Sitoplazma Nedir? Organelleri ve Görevleri Nelerdir?

Hücre içinin çekirdek dışında kalan kısmına sitoplazma adı verilir. Başka bir ifade ile sitoplazma; hücre zarı ile çekirdek zarı arasında yer alan kısımdır. Sitoplazmanın submikroskobik morfolojisi 1945 yılında Porter tarafından elektron mikroskobu ile yapılan çalışmalar sonunda aydınlatılmıştır. Sitoplazma tüm hücrelerde bulunur. Sitoplazma yapısal olarak, organeller ve bunların içinde yer aldığı koyu kıvamlı yarı akışkan (kolloidal) sıvı kısım (sitozol) dan meydana gelmiştir. Bu sıvı kısmın içeriğini enzimler, RNA, organik bileşiklerin yapı taşları (amino asitler, nükleotitler gibi) yıkım tepkimeleri sonucu oluşan atık ürünler, koenzimler, karbonhidratlar, yağlar, tuzlar, vitaminler, iyonlar ve büyük oranda su (%70-90) oluşturur. Sitoplazma solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal olayların geçtiği yerdir. Bir canlıda saptanan her türlü canlılık olayları sitoplazma içerisinde geçer. Sitoplazmanın miktarı hücrenin boyutuna göre değişir. Organellerin içinde yer aldığı yarı akışkan sıvıya ise sitozol denir.

Organeller: Endoplazmik Retikulum, Mitokondri, Lizozom, Ribozom, Golgi Aygıtı, Plastitler (Kloroplast, Kromoplast, Lökoplast), Koful, Sentrozom, Peroksizom.

Organeller; şekil, büyüklük ve yapı bakımından birbirinden farklılık gösterir. Bazı organeller sadece bitki hücrelerinde bazıları da sadece hayvan hücrelerinde bulunur. Örneğin; kloroplastlar bitkilere özgü bir organel iken; lizozomlar, hayvan hücrelerine özgüdür. Ancak organellerin büyük kısmı hem bitki hem de hayvan hücrelerinde bulunur. Ayrıca organellerin bazılarında çevresini saran bir zar sistemi bulunmaz. Bazı organellerin çevresi ise bir veya iki katlı zarla çevrilmiş durumdadır.

Hücre Çekirdeği (Nucleus); içerdiği DNA nedeni ile hücrenin yönetim merkezidir. Ökaryot hücrelerin çoğunda bulunan zarla kaplı bir organeldir. Prokaryotlar gibi çekirdeksiz hücreler de vardır. Fakat bu hücrelerde yönetimi sağlayan DNA, sitoplazmada bulunur. Çekirdek, birçok hücrede bir tanedir. Bazı hücrelerde çekirdek sayısı birden fazla olabilir. (Kas hücreleri, mantar hücreleri gibi.) Hücrenin genetik bilgilerinin çoğu, hücre çekirdeğinin içinde katlı uzun doğrusal DNA molekülleri ile histon gibi birçok proteinin bir araya gelerek oluşturduğu kromozomlarda bulunur. Bu kromozomların içindeki genler hücrenin çekirdek genomunu oluşturur. Hücre çekirdeğinin işlevi bu genlerin bütünlüğünü devam ettirmek ve gen ekspresyonunu düzenleyerek hücre işlevlerini kontrol altında tutmaktır. Çekirdeği çıkarılan her hücre bir süre sonra ölür. Hücre canlılığının devam etmesi için sitoplazma ve çekirdek bir arada bulunmalıdır.

Çekirdek Plazması (Karyoplazma); çekirdek içini dolduran sıvıdır. Sitoplazmanın devamı gibidir, ancak çözünmüş madde ve nükleik asitler bakımından daha yoğundur. Bu yapı içinde protein, enzim ve mineral maddeler de bulunur. İçinde kromatin iplikler ve çekirdekçik yer alır.

Çekirdekçik (Nukleolus); bir zarla çevrili değildir. Yapısında DNA, RNA ve protein bulunur. Çekirdekçikte rRNA sentezlenir ve proteinlerle birleştirilerek ribozomun alt birimleri oluşturulur.

Hücre Duvarı; (diğer adıyla hücre çeperi) bitki, mantar ve prokaryot hücrelerde görülen bir yapıdır. (Hayvan hücrelerinde hücre duvarı bulunmaz.) Hücre duvarı; hücreye şekil verir, hücrenin dayanıklılığını sağlar, çeşitli etkilerden korunmasına yardımcı olur. Yani bir nevi hücrenin koruma kalkanı sayılabilir. Hücre duvarı seçici geçirgen yapıya sahip değildir. Hücre duvarı hangi maddenin hücreye gireceğini veya giremeyeceğini belirlemez. Seçici geçirgenliği hücre zarı sağlar. Moleküller duvarın arasındaki bölgelerden geçebilir. Hücre duvarı, hücre zarına göre daha kalındır. Kalınlığı 0.1 μm ile birkaç mikrometre arasında değişebilir.

Hücre Zarı; bütün bitki ve hayvan hücrelerinde bulunan canlı, saydam, esnek ve seçici geçirgen bir zardır. Hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen katmandır. Hücre zarı dinamik ve esnek bir yapıya sahiptir. Hücre zarı ile ilgili geçerli olan model 1972 yılında Singer ve G.Nicholson tarafından geliştirilmiştir. Akıcı mozaik zar modeli olarak açıklanan bu modelde zarın yapısında iki sıra halinde fofolipit tabakası bulunur. Fosfolpitlerin suyu seven (hidrofilik) baş kısımları dışta, suyu sevmeyen (hidrofobik) kuyruk kısımları ise içe doğru yerleşmiştir.

Hücre Zarı ve Hücre Çeperinin Karşılaştırılması

Sitoplazma Organelleri ve Görevleri

Sitoplazma; canlıdır, renksizdir, suda çözünmez, hücre zarından geçemez ve yarı saydam özelliktedir. Sitoplazmanın görevleri maddeler halinde şöyle sıralanabilir:

• Organellerin içerisinde bulunduğu akışkan bir ortam oluşturmak.
• Hücrede gerçekleşen birçok reaksiyona olanak sağlamak.
• Hücreye esneklik ve akışkanlık sağlamak.
• Hücre içerisinde maddelerin hareket etmesini sağlamak.
• Organik maddeleri, inorganik maddeleri ve enzimleri içermek.
• Bazı canlılarda sitoplazmik cep oluşturarak hareketi sağlamak.
• Hücre bölünmesinde rol oynamak.

1- Endoplazmik Retikulum

Sitoplazmada besin dolaşımını, yağ ve hormon sentezini sağlayan, hücre zarı ve çekirdek zarı arasında yer almış bir sıra karışık kanallar sistemidir. Madde taşınması ve depolanması, lipid sentezinde görev alır. Hücre zarı ile çekirdek arasında köprü işlevi vardır. Endoplazmik retikulum (ER) üzerinde ribozom taşıyıp taşımamasına göre Granüllü ve Granülsüz Endoplazmik Retikulum olmak üzere iki grupta incelenir. Üzerinde ribozom bulunanlara Granüllü Endoplazmik Retikulum denir ve özellikle protein sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır. Üzerinde ribozom bulunmayanlara Granülsüz Endoplazmik Retikulum denir ve karbonhidrat ve yağ sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır.

2- Mitokondri

Hücrenin enerji (ATP) üretim merkezidir. Oksijenli solunum yapan ökaryotik hücrelerde bulunur. Prokaryotik hücrelerde ve memelilerin alyuvarlarında bulunmaz. Çift zarlıdır. Dış zar düz, iç zar kıvrımlıdır. Kıvrımlı bu yapıya krista denir. Krista üzerinde ETS enzimleri (enerji üretiminde görev alan enzimler) vardır. Kristadaki kıvrımlar mitokondrinin yüzeyini genişletir, böylece daha fazla ATP üretilir. Kendisine ait DNA, RNA ve ribozomu vardır. Kıvrımların arasını matriks adı verilen sıvı doldurur. DNA, RNA, ribozom ve solunum enzimleri matriks içinde yer alır. Enerji ihtiyacı fazla olan sinir, kas ve karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı diğer hücrelere göre daha fazladır. Mitokondrilerin kendilerine özgü sınırlı bilgi taşıyan DNA’sı yüzünden kendilerini eşleyebilirler. Çoğalmaları, çekirdek DNA’sının kontrolünde gerçekleşir.

3- Lizozom

Bitkiler hariç ökaryot hücrelerin çoğunda bulunur. Basit (ilkel) yapılı bitkilerde fitolizozom denilen lizozom benzeri yapılar vardır. Ayrıca alyuvar hücreleri dışında bütün hayvan hücrelerinde bulunur. Sindirim (hidroliz) enzimlerini içeren, tek zarla çevrili organeldir. Lizozomun görevi hücre içi sindirimini sağlamaktır. Hücre dışı sindirime katılmaz. Lizozom, içinde bulunan sindirim enzimlerini kendisi değil, ribozom üretir. Lizozomlar en çok karaciğer hücrelerinde ve akyuvarlarda bulunur. Lizozom, hücre içinde yaşlanmış, yıpranmış ya da işlevini yitirmiş organelleri, hücredeki polimerleri sindirir. Organizmada ölüm ve bazı hastalık durumlarında hücre içi kontrol mekanizması bozulduğunda zar yapısı bozulur ve lizozom enzimleri serbest kalırsa hücre kendi kendini sindirerek ortadan kalkar. Bu olaya otoliz denir. Otoliz, hücrenin ölümüne sebep olur.

4- Ribozom

Hücre içi protein sentezler. Hücre içindeki en küçük organeldir. Hücrenin demirbaş organelidir çünkü hem prokaryot hücrelerde hem de ökaryot hücrelerde bulunur. Protein sentezlemeyen canlı hücre bulunmadığından, hücrenin olmazsa olmaz organelidir. Ribozomun yaklaşık %65 kadarı rRNA, geri kalan %35’lik bir kısmı ise ribozomal proteinlerden oluşur. Enzim salgılayan bez hücrelerinde sayısı daha fazladır. Çekirdekçikte üretilir ve mitokondri veya kloroplastın yapısında bulunur.

5- Golgi Aygıtı

Çoğu ökaryotik hücrede (bitki, hayvan, protista ve fungilerde) bulunan bir organeldir. Prokaryotik hücrelerde golgi aygıtı bulunmaz. Golgi aygıtı, endoplazmik retikulum ile birlikte görev yapan bir organeldir. Fakat golgi aygıtında ribozom bulunmaz. Golgi Aygıtı, genellikle çekirdeğe yakındır. Birçok hücrede bir veya birkaç tane golgi varken bitki hücrelerinde sayıları yüzlerce olabilir. Bilhassa aktif salgı yapan bez hücrelerinde göze çarpar. Asıl görevi, hücrenin salgıladığı proteinleri depolamaktır. Proteinler sentezlendikten hedef noktalarına gitmeden önce golgi tarafından işlenir ve paketlenir; bu özellikle sekresyon için işlenen proteinlerde önemidir. Golgi aygıtı hücresel endomembran sisteminin önemli bir bölümünü oluşturur. Ayrıca paketleme ve salgı görevlerini yerine getirir. Salgı bezlerinin hücrelerinde sayıları daha fazladır.

6- Plastitler

Alg ve bitki hücrelerinde bulunan çeşitli görevleri olan çift zarlı temel organellerdir. Çeşitli pigmentlerin taşınması, nişasta, yağ ve protein vb. besinlerin depo edilmesinde görev alırlar. Genç hücrelerde renksiz olan plastitler (lökoplast), hücre ile birlikte gelişerek, hücrenin görevine uygun şekil ve renk kazanır. İçerdikleri renk maddeleri ve yaptıkları göreve göre kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç çeşit plastit vardır. Üçü de çift katlı zar ile kuşatılmıştır.

Kloroplast: Klorofil taşıdıkları için yeşil renkli plastitlerdir. Bazı protista (öglena) ve bitkilerde bulunur. Bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında (yapraklarda, genç dallarda ve olgunlaşmamış meyvelerde) bulunur. Bitkilerde fotosentez olayının gerçekleştiği organeldir. Kloroplastların kendilerine ait DNA’sı olduğundan gerektiğinde DNA’sını eşleyerek çoğalabilirler. Kloroplastın en dışında seçici geçirgen yapıda çift zar bulunur. (Dış zar geçirgen iç zar seçici geçirgendir.) Kloroplast; stroma, granum ve ara lamellerden oluşur.

Kromoplast: Bitki hücrelerine yeşil dışındaki renkleri veren plastitlerdir. Örneğin; sarı (ksantofil), turuncu (karoten), kırmızı (likopen) renkte olan plastitler kromoplastlardır. Sonbaharda yaprakların dökülmeden önce sararmasının nedeni, klorofil pigmentinin yapısının bozulması ve kloroplastların kromoplastlara dönüşmesidir.

Lökoplastlar: Renksiz plastitlerdir. Lökoplastlar uzun süre ışık alırsa yeşil renkli kloroplastlara dönüşebilir. Örnek; patatesi ışıkta çillenmesi. Bitkinin kök, toprak altı gövdesi ve tohum gibi depo organlarının hücrelerinde bulunur; Nişasta, yağ ve protein depo eder. Örneğin; patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumunda protein, ayçiçeği tohumunda yağ depolayan lökoplastlar bulunmaktadır.

7- Koful (Vakuol)

Sitoplazmada bulunan içi sıvı dolu boşluklardır. Vakuol de denilen koful, bütün bitkiler ve mantarlar ve bazı protistalar ve hayvanlar ile bazı bakterilerde bulunur. Koful zarına tonoplast, koful sıvısına ise tonoplazma denir. Altı çeşit koful bulunmaktadır. Bunlar; besin kofulu, sindirim kofulu, salgı kofulu, depo kofulu, boşaltım kofulu ve kontraktil kofuldur. Kofullar hücrede madde alışverişinde, beslenme, sindirimde ve boşaltımda görevlidir. Şeker ve aminoasitlerin geçici depo yeridir. -Bazı zehirli atıkları tuzlarla birleştirerek kristal şeklinde depolayıp zararsız hale getirir. Koful hayvan hücresinde çok ama küçük, bitki hücresinde az ama büyüktür. Kofullar; endoplazmik retikulum, hücre zarı, golgi aygıtı veya lizozomdan oluşabilir.

8- Sentrozom (Sentriyol)

Özellikle hayvan hücrelerinin birçoğunda, alg ve mantarlarda çekirdeğin hemen yanında bulunan zarsız bir organeldir. Bir sentrozom, birbirine dik olarak yerleşmiş iki adet sentriyolden oluşur. Her bir sentriyol, dokuz adet üçerli mikrotübülden meydana gelir. Sinir hücreleri, olgun alyuvarlar, yumurta, çizgili kas hücreleri ve gelişmiş bitkilerin hücrelerinde sentrozom yoktur. Sentrioller, hücre bölünmesi sırasında kutuplara çekilerek iğ ipliklerinin tutunmasını sağlarlar. Kamçı, sil gibi hücre hareketini sağlayan yapıların oluşumunda rol alır. Kanser tedavisinde uygulanan yöntemlerden biri de kemoterapidir. Kemoterapideki ilaçlar hücre bölünmesi esnasında sentriyoller arasında oluşan iğ iplikleri üstünde etkilidir. Bu ilaçlar iğ ipliklerinin oluşmasını engelleyerek kanserli hücrelerin bölünüp çoğalmasını durdurur.

9- Peroksizom

Hemen hemen tüm ökaryotik hücrelerde bulunan bir organeldir. Hücreye zarar verecek maddeler üretmeden organik bazı maddelerin oksidasyonunda görevlidir. Çok uzun zincirli veya dallı zincirli yağ asitlerinin, D amino asitlerinin, poliaminlerin katabolizmasında ve memelilerin beyin ve akciğerlerinin normal fonksiyonu için önem taşıyan bir eterfosfolipid olan plazmalojenlerin biyosentezi için gereklidir. Ayrıca enerji metabolizması için önemli olan pentoz fosfat yolundaki iki enzimin toplam aktivitesinin yaklaşık olarak %10’unu içerir.

Hücre İskeleti Nedir?

Bakteriler ve arkea dahil tüm hücrelerin sitoplazmasında bulunan, hücre çekirdeğinden hücre zarına uzanan ve protein filamentlerinin birbirine bağlayan kompleks ve dinamik bir ağdır. Hücre iskeletinin çok sayıda görevi vardır. Ana işlevi hücreye şekil vermek, mekanik etkilere karşı direnç kazandırmak ve hücre dışındaki bağ dokuya ve diğer hücrelere bağlanarak tüm dokuları stabilize etmektir. Hücre iskeleti ayrıca büzülerek hücre ve hücre çevresinin şeklini değiştirir ve hücre göçüne (belirli bir amaç için değişim göstermiş hücrelerin görev bölgelerine ilerlemesi) olanak sağlar. Hücre iskeleti proteinlerden oluşan mikrofilament, ara filament ve mikrotübül olmak üzere üç gruba ayrılır.

Mikroflament: Kas doku liflerinin (aktin ve miyozin) kısalıp uzamasında, amipte yalancı ayak oluşumunda, besinlerin emiliminde (mikrovillus oluşumunda) ve hayvan hücrelerindeki sitokinezin boğumlanma ile gerçekleşmesinde görev alır.

Ara Filamentler: Diğer ikisinden daha kararlıdır. Hücre şeklinin ve hücre içi yapıların sabitlenmesinde görev alır. Örneğin; çekirdeğin hücre içindeki yerinin sabitlenmesini ara filamentler sağlar.

Mikrotübül: Hücre şeklinin belirlenmesinde, hücrelerin ve hücre içindeki organellerin yer değiştirmesinde, mitoz sırasında kromozomların ayrılmasında görev alır. Ayrıca bitki hücrelerinde hücre duvarının yapısındaki selüloz liflerinin düzenlenmesinde de rol oynar. Sil, kamçı ve sentriyolleri oluşturur. Mikrotübüller, ökaryotlara özgüdür.