanmak suretiyle bir kesecik seklinde sitoplazma içerisine alinir, iste bu yolla sivi maddelerinin hücre içerisine alinmasina pinositoz (Yunanca, pinein = içmek demektir) kati maddelerin alinmasina fagositoz (Yunanca, phagein = yemek demektir) her ikisine birlikte “E n d o s i t o z” denir. Bu yolla, normal olarak bimoleküler yag tabakasindan geçemeyecek moleküllerin hücre içine nasil girebildikleri anlasilir. Hatta aç birakilan bir amip % 1′lik globülin çözeltisinden, iki saat içinde vücudunun % 30-40′i kadar molekülü bu sekilde alma gücüne sahiptir. Fagositozla meydana gelen kesecikler digerlerinden çok daha büyüktür, içeriye giren bu kesecikler lizozomlarla çevrilerek, onlarin zarlariyla kaynasir ve böylece kesecik içerisindeki maddeler diffüzyonla zardan geçecek kadar küçük moleküllere parçalanir. Sadece su ve küçük moleküllü diger temel besin maddelerini içeren kesecikler bu diffüzyonla gittikçe küçülür ve bir zaman sonra da çevresini saran zar birimiyle birlikte kaybolur. Bununla beraber içerisinde sindirilemeyen artik madde içeren kesecikler Golgi aygiti (GA)’nin sisternlerine kaynasir ve daha sonra anlatacagimiz gibi ekstruziyon dedigimiz yolla disariya atilir.
Buna karsin Golgi aygitinda olusan salgilar ve sindirim artik maddeleri zar biriminden meydana gelmis kesecikler içinde, zara dogru hareket ederek, orada hücre zarina birlesir ve kaynasirlar. Daha sonra disanya dogru balon yapan çikintilarla (meydana gelen delikten) atilirlar; buna “Ekstruziyon” (latince Ex= disari, trudere= atmak) ya da “E k s o s i t o z” denir. Kesecik plazmalem-maya yuvarlak bir testi gibi baglanir. Testinin agzi disariya dönüktür.Bu testi seklindeki kesecik, içerisindeki sivi aktikça küçülür ve bir zaman sonra da kaybolur. Kesecigin de hücre zarina homolog oldugu varsayilmaktadir. Eksositoza örnek, insülinin kana verilisi gösterilebilir.
Hücreler Arasi Baglantilar (Juncturae Cellularum)
Iki hücrenin birbirine baglanmasini ve haberlesmesini saglayan özel bölgeler olarak tanimlanir. Bu baglanma çesitli dokularda çesitli sekillerde bulunur. Sinir, duyu ve bazi kas hücrelerinde sinapsis adim alir. Hücreler arasindaki baglanmayi su gruplara ayirabiliriz
Siki Baglanti: Dis etkilerden vücudu koruyan hücrelerde bulunur. Epitel hücreleri arasindaki kuvvetli baglanti bu tiptir. Hücreler arasinda aralik yok gibidir. Yalitma özelligi genellikle fazladir.
Desmozomlar: Ayni islevi yürüten hücrelerin ortak hareket etmelerini ve birbirine yapismalarini saglayan sitoplazmik uzantilardir. Çogunluk simetriktirler. Bu uzantilar küçük bölgeler halinde olabilir (dügme desmozom) ya da hücrenin etrafini çepeçevre sarar (kemer desmozom). Mekanik etki altinda kalan hücrelerde dügme desmozom daha fazladir. Esasinda hücre baglantilari, hücrelerin serbest yüzünden derinlere dogru farkli bölgeler gösterir.
Geçit Bölgeleri: Bir zigotun (çok hücrelide) geliserek, aralarinda düzenleme ve isbölümü olusmus, yapisal olarak farklilasmis hücreleri meydana getirmesi, hücreler arasindaki bilgi iletimi ile mümkün olmaktadir. Bu iletisim madde ve elektrik iletimi seklinde olabilir. Nitekim 1000 dalton büyüklügündeki moleküllerin, hücreler arasinda bulunan 10-20 A° çapindaki geçit bölgelerinden iletildikleri saptanmistir. Bu geçitler iki hücrenin birbirine yaklastiklari bölgelerde olusan borucuklardir. Boruculardan, iyonlarin, sekerlerin, amino asitlerin, nükleotitlerin, vitaminlerin, steroyit hormonlarin ve siklik adenozin mono fosfatin geçtigi saptanmistir. Keza elektriksel uyarimlar da diger hücrelere bu geçit bölgelerinden iletilir, iyonlarin geçis sirasinda dis ortama sizmamasi için geçis borucuklarinin geçirgenligi normal hücre zarina göre 1000-10.000 defa azaltilmistir, iki canli hücre yapay bir ortamda yan yana getirilirse, çok kisa bir sürede (saniyeler içinde) hücreler arasi ulasim bölgelerini olustururlar. Hücre zarinin üzerindeki özel almaçlar, ayni kökenden gelen diger hücrelerin taninmasini saglarlar, örnegin embriyonik evrede karmakarisik edilen hücreler, geldikleri doku çesidine göre birbirlerini taniyarak bir araya gelebilirler.
Hücreler arasi ulasim bölgelerinin olusumunun ve geçirgenliginin miktari Ca + + iyonlarinin hücre içindeki azligina (normal olarak hücre içindeki derisimi düsüktür) ve hücre yüzeyindeki glikoproteinlerin fazlaligina baglidir. Hücreler arasi bölgede Ca + + ve Mg + + derisiminin fazla olmasi, geçit tüpcüklerinin yalitilmasina, bu da hücreler arasi geçirgenligin artmasina neden olur. Ca + + iyonlari hücre zarina tutunarak belirli iyonlarin tasinimini önler, iki hücre arasinda bag meydana gelince, borucugun açildigi yerdeki Ca + + iyonlari (borucuk içinde kalan ) hücre zarindan aynlarak sitoplazma içine girer ve çogunlukla da aktif pompalanma ile disariya atilir (ATP kullanilarak). ATP sentezi önlendiginde, hücreler arasindaki bag yerlerine tutunmus Ca4′ + iyonlari atilmadigi için hücreler arasindaki geçirgenlik (bag yapma gücü) azalacak ve hücreler birbirinden ayrilacaktir.
Hücre arasi geçitlerin en önemli görevi, embriyonik gelisim sirasinda, bazi maddelerin hücreden hücreye bu yolla geçerek, doku ve hücre farklilasmasini saglamasidir. Hücre çogalmasinin da bu yolla sinirlandigina iliskin gözlemler vardir. Kanser hücresinde bu bilgi iletimi olmadigi için (büyük bir olasilikla hücreler arasi baglantilar yok edildigi ya da olusmadigi için), komsu hücrelerin durdurucu etkisini alamamakta ve sinirsiz çogalma sürecine girerek kötü huylu tümörleri yapmaktadir. Nitekim kanser hücreleri birbirine ya da normal hücrelere temas etse dahi bölünmesine devam eder; buna karsin normal hücreler komsu hücrelere ya da kanserli hücrelere temas ederse, bölünmesini durdurur ya da sinirlar.
Siller (Cilia cellularia)
Bazi hücrelerin yüzeyinde sil (kirpik) ve kamçi olarak isimlendirilen yapilar vardir. Hareketli olanlara “Kinetosilia”, hareketsiz olanlara “Stereosilia” denir. Stereosiller, kinetositlerden uzundur ve kinetozom (dip tanecigi) tasimazlar. Sillerin uzunlugu 5-10, kalinliklari 0.2-0.25 mikrondur. Bulunduklari hücrede sayilari çok fazladir. Flagellumlar (kamçilar) bulunduklari hücrede ya bir ya da birkaç tanedir; uzunlugu 150 mikrona ulasir, insandaki spermanin kuyrugu kamçi yapisindadir; uzunlugu 40-50 mikrondur. Çok sayili kamçiya ependym (omurgali hayvanlarin merkezi sinir sistemini örten epitel) hücrelerinde rastlanir.
Bütün titrek siller ve kamçilar hemen hemen ayni yapiya sahiptir. Enine kesitte 11 adet boyuna uzanan mikrotubulustan meydana geldigi görülmüstür. Bunlardan iki tanesi ortada yer alir (Diplomikrotobulus Sentralis), diger 9 tanesi 2′li mikrotubuluslar halinde çevreye siralanmistir (Diplomikrotubulus Periferiki). Ayrica bir üçüncü mikrotubulusa ait oldugu sanilan ve belirli yönde yer almis çikintilar vardir. Kamçi ve Siilerin enine kesitinde, ortadaki filamentum aksiyaleyi olusturan kisim bu fibrillerdir. Bunun etrafinda bir matriks kismi ve en dista da plazmalemma bulunur. Gerek siller gerekse kamçilar hücre disinda (Pars Ekstrasellularis) ve hücre içinde (Pars interselularis = Korpuskulum Bazale) kalan iki kisima ayrilmistir. Hepsi bir taban taneciginden çikmistir (Bazal Granula). Bu tanecige sinilerde Kinetozoma, kamçililarda Blefaroplast ve çok hücrelilerin spermasinda (kuyruk taneciginde) Proksimal Sentriyol denir. Sillerin ve kamçilarin bu taban tanecigi ile baglantilari kesilirse, hareket yeteneklerinin yitirildigi görülür. Siller arasindaki esgüdüm ilginçtir. Bir sildeki impuls diger bütün Sillere, hatta komsu hücrelerdekine kadar geçerek, hepsinin belirli bir düzen içerisinde hareket etmesini saglar. Kendi baslarina (otonom) hareket etme yetenekleri vardir, örnegin, ölen bir insanin, burun mukozasindaki ve böbrek kanallarindaki siller öldükten 2-3 gün sonra dahi hareketlidir. Kurbagalarin, memelilerin ve yumusakçalarin isiga karsi duyarli hücreleri (çomakçilar ve koniler), sölenterlerdeki knidositler degisiklige ugramis bir sildir.
HUCRE ZARI(PLEZMALEMMA):
Daha önce isik mikroskobuyla varligi saptanmasina karsin, elektron mikroskobunun bulunusundan sonra, ayrintili yapisi kismen açiklanabilmistir. Kalinligi en fazla 120 A° (1 angström = 1/10.000 mm.) dur. Protein, yag ve az miktarda karbonhidrat moleküllerinden (özellikle memelilerde) meydana gelmistir. Hücre zarinin yapisi hakkinda ilk bilimsel model Danielli ve Dawson tarafidan ortaya konmus ve birçok biyolog tarafindan uzunca bir süre benimsenmistir. Bu modele göre hücre zarinin ortasinda bir fosfolipit (60 A° kalinliginda) ve bunun her iki tarafinda da birer protein tabakasi (30 A° kalinliklarinda) bulunur. Buna “Zar Birimi” denir. Danielli ve Dawson modelinin, hücrenin islevsel bir parçasi olan hücre zarinin isleyisini tam olarak açiklayamamasi, bu konuda yeni modellerin gelistirilmesine neden olmustur, öyleki hücre zarinin, iki tarafinda protein, ortada fosfolipit tabakasindan ibaret bir yapi olmadigi; bir lipit denizinde yüzen, proteinden ve glikoproteinlerden yapilmis, almaç denen özel bölgelerle disariya açilan bir “Mozaik Zar Modeli”nden olustugu anlasilmistir. Mozaik Zar Modeli 1966 yilinda Singer ve Lenard tarafindan ortaya çikarildi, ancak 1972 yilinda ayrintili olarak yayinlandi. Bu zar modeli ya da birimi tüm hücrelerin dis zarinda ve içteki organellerinin zarli kisimlarinda (mitokondri çeperi, golgi, endoplazmik retikulum, çekirdek zan gibi) benzerdir. Zarin yapisindaki lipitler çogunluk fosfolipitlerdir ve zarin orta kisminda iki tabakali olarak bulunur. Bir tabakadaki fosfolipidin suda erimez lipofil (apolar) kutbu (yag asitlerini tasiyan polarize olmamis kutbu) öbür tabakadaki fosfolipidin lipofil kutbuna dönüktür. Dolayisiyla isinsal bir sekilde lipofil kutuplar karsikarsiya gelmistir. Suda eriyen hidrofil (polar) kutuplari ise disa dönüktür. Bu tabakalar, polipeptitterden meydana gelmis bloklarla ya da adaciklarla kesilmistir. Bu haliyle hücre zari, içinde proteinlerden yapilmis adalar tasiyan bir lipit denizi gibi görünür. Hayvansal hücrelerin dis yüzü, hücre zarinda bulunan nöraminik asidin iyonize olmus karboksil grubundan dolayi eksi yüklüdür. Nöramin, nöraminidaz enzimi ile zardan koparilirsa, eksi yükün büyük bir kismi yitirilir. Zar proteinleri, yerlesim durumlarina göre iki kisma ayrilir. Bir grup protein, yag tabakasinin her iki yüzündedir. Bunlara “Ekstrinsik Proteinler” denir. Bir kismi da yag tabakasinin içine gömülmüstür; dis kisimlari yag tabakasinin iç ya da dis yüzüne açilabilir. Bunlara da “l n t r i n s i k Proteinler” denir. intrinsik proteinlerden rodopsin retinanin çomakçiklarindaki taraklarda bulunur. Karanlikta 1 /3′ü oraninda. aydinlikta ise 1 /2’si oraninda zar içine gömülür. Ekstrinsik proteinler sulu ortamla temas halinde olduklari için hidrofilik amino asitleri, intrinsik proteinler ise bir taraflari ile yag tabakasina gömülü olduklari için bu kisimlarinda hidrofobik amino asitleri, diger taraflari sulu ortamla temasta oldugu için de o taraflarinda hidrofilik amino asitleri tasirlar. Memeli hücrelerinde, özellikle alyuvarlarda, intrinsik proteinlere bagli olarak karbonhidratlar bulunmustur. Karbonhidratlar, hücre zarinda glikoproteinler ve glikolipitler halinde bulunurlar ve zar yüzeyinin, türlere hatta hücre gruplanna iliskin özgüllügünü saglarlar. Organellerin zarinda karbonhidrat bulunamamistir. Hücre yüzeyinde ince bir film halinde bulunan glikoproteinler hücreye antijen özelligi verirler. Bunlar virüs almaci olarak da kullanilirlar. Alyuvarlardaki mukopolisakkaritler antijen özelliginin yanisira, kan gruplannin olusumunu da saglar. Bu karbonhidrat gruplarinin bozulmasi (kanserlesme) ya da bir çesit asinmasi, yani hücre zarinin ketlesmesi, yaslanmaya yol açar. özellikle kanserlesmede hücre yüzeyi daha fazla eksi elektrik yüklü olur. Çok hücrelilerde hücrelerin birbirine temasi bazi bilgilerin aktarilmasina, örnegin hücre bölünmesinin durdurulmasina “Kontak inhibisyon”, morfo-genetik hücre hareketlerinin meydana gelmesine, büyümenin düzenlenmesine neden olur. Kontak inhibisyona güzel bir örnek de, plazmodyumun (sitma etkeni) eritrositleri tanimasidir. Bu tanimayi glikokalikslerle yapar. Diger birçok hücre paraziti ayni yöntemi kullanir. Hücrenin iç ortamini, dis ortamdan ayiran ve her iki ortam arasindaki madde alisverisini düzenleyen hücre zarinin yapisi büyük bir olasilikla sabit degildir. Yag ve protein molekülleri belirli sinirlar içinde hareket eder. Bu hareket içe ve disa dogru olmaktan ziyade yanlara dogrudur. Hücre zarinin yapisal degisimi, tasidigi doymus ve doymamis yag moleküllerinin miktarina baglidir. Zar, genellikle vücut sicakliginda akici olan doymamis yag moleküllerini içerir. Zar yüzeyinde mozaik seklinde bulunan protein ve glikoprotein adaciklari, etrafini çeviren bir sirali yag molekülleri ile sikica baglanmistir (bu ikisinin arasinda hareket meydana gelmez). Fakat diger yag molekülleriyle baglantisi gevsektir. Hücre zarinin biyolojik etkinligini degistiren birçok madde, örnegin karsinojen (kanserlesmeye neden olurlar) maddeler, bazi hastaliklarin ortaya çikmasina neden olmaktadir. Hücre zarinin enine kesitlerinde, boylari 75 A0 kadar olabilen bazi kanallarin, dis yüzeyden iç yüzeye kadar uzandigi saptanmistir. Elektron mikroskobuyla yapilan son çalismalarda, hücre zarinin, Golgi aygitinin bir ürünü oldugu saptanmistir. Golgi aygitindan kesecikler seklinde sürekli meydana gelen zar akimi, hücre zarinin kismi onariminda ve hücre bölünmesinden sonra hücre zarinin büyümesinde kullanilir. Hücre zarinda çekirdek zarinda bulunan porlar bulunmaz. Hücreye giren besinleri ve hücreden çikan artik maddeleri; zarin geçirgenligi, üç tabakali moleküler dizilisi ve özellikle proteinden olusmus almaç (reseptör) kisimlari saptamakla beraber, elektriksel yükün de bu giris-çikista büyük bir önemi oldugu varsayilmaktadir. Hücre içi ile dis ortam arasindaki elektrik potansiyel farki (m V düzeyinde), bazi maddelerin içeriye ve disariya pompalanmasini kolaylastirir. Bir amip ya da silli hayvan yaralanirsa; bu yara yeni bir zarla hemen kapatilir. Bu yeni zara plazmalemma denir. Plazmalemmayi hücre arasina salgilanan maddelerle ya da bir çesit hücre iskeletini olusturan hücre disindaki daha kati selüloz (bitkilerde) ya da mukopolisakkarit ve albuminoid yapilarla karistirmamak gerekir. Hücre, yogunlugu az olan bir sivi içerisine (hipotonik) konursa siser ve sonunda patlar, buna “Hemoliz” (genellikle alyuvarlarda hemin hücre disina çikmasinda kullanilir); yogunlugu fazla bir sivi içerisine konursa, su kaybederek büzülür, hücre zari bitkilerde selüloz duvardan ayrilir ve sonunda yine patlar buna da “Plazmoliz” denir.
SENTROZOM:
Ikel bitkilerde ve hayvan hücrelerinin büyük bir kisminda bulunur, interfazda kural olarak çekirdegin yanindadir. Üç ile bes milimikron uzunlugunda, birbirine dik, ER ve ribozom tasimayan, ortasi saydam; çevresi her biri 9 mikrotubulus tripletinden olusmus iki silindir halinde görülür. Sayilari çogunluk iki tanedir (Dip-losoma); bazi hücrelerde çok sayida olabilir. Sentriyoluma, etrafindaki sentroplazma ile birlikte “C e n t r o s o m a” denir. Bölünme baslarken, kutup ipliklerinin (ig iplikleri) merkezinde bulundugu için “C e n t r i o l = Sentriyol” adim alir. Hücre bölünmesi sirasinda sentriyol de ikiye bölünerek, her biri bir kutba gider ve aralarinda olusan ig ipliklerine, çekirdek zannin dagilmasiyla ortaya çikan kromozomlar takilir. Fakat bölünme ne basit bir ikiye bölünmedir ne de DNA replikasyonunda oldugu gibi bir kontak sentezlenmedir. Belki eski kalibin dogrudan dogruya okunmasidir. Yeni sentriyolün mikrotubuluslari, genellikle eski sentriyolden 100 nm. kadar uzaklikta ve ona dik olarak ortaya çikar. Büyük bir olasilikla bilgi, var olan sentriyolden, olusmakta olan kopyasina herhangi bir sekilde aktarilmaktadir. Fakat bu bilgi aktarilma düzeneginin nasil oldugu açiklanmamistir.
Spermanin orta kisminda bulunan sentriyol kamçinin kaide tanecigi olarak görev yapar.Keza Sillerin ve kamçilarin kaide tanecigi de sentriyollere homologtur (kökendes) ve onlardan dogrudan dogruya türemistir. Keza duyu hücrelerindeki almaçin yapisina katilan birçok olusum da sentriyollerden meydana gelmistir.Tüm bu organeller bilgi aktarimi ile birbirinden dogrudan dogruya olustuguna göre, acaba, sentriyol ya da kaide tanecigi yeniden meydana getirilebilir mi? Bu olanak partenogenetik çogalan denizkestanesinin yumurtalarinda gösterilmistir. Olgunlasma bölünmesi sirasinda, sentriyolünü yitiren denizkestanesi yumurtasi, sitoplazma içerisinde yeniden bir sentriyol meydana getirerek, spermanin getirecegi sentriyolün ig ipliklerindeki yerini almaktadir. Her ne kadar zorunlu durumlarda kendi kendine böyle otonom bir üretim gözlenmisse de, bugüne kadar ne sentriyolde ne de kaide taneciginde DNA’ya rastlanmamistir. Hayvansal ve bitkisel birhücrelilerdeki ve çok hücrelilerdeki sillerin, kamçilarin ve kaide taneciklerinin mikrotubulus sayisi, hayret edilecek derecede birbirine benzerdir ya da aynidir. Bu gözlem, adi geçen organlarin monofiletik oldugunu (ayni kökten geldigini) kanitlayabilir. Genellikle formülleri (9+2) ya da (9+0) seklindedir. Sentriyolün esas görevi, çevresindeki mikrotubuluslarin olusumunu saglamak, kendisini çogaltmak ve ig ipliklerini meydana getirmek için organize etmektir. Kaide tanecikleri içindeki mikrotubuluslarin da dogrudan bunlardan meydana geldigi saptanmistir. Sentriyolün, kromozomun anafaz hareketlerine katilip katilmadigi bilinmemektedir. Buna karsin kaide tanecikleri sil hareketleri için bulunmak zorundadir.
Bazi kitaplarda ig ipliklerinin kasilgan oldugu belirtilerek, bazi maddelerin katilmasiyla kisalip uzadigi ve buna bagli olarak sentromerine bagli oldugu kromozomu kutuplara dogru kaydirdigi savunulmaktaysa da, bunu kanitlayan herhangi birsey bulunamamistir.
MiKROTUBULUSLAR VE MiKROFILAMENTLER
Sitoplazmanin farklilasmasiyla olusan 10-25 nm. (10-9 m. = nanometre) çapindaki borucuklardir.Yapitaslari, molekül agirligi 40.000 olan glo-büler bir proteindir. Bu proteine “T u b u l i n” denir. Tubulin monomerelerinin her birinin çapi 4-5 nm.’dir. Bunlar birbirine, en azindan, belirli mikrotubuluslarda (örnegin ig ipliklerinde), tekrar çözülüp ayrilacak sekilde baglanmistir (polimer yapmislardir). Zincirler, büyük bir olasilikla, birbirine, “D y n e i n” denen, diger bir proteinle baglanmistir. Bu sonuncu protein, tubuluslarin yanlara dogru yaptiklari çikintinin materyalini olusturur ve kas filamentleri arasindaki enine baglarin islevini görür. Birçok durumda 13 tubulus zinciri bir borucuk olusturmak için birlesmistir. M i k rotu bulusla r (çogulu mikrotubuli) yani borucuklar da birbirlerine ikili ve üçlü bir sekilde baglanmistir. Böylece tüm zincir dizileri bir arada tutulmustur.
Mikrotubuluslar, hücrede birçok farkli görevi yüklenmis ve buna iliskin olarak da bazi yapisal degisikliklere ugramistir. Hücrenin yapisal degisikliginde (morfogenezinde) büyük önemleri vardir. Hücre bölünmesinde görev alan ig ve kutup ipliklerini yapar ve keza sinir liflerindeki aksonlarin içinde boydan boya uzanir. Daha önce de degindigimiz gibi hayvanlar ve az da olsa bitkiler aleminde bulunan sil ve kamçi, keza günessilerin (Heliozoa) yalanci ayaklarindaki eksen çubugu mikrotubuluslarin katilmasiyla olusmustur. En önemlisi, bunlarin,sentriyol ve türevlerini yapmasidir. Bir alkoloyit olan “C o l c h i c i n” (= karçiçegi özütü), tubulinle stökiyometrik (belirli oranlarda) olarak birlesir. Bu birlesme mikrotubuluslarin bütünlügünü bozar (örnegin, ig ipliklerini). Buna karsin sil mikrotubuluslari bu maddeye dirençlidir. Mikrofilamentler, aktin ve diger proteinlerden yapilmis 7 nm. çapindaki iplikçiklerdir. Bunlar hücre hareketinden ve sitoplazma akintilarindan sorumludurlar. Sitokalazin ile bloke (felç) edilebilirler.
DİKTİYOZOM(GOLGİ AYGITI):
Golgi aygiti birçok alt birimlerden meydana gelmistir. Bu birimlerin her birine diktiyozom denir (Yunanca diktiyon = ag, soma = vücut demektir). Diktiyozomlarin tümü Golgi aygitini olusturur.
Ergin sperma ve kan hücreleri hariç tüm hayvan ve keza bitki hücrelerinde bir ya da birkaç tane bulunur. Sentezleme, özellikle salgi yapan hücrelerde iyi görülür (ipekböceginin ipek salgi bezlerindeki hücrelerde çok gelismistir). Genellikle sentri-yolun civarinda ve çekirdegin üzerine yakin olarak bulunur. Düz ER’dan çok farkli degildir. Düz ER’a göre tüpcük ve lamelcikleri daha yogun olarak içerir . Birbirinin üzerine katlanmis 5-30 kadar kanalcik (Cistern = Sisterna = Latince yagmur suyu toplayan çukur demektir) tasir. ER’dan osmium ve gümüs içeren boyalarla boyanmasiyla ayrilir, ilk defa 1898 yilinda italyan bilim adami camiüo golgi, gümüslü boya ile sinir hücrelerinde üstüste dizilmis plakalari tanimladigindan, bu yapiya, bilim adaminin ismine adanarak “Golgi Aygiti” dendi, önemi elektron mikroskobuyla ortaya çikti.
Kanalciklar GA’nin orta ve tabana yakin kisminda bulunur. Uç kismina gittikçe bu plakçiklarin ve kanalciklarin, hücre zarina dogru göç eden veziküllerle (keseciklerle) kullanilip bitirildigi gözlenir. Özünde burada akici ve sürekli bir denge vardir. Bir taraftan (proksimalden) senteztenmeye baslayan maddeler uca (distale) dogru itilerek uzaklastirilir. GA’nin zarlari zar birimine benzer; fakat daha incedir (6-10 nm.). Bu ise GA’nin, ER ile hücre zan arasinda bir geçit ödevi gördügünü kanitlar, öyle ki ER’un üzerinde sentezlenen protein, bazi maddelerin de eklenmesiyle (GA’nda) zar birimleri ya da pulcuklari halinde hücre zanna iletilir ve onun yapisma katilir. GA’nda basit sekerlerden kendine özgü polisakkaritlerin sentezlendigi saptanmistir. Böylece hücre zarinin yapisma katilarak onun özgüllügünü saptayan karbonhidratlar, GA’nda sentezlenmektedir. Salginin attimasindan baska, hücredeki fazla suyun (birhücrelilerde) vurgan koful araciligiyla atilmasi da GA’nin görevleri arasindadir. Çünkü vurgan (kontraktil) koful GA’ndan meydana gelir. Bununla beraber GA’nin hücreden hücreye degisiklikler gösterdigim unutmamak gerekir. GA’nin sentezlenmesini ve madde yapimina katilimim biraz daha ayrintisiyla inceleyelim:
Sindirim kanalinin içinde, özellikle bagirsaklarda, kimyasal ve fiziksel etkilerden hücreleri koruyan mukus denen bir sivi salgilanir. Bu sivi bagirsaklarda Goblet hücrelerinden çikarilir. Adi geçen salgi hücreleri incelendiginde, mukus damlaciklarinin, hücrede, GA’nin civarinda daha sik bulundugu görülür. GA, hücrenin taban kisminda yassilasmis kanalciklari içeren bir çanak gibi oldugu halde, hücrenin uç kismina (distaline) gittikçe bu kanalciklarin içi mukusla dolmus kesecikler haline dönüstügü ve bir zaman sonra da hücre zarina ulasarak disariya dogru aktigi bilinmektedir, isaretlenmis azotla yapilan denemelerde, proteinlerin ER’da sentezlendigi, daha sonra paketlenmek üzere GA’na geldigi ve burada belki yapisimn kismen degistirildigi (l) bilinmektedir. Fakat her durumda, burada, her salgi hücresi için kendine özgü yapilista karbonhidratlarin protein molekülüne eklenerek, onun hücre zanndan çikabilmesini (!) ve meydana gelen kompleksin salgi niteligini kazanmasini sagladigi kismen bilinmektedir. Çünkü salgi proteinlerinin tümü glikoprotein halindedir.
Isaretlenmis glikoz ve sülfatlarla yapilan gözlemlerde, proteinlere seker ve sülfat eklenmesinin GA’nda gerçeklestigi kanitlanmistir. Mukopolisakkaritlerin de GA’nda sentezlendigi bilinmektedir. Bu madde bir iç salgi olup kikirdak hücrelerinin yapisma katilir. Ayrica tüm dis salgi hücrelerinin salgi yapiminin yanisira, iç salgi hücrelerinin (paratiroitteki glikoprotein salgisi gibi) birçok maddesinin, keza bitkilerdeki selülozun, karaciger hücrelerinde lipoproteinferin sentezlenmesine katildigi açik bir gerçektir. Bazi hücrelerde de lizozom granüllerini yaparak sitoplazmaya vermektedir.
Uzun zaman, pek önemli bir organel olmadigi gerekçesiyle, dikkate alinmayan GA, son zamanlarda hücre zannin özgüllügünü saptamada önemli görev almasi nedeniyle, dikkatleri üzerine çekti. Çünkü hücre zannin özgüllügü karbonhidratlarla saptanmaktadir ve karbonhidratlar da GA’nda sentezlenmektedir. Bazi karbonhidratlarin, proteinler gibi kalitsal denetim altinda sentezlendigine iliskin kanitlar vardir. Kan gruplari ve immunokimyasal incelemeler bunu göstermektedir.
Karbonhidrat tasiyan proteinler ve diger maddeler özellikle hücre yüzeyinde bulunurlar ve hücrelerin birbirlerini tanimasin) (kendi doku türünden olanlar), diger hücrelerle iliski kurmasini, morfogenetik hareketlerin (embriyolojik hücre hareketleri) olusmasini saglarlar. Birhücrelilerin konjugasyon yaparken birbirini tanimasi ve birbirine yapismasi hücre yüzeyindeki özel karbonhidratlarla olur. Embriyonik gelisim sirasinda farklilasmis hücrelerin bir araya toplanmasi için de bu karbonhidratlar önemlidir.
Hücre yüzeyindeki bazi glikoproteinlerin bozulmasiyla kanserlesmenin ortaya çiktigi bulununca, arastirmalar bu konu üzerinde yogunlasti. Virüslerin konukçu hücreleri tanimasi (hücreye özgü virüsler) da bu karbonhidratlarla ya da karbonhidratli proteinler araciligiyla olmaktadir. Hücre içerisine endositosisle alinacak maddelerin lizozomlarda parçalanip parçalanmayacagi ya da hangi asamaya kadar parçalanacagi bu endositoz zarin özgüllügü ile saptanir. Bu zar da hücre zarindan olusur ve dolayisiyla GA’nin dolayli denetimi altindadir.
Sonuç olarak hücreye girecek ve çikacak tüm maddeler, hücrenin bölünmesi, gelismesi, farklilasmasi, islevleri ve diger hücrelerle olan iliskileri, hücre zan tarafin-dan saptanir. Zarin özelligi de proteinlerle birlikte, karbonhidratlar tarafindan saglanir ve karbonhidratlar (glikozamin ve mannoz hariç; bunlar protein molekülüne ribozomlarda eklenir), özellikle terminal sekerler (galaktoz, fukoz ve sialik asit) protein zincirlerine GA’nda eklenir. Golgi aygitinin sistemleri ER’dan meydana gelmistir.
MİTOKONDRİLER:
Mitokondri ;Yunanca, mitos = iplik; chondros = tane, bugday anlamina gelmektedir.
Oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur. Boylari 0.2 – 5 mikron arasinda; sekli, ovalden çubuga kadar degisir Sayilari hücre basina birkaç taneden 2500′e (karaciger hücresinde) kadar çikar. Genellikle 5 – 6 tanesi ucuca gelerek bir iplik sekli meydana getirir. Canli hücrelerde incelendiginde, seklinin ve büyüklügünün degistigi, diger mitokondrilerle birlestigi ve hareket ettigi görülür. Bakteri, yesil alg (çekirdeksiz hücrelerde) ve memelilerin alyuvarinda bulunmaz. Kalinliklari 70 A°olan zarla çevrilmistir içteki zar iç yüzeyin artirilmasi için yaklasik 200 A^luk araliklarla birçok kivrim meydana getirmistir; bu kivrimlarin tarak seklinde olanlanna “Krista ( Cristae)” (Latince, cristae tarak demektir), tüp seklinde olanlarina da “Tubulus” (Latince, borucuk demektir) denir (Sekil 3.10). Buna göre de mitokondri tipi tanimlanir. Kristalarin iki zar birimi arasindaki aralik 60 A”dur. Distaki ve içteki her iki zar da, daha önce açikladigimiz, ortada fosfolipit, dista (kismen) bir maddesi olarak kullanan bazi bakteriler, bir rastlanti sonucu, oksijensiz soluyan ilkin hücrelerin içine girerek, onlarla ortak (simbiyoz) yasamaya baslamistir. Bu ortakliktan her ikisi de yarar sagladigi için, geliserek üstünlük kurmuslardir. Nitekim ilkin hücreler, organik maddeleri ancak oksijensiz solunumla belirli evrelere kadar parçalayabilmektedirler (karbonhidratlari sitoplazmada pirüvik aside kadar). Halbuki oksijenli solunuma geçen mitokondriler (bir zamanlarin bakterisi) sitoplazmadan bu son ürünü alip, Krebs çemberine sokarak çok daha fazla enerji elde etmekte ve enerjinin fazlasini ATP halinde, kendini tasiyan ve koruyan ilkin kökenli hücreye vermektedir. Mitokondrilerin bakteriler gibi kendine özgü çember DNA (katena form) tasimasi bu varsayimi kuvvetlendirmektedir.
LİZOZOM:
Mitokondriterin büyüklügünde (0.5 mikron çapinda); sayica onlardan az ve daha düsük yogunlukta; lipoprotein yapisinda tek tabakali bir zarla çevrilmis, içle-rinde litik enzimler (hidrolazlar, proteazlar, lipaztar ve fosfatazlar; toplam kirktan fazla enzim saptanmistir) içeren, çogunluk küremsi keseciklerdir (Sekil 3.1 ve 5). ilk defa 1955 yilinda siçan karacigerinde saptanmis, daha sonra alyuvarlar hariç, tüm hayvansal hücrelerde, özellikle vücudun savunmasindan sorumlu olan akyuvarlarda ve makrofajlarda, bol miktarda bulundugu görülmüstür. Bitki hücrelerinde, mantarlarda ve mayalarda lizozom benzeri yapilarin olduguna iliskin bazi kanitlar vardir. Bakterilerde ise lizozom yoktur; fakat litik enzimler bulunmustur.
Hücrelerdeki bilesikleri, özellikle protein, polisakkarit ve çekirdek asitlerin!, hidroliz ederek parçalayabilen bu litik enzimler, bir zarla çevresinden ayrilmakta ve büyük bir olasilikla da, lizozom Içerisinde etkisiz (inaktif) durmaktadir. Tahrip edilen bir fizozomdan disanya akan enzimler, kisa bir sürede tüm hücre içerigim’ liziz ederek (parçalayarak), onu ölüme sürükler. Bu olaya “Otoliz” denir, ölümden kisa bir süre sonra kokusmanin ortaya çikmasi, bu lizozomlarin bozulmasi nedeniyledir. Lizozom enzimleri ribozomlarda sentezlenerek ya ER araciligiyla dogrudan dogruya ya da GA araciligiyla dolayli olarak paketlenerek, yani bir kesecik içerisine alinarak sitoplaz-maya verilir, içi tanecikli, lamelli ya da homojen yapida olabilir.
Yumurtanin döllenmesi sirasinda, spermanin akrozomundan çikarilan (yumurtayi delmek için) enzimler lizozom içerigidir. Lizozomlarin iyi islev görmemesi hücre-•lerin ve dokularin yaslanmasina neden olur. Metamorfoz (baskalasim) geçiren canlilarin hücrelerinin bir çesit eriyerek yeniden sekillendirilmesinde, erime islemim gerçeklestiren lizozomlardir. Keza dokulardaki programlanmis (zamani gelmis) hücre ölümleri de yine bunlar tarafindan yapilir.
Hücre içerisine giren küçük moleküller dogrudan dogruya enerji elde eden sistemler (glikoliz ve trikarboksilik asit çemberi) araciligiyla parçalanabilir ya da sentez-lenme tepkimelerine herhangi bir degisiklige ugramadan katilabilir. Halbuki endo-sitozisle, fagositozla ve besin kofullanyia (birhücrelilerde) hücreye alinan büyük moleküller, maddeler, hatta bakteriler, lizozomlar araciligiyla küçük moleküllere parçalanir. Bir miktar hücre zariyla çevrilmis olarak, hücre içine giren bu besin kofulu (fagozom), lizozomlaria sanlarak, temas ettikleri yerde, zarlari erimek suretiyle bir tek koful halinde birlesirler. Litik enzimler bu koful içinde besin maddelerim, koful zarindan diffüzyonla geçebilecek kadar küçük moleküllere parçalarlar ve sindirileme-yen kisim koful içinde kalir. Birhücreli canlilarda, artik maddeleri tasiyan bu koful, hücre zariyla birleserek disanya açilir ve sindirelemeyen maddeler bu yolla atilir. Yüksek organizasyonlu canlilarda bu artiklar ya yavas yavas (çogunluk diffüzyonla) hücre disina atilir (karaciger hücrelerinde oldugu gibi) ya da sindirim kofulu tekrar tekrar kuiiamlarak, bir zaman sonra artik maddelerle dolmasina ve hücrenin yaslanmasina neden olur. Yaslandikça insanin vücudunda, özellikle ellerinin üzerinde, omuzlarinda ya da yüzünde, kahverengi lekelerin olusmasi, lipofuksin denen pigmentlerin (yaslilik pigmenti) birikmesindendir,
Kandaki akyuvarlar, vücudu, özellikle bakterilere karsi savunmak için sorumlu olduklarindan, tasidiklari taneciklerde bol miktarda lizozom enzimi içerirler. Böylece, bir zaman sonra akyuvar içerisindeki taneciklerin hepsi bakteri lizisinde kullanilir ve tüm hücre bir ya da birkaç kofulla tamamen dolar. Bu artik maddeler disanya atilamadigindan bir zaman sonra akyuvar ölür.
Kemiklerin yikilip yeniden yapilmasi sirasinda, lizozomlar, yikici osteoklast hücre-lerinden disanya litik enzimler salgilarlar ve yikilan artiklari da hücre içerisinde sindirirler. Keza yumurtanin döllenmesi sirasinda da spermanin akrozumundan (basinin uçundan) litik enzimler (pankreas tripsinine benzer bir enzim) salgilanarak, yumurta zarinin delinmesi saglanir. Döllenmeden hemen sonra, bu sefer, yumurtanin kabu-gunda bulunan taneciklerdeki litik enzimler serbest hale geçerek kabugu parçalar ve diger spermalarin girmesin! önleyecek yeni bir kabugun meydana gelmesini saglar.
Lizozomlar keza kendi hücresi içerisindeki bazi maddeleri ya da organelleri (çogunluk islevlerim bitirmis ya da bozulmus) de sindirir. Bunun nasil isledigi tam olarak bilinmemektedir. Sindirim kofullarinin içinde ribozom ve mitokondrilere rastlanir. Fazla A vitamininin kemiklerdeki ve kikirdaktaki lizozom enzimlerim serbest biraktigi ve dolayisiyla kemikleri kirilir bir duruma geçirdigi; fakat yeterli miktarlarda da yasli hücreleri yok etmeyi sagladigi için genç kalmada yardimci oldugu saptanmistir.
Lizozom enzimleri daha çok hafif asidik ortamlarda etkendir. Hücrede birçok islevinin yanisira, bozukluklannda bazi hastaliklarin ortaya çikmasina neden olurlar. örnegin, soludugumuz havadan alinan karbon parçaciklari, akcigerimizdeki fagositlerde yillarca kalmasina karsin, silisyum dioksit, fagositlerin lizozomuna girer ve orada bulunan enzimlerin etkisiyle, kristallerinin üzerinde silisik asit olusur. Silisik asidin hidroksil gruplari, hücre zarinin yapisinda bulunan fosfolipit ve proteinlerin bazi gruplariyla çok siki hidrojen baglari kurar. Böylece hücre ve lizozom zarlari zedelenir. Ayrica silisyum dioksit tasiyan fagositler hücre disina bir madde salgilarlar. Bu madde, özellikle akcigerdeki bag dokunun bir çesit fibröz dokuya dönüserek esnekligin} yitirmesine neden olur. Keza aspest kristalleri de ayni rahatsizliklar), özellikle mezo-telyum (vücut boslugunu astarlayan zar) kanserlerini meydana getirir. Kanda ürik asidin fazla olmasi (proteini fazla alanlarda daha yaygindir), mono-sodyum ürat kristallerinin eklem yerlerinde toplanmasina (gut hastaligi) ve buradan da fagositlerin içi-ne girerek, lizozomlarindaki enzimleri serbest birakmasina neden oldugu bilinmektedir. Bu da sonuçta kininlerin (agri yapici maddeler) meydana gelmesini saglar. Bundan baska lizozom enzimlerinin, histamin, serotonin ve bradikinin olusumunu sagladigi, bunlarin da yangiya (apse) neden oldugu varsayilmaktadir. Sitmaya karsi kullanilan kinin, bagirsak parazitlerine karsi kullanilan karbon tetraklorit, parazitlerin lizo-zomlanna yogunlasarak onlarin etkinligini bozar. Keza deriyi isiga karsi duyarli kilan porfirin, antrasen ve nötral kirmizisi yine lizozomlarda toplanir.
Mitozda lizozomlarin sayisi azalir ve olanlar da kenara itilir (normal durumda çekirdek civarinda fazladirlar). Keza lizozom zannin geçirgenligim artiran maddeler (örnegin karsinojen etki gösteren forbol A) verildiginde, mitoz bölünme hizi artirilir, stabilize edici maddeler (kortizon gibi) verildiginde bu hiz azaltilir. Bu da mitoz bölünmenin belirli ölçüde lizozomlarla hizlandirildigini kanitlar. En azindan meydana getirdigi proteaz enzimler araciligiyla, ribozomlardaki protein sentezini inhibe eden bazi proteinleri parçalamak suretiyle, hücre aktivitesini artirdigi saptanmistir. Nitekim yumurtanin döllenmesi sirasinda verilen litik enzimler (keza yumurta hücresine pro-teolitik enzimler verildiginde de ayni sey olur) bu inhibitörü ortadan kaldirdigindan, protein sentezi büyük ölçüde artar.
Lizozomlardan elde edilen lizozom deoksiribonükleazin (DNaz) DNA’yi parçaladigi bilinmektedir. Lizozom DNaz’in iki aktif bölgesi vardir. Bunlar DNA sarmalinin her iki ipligin! birden parçalarlar. Yalniz bir ipligin parçalanmasi, karsi taraftaki komp-lementeri tarafindan onarilabilir (daha genis bilgi için kalitimla ilgili bölümdeki DNA rejenarasyonuna bkz!). iki tarafli yikimin onarimi olanaksizdir. Lizozom DNaz’i, DNA’yi tam yikmasina karsin, pankreas DNaz’i kismen yikabilmektedir.
Kanser meydana getiren birçok faktörün (fiziksel mor ötesi isinlar ve îyonize isinlar; kimyasal polibenzoitler, hidrokarbonlar, azotlu bazi bilesikler, disi esey hormonu, silis, aspest vs. ve virüsler) dogrudan ya da dolayli olarak kromozom yapisim ya da DNA’nin dizilimim bozdugu bilinmektedir, özellikle silisyum dioksitte anlattigimiz gibi bazi maddelerin lizozom zarim bozarak, enzimlerin, bu arada DNaz’in serbest kalmasina; bunun da DNA’yi bozarak hücrenin ka^serlesmesine yol açtigi varsayilmaktadir.
Keza kalitsal olarak, birçok enzim sentezlenemeyebilir ve buna bagli olarak lizozomlar islevlerim yapamazlar. Bu sekilde, çogunluk autozomlardaki çekinik genlerin neden oldugu (bir tanesi esey kromozomundadir) on kadar hastalik tanimlanmistir (örnegin Tay-Sachs, Niemann-pick, vs.), özel yöntemlerle (enzimlerin üzerim antikorla kaplamak suretiyle), disaridan, lizozom içine sokulan eksik enzimler, hastalarin iyilesmisine neden olur.
ENDOPLAZMİK RETİKULUM:
Hücre sitoplazmasi, sentez islevlerinin yürütülmesinde çok büyük bir önemi olan ve endoplazmik retikulum (ER) denen kanalciklar ve borucuklarla donatilmistir (endo = Yunanca iç; retikulum = Latince küçük ag demektir). Bu sisteme
“E r g a s t o p l a z m a” da denir. Kanalciklar (sisternalar) ve borucuklar çekirdek zarinin hücre zarina kadar çesitli sekillerde uzamasiyla meydana gelmistir. Bu ince borucuklarin çeperi 5-6 nm. kalinligindaki zar biriminden yapilmistir; lümenlerinin çapi en azindan 50 nm.’dir. Kanallar (sisternalar) hücre içi madde dagitimini ve tasinimini, hücrede asidik ve bazik tepkimelerin birbirini etkilemeden bir çesit odaciklar içinde olusmasini ve hücrenin mekanik etkilere karsi daha dayanikli olmasini saglar. Dolayisiyla borucuklarin lümeni, çekirdek porlarina dogrudan açilir. Bununla beraber ER’un iç ve dis zari, çekirdegin iç ve dis zarina baglanmis, dolayisiyla ER ve çekirdek zar arasi bosluklari agizlasmistir. Bu nedenle çekirdekle yakindan iliskisi vardir. Her hücrenin endoplazmik retikuler sistemi kendine özgüdür. Kanalciklar sistemi sabit degildir, gelisim ve islev durumuna göre yapisi hizla degisebilir. Hücre bulunurken kaybolur, daha sonra yeniden olusur. Hücre yaslandikça ER’un islevleri ve kanalciklarin birbiriyle iliskisi azalir, iki tip endoplazmik retikulum ayirt edilir.
Granüllü (Tanecikli) endoplazmik retikulum
Özellikle protein sentezi yapan hücrelerde iyi görülür. Çünkü protein sentezi, çogunluk ER’un borucuk ve kanalciklannin dis yüzüne baglanmis ribozomlarda gerçeklestirilir. Bu nedenle protein sentezlenen kisimlari tanecikli görülür. Fakat ribozomlarin ER’a baglanma zorunlulugu yoktur. Bakterilerde ER bulunmamasina karsin, ribozomca zengindirler. ER diger maddeleri de sentezlemektedir (örnegin, yag)
Granülsüz (Düz) endoplazmik retikulum
Daha çok yag sentezi yapan hücrelerde, özellikle steroyit hormonlari sentezleyen endokrin bezlerde bulunur. Kural olarak ribozom içermezler. Fakat düz ER sistem ile granüllü ER sistem arasinda belirgin yapisal bir fark yoktur. Bu sentezleri yapan enzimleri, ER sistemin zarlarindan ayirmak mümkün olmamistir.
HÜCRE DÖNGÜSÜ:
Hücre, büyüklük bakimindan belirli bir sinira ulastigi zaman, kuramsal olarak ikiye bölünmesi gereklidir. Çünkü hücre genel olarak bir küre seklinde düsünülürse, büyümede hacim/yüzey orantisi r3/r2dir. Yani hacim yariçapin küpüyle artarken, yüzeydeki büyüme yari çapin karesine bagimli kalir ve bir zaman sonra hücrenin yüzeyi gerek besin alisverisini gerek artik maddelerin atilimini ve gerekse gaz alisverisini bütün hücreye saglayamayacak duruma gelir ve hücre, yüzeyini artirmak amaciyla bölünmeye baslar. Ayrica büyüyen hücrede sitoplazma/çekirdek orani arttigindan ve çekirdegin etki alani sinirli oldugundan bu durum hücreyi ölüme sürükleyebilir, dolayisiyla hücreyi bölünmeye zorlar (Bu fikri 1908 yilinda ilk defa HERTVVIG ortaya atmistir). Hücrenin içine yapay olarak iki çekirdek yerlestirildiginde ya da çekirdek içindeki kromozom sayisi iki katnia çikarildiginda, hücrenin hacmi normal büyüklügünün iki misli olabilir. Bu, çekirdegin sinirli bir etkiye sahip oldugunu kanitlar. Uygun x-isinina tutulan hücrelerde kalitsal materyal çogalmasi olur; fakat bölünme meydana gelmez ve sonuçta hücre büyümesiyle birlikte hizli hücre çogalmasi da görülür (kanserlesmede oldugu gibi). Bölünme, büyümeyi, rejenerasyonu ve dokularin yenilenmesini saglar. Bölünecek büyüklüge ulasan amipin (normal olarak 2 günde bir bölünür) protoplazmasindan bir miktar kesersek (100 gün süreyle) bölünme durur ve hayvan tekrar büyümeye baslar. Bu uygulama sonsuz olarak sürdürülürse, hayvan, bölünmeden hayatta kalabilir. Bölünmeye baslayan bag doku hücrelerinin çapi yaklasik % 12 kadar artar. Buna karsin büyüklügü sinirlandirilmis hücrelerde büyüme durur.
Birhücreli canlilarda mitoz ayni zamanda üremeyi saglar. Her canlida ve ayni bireyin farkli dokularindaki hücrelerin mitozla bölünme hizi tamamen farklidir. Örnegin bagirsak mukozasindaki, epidermisdeki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karsilik, diger dokularin hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yasin üstünde (insanda çogunluk ana karninda4. aydan sonra) hiç bölünmez.
Son zamanlardaki çalismalarda cAMP’nin ve cGMP’nin, kültürü yapilan bazi hücrelerin bölünmesinde antagonistik olarak etki ettigi gözlenmistir. Öyleki cGMP, hücre büyümesini ve belki de bölünmesini uvarir: cAMP ise durdurur. Mitoz bölünmenin amaci ana hücredeki kalitim materyalinin esit sekilde yavru hücrelere verilmesidir. Birhücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem ig iplikleri ise karismaz hem de kalitim materyali yavrulara büyük bir olasilikla esit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasina karsin, izlemede kolaylik olsun diye onu evrelere bölerek inceleyecegiz. Dinlenme sirasinda, kromozomlar boyanmaz. DNA miktari 2n’dir (G^ – E v r e s i). Daha sonra DNA kendini esler. DNA miktari 4n’dir. ince kromatit iplikleri seklinde boyanirlar (S – E v r e s i). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n’li evre (Gn – E v r e s il’dir. Son evre ise mitoz bölünmenin gerçeklestigi ve kromozom sayisinin 2n’e indigi evre (M – E v r e s il’dir. Hücredeki tüm yapilarin ikileserek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini saglayan bu döngüye “Hücre S i k l u s u” (= Hücre Döngüsü) denir . Bir hücre döngüsünde büyüme ve bölünme diye birbirini izleyen iki farkli evre vardir.
Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanmasi yaklasik 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklasik bir saati mitoz bölünmeye ayrilmistir. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanilir. En uygun beslenme ve sicaklik kosullarinda dahi, herhangi bir hücre çesidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan kosullarda bu süre uzayabilir. Fakat hem hücrenin optimumdan daha hizli büyümesini hem de optimumdan daha hizli döngüsünü saglamak olanaksizdir. Bundan su sonuca varabiliriz:
Her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelisecek sekilde programlanmistir. Bu program iki asamada yürütülür, llkinde kromozomlardaki kalitsal materyal iki katma çikarilir, ikincisinde ise hücrenin diger organelleri çogaltilir.
Döllenmis yumurtalarda bölünme, alisilmisin tersine bir saatte ya da daha az bir süre içinde tamamlanir. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanin olgunlasmasi sirasinda her çesit molekülden bol miktarda verilmistir. Böylece yumurta hücresi hizla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalniz bölünme için hazirlik yapilir. Bu nedenle yaklasik bir saatte bir bölünebilir.
