Hücrenin Yapısı

Hücre Teorisi

Robert Hooke (1665) mantar dokusunda "hücre" terimini kullandı; Leeuwenhoek canlı mikroorganizmaları ilk gözlemledi. Schleiden (bitkiler) ve Schwann (hayvanlar) tüm canlıların hücrelerden oluştuğunu; Virchow her hücrenin önceden var olan bir hücreden meydana geldiğini ("Omnis cellula e cellula") ileri sürdü. Hücre teorisi: (1) Tüm canlılar bir ya da daha çok hücreden oluşur; (2) hücre canlılığın en küçük yapı ve işlev birimidir; (3) hücreler var olan hücrelerin bölünmesiyle oluşur.

Prokaryot ve Ökaryot Hücreler

• Prokaryot hücre (bakteriler ve arkeler): Çekirdek zarı ve zarlı organeller yoktur; DNA sitoplazmada halkasal kromozom (nükleoit bölgesi) ve plazmitler hâlinde bulunur; 70S ribozom; hücre duvarı (bakterilerde peptidoglikan) vardır.
• Ökaryot hücre (protista, mantar, bitki, hayvan): Çekirdek zarı ve zarlı organeller vardır; DNA doğrusal kromozomlar hâlinde; sitoplazmada 80S ribozom.

Hücre Zarı ve Madde Geçişi

• Akıcı mozaik model (Singer ve Nicolson, 1972): Fosfolipit çift katman içinde proteinler (integral ve periferal), kolesterol (hayvan hücrelerinde akışkanlığı düzenler), glikolipit ve glikoproteinler (hücre tanıma; glikokaliks). Zar seçici geçirgendir.
• Pasif taşıma (enerji harcanmaz, çok yoğundan az yoğuna): Basit difüzyon (O₂, CO₂, küçük apolar moleküller), kolaylaştırılmış difüzyon (taşıyıcı veya kanal proteinleri; glikoz, iyonlar, akuaporinlerle su), osmoz (suyun yarı geçirgen zardan az yoğun çözeltiden çok yoğun çözeltiye geçişi).
• Osmotik durumlar: Hipotonik ortamda hayvan hücresi şişip patlayabilir (hemoliz), bitki hücresi turgor (dolgun) olur; hipertonik ortamda hayvan hücresi büzülür, bitki hücresinde plazmoliz görülür; izotonik ortamda net su geçişi olmaz.
• Aktif taşıma (ATP harcanır, az yoğundan çok yoğuna): Na⁺-K⁺ pompası (3 Na⁺ dışarı, 2 K⁺ içeri). Kütle hâlinde taşıma: Endositoz (fagositoz: katı; pinositoz: sıvı; reseptör aracılı) ve ekzositoz.

Organeller

• Çekirdek: Çift katlı zar ve porlar; kromatin (DNA + histon proteinleri), çekirdekçik (rRNA sentezi ve ribozom alt birimlerinin yapımı). Hücrenin yönetim merkezi; kalıtım materyalini taşır.
• Ribozom: Zarsız; rRNA ve proteinden; protein sentezi. Serbest ve granüllü ER'ye bağlı ribozomlar.
• Endoplazmik retikulum: Granüllü ER (ribozomlu; salgı ve zar proteinlerinin sentezi), granülsüz ER (lipit ve steroit sentezi, detoksifikasyon, kas hücresinde Ca²⁺ depolama - sarkoplazmik retikulum).
• Golgi aygıtı: Proteinlerin işlenmesi, paketlenmesi ve salgılanması; lizozom yapımı; bitki hücresinde hücre plağı oluşumu.
• Lizozom: Hidrolitik enzimler içerir; hücre içi sindirim, otofaji, otoliz. Bitki hücrelerinde merkezî koful benzer görevler üstlenir.
• Mitokondri: Çift zarlı; iç zar kıvrımları (krista); oksijenli solunumun son evreleri (Krebs döngüsü matrikste, elektron taşıma sistemi iç zarda); kendi DNA'sı, RNA'sı ve 70S ribozomu vardır (endosimbiyoz teorisinin kanıtı).
• Kloroplast: Bitki ve alglerde; çift zarlı; tilakoit (granalar; ışığa bağımlı tepkimeler) ve stroma (Calvin döngüsü); klorofil; kendi DNA'sı ve ribozomu. Plastitler: kloroplast, kromoplast (renkli pigmentler), lökoplast (nişasta depolayan amiloplast).
• Koful: Bitki hücrelerinde büyük merkezî koful (turgor basıncı, depo); tatlı su protistlerinde kontraktil koful (fazla suyu atma).
• Sentrozom (sentriyol): Hayvan hücrelerinde iğ ipliklerinin oluşumu; bitki hücrelerinde yoktur. Kamçı ve sil (9+2 mikrotübül düzeni) taban cisimciğinden oluşur.
• Hücre iskeleti: Mikrotübüller (tubulin; iğ iplikleri, sil-kamçı, organel taşıma), ara filamentler (mekanik dayanıklılık), mikrofilamentler (aktin; hücre hareketi, sitoplazma akışı, hayvan hücresinde sitokinez).
• Hücre duvarı: Bitkilerde selüloz, mantarlarda kitin, bakterilerde peptidoglikan.

Endosimbiyoz Teorisi

Lynn Margulis'e göre mitokondri ve kloroplastlar, ökaryot hücre atası tarafından yutulan serbest yaşayan prokaryotlardan köken almıştır. Kanıtları: çift zar, kendi halkasal DNA'ları, 70S ribozomları, bölünerek çoğalmaları, bakterilerle benzer büyüklükleri.