Organizasyonun Hücresel Düzeyi Bölüm Değerlendirmesi
Hücre Zarı
Hücre zarı, hücrenin etrafında bir bariyer oluşturarak iç bileşenlerini hücre dışı ortamdan ayırır. Hidrofobik iç lipid "kuyrukları" ve hidrofilik dış fosfat "başları" olan bir fosfolipid çift tabakadan oluşur. Çeşitli membran proteinleri çift tabaka boyunca dağılmıştır, hem içine yerleştirilmiş hem de çevresel olarak ona bağlanmıştır. Hücre zarı seçici olarak geçirgendir ve sadece sınırlı sayıda maddenin lipit çift katmanından geçmesine izin verir. Zarı geçen tüm materyaller bunu pasif (enerji gerektirmeyen) veya aktif (enerji gerektiren) taşıma süreçlerini kullanarak yapar. Pasif taşıma sırasında, malzemeler basit difüzyonla veya kolaylaştırılmış difüzyonla zar boyunca derişim gradyanından aşağı doğru hareket eder. Su, osmoz adı verilen bir difüzyon işlemiyle zardan geçer. Aktif taşıma sırasında, derişim gradyanına karşı bir yönde zar boyunca malzeme hareketine yardımcı olmak için enerji harcanır. Aktif taşıma, protein pompaları yardımıyla veya keseciklerin kullanılmasıyla gerçekleşebilir.
Sitoplazma ve Hücresel Organeller
Canlı bir hücrenin iç çevresi, sitozol adı verilen ve esas olarak sudan oluşan, ancak çeşitli çözünmüş besin maddeleri ve diğer molekülleri de içeren akışkan, jöle benzeri bir maddeden oluşur. Hücre, her biri benzersiz bir işlev gören ve hücrenin sağlığını ve aktivitesini korumaya yardımcı olan bir dizi hücresel organel içerir. Sitozol ve organeller birlikte hücrenin sitoplazmasını oluşturur. Çoğu organel, hücrenin hücre zarına benzer bir lipit zarla çevrilidir. Endoplazmik retikulum (ER), Golgi aparatı ve lizozomlar işlevsel bir bağlantıyı paylaşır ve toplu olarak endomembran sistemi olarak adlandırılır. İki tip ER vardır: granülsüz ve granüllü. Granülsüz ER, yağ üretimi ve iyon depolanması gibi birçok işlevi yerine getirirken, granüllü ER esas olarak ilişkili ribozomları kullanarak protein üretiminden sorumludur. Granüllü ER, yeni üretilen proteinleri Golgi aygıtına gönderir ve burada değişikliğe uğratılarak hücre içinde veya dışında çeşitli yerlere gönderilmek üzere paketlenir. Bu protein ürünlerinden bazıları istenmeyen maddeleri parçalamaya yönelik enzimlerdir ve hücre içinde kullanılmak üzere lizozom olarak paketlenirler.
Hücreler ayrıca mitokondri ve peroksizomlar içerir; bunlar sırasıyla hücrenin enerji kaynağını üretmekten ve belirli kimyasalları zehirden arındırmaktan sorumlu organellerdir. Mitokondri içindeki biyokimyasal tepkimeler enerji taşıyan molekülleri, ATP olarak bilinen hücresel enerjinin kullanılabilir formuna dönüştürür. Peroksizomlar, serbest radikaller gibi zararlı maddeleri, oksijen ve suya dönüştüren enzimler içerir. Hücreler ayrıca iç kısımları boyunca uzanan protein filamentlerinden oluşan minyatür bir "iskelet" içerir. Üç farklı filament türü bu hücre iskeletini oluşturur (artan kalınlık sırasına göre): mikrofilamentler, ara filamentler ve mikrotübüller. Her bir hücre iskeleti bileşeni, hücre için destekleyici bir çerçeve sağlamanın yanı sıra benzersiz işlevler yerine getirir.
Çekirdek ve DNA Kopyalanması
Çekirdek, hücrenin komuta merkezidir ve bir hücrenin yapacağı tüm materyaller (ve dolayısıyla gerçekleştirebileceği tüm işlevler) için genetik talimatları içerir. Çekirdek, yan yana birbirine bağlı iki yağ tabakasından oluşan bir zarın içinde yer alır. Bu nükleer zarf, malzemelerin çekirdeğin içine ve dışına taşınmasına izin veren protein kaplı gözeneklerle süslenmiştir. Çekirdek, ribozom sentezi için yer görevi gören bir veya daha fazla nükleol içerir. Çekirdek, hücrenin genetik materyalini barındırır: DNA. DNA normalde çekirdek içinde kromatin adı verilen gevşek bir yapı olarak bulunur, burada sarılır ve çeşitli histon proteinleri ile ilişkilendirilir. Bir hücre bölünmek üzereyken, kromatin sıkıca sarılır ve kromozomları oluşturmak için yoğunlaşır.
Vücudunuzda sürekli bölünen bir hücre havuzu vardır. Bunun sonucunda her gün milyarlarca yeni hücre oluşur. Herhangi bir hücre bölünmeye hazır olmadan önce DNA'sını kopyalamalıdır, böylece her yeni yavru hücre organizmanın genomunun tam bir kopyasını alacaktır. DNA kopyalanması sırasında çeşitli enzimler görev alır. Bu enzimler DNA molekülünü çözer, iki ipliği ayırır ve her bir ana iplik boyunca tamamlayıcı ipliklerin oluşturulmasına yardımcı olur. Başlangıçtaki DNA iplikleri, yeni ipliklerin nükleotid diziliminin belirlendiği ve sentezlendiği şablonlar olarak hizmet eder. Kopyalama tamamlandığında, iki özdeş DNA molekülü var olur. Her biri bir asıl iplikçik ve bir yeni sentezlenmiş tamamlayıcı iplikçik içerir.
Protein Üretimi
DNA, hücrenin tüm işlevlerini yerine getirmesi için gerekli bilgileri barındırır. Hücreler, DNA'da barındırılan genetik kodu kullanarak proteinler oluşturur ve bu proteinler nihayetinde hücrenin yapısını ve işlevini belirler. Bu genetik kod, DNA molekülü boyunca her bir geni oluşturan özel nükleotid dizisinde yatmaktadır. Bu kodu "okumak" için hücrenin iki ardışık adım gerçekleştirmesi gerekir. İlk adım olan transkripsiyonda, DNA kodu bir RNA koduna dönüştürülür. Belirli bir genin tamamlayıcısı olan bir mesajcı RNA molekülü, DNA kopyalanmasına benzer bir süreçte sentezlenir. mRNA molekülü bir proteinin üretilmesi için gerekli kodu sağlar. Translasyon sürecinde mRNA bir ribozoma bağlanır. Daha sonra tRNA molekülleri, protein tamamen sentezlenene kadar mRNA üzerindeki sıralı üçlü kodonlar tarafından kodlanan uygun amino asitleri teker teker ribozoma gönderir. Tamamlandığında, mRNA ribozomdan ayrılır ve protein serbest kalır. Tipik olarak, birden fazla ribozom tek bir mRNA molekülüne aynı anda bağlanır, böylece mRNA'dan aynı anda birden fazla protein üretilebilir.
Hücre Büyümesi ve Bölünmesi
Hücrenin yaşamı, hücre döngüsünü oluşturan aşamalardan oluşur. Bir hücre doğduktan sonra, kendini çoğaltmaya ve yavru hücreler üretmeye hazır olmadan önce bir interfazdan geçer. Bu interfaz, iki boşluk fazının (G1 ve G2) yanı sıra hücre bölünmesine hazırlık olarak DNA'sının çoğaltıldığı bir S fazını içerir. Hücre döngüsü, bir aşamadan diğerine geçiş için "dur" ve "devam et" sinyalleri sağlayan hücre içindeki ve dışındaki kimyasal haberciler tarafından hassas bir şekilde düzenlenir. Bu sinyallerdeki başarısızlıklar, kontrolsüz bir şekilde bölünmeye devam eden hücrelerle sonuçlanabilir ve bu da kansere yol açabilir.
Bir hücre interfazı tamamlayıp hücre bölünmesine hazır hale geldiğinde, mitozun dört ayrı aşamasından (profaz, metafaz, anafaz ve telofaz) geçer. Telofazı, iki yavru hücre oluşturan sitoplazma bölünmesi (sitokinez) takip eder. Bu süreç, yumurta ve sperm üreten üreme hücreleri dışında vücudun normal olarak bölünen tüm hücrelerinde gerçekleşir.
Hücresel Farklılaşma
Biyolojideki en önemli araştırma alanlarından biri; tüm hücreler esasen tek bir döllenmiş yumurtadan kaynaklandığından, hücrelerin kendilerine özgü yapı ve işlevleri üstlenmek üzere nasıl uzmanlaştıklarıdır. Hücre farklılaşması, hücrelerin vücudun gelişmesiyle birlikte özelleşmesi sürecidir. Kök hücre, gerektiğinde sınırsız bölünebilen ve belirli koşullar altında özelleşmiş hücrelere farklılaşabilen özelleşmemiş bir hücredir. Kök hücreler farklılaşma potansiyellerine göre çeşitli kategorilere ayrılır. Tüm somatik hücreler tamamen aynı genomu içerirken, farklı hücre tipleri herhangi bir zamanda bu genlerin yalnızca bazılarını ifade eder. Gen ifadesindeki bu farklılıklar nihayetinde bir hücrenin benzersiz morfolojik ve fizyolojik özelliklerini belirler. Hangi genlerin ifade edileceğini ve hangilerinin ifade edilmeyeceğini belirleyen birincil mekanizma, DNA'ya bağlanan ve farklı genlerin transkripsiyonunu teşvik eden veya engelleyen farklı transkripsiyon faktörü proteinlerinin kullanılmasıdır. Bu transkripsiyon faktörlerinin etkisiyle hücreler, insan vücudundaki yüzlerce farklı hücre tipinden birine özelleşir.
Önceki Ders: Hücresel Farklılaşma
Sonraki Ders: Organizasyonun Hücresel Düzeyi Değerlendirme Soruları
Yorumlar
Yorum Gönder