Hücre ve Bölünmeler

Canlıların birçok belirgin özelliği bulunmaktadır. Beslenme, solunum, boşaltım, hareket, büyüme, gelişme, üreme ve hücre yapısından oluşma gibi temel özelliklerden bazılarıdır.

Hücre, canlıların en küçük yapı birimidir ve temel canlılık olayları bu birimde gerçekleşir. Hücreler, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük yapılar olup, ancak mikroskop gibi araçlarla gözlemlenebilir.

Zar (Hücre Zarı): Her hücreyi çevreleyen, hücreye şekil veren ve dış etkilerden koruyan bir yapıdır. Hücre zarı, gerekli maddeleri hücre içine alırken oluşan metabolik atıkları hücre dışına verir. Bu zar, maddelerin seçici geçirgenlik özelliğine sahip olduğu için canlı bir yapıdır. Hem bitki hem de hayvan hücrelerinde bulunur. Ayrıca bitki hücrelerinde hücre zarının çevresinde hücre duvarı (hücre çeperi) bulunur. Cansız olan bu yapı, bitkiyi dış etkilerden koruyarak dayanıklılık sağlar.

Çekirdek: Hücrenin yönetim merkezidir ve DNA’nın bulunduğu alanı içerir. Hem bitki hem de hayvan hücrelerinde mevcuttur. Ancak, bazı gelişmemiş canlıların hücrelerinde çekirdek bulunmaz. Bu tür canlılarda kalıtım materyali sitoplazmada yer alır. Ayrıca, çekirdeği olmayan veya birden çok çekirdeği olan hücreler de bulunmaktadır. Örneğin, olgun alyuvar hücrelerinde çekirdek bulunmazken, çizgili kas hücrelerinde birden çok çekirdek bulunabilir.

Sitoplazma, hücre zarı ile çekirdeğin arasını dolduran, yumurta akına benzeyen ve organellerin bulunduğu sıvıdır. Sitoplazmada bulunan organeller aşağıdaki gibidir:

• Mitokondri: Hücrede besinleri parçalayarak enerji üretmede görevli olan organeldir. Enerji gereksinimi fazla olan kas, sinir ve karaciğer hücrelerinde diğer hücrelere göre daha fazla sayıda bulunur. Hem bitki hem de hayvan hücrelerinde bulunur.
• Sentrozom: Hücre bölünmesinde görevli olan organel, iki tane sentriyolden oluşmuştur. Sadece hayvan hücresinde bulunur.
• Ribozom: Protein üretiminde görevli olan organeldir. Tüm hücrelerde bulunur. Bakteri gibi canlıların hücresinde bu organel dışında başka bir organel bulunmaz.
• Lizozom: Hücre içinde büyük moleküllü besin maddelerini parçalar. Bu olay, hücre içi sindirim olarak da adlandırılır. Hayvan hücrelerinde bulunur. İlkel bitki hücrelerinde bulunurken, gelişmiş bitki hücrelerinde bulunmaz.
• Golgi Cisimciği: Hücre içinde bulunan salgı maddelerinin üretilmesinde, paketlenmesinde ve salgılanmasında görevli olan organeldir. Bitki ve hayvan hücresinde bulunur.
• Koful: Hücre içindeki atık maddelerin ve bazı sıvıların bir süre depolandığı, kese şeklindeki bir yapıdır. Bitki hücrelerinde büyük ve az sayıda iken hayvan hücrelerinde küçük ve çok sayıda bulunur.
• Endoplazmik retikulum: Madde taşınmasında görevli olan organeldir. Bitki ve hayvan hücresinde bulunur.
• Plastitler: Sadece bitki hücrelerinde bulunur. Üç çeşittir.
  • Kloroplast: Karbondioksit ve suyu ışık varlığında kullanarak besin ve oksijen üretir. Fotosentez olarak adlandırılan bu olay aynı zamanda bitkilere yeşil renk verir.
  • Kromoplast: Bitki hücrelerine sarı, kırmızı ve turuncu renkleri veren plastittir.
  • Lökoplast: Rengi olmayıp besin depolamada görevli olan plastittir.

Bitki ve hayvan hücrelerinin bulundukları hücre yapıları “✓” işareti ile belirtilmiştir.

Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimlerin mercekler yardımıyla büyütülerek görüntülenmesini sağlayan aletlere verilen isimdir. Kısaca ifade edersek, mikroskoplar çok küçük hücrelerin incelenmesini kolaylaştırır. Mikroskop, ilk olarak Hollandalı Zacharias Janssen’in (Zakaryas Yansen) 1590 dolaylarında teleskopta bazı değişiklikler yaparak bulduğu bilinmektedir. Bugünkü anlamda mikroskopu ilk defa 17. yüzyılda Hollandalı Antoni Van Leeuwenhoek (Antoni Van Lövenhuk) ve İngiliz Robert Hooke (Rabırt Huk) kullanmışlardır. Robert Hooke, 1665 yılında mikroskopla incelediği şişe mantarında yukarıdaki görüntüyle karşılaşmış ve bu gözeneklere “boş odacık” anlamına gelen hücre adını vermiştir.

Hücreden Organizmaya
Canlılar aynı anda birçok faaliyet gerçekleştirebilir. Bu faaliyetlerden bazıları; sindirim, boşaltım, dolaşım, solunum vb. gibi hareketlerdir. Bu faaliyetlerin gerçekleşmesi için birbirinden farklı özelliklere sahip hücrelerin görev alması gerekir. Bu nedenle hücreler farklı yapısal özelliklere sahiptir. Aşağıdaki hücrelerin farklı görevlerinden dolayı farklı yapılara sahip olduğunu daha net görebilirsiniz.

Aynı görevi yerine getirmek üzere bir araya gelmiş, benzer özelliklere sahip hücrelerin oluşturduğu topluluğa doku denir. İki veya daha fazla dokunun birleşmesiyle oluşan yapıya organ adı verilir. Belli bir görevi yerine getiren organlar bir araya gelerek sistemleri oluşturur. Sistemlerin birleşmesiyle de organizma, yani canlı ortaya çıkar. Bu yapılar arasındaki ilişkiyi aşağıdaki gibi özetleyebiliriz:

Hücre bölünmesi, hücrenin bölünerek iki veya daha fazla sayıda hücre oluşturma sürecidir. Belirli bir büyüklüğe ulaşmış hücreler, yeni hücreler meydana getirmek, yenilenme ve büyümeyi sağlamak, yumurta ve sperm gibi eşey hücrelerini oluşturmak amacıyla hücre bölünmesi gerçekleştirir.

Hücre bölünmesi, tek hücreli canlıların çoğalmasını sağlar. Bakteriler, tek hücreli canlılara örnektir ve çoğalma yoluyla hastalık yapan veya yararlı bakterileri üretebilirler.

Örneğin, sütü yoğurda dönüştüren yararlı bakteriler, hücre bölünmesi yoluyla çoğalırlar.

Hücre bölünmesi, çok hücreli canlılarda eşey hücreleri olan yumurta ve spermin üretilmesini; büyüme, gelişme ve onarımı sağlar. Vücudumuzda meydana gelen bir yara, hücre bölünmesi sayesinde onarılır.

Hücre bölünmesi, mitoz ve mayoz olmak üzere iki türlüdür.

Mitoz, tek hücreli canlılardan çok hücreli canlılara kadar bütün canlılarda görülen bir hücre bölünmesi çeşididir. Mitoz sırasında hücre, birbirini takip eden farklı evrelerden geçer. Bu evreler sonunda oluşan iki yavru hücre, aynı evreleri geçerek iki yeni hücre daha oluşturur ve bu döngü devam eder.

Bu evrelerin şematize edilmiş görünümleri ve evrelerde gerçekleşen olaylarla mitoz bölünmenin nasıl gerçekleştiği aşağıdaki gibidir:

Hücreler belli bir büyüklüğe ulaştığında, hücre zarı ile sitoplazma arasındaki ilişkinin devam etmesi için DNA’dan bölünme emri alır. Hücre bölünmeye başlamadan önce DNA kendini eşler ve kalıtsal bilgiler iki katına çıkar. Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur. Çekirdekçik ve çekirdek zarı erimeye başlar. Sentriyoller ise iğ ipliklerini oluşturur. Kromozomlar iğ ipliklerine bağlanarak hücrenin tam ortasında sıralanır. Bu aşamadan sonra kardeş kromatidli kromozomlar birbirinden ayrılarak iğ iplikleri sayesinde zıt kutuplara çekilir. Sitoplazma bölünmeye başlar, kromozomlar tekrar kromatin iplik hâline gelir. İğ iplikleri kaybolurken, çekirdekçik ve çekirdek zarı tekrar oluşur. Böylece aynı kromozom sayısına ve yapısına sahip iki hücre oluşur. Bu oluşan hücrelerin sitoplazma miktarları farklı olabilir.

Bitki hücrelerinde, çekirdek bölünmesinden sonra sitoplazmanın ortasında ara lamel adı verilen bir yapı meydana gelerek bölünme gerçekleşir. Bitki hücreleri, hücre zarının dışında bulunan cansız ve kalın hücre çeperinden dolayı hayvan hücreleri gibi boğumlanamaz.

Hayvan hücrelerinde iğ ipliklerini oluşturan yapı sentriyollerdir. Ancak bitki hücrelerinde sentriyol bulunmadığı için iğ ipliğini oluşturan yapı sitoplazmik (özel) proteindir.

Mitozda, bir ana hücreden tıpatıp benzeyen iki hücre oluştuğunu artık biliyoruz. Mitoz sonucunda oluşan hücreler aynı kalıtsal bilgileri içerir. Bu nedenle mitoz ile kalıtsal çeşitlilik sağlanmaz.

Mitoz sonucunda aşağıdaki olaylar gerçekleşir:

• Hasarlı dokular, yaralar yenilenir, iyileşir.
• Çok hücreli canlılar büyür, gelişir.
• Yaşlı hücreler yerini genç hücrelere bırakır.
• Tek hücreli canlılar, hücre sayısını arttırarak mayalanma, çoğalma gibi olayların gerçekleşmesini sağlar.

Örneğin, anne karnındaki bir bebeğin gelişimi, çok sayıda gerçekleşen mitoz ile sağlanır.

Yumurta ve sperm hücrelerinin çekirdeklerinin birleşmesi olayına döllenme denir. Döllenme sonucunda oluşan canlı hücre zigottur. İnsanda üreme ana hücreleri, vücut hücresi olduğundan 46 kromozomludur.

Eğer döllenme sırasında üreme ana hücreleri birleşseydi, 92 kromozomlu bir canlı oluşurdu. Bu olayın bu şekilde devam ettiği düşünülürse, kromozom sayısı her yeni kuşakta artacak ve oluşan bireyler bambaşka sayıda kromozoma sahip olacaktı.

Mayozun, döllenme sonucu kromozom sayısının sabit kalmasında rolü vardır. Mayoz, üreme ana hücrelerinden üreme hücrelerinin oluşmasını sağlar.

Hücre, DNA’dan bölünme emrini alır. DNA, kendini eşleyerek iki katına çıkar. Eşlenen kromozomların kardeş olmayan kromatidleri birbirine kıvrılır ve parça değişimi gerçekleşir. Çekirdekçik ve çekirdek zarı erir, kaybolur. Sentriyoller, iğ ipliğini oluşturur. Parça değişimini gerçekleştiren kromozomlar hücrenin ortasında düzenlenir. Eşlenen kromozomlar, iğ iplikleri tarafından zıt kutuplara çekilir, bu sayede kromozom sayısı yarıya iner. Sitoplazma bölünmesi gerçekleşir ve bu, mayoz I’in tamamlanmasını sağlar. Mayoz II’de gerçekleşen olaylar mitoz bölünme ile benzerlik gösterir.

Şekilde görüldüğü gibi, mayozda dört yavru hücre oluşur. Bu hücrelerin her biri “n” sayıda, yani ana hücrenin kromozom sayısının yarısı kadar kromozom içerir. Bu şekilde mayoz ile döllenme yeteneğine sahip sperm ve yumurta hücreleri oluşur. Oluşan n=23 kromozomlu sperm ve yumurta, döllenme ile 2n=46 kromozomlu yavru canlıyı meydana getirir.

Aynı anne ve babadan olan çocuklar arasında büyük benzerlikler olmasına rağmen, kardeşlerin birbirinden ve anne-babadan farklı olması, birbirlerine tıpatıp benzememeleri mayoz ile sağlanır.