Sitoplazma ve Organeller

Sitoplazma; çekirdek zarı ile hücre zarı arasını dolduran sitoplazma; yumurta akı kıvamında, yarı akışkan (kolloidal) bir yapıdır. Sitoplazma; solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal faaliyetlerin geçtiği yerdir. Bu olaylar ile ilgili tepkimeler sitoplazmanın sıvı kısmına dağılmış enzimler tarafından yapılırken bir kısmı da organellerde gerçekleştirilir. Sitoplazmanın miktarı hücrenin boyutuna göre değişir. Sitoplazmanın büyük bir kısmı (%60-80 arası) sudan oluşur ve hücreler yaşlandıkça su oranı azalır.

Organeller: Sitoplazma içinde belirli görevler yapmak üzere özelleşmiş yapılara organel denir. Özellikle karmaşık yapıdaki ökaryotik hücrelerde birçok organel çeşidi bulunur. Bu organeller; ribozom, endoplazmik retikulum, golgi aygıtı, lizozom, mitokondri, koful, sentrozom, plastitler şeklinde sıralanabilir.

Organeller kendi içlerinde zarsız, tek zarlı ve çift zarlı olmak üzere sınıflandırılır. Organeller hücre konumuzdaki diğer yapılar gibi mikroskobun bulunmasından sonra gözlemlenmeye ve tanımlanmaya başlamıştır.

Ribozom

Ribozomlar hücre içi protein sentezler. Hücre içindeki en küçük organeldir. Hücrenin olmazsa olmaz organelidir çünkü protein sentezlemeyen canlı hücre yoktur. Zarsız bir organeldir. Sitoplazmada serbest veya endoplazmik retikulum’a bağlı olarak bulunan 120-200 Å (angstrom) çapında yapılardır. 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.

Çok sayıda ribozomun birleşmesiyle boncuk dizisi şeklinde yapılar oluşabilir. Bu yapılara poliribozom veya polizom denir. İki birimden oluşur. Bu iki birim normalde ayrı olup, ribozom görev yapacağı zaman birleşirler.

Endoplazmik Retikulum (ER)

Sitoplazmada besin dolaşımını, yağ ve hormon sentezini sağlayan, hücre zarı ve çekirdek zarı arasında yer almış tek zarlı bir sıra karışık kanallar sistemidir. 

Endoplazmik Retikulum Çeşitleri

Üzerinde ribozom bulundurup bulundurmamasına göre ikiye ayrılır.

• Granüllü E.R: Zarları üzerinde ribozom bulundurur. Özellikle protein sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır.
• Granülsüz E.R: Üzerinde ribozom bulundurmaz. Özellikle karbonhidrat ve yağ sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır.

Endoplazmik Retikulumun Görevleri

• Hücre zarından çekirdek zarına kadar uzanan zarlı kanallar sistemidir.
• Memeli alyuvarı hariç bütün çekirdekli hücrelerde bulunur.
• Hücre içine ve dışına madde taşır. Bazı maddeleri depolar (Ca ve protein gibi).
• Çekirdek zarı ve golgiyi oluşturur. Hücreyi bölmelere ayırarak, sitoplazmadaki asidik ve bazik tepkimelerin birbirini etkilemeden yapılabilmesini sağlar.

Golgi Cisimciği (Aygıtı)

Proteinler sentezlendikten hedef noktalarına gitmeden önce golgi tarafından işlenir ve paketlenir. Bu şekilde oluşan yapılara salgı kofulu denir. Olgun alyuvar ve sperm hücreleri hariç tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Üst üste sıralanmış yassı keselerden oluşan zarlı bir organeldir. Ter ve tükürük bezi gibi salgı yapan hücrelerde çok gelişmiştir.

📝 Ek Bilgi: Endoplazmik retikulumlarda üretilen maddelerin büyük bir kısmı Golgi tarafından ayrıştırılır, depolanır ve paketlenir.

Golgi Cisimciğinin Görevleri

• Sindirim enzimi taşıyan lizozomu oluşturur.
• Hücre zarının yapımına katılır.
• Bitkilerde ara lamel oluşumunu sağlar.
• Golgi aygıtı, glikoprotein ve lipoprotein gibi maddelerin üretimi ve salgılanmasından sorumludur.

📝 Bugüne kadar etkin bir şekilde tedavi edilemeyen bazı hastalıklarda Golgi aygıtında işlev bozukluğu olduğu anlaşılmıştır. Örneğin sinir hücrelerinde işlev kaybına neden olan Alzheimer ile kistik fibrozis hastalığında Golgi aygıtının hem yapısında hem de işlevlerinde anormallikler olduğu ortaya konulmuştur.

Lizozom

Ökaryotik hücrelerin sitoplazmasında bulunan, tek katlı zarla çevrili, genellikle küçük, yuvarlak ve çapları 0,2-0,8 mikron arasında değişen yapılardır. Asit ve çeşitli sindirici enzimler içerirler. Akyuvar, karaciğer ve dalak gibi hücre içi sindirimi gerçekleştiren yapılarda sayıları daha fazladır. Bazı basit yapılı bitki türleri hariç, kompleks yapılı bitki türlerinde bulunmaz.

Lizozomun etrafındaki zar golgi cisimciğinden oluşur ve içerisindeki enzimler ribozomlarda üretilir. Üretilen enzimler ER ile taşınır. Kısacası ribozomlarda üretilen ER ile taşınan enzimler golgide paketlenerek lizozom oluşturulur. Yani lizozomun oluşmasında ribozom, golgi ve ER etkilidir.

Lizozomun Görevleri

• Hücre içi sindirim ve savunma organelidir.
• Hücrenin endositoz ile aldığı büyük moleküllü maddelerin sindiriminde görev alır.
• İçindeki enzimlerinin serbest kalmasıyla hücrenin parçalanmasına neden olur. Bu olaya otoliz denir.

🔥 NOT: İnsanların embriyonal döneminde parmak oluşumunda, kurbağaların başkalaşım dönemlerinde kuyruğunun yok olmasında, kertenkelenin düşmanından kaçarken kuyruğunun kopmasında lizozomlar etkili olur. Bu duruma otoliz denir. Otoliz bir hücrenin lizozomunda bulunan sindirim enzimlerinin serbest kalarak (zarın yırtılması sonucu) hücreyi sindirmesidir.

Peroksizom (Mikrocisimcikler)

Peroksizomlar, neredeyse bütün ökaryot hücrelerde bulunan hem oksitleyici hem de antioksidan etkiye sahip bazı enzimler içeren tek kat zarla çevrili bir organeldir. Peroksizomda 50’ye yakın farklı enzim bulunur, bu sayede birçok fonksiyon gerçekleştirir. Bazı peroksizomlar yağ asitlerini mitokondrinin kullanabileceği daha küçük moleküllere dönüştürür. Hayvansal organizmalarda peroksizomlar; özellikle metabolik aktivitesi daha yüksek olan karaciğer, kalp, kas ve böbrek hücrelerinde daha fazla bulunur.

🔥🔥 Ökaryot bir hücrede oksijen tüketen iki organel vardır. Bunlardan birisi mitokondri diğeri ise peroksizomdur.

Koful

Kofullar tek katlı zarla çevrili, içi sıvı dolu keseciklerdir. Hücre içinde oluşan artıkların, besinlerin ve fazla sıvıların depolandığı yapılardır. 

• ER’dan, golgiden, hücre zarından ve lizozomdan oluşabilir.
• Hayvansal hücrelerde az ve küçük,bitkisel hücrelerde ise gençken küçük,yaşlandıkça büyürler. Çünkü tuzlu artıklar kofullarda biriktirilir.
• Hücre içi osmatik basınç ve pH’ı ayarlar.
• Kofulda bulunan su turgor basıncı oluşturarak hücreye diklik ve direnç verir.
• Metabolizmanın aktiflik derecesini belirler. Eğer koful büyük ve sitoplazmada miktarı çok ise  metabolizma yavaşlar.

Koful Çeşitleri

Kofullar genel olarak besin, salgı, depo kofulları ve kontraktil (kasılgan) kofullar olmak üzere dört çeşitten oluşmaktadır.

1. Besin Kofulu
   • Besinlerin endositoz yoluyla hücreye alınması sonucunda oluşan keseciklere besin kofulu denir.
   • Genellikle hücre içi sindirim yapabilen; amip, paramesyum gibi bir hücreli canlılarda ve insanların akyuvarlarında bolca besin kofuluna rastlanır.
   • Besin kofuluyla hücreye alınan maddeler lizozomlardaki sindirici enzimlerle parçalanır.
   • Parçalanan besinlerin bir kısmı sitoplazmaya geçer, diğer kısmı ekzositozla hücre dışına atılır.
2. Salgı Kofulu
   • Golgi aygıtında üretilen salgıların ve metobolizma sonucu meydana gelen atık maddelerin gücre dışına verilmesini sağlayan koful çeşidine salgı kofulu denir.
   • Böcekçil bitkiler, ayrıştırıcı mantarlar gibi dış ortamda sindirim yapan canlılar sindirim enzimlerini salgı kofullarına aktararak ekzositozla hücre dışına verir.
3. Depo Kofulu
   • Depo kofulu daha çok bitki hücrelerinde kullanılır. Hayvan hücrelerinde de bulunmasına rağmen boyutu bitki hücrelerine göre oldukça küçüktür.
   • Depo kofulu hücrenin metabolik atıklarını, zehirli maddeleri, boya maddeleri, köklerden suyla alınan tuzun fazlası gibi hücrenin kullanmayacağı ve dışarıya atacağı maddeleri biriktirir.
   • Depo kofulunda biriken maddeler yaprak dökümüyle bitkiden uzaklaştırılır.
   • Bitki hücresinin büyümesiyle küçük depo kofulları birleşerek tek büyük bir depo kofulu oluşturur.
4. Kontraktil Koful
   • Kontraktil koful, tek hücreli tatlı su canlılarında bulunan daimi kofuldur. Fazla suyu dışarı atmayı sağlar.
   • Kontraktil kofulun fazla suyu dışarı atması işleminde ATP harcanır.
   • Kontraktil koful sayesinde hücre hemoliz olmaktan kurtulur.

Mitokondri

Memeli alyuvarları hariç oksijenli solunum yapan tüm ökaryot hücrelerde bulunur. Prokaryot hücrelerde mitokondri yoktur. Mitokondri hücrede enerji üreten organeldir (oksijenli solunum yapılarak ATP sentezlenir). Boyları 0,2 – 5 mikron arasında değişir. Şekilleri ise ovalden çubuğa kadar değişkenlik göstermektedir. Bazı hücreler tek bir büyük mitokondri içerebilse de çoğunlukla büyük sayılarda bulunurlar. Sayıları hücrenin enerji ihtiyacına göre değişir. Özellikle kas ve sinir hücreleri gibi enerji ihtiyacı fazla olan hücrelerde çok sayıda mitokondri bulunur. Bir karaciğer hücresinde sayıları 2500 civarına ulaşabilir.

Çift zarlı bir yapıya sahiptir. Dış zar düz ve esnektir. İç zar, yüzey genişletmek için oluşturulan ve krista adı verilen kıvrımlardan meydana gelmiştir. Krista üzerinde enerji üretimini sağlayan E.T.S (elektron taşıma sistemi) elemanları bulunur. Mitokondrinin içerisi matriks denilen sıvı ile doludur. Matriks, mitokondri içine giren maddeleri parçalayacak enzimleri taşır.

🔥🔥 Ökaryot bir hücrede oksijen tüketen iki organel vardır. Bunlardan birisi mitokondri diğeri ise peroksizomdur.

Mitokondrilerin matriks kısmında kendilerine ait DNA, RNA ve ribozomları vardır. Bu özelliğinden dolayı kendini eşleyebilir ve kendi enzimlerini üretebilir. Kendi DNA’sını olmasına rağmen çoğalmaları çekirdeğin kontrolünde gerçekleşir. Mitokondri DNA’sının kimyasal ve fiziksel etkilerle bozulması, oksijenli solunumda ATP sentezinin azalmasına neden olur. Buna bağlı olarak hücrede yaşlanma ve ölüm gerçekleşir.

Plastitler

Alg ve bitki hücrelerinde bulunan çeşitli görevleri olan çift zarlı temel organellerdir. 1,5 milyar yıl önce simbiyogenez ile oluştuğu tahmin edilmektedir. Genç hücrelerde renksiz olan plastitler (lökoplast), hücre ile birlikte gelişerek, hücrenin görevine uygun şekil ve renk kazanır. Bulundurdukları pigment (renk maddesi) ve görevlerine göre birbirine dönüşebilen üç çeşit plastit vardır

Kloroplast

Klorofil pigmenti içerdikleri için yeşil renkli (bitkiye yeşil rengini verir) olan plastitlerdir. Kloroplastlarda fotosentez olayı gerçekleştirilir. Çift katlıdır. 

Kloroplast içinde tilakoit denilen çok sayıda yassı bölmeler ya da lameller bulunur. Tilakoitlerin bir araya gelmesiyle oluşan kümelere granum adı verilir. Granumlar da bir araya gelerek granayı oluşturur. Granaların arasını dolduran ve mitokondri matriksine benzeyen renksiz ana maddeye stroma denir.

Stromada DNA, RNA, ribozomlar ve fotosentezde görevli enzimler vardır. Bu özelliklerinden dolayı kloroplastlarda mitokondriler gibi çekirdeğin kontolünde çoğalabilirler ve kendi enzimlerinin bir kısmını sentezleyebilir.

Kromoplast

Bitkilerin çiçeğine renk verir. Çiçeklerdeki kırmızı, sarı, turuncu, hatta leylak gibi renklerin oluşmasını sağlar. Havuca turuncu renk veren karoten, domatese kırmızı renk veren likopen, limona sarı renk veren ksantofil pigmentleridir. 

Lökoplast

Renksiz olan plastitlerdir. Görevi nişasta, yağ ve protein depolamaktır. Bitkinin kök,toprak altı gövdesi (rizom) ve tohumları gibi depo organlarında (patateslerde kök yumrusunda) bulunur. Gün ışığına çıkınca bitkinin bulunduğu yerdeki rengini değiştirir.

✍Detaylı Okuma: Simbiyogenez Hipotezi

Sentrozom

Sentrozom, yosun ve eğrelti otu gibi ilkel bitki hücrelerinde ve sinir hücreleri hariç tüm hayvan hücrelerinde çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. İlkel bitki hücrelerinde ve mantar hücrelerinde bulunur. Ancak yüksek yapılı bitki hücreleri ve yumurta gibi hücrelerde bulunmaz. Zar bulunmaz.

Sentriol adı verilen birbirine dik iki silindirik cisim ve bunları sitoplazma sıvısından ayıran bir maddeden oluşur. Her bir sentriyol, bir daire üzerinde dizilmiş dokuz adet üçerli mikrotübülden meydana gelir. Sentrioller hücre bölünmeye hazırlandığı dönemde eşlenir. Mitoz bölünme başladığında çekirdeğin iki karşıt bölgesine giderek mikrotübülleri oluşturur ve hücre bölünmesine (kromozomların ayrılması ve kutuplara gitmesine) yardımcı olur.

Hücre İskeleti

Nasıl bizim içimizdeki organlar kaslarımız ve diğer destek sistemi elemanlarımızla oldukları yerde sabit bir şekilde kalıyorsa hücrelerinde organellerini sabit bir konumda (ihtiyaca göre hareket ettiren) tutan sistemleri vardır. Buna hücre iskeleti diyoruz. Hücre iskeleti tüm ökaryot hücrelerde bulunur. En gelişmiş hücre iskeleti hayvan hücrelerinde görülür. Hücre iskeleti miktotübül, mikrofilement ve ara filament olmak üzere üç çeşit yapısal elemandan oluşur.

1. Mikrotübüller:
   • Hücre iskelet elemanlarından kalın olanıdır.
   • Çapları 25 nm(nanometre)’dir.
   • Tübilin adı verilen proteinlerin oluşturduğu içi boş, çubuk şeklinde yapılardır.
   • Mikrotübüller hücre içinde sürekli oluşup ayrışabilir.
   • Hücre şeklinin belirlenmesinde, organellerin hücre içinde yer değiştirmesinde ve hücre bölünmesi sırasında kromozomların yavru hücrelere taşınmasında görev alır.
2. Mikroflamentler:
   • Mikrotübüllerden çok daha incedir.
   • Çapları yaklaşık 7nm’dir.
   • Mikrofilamentler aktin adı verilen proteinlerin üst üste sarmal şekilde dizilmesiyle oluşur.
   • Mikrotübüller gibi mikroflamentlerde de oluşup ayrışabilme özelliği vardır.
   • Kas dokudaki liflerin kasılmasında mikrofilamentler rol oynar.
   • Hücrelerin yalancı ayak oluşturarak hareket etmesinde ve beslenmesinde etkilidir.
   • Ayrıca hücre bölünmesi sırasında hücrenin boğumlanarak ikiye ayrılmasını da mikrofilamentler sağlar.
3. Ara Filamentler: 
   • Mikroflamentlerden daha kalın, mikrotübüllerden daha ince olan hücre iskeleti bir elemanıdır.
   • Çapları 8-12 nm civarındadır.
   • Farklı tipteki protein iplik yapılarının birbiri üzerine sarılmasıyla oluşur.
   • En kararlı hücre iskelet elemanıdır.
   • Hücre şeklini korur ve hücre içi yapıları sabitler.
   • Keratin yapılı ara flamentler deri hücreleri arasında bağ kurarak dokunun dış etkenlere karşı dayanıklılığını arttırır.
   • Keratin, saç ,tırnak gibi yapılardaki hücrelerde daha bol bulunur. 
   • Ara filamentleri oluşturan proteinler dokudan dokuya farklılık gösterir.
   • Bu proteinlerden oluşan ipliklerin birbiri üstüne sarmal yapmasıyla ara filamentler oluşur.