Hücrenin Yapısı ve İşlevi

Hücreler, "yaşam" olarak adlandırılan büyülü olasılık ile ilişkili tüm nitelikleri içeren en küçük veya en azından en indirgenemez nesneleri temsil eder. metabolizma (iç süreçlere güç sağlamak için dış kaynaklardan enerji çıkarmak) ve üreme. Bu bakımdan, kimyada atomların yaptığı gibi biyolojide de aynı yeri işgal ederler: Kesinlikle daha küçük parçalara ayrılabilirler, ancak tecrit edildiklerinde, bu parçalar gerçekten çok fazla şey yapamazlar. Her halükarda, insan vücudu kesinlikle birçoğunu içerir - 30 trilyonun üzerinde (bu 30 milyon milyon).

Hem doğa bilimlerinde hem de mühendislik dünyasında ortak bir nakarat, "biçim işlevine uyar"dır. Bu esasen, bir şeyin belirli bir işi varsa, muhtemelen yapabilecek gibi görüneceği anlamına gelir. o iş; tersine, belirli bir görevi veya görevleri yerine getirmek için bir şey yapılmış gibi görünüyorsa, o şeyin tam olarak yaptığı şeyin bu olması için iyi bir şans var.

Hücrelerin organizasyonu ve yürüttükleri süreçler yakından ilişkilidir, hatta ayrılamazlar ve hücre yapısının ve fonksiyonunun temelleri hem kendi içinde ödüllendiricidir hem de yaşamın doğasını tam olarak anlamak için gereklidir. bir şeyler.

Çok sayıda ayrık, benzer birimlerden oluşan canlı ve cansız madde kavramı o zamandan beri var olmuştur. 5. ve 4. yüzyıllarda yaşamış bir Yunan bilgini olan Democritus'un Ancak hücreler gözle görülemeyecek kadar küçük olduğundan ilk mikroskopların icadından sonra, 17. yüzyıla kadar, kimsenin gerçekten görselleştirebilmesi mümkün değildi. onları.

Robert Hooke, 1665'te biyolojik bağlamda "hücre" terimini icat etmekle tanınır, ancak bu alandaki çalışmaları mantara odaklanmıştır; yaklaşık 20 yıl sonra Anton van Leeuwenhoek bakterileri keşfetti. Bununla birlikte, bir hücrenin belirli bölümlerinin ve işlevlerinin netleştirilip tam olarak tanımlanabilmesi için birkaç yüzyıl daha geçmesi gerekecekti. 1855'te, nispeten bilinmeyen bilim adamı Rudolph Virchow, canlı hücrelerin ancak kromozom replikasyonunun ilk gözlemleri hala birkaç on yıl uzakta olmasına rağmen, diğer canlı hücreler.

Taksonomik Bacteria ve Archaea alanlarını kapsayan prokaryotlar, Dünya'nın kendisinin yaklaşık dörtte üçü olan yaklaşık üç buçuk milyar yıldır var olmuştur. (taksonomi canlıların sınıflandırılmasıyla uğraşan bilimdir; alan adı hiyerarşideki en üst düzey kategoridir.) Prokaryotik organizmalar genellikle sadece tek bir hücreden oluşur.

Üçüncü alan olan ökaryotlar, hayvanları, bitkileri ve mantarları içerir - kısacası, laboratuar aletleri olmadan gerçekten görebileceğiniz canlı her şeyi. Bu organizmaların hücrelerinin bir sonucu olarak prokaryotlardan ortaya çıktığına inanılmaktadır. endosimbiyoz (Yunancadan "içeride birlikte yaşamaktan"). Yaklaşık 3 milyar yıl önce, bir hücre, her iki yaşam formunun da amacına hizmet eden aerobik (oksijen kullanan) bir bakteriyi yuttu. çünkü "yutulan" bakteri, destekleyici bir ortam sağlarken konak hücre için bir enerji üretimi aracı sağladı. için endosembiyoz.
Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin benzerlikleri ve farklılıkları hakkında daha fazla bilgi edinin.

Hücreler, özellikle ökaryotlar alanında, büyüklük, şekil ve içeriklerinin dağılımı bakımından büyük farklılıklar gösterir. Bu organizmalar prokaryotlardan çok daha büyük ve çok daha çeşitlidir ve "biçim" ruhu içindedir. daha önce atıfta bulunulan işleve uyar, bu farklılıklar tek tek hücreler düzeyinde bile belirgindir.

Herhangi bir hücre şemasına bakın ve hücre hangi organizmaya ait olursa olsun, belirli özellikleri gördüğünüzden emin olabilirsiniz. Bunlar şunları içerir: hücre zarıhücresel içerikleri kapsayan; sitoplazmahücrenin iç kısmının çoğunu oluşturan jöle benzeri bir ortam olan; deoksiribonükleik asit (DNA), hücrelerin üreme sırasında ikiye bölünmesiyle oluşan yavru hücrelere geçtiği genetik materyal; ve protein sentezi bölgeleri olan yapılar olan ribozomlar.

Prokaryotlarda da bitkiler gibi hücre zarının dışında bir hücre duvarı bulunur. Ökaryotlarda DNA, hücrenin kendisini çevreleyen plazma zarına çok benzeyen kendi plazma zarına sahip bir çekirdek içine alınır.

Hücrelerin plazma zarı aşağıdakilerden oluşur: fosfolipid çift katmanlıorganizasyonu, kurucu parçalarının elektrokimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. İki tabakanın her birindeki fosfolipid molekülleri şunları içerir: hidrofilik yükleri nedeniyle suya çekilen "başlar" ve hidrofobik şarj edilmeyen ve bu nedenle sudan uzağa işaret eden "kuyruklar". Her katmanın hidrofobik kısımları, çift zarın iç kısmında birbirine bakar. Dış tabakanın hidrofilik tarafı hücrenin dışına bakar, iç tabakanın hidrofilik tarafı sitoplazmaya bakar.

En önemlisi, plazma zarı yarı geçirgen, bu, bir gece kulübündeki bir fedai gibi, diğerlerine girişi reddederken belirli moleküllere giriş izni verdiği anlamına gelir. Glikoz (tüm hücreler için nihai yakıt kaynağı olarak hizmet eden şeker) ve karbondioksit gibi küçük moleküller hücre içinde ve dışında serbestçe hareket edebilir, zara dik olarak hizalanmış fosfolipid moleküllerinden kaçar. bütün. Diğer maddeler, tüm hücrelerin enerji "para birimi" olarak hizmet eden bir nükleotit olan adenosin trifosfat (ATP) tarafından desteklenen "pompalar" tarafından zar boyunca aktif olarak taşınır.
Plazma zarının yapısı ve işlevi hakkında daha fazla bilgi edinin.

Çekirdek, ökaryotik hücrelerin beyni olarak işlev görür. Çekirdeğin etrafındaki plazma zarına nükleer zarf denir. Çekirdeğin içinde kromozomlarDNA'nın "parçaları" olan; kromozom sayısı türden türe değişir (insanların 23 farklı türü vardır, ancak toplamda 46 - her türden biri anneden ve biri babadan).

Bir ökaryotik hücre bölündüğünde, tüm kromozomlar kopyalandıktan sonra bunu önce çekirdeğin içindeki DNA yapar. adı verilen bu süreç mitoz, daha sonra detaylandırılmıştır.

Ribozomlar hem ökaryotik hem de prokaryotik hücrelerin sitoplazmasında bulunur. Ökaryotlarda belirli bir sıra boyunca kümelenirler. organeller (karaciğer ve böbrek gibi organların vücutta daha büyük ölçekte yaptığı gibi belirli işlevleri olan zara bağlı yapılar). Ribozomlar, DNA'nın "kodunda" taşınan ve haberci ribonükleik asit (mRNA) tarafından ribozomlara iletilen talimatları kullanarak proteinler üretirler.

mRNA, DNA'yı şablon olarak kullanarak çekirdekte sentezlendikten sonra, çekirdeği terk eder ve 20 farklı protein arasından proteinleri bir araya getiren ribozomlara bağlanır. amino asitler. mRNA yapma işlemine denir. transkripsiyon, protein sentezinin kendisi olarak bilinirken tercüme.

Ökaryotik hücre bileşimi ve işlevi hakkında hiçbir tartışma, tam bir mitokondri tedavisi olmadan tamamlanmış veya hatta ilgili olamazdı. En az iki yönden dikkat çekici olan bu organeller: Bilim adamlarının evrimsel kökenleri hakkında çok şey öğrenmelerine yardımcı oldular. genel olarak hücrelerdir ve hücresel gelişmeye izin vererek ökaryotik yaşamın çeşitliliğinden neredeyse yalnızca sorumludurlar. solunum.

Tüm hücreler yakıt için altı karbonlu şeker glikozunu kullanır. Hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda glikoz, topluca olarak adlandırılan bir dizi kimyasal reaksiyona girer. glikolizhücrenin ihtiyaçları için az miktarda ATP üreten. Hemen hemen tüm prokaryotlarda bu, metabolik hattın sonudur. Ancak oksijen kullanabilen ökaryotlarda, glikoliz ürünleri mitokondriye geçer ve daha fazla reaksiyona girer.

Bunlardan ilki, Krebs döngüsüaz miktarda ATP oluşturan, ancak çoğunlukla hücresel solunumun büyük finali için ara molekülleri depolama işlevi gören elektron taşıma zinciri. Krebs döngüsü şurada gerçekleşir: matris mitokondri (özel sitoplazmanın organel versiyonu), elektron taşıma zinciri ise, Ökaryotlarda ATP'nin ezici çoğunluğunu üreten, iç mitokondriyal zar.

Ökaryotik hücreler, bu karmaşık hücrelerin kapsamlı, birbiriyle ilişkili metabolik ihtiyaçlarının altını çizen bir dizi özel öğeye sahiptir. Bunlar şunları içerir:

• Endoplazmik retikulum: Bu organel, nükleer zarfla sürekli olan bir plazma zarından oluşan bir tübül ağıdır. Görevi, yeni üretilen proteinleri, onları enzimler, yapısal elementler vb. gibi aşağı akış hücresel işlevlerine hazırlamak ve hücrenin özel ihtiyaçlarına göre uyarlamak için değiştirmek. Ayrıca karbonhidratlar, lipidler (yağlar) ve hormonlar üretir. Endoplazmik retikulum, mikroskopta ya düz ya da pürüzlü olarak görünür, bunlar sırasıyla SER ve RER olarak kısaltılır. RER, ribozomlarla "çivili" olduğu için böyle adlandırılmıştır; protein modifikasyonunun gerçekleştiği yer burasıdır. SER ise yukarıda bahsedilen maddelerin bir araya getirildiği yerdir.
• Golgi cisimleri: Golgi aygıtı da denir. Düzleştirilmiş bir zara bağlı kese yığını gibi görünüyor ve lipitleri ve proteinleri paketliyor. veziküller daha sonra endoplazmik retikulumdan ayrılır. Veziküller, lipidleri ve proteinleri hücrenin diğer bölümlerine iletir.
  
• lizozomlar: Tüm metabolik süreçler atık üretir ve hücrenin ondan kurtulmanın bir yolu olmalıdır. Bu işlev, proteinleri, yağları ve aşınmış organeller de dahil olmak üzere diğer maddeleri parçalayan sindirim enzimleri içeren lizozomlar tarafından yerine getirilir.
• Vakuoller ve veziküller: Bu organeller, çeşitli hücresel bileşenlerin etrafında dolaşan ve onları bir hücre içi konumdan diğerine götüren keselerdir. Temel farklar, veziküllerin hücrenin diğer membranöz bileşenleri ile kaynaşabilmesi, vakuollerin ise yapamamasıdır. Bitki hücrelerinde, bazı vakuoller, lizozomların yaptığı gibi büyük molekülleri parçalayabilen sindirim enzimleri içerir.
• Hücre iskeleti: Bu malzeme, çekirdekten sitoplazma boyunca plazma zarına kadar uzanarak yapısal destek sunan protein kompleksleri olan mikrotübüllerden oluşur. Bu bakımdan bir binanın kirişleri ve kirişleri gibidirler, tüm dinamik hücrenin kendi üzerine çökmesini engellemeye çalışırlar.

Bakteri hücreleri bölündüğünde süreç basittir: Hücre, kendi öğeleri de dahil olmak üzere tüm öğelerini kopyalar. DNA, yaklaşık olarak iki katına çıkarken, daha sonra ikili fisyon olarak bilinen bir süreçte ikiye bölünür.

Ökaryotik hücre bölünmesi daha fazla yer alır. İlk olarak, çekirdekteki DNA, nükleer zarf çözülürken kopyalanır ve ardından kopyalanan kromozomlar, yavru çekirdeklere ayrılır. Bu mitoz olarak bilinir ve dört farklı aşamadan oluşur: faz, metafaz, anafaz ve telofaz; birçok kaynak, profazdan hemen sonra prometafaz adı verilen beşinci bir aşama ekler. Bundan sonra, çekirdek bölünür ve iki özdeş kromozom seti etrafında yeni nükleer zarflar oluşur.

Son olarak, hücre bir bütün olarak bilinen bir süreçte bölünür. sitokinez. Kalıtsal malformasyonlar (mutasyonlar) veya zararlı kimyasalların varlığı nedeniyle DNA'da belirli kusurlar olduğunda, hücre bölünmesi kontrolsüz ilerleyebilir; Bu, tedavilerin yaşam kalitesinin büyük ölçüde artmasına izin vermek için gelişmeye devam etmesine rağmen, tedavisi olmayan bir grup hastalık olan kanserlerin temelidir.