Bir Hücrenin Tüm Parçaları Ne Yapar?

Hücreler yaşamın temel yapı taşlarıdır. Daha az şiirsel olarak, yaşamın kendisiyle ilişkili tüm temel özellikleri (örneğin, protein sentezi, yakıt tüketimi ve genetik materyal) koruyan en küçük canlı birimleridir. Sonuç olarak, küçük boyutlarına rağmen hücreler, hem koordineli hem de bağımsız olarak çok çeşitli işlevleri yerine getirmek zorundadır. Bu da, geniş bir yelpazede farklı fiziksel parçalar içermeleri gerektiği anlamına gelir.

Prokaryotik organizmaların çoğu yalnızca tek bir hücreden oluşurken, sizin gibi ökaryotların gövdeleri trilyonlarca içerir. Ökaryotik hücreler, tüm hücreyi çevreleyen zara benzer bir zar içeren organel adı verilen özel yapılar içerir. Bu organeller hücrenin kara birlikleridir ve sürekli olarak hücrenin tüm an be an ihtiyaçlarının karşılanmasını sağlarlar.

Tüm hücreler mutlak minimumda bir hücre zarı, genetik materyal ve sitoplazma içerir, buna sitozol de denir. Bu genetik materyal, deoksiribonükleik asit veya DNA'dır. Prokaryotlarda DNA, sitoplazmanın bir bölümünde kümelenir, ancak bir zarla çevrili değildir, çünkü sadece ökaryotlarda bir çekirdeğe sahiptir. Tüm hücreler, bir fosfolipid çift katmanından oluşan bir hücre zarına sahiptir; prokaryotik hücreler, ilave stabilite ve koruma için hücre zarının hemen dışında bir hücre duvarına sahiptir. Mantarlar ve hayvanlarla birlikte ökaryot olan bitki hücrelerinin de hücre duvarları vardır.

Tüm hücrelerde ayrıca ribozom bulunur. Prokaryotlarda bunlar sitoplazmada serbestçe yüzer; ökaryotlarda tipik olarak endoplazmik retikuluma bağlıdırlar. Ribozomlar genellikle bir tür organel olarak sınıflandırılır, ancak bazı şemalarda zarları olmadığı için bu şekilde nitelendirilmezler. Ribozom organellerini etiketlememek, "sadece ökaryotların organelleri vardır" şemasını tutarlı kılar. Bu ökaryotik organeller, endoplazmik retikuluma ek olarak mitokondriyi (veya bitkilerde, kloroplastları), Golgi cisimlerini, lizozomları, vakuolleri ve hücre iskeletini içerir.

Plazma zarı olarak da adlandırılan hücre zarı, hücrenin iç ortamı ile dış dünya arasındaki fiziksel bir sınırdır. Bununla birlikte, bu temel değerlendirmeyi, hücre zarının rolünün yalnızca koruyucu olduğu veya zarın yalnızca bir tür keyfi özellik çizgisi olduğu önermesiyle karıştırmayın. Prokaryotik ve ökaryotik tüm hücrelerin bu özelliği, birkaç milyar yıllık evrimin ürünüdür ve Gerçekte, tartışmasız bir şekilde gerçek zekaya sahip bir varlık gibi işlev gören çok işlevli, dinamik bir mucizedir. engel.

Hücre zarı ünlü bir fosfolipid çift katmanından oluşur, yani fosfolipid moleküllerinden (veya daha doğrusu fosfogliserolipidlerden) oluşan iki özdeş katmandan oluşur. Her bir katman asimetriktir ve kalamarlarla veya birkaç püsküllü balonlarla bir tür ilişki taşıyan tek tek moleküllerden oluşur. "Başlar", net bir elektrokimyasal yük dengesizliğine sahip olan ve dolayısıyla polar olarak kabul edilen fosfat kısımlarıdır. Su da polar olduğundan ve benzer elektrokimyasal özelliklere sahip moleküller bir araya toplanma eğiliminde olduğundan, fosfolipidin bu kısmı hidrofilik olarak kabul edilir. "Kuyruklar" lipidler, özellikle bir çift yağ asididir. Fosfatların aksine bunlar yüksüzdür ve dolayısıyla hidrofobiktir. Molekülün ortasındaki üç karbonlu gliserol kalıntısının bir tarafına fosfat, diğer tarafına ise iki yağ asidi bağlanır.

Hidrofobik lipit kuyrukları çözelti içinde kendiliğinden birbirleriyle birleştiğinden, çift tabaka, iki fosfat katmanları dışa ve hücrenin iç kısmına doğru bakarken, iki lipit katmanı hücrenin iç kısmında birbirine karışır. çift ​​katmanlı. Bu, çift zarların vücudunuzun iki yanı gibi ayna görüntüleri olarak hizalandığı anlamına gelir.

Membran sadece zararlı maddelerin içeriye ulaşmasını engellemez. Seçici olarak geçirgendir, hayati maddelerin içeri girmesine izin verir, ancak modaya uygun bir gece kulübündeki fedai gibi diğerlerini engeller. Aynı zamanda seçici olarak atık ürünlerin atılmasına da izin verir. Zar içine gömülü bazı proteinler, hücre içinde dengeyi (kimyasal dengeyi) sağlamak için iyon pompaları gibi davranır.

Alternatif olarak sitozol olarak adlandırılan hücre sitoplazması, hücrenin çeşitli bileşenlerinin "yüzdüğü" yahniyi temsil eder. Tüm hücreler, prokaryotik ve ökaryotik, bir sitoplazmaya sahiptirler ve onsuz hücre, boş bir balonun sahip olabileceğinden daha fazla yapısal bütünlüğe sahip olamaz.

İçinde meyve parçaları olan bir jelatin tatlısı gördüyseniz, jelatini düşünebilirsiniz. sitoplazma olarak kendisi, organeller olarak meyve ve hücre zarı veya hücre olarak jelatini tutan tabak duvar. Sitoplazmanın kıvamı suludur ve ayrıca matris olarak da adlandırılır. Söz konusu hücre tipi ne olursa olsun, sitoplazma okyanus suyundan veya herhangi bir cansızdan çok daha yüksek yoğunlukta protein ve moleküler "makine" içerir. hücre zarının homeostaziyi (canlılara uygulandığında "denge" için başka bir kelime) sürdürmek için yaptığı işin bir kanıtı olan çevre. hücreler.

Prokaryotlarda, hücrenin genetik materyali, çoğalmak ve hücrenin geri kalanını canlı organizma için protein ürünleri yapmak üzere yönlendirmek için kullandığı DNA, sitoplazmada bulunur. Ökaryotlarda çekirdek adı verilen bir yapı içinde bulunur.

Çekirdek, sitoplazmadan fiziksel olarak hücrenin plazma zarına benzeyen bir nükleer zarf ile sınırlandırılır. Nükleer zarf, belirli moleküllerin girişine ve çıkışına izin veren nükleer gözenekler içerir. Bu organel, herhangi bir hücredeki en büyük organeldir, hücre hacminin yüzde 10'unu oluşturur ve hücreleri ortaya çıkaracak kadar güçlü herhangi bir mikroskop kullanılarak kolayca görülebilir. Bilim adamları, 1830'lardan beri çekirdeğin varlığını biliyorlardı.

Çekirdeğin içinde kromatin, hücre bölünmeye hazırlanmadığında DNA'nın aldığı formun adıdır: sarmal, ancak mikroskopta belirgin görünen kromozomlara ayrılmamış. Çekirdekçik, ribozomal RNA'nın (rRNA) sentezine adanmış DNA olan rekombinant DNA'yı (rDNA) içeren çekirdeğin parçasıdır. Son olarak, nükleoplazma, uygun hücredeki sitoplazmaya benzeyen nükleer zarfın içindeki sulu bir maddedir.

Çekirdek, genetik materyali depolamanın yanı sıra hücrenin ne zaman bölüneceğini ve çoğalacağını belirler.

Mitokondri, hayvan ökaryotlarında bulunur ve hücrelerin "güç santrallerini" temsil eder, çünkü bu dikdörtgen organeller aerobik solunumun gerçekleştiği yerlerdir. Aerobik solunum, tükettiği her glikoz molekülü (vücudun nihai yakıt para birimi) için 36 ila 38 ATP molekülü veya adenosin trifosfat (hücrelerin ana enerji kaynağı) üretir; Diğer yandan, ilerlemek için oksijen gerektirmeyen glikoliz, bu kadar enerjinin yalnızca yaklaşık onda birini üretir (glikoliz molekülü başına 4 ATP). Bakteriler tek başına glikoliz ile idare edebilirler ama ökaryotlar yapamaz.

Aerobik solunum, mitokondri içinde iki farklı yerde iki adımda gerçekleşir. İlk adım, başka bir yerde nükleoplazmaya veya sitoplazmaya benzeyen mitokondriyal matris üzerinde meydana gelen bir dizi reaksiyon olan Krebs döngüsüdür. Sitrik asit döngüsü veya trikarboksilik asit döngüsü olarak da adlandırılan Krebs döngüsünde iki molekül piruvat, glikolizde üretilen üç karbonlu bir molekül, altı karbonlu glikozun her bir molekülü için matrise girer tüketildi. Orada, piruvat, daha sonraki Krebs döngüleri için malzeme üreten bir reaksiyon döngüsüne girer ve daha fazlası daha da önemlisi, aerobik metabolizmanın bir sonraki adımı olan elektron taşınması için yüksek enerjili elektron taşıyıcıları Zincir. Bu reaksiyonlar mitokondriyal zar üzerinde gerçekleşir ve aerobik solunum sırasında ATP moleküllerinin serbest bırakıldığı araçlardır.

Hayvanlar, bitkiler ve mantarlar, şu anda Dünya'da yaşayan ökaryotlardır. Hayvanlar yakıt, su ve karbondioksit üretmek için glikoz ve oksijeni kullanırken, bitkiler oksijen ve glikoz üretimine güç sağlamak için su, karbondioksit ve güneş enerjisini kullanır. Bu düzenleme tesadüf gibi görünmüyorsa, değildir; bitkilerin metabolik ihtiyaçları için kullandıkları işleme fotosentez denir ve esasen tam tersi yönde çalışan aerobik solunumdur.

Bitki hücreleri oksijen kullanarak glikoz yan ürünlerini parçalamadıkları için mitokondriye sahip değildirler veya buna ihtiyaç duymazlar. Bunun yerine bitkiler, ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren kloroplastlara sahiptir. Her bitki hücresinde, hayvan hücrelerindeki mitokondri gibi, bir zamanlar bağımsız olarak var olduğuna inanılan 15 veya 20 ila yaklaşık 100 kloroplast bulunur. Ökaryotlardan önceki günlerde bakteriler, görünüşe göre bu daha küçük organizmaları yuttuktan ve bu bakterilerin metabolik mekanizmalarını kendi yapılarına dahil ettikten sonra evrimleştiler. kendi.

Mitokondri hücrelerin enerji santralleriyse, ribozomlar fabrikalardır. Ribozomlar zarlarla bağlı değildir ve bu nedenle teknik olarak organel değildirler, ancak kolaylık sağlamak için genellikle gerçek organellerle gruplandırılırlar.

Ribozomlar prokaryotların ve ökaryotların sitoplazmasında bulunur, ancak ikincisinde genellikle endoplazmik retikuluma bağlanırlar. Yaklaşık yüzde 60 protein ve yaklaşık yüzde 40 rRNA'dan oluşurlar. rRNA, DNA, haberci RNA (mRNA) ve transfer RNA (tRNA) gibi bir nükleik asittir.

Ribozomlar tek bir basit neden için vardır: protein üretmek. Bunu, rRNA'da kodlanmış genetik talimatların DNA aracılığıyla protein ürünlerine dönüştürülmesi olan çeviri süreci aracılığıyla yaparlar. Ribozomlar, her biri belirli bir tRNA türü tarafından ribozoma aktarılan vücuttaki 20 tip amino asitten proteinler birleştirir. Bu amino asitlerin eklenme sırası, her biri tek bir amino asitten türetilen bilgileri tutan mRNA tarafından belirlenir. DNA geni – yani, bir enzim, bir hormon veya bir göz olsun, tek bir protein ürünü için bir plan görevi gören bir DNA uzunluğu pigment.

Çeviri, küçük ölçekli biyolojinin sözde merkezi dogmasının üçüncü ve son kısmı olarak kabul edilir: DNA, mRNA'yı yapar ve mRNA, proteinleri yapar veya en azından talimatları taşır. Büyük şemada, ribozom, işlev görebilmek için aynı anda üç standart RNA tipine (mRNA, rRNA ve tRNA) dayanan hücrenin tek parçasıdır.

Kalan organellerin çoğu veziküller veya bir tür biyolojik "keseler"dir. Mikroskobik incelemede karakteristik bir "gözleme yığını" düzenine sahip olan Golgi cisimleri, yeni sentezlenmiş proteinler içerir; Golgi cisimleri, bunları kıstırarak küçük kesecikler halinde serbest bırakır, bu noktada bu küçük cisimlerin kendi kapalı zarları olur. Bu küçük keseciklerin çoğu, tüm hücre için bir otoyol veya demiryolu sistemi gibi olan endoplazmik retikulumda toplanır. Bazı endoplazmik türleri, onlara mikroskop altında "kaba" bir görünüm veren birçok ribozoma sahiptir; buna göre, bu organeller, kaba endoplazmik retikulum veya RER adıyla anılır. Buna karşılık, ribozomsuz endoplazmik retikulum, düz endoplazmik retikulum veya SER olarak adlandırılır.

Hücreler ayrıca atıkları veya istenmeyen ziyaretçileri parçalayan güçlü enzimler içeren lizozomlar, veziküller içerir. Bunlar bir temizlik ekibinin hücresel cevabı gibidir.