Hücrenin Kısımları

ÇEKİRDEK

• Ökaryot hücrelerde gerçekleşen tüm metabolik faaliyetlerden sorumlu olan merkeze çekirdek denir. Çekirdek ökaryot hücrelerin üç temel yapısından biridir.

Çekirdek Zarı

• Çekirdeğin etrafındaki zara çekirdek zarı denir ve bu zar çekirdek içindeki yapıları sitoplazmadan ayırır.
• Çekirdek zarı, çekirdeğe şekil verir.
  Çekirdek zarı hücre bölünmesi sırasında eriyip kaybolur ve bölünme tamamlandıktan sonra yeniden meydana gelir.
• Çekirdek zarı çift katlı bir
  zardır ve dış zarı endoplazmik retikuluma bağlanmıştır.
• Çekirdek zarının dış yüzeyinde çok sayıda ribozom yer alır ve burada protein sentezi gerçekleşir.
• Çekirdek zarı üzerinde, por adı verilen geçitler yer alır.

Çekirdek Plazması

• Çekirdek, ökaryot hücrelerin DNA molekülünde bulunan kalıtsal bilgilerin depolanıp korunduğu merkezdir.
• Çekirdek içerisindeki sıvı kısma çekirdek plazması denir ve içerisinde bazı proteinler, enzimler, mineraller ve nükleik asitler yer alır.
• Çekirdekteki DNA molekülü özel proteinlerle bir araya gelerek kromatin adı verilen yapıyı oluşturur.
• Hücre bölünmesi sırasında kısalan kromatinler kendi etrafında sarmallar oluşturup yoğunlaşarak kalınlaşır ve kromozomları meydana getirir.
• Hücre bölünmesi sırasında kromozomlar birbirine eş iki kromatit içerir.
• Bunun nedeni, DNA zincirinin bölünme öncesi kendini eşlemiş olmasıdır.
• Canlıların kalıtsal özelliklerini taşıyan kromozomlar hücrelerde türe özgü sayıda bulunur.
• Örneğin insan 46, köpek 78, eğrelti otu 500 kromozoma sahiptir.

Çekirdekçik

• Bölünme sürecinde olmayan hücrelerin çekirdeklerinde çekirdekçik adı verilen yapı görülebilir.
• Çekirdekçikte DNA molekülü tarafından rRNA sentezlenir ve bu rRNA molekülü bazı proteinlerle bir araya gelerek ribozomun alt birimlerini meydana getirir.
• Bu birimler çekirdek zarındaki porlardan geçerek sitoplazmaya ulaşır ve protein sentezi sırasında ribozomun yapısına katılır.
• Çekirdekçiğin büyüklüğü ve sayısı canlının türüne ve hücrenin büyüme evresine göre değişebilir.
• Protein sentezinin daha yoğun gerçekleştiği hücrelerde çekirdekçiğin daha büyük olduğu gözlenir.
• Çekirdekçik hücre bölünmesi sırasında kaybolur, daha sonra yeniden meydana gelir.
• Çekirdekçik ve kromatinler çekirdek plazması içerisinde bulunur.
• Çekirdek plazması sitoplazmanın sıvı kısmına benzer ancak nükleik asitler bakımından daha yoğun olduğu gözlenir.
• Tüm canlıların temel yapısını hücre ya da hücreler oluşturur.
• Bu hücreler yapısına göre prokaryot ve ökaryot olmak üzere iki grupta incelendiğini daha önce öğrendiniz.
• Her üç hücre yapısında da hücre zarı, sitoplazma ve genetik materyal yer alır.

Kromozomların Özellikleri

• Her canlının belirli sayıda kromozomu vardır. Örneğin insanlarda 46 kromozom vardır.
• Kromozom sayısının canlının gelişmişliği ile ilgisi yoktur.
• Kromozom sayısının vücut büyüklüğü ie ilgisi yoktur.
• Farklı türlerde kromozom sayısı aynı olabilir (insan ve moli balığı gibi)
• Aynı türün bütün sağlıklı bireylerinde kromozom sayısı aynıdır.
• Nükleotitler bir araya gelerek geni, genler DNA'yı, DNA kromatini, kromatinler de kromozomu oluşturur.
• Prokaryot hücrelerin çekirdeği olmadığından, DNA'yı sitoplazmadan ayıran bir zar yoktur.
• DNA molekülü halkasal yapıda olup sitoplamada belirli bir bölgede bulunur.

SİTOPLAZMA

• Hücre içinin çekirdek dışında kalan kısmına sitoplazma denir. Tüm hücrelerde bulunur.
• Sitoplazma, organeller ve bunların içinde yer aldığı koyu kıvamlı yarı akışkan (kolloidal) sıvı kısım (sitozol) dan oluşur
• Bu sıvı kısmın içeriğini enzimler, RNA, organik bileşiklerin yapı taşları (amino asitler, nükleotitler gibi) yıkım tepkimeleri sonucu oluşan atık ürünler, koenzimler, iyonlar ve büyük oranda su (%70-90) oluşturur. Sitoplazma solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal olayların geçtiği yerdir.

Dikkat!!! → Ökaryot bir hücrenin sitoplazmasında DNA bulunmaz.

Zar tipine göre organeller üç grupta incelenebilir.

HÜCRE ORGANELLERİ

Ribozom

• Ribozom ökaryot ve prokaryot tüm hücrelerde ortak olarak bulunan zarsız organeldir. (Olgun alyuvar hücrelerinde bulunmaz.)
• Büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşur. Normalde bu iki alt birim birbirinden ayrıdır. Protein sentezleneceği zaman bir araya gelirler.
• rRNA ve proteinden oluşur. Nükleoprotein özelik gösterir.
• Ribozomun alt birimlerinin sentezi çekirdekçikte olur.
• Ribozomlar; ER ve çekirdek zarı üzerinde, sitoplazmanın sıvı kısmında, kloroplast ve mitokondri içerisinde bulunur.
• Ribozomların görevi, amino asitlerden protein sentezi yapmaktır. Ribozomlar amino asit sentezi yapmaz.
• Hücre aynı proteinden çok sayıda sentezlemek istediğinde çok sayıda ribozom bir araya gelerek polizom oluşturur. Bu sayede kısa sürede aynı proteinden çok sayıda üretilebilir.

Ribozomlarda gerçekleşen protein sentezi tepkimesi 

n(amino asit) → Polipeptit (protein) + (n-1) Su şeklinde olduğuna göre, ribozom etkinliği artmış bir hücrede;

• Amino asit miktarı azalır.
• Peptit bağı sayısı artar.
• Hücrelerde osmotik basınç azalır.
• Dipeptit, tripeptit, … protein miktarı artar.
• ATP miktarı azalır.

Endoplazmik Retikulum

• Hücre zarından başlayıp çekirdek zarına kadar uzanan hücre içi kanallar sistemidir.
• Çekirdek zarı endoplazmik retikulum zarlarının devamıdır.
• Endoplazmik retikulumlar hemen hemen bütün ökaryot hücrelerde bulunur.
• Bazı endoplazmik retikulumların zarları üzerinde ribozomlar bulunabilir.
• Ribozom bulunduranlara granüllü endoplazmik retikulum, bulundurmayanlara granülsüz (düz) endoplazmik retikulum denir.

Granüllü endoplazmik retikulum ve proteinlerin işlenmesi

• Üzerlerinde ribozom bulunan ER dir.
• Proteinlerin taşınmasını sağlar ve depolar.
• Bazı proteinler ER de çeşitli işlemlerle yapısal değişikliğe uğratılarak işlenir. İşlenen bu proteinler golgiye taşınır.

Granülsüz (düz) endoplazmik retikulum ve lipid sentezi

• Üzerinde ribozom bulunmayan ER’dir.
• Granülsüz ER; lipid (yağ), karbonhidrat, fosfolipit, steroit (eşey hormonları gibi) sentezi yapar.
• Ayrıca granülsüz ER özellikle kas hücrelerinde kalsiyum depolar.
• İnsan karaciğer hücrelerinde ilaçların ve zehirli maddelerin etkisiz hâle getirilmesinde rol oynar.
• Glikojen yıkıma uğratılır.

ER’den oluşan organeller, golgi, lizozom ve kofuldur.

GOLGİ AYGITI

• Golgi Cisimciği tek zarla çevrili üst üste dizilmiş yassı keseciklerden oluşur.
• Granülsüz ER’den meydana gelmiştir.
• Hücrede salgılama ve zar fabrikası gibi görev yapar.
• ER’den gelen protein, lipit, karbonhidrat gibi temel bileşenleri işleyip farklılaştırarak; hücre zarının bileşenleri olan glikolipit, glikoprotein, lipoprotein sentezler. Ayrıca enzim, hormon gibi düzenleyicileri de sentezler.

Glikoprotein sentezi sırasında sırası ile

1. Ribozom, protein sentezler.
2. ER, bunları golgiye taşır.
3. Golgi cisimciği, glikoz ile proteinleri birleştirerek glikoprotein sentezi tamamlanır.

• Lizozom ve koful gibi organellerin oluşumunu sağlar.
• Bitkilerde hücre duvarını oluşturan selüloz, hücre zarında bulunan selüloz sentez kompleks proteinleri tarafından üretilir. Golgi aracılığı ile düzenlenir.
• Sperm ve alyuvar hücrelerinde golgi bulunmaz.

LİZOZOM (İNTİHAR KESECİĞİ)

• Bitkiler hariç ökaryot hücrelerin çoğunda bulunur.
• Basit (ilkel) yapılı bitkilerde fitolizozom denilen lizozom benzeri yapılar vardır.
• Alyuvar hücreleri dışında bütün hayvan hücrelerinde bulunur.
• Sindirim (hidroliz) enzimlerini içeren, tek zarla çevrili organeldir.

Hücre içi sindiriminde görevlidir.

• Lizozomlar en çok karaciğer hücrelerinde ve akyuvarlarda bulunur.
• Lizozom, hücre içinde yaşlanmış, yıpranmış ya da işlevini yitirmiş organelleri, hücredeki polimerleri sindirir.
• Organizmada ölüm ve bazı hastalık durumlarında hücre içi kontrol mekanizması bozulduğunda zar yapısı bozulur ve lizozom enzimleri serbest kalırsa hücre kendi kendini sindirerek ortadan kalkar.
• Bu olaya otoliz denir. Otoliz, hücrenin ölümüne sebep olur.
• Kurbağa larvasının kuyruğunun yok olmasında, hareketsiz kalan kasların erimesi, yaşlı dokuların, alyuvarların ve mikropların yok edilmesinde, embriyonik gelişim sırasında parmak aralarındaki perdelerin yok olmasında lizozom enzimleri etkilidir.
• Besinler, besin kofuluna alındıktan sonra lizozom keseleri bu kofullarla birleşir ve difüzyonla hücre zarından geçebilecek kadar küçük moleküllere parçalanır.
• Geride kalan atık maddeler yüksek organizasyonlu canlılarda birikir ve bir zaman sonra hücre yaşlanmasıyla birlikte lipofuksin pigmentinin oluşumu görülür.
• Biriken bu madde yaşlı bireylerin ellerinde, omuzlarında ya da yüzünde kahverengi lekeler oluşturur.
• Lizozom hücre içi sindirimini sağlar.
• Hücre dışı sindirime katılmaz.
• Lizozom, içinde bulunan sindirim enzimlerini kendisi değil, ribozom üretir.

Peroksizom (Mikrocisimcikler)

• Peroksizomlar; tek katlı zarla çevrili, bitki ve hayvan hücrelerinde bulunan, zehirli maddelerin yok edilmesinde görevli organellerdir.
• Zehirleri yok ederken oluşan hidrojen peroksidi (H2O2) yapısındaki katalaz enzimi ile parçalayarak su ve oksijene dönüştürür.
• Bazı özelleşmiş peroksizomlar yağ asitlerini oksijen yardımıyla küçülterek şekerlere dönüştürür.
• Mitokondri gibi bunlar da oksijen tüketir.

KOFUL

• Kofullar tek katlı zarla çevrili içi sıvı dolu keselerdir.
• Koful öz suyu denilen bu sıvı içerisinde şeker, protein, organik asitler, mineraller, alkoloid maddeler, antosiyanin pigmentleri bulunur.
• Bitki hücrelerinde büyük ve sayısı az, hayvan hücrelerinde ise küçük sayıca fazladır.
• Olgun bitki hücrelerinde genellikle büyük bir merkezi koful bulunur. Merkezi koful hayvan hücrelerinde bulunmaz.
• Bitki hücrelerinde lizozom olmadığından bitki hücresinin merkezi kofulu, lizozoma eşdeğer kapasitede işlev görebilir.
• Kofullar hücrelerde; ER, golgi ve hücre zarından, çekirdek zarından oluşabilir.

Kofulların Görevleri

• Kofullar hücrede madde alışverişinde, beslenme, sindirimde ve boşaltımda görevlidir.
• Şeker ve aminoasitlerin geçici depo yeridir.
• İçindeki antosiyan gibi pigmentler çiçeklere renk vererek tozlaşmaya yardımcı olur.
• Meyvelere renk vererek tohumun yayılmasında etkili olur.
• Bazı zehirli atıkları tuzlarla birleştirerek kristal şeklinde depolayıp zararsız hale getirir.

Besin kofulu, Sindirim kofulu, Boşaltım kofulu, Salgı kofulu ve Kontraktil koful gibi çeşitleri vardır.

• Tatlı sularda yaşayan bir hücrelilerde (paramesyum, amip, öglena gibi) kontraktil koful bulunmasına rağmen tuzlu sularda yaşayanlarda bulunmaz.
• Kontraktil koful, hücre içine giren fazla suyun aktif bir şekilde ATP harcanarak dışarı atılmasında görevlidir.

a) 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 akyuvar gibi fagositoz yapabilen hücrelerinde görülür.

b) Salgı Kofulu

• Golgi aygıtında üretilen salgıların ve metabolizma sonucu meydana gelen atık maddelerin hücre dışına verilmesini sağlayan keseciklere salgı kofulu denir.
• Böcekçil bitkiler ve ayrıştırıcı mantarlar, sindirim enzimlerini salgı kofulları oluşturarak ekzositozla hücre dışına verir.

c) Depo Kofulu

• Özellikle bitki hücrelerinde görülen bir koful çeşidi olup hayvan hücrelerinde küçüktür.
• Bitkilerde zehirli maddeler, metabolizma sonucunda meydana gelen atıklar, boya maddeleri, köklerden suyla birlikte alınan tuzun fazlası, zehirli maddeler ile organik asitler yaprak hücrelerinin kofullarında biriktirilir ve sonbaharda yaprak dökümüyle bitkiden uzaklaştırılır.

ç) Kontraktil (Kasılgan) Koful

• Tatlı sularda yaşayan amip, paramesyum, öglena gibi ökaryotik tek hücreli canlılarda hücre içine giren suyun fazlası, kontraktil kofullar yardımıyla hücre dışına atılır.
• Bu olay sırasında ATP harcanır.
• Kontraktil kofullar, sitoplazmaya doğru uzanan çok sayıda kol yardımıyla fazla suyu alarak biriktirir.

MİTOKONDRİ

• Mitokondri, Prokaryot canlılar ve memeli olgun alyuvarlarının dışında oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur.
• Mitokondriler hücrenin enerji santralleridir. Oksijenli solunum ile ATP üretir.
• Substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon ile ATP sentezlenir.
• Çift zarlıdır.
• Dış zar düz, iç zar kıvrımlıdır. Kıvrımlı bu yapıya krista denir.
• Krista üzerinde ETS enzimleri (enerji üretiminde görev alan enzimler) vardır.
• Kristadaki kıvrımlar mitokondrinin yüzeyini genişletir. Böylece daha fazla ATP üretilir.
• Kendisine ait DNA, RNA ve ribozomu vardır.
• Kıvrımların arasını matriks adı verilen sıvı doldurur. DNA, RNA, ribozom ve solunum enzimleri matriks içinde bulunur.
• Enerji ihtiyacı fazla olan sinir, kas ve karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı diğer hücrelere göre daha çoktur.
• Mitokondrilerin kendilerine özgü sınırlı bilgi taşıyan DNA’sı yüzden kendilerini eşleyebilirler.
• Çoğalmaları, çekirdek DNA’sının kontrolünde gerçekleşir.

Mitokondride oksijenli solunum ile ATP üretildiğine göre, mitokondri etkinliği artan bir hücrede; 

(O2’li solunum: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ATP + Isı)

• Enerji verici olarak kullanılan glikoz, yağ asidi ve gliserol gibi monomerlerin miktarı azalır.
• O2tüketimi artar. -CO2artar
• Yoğunluk azalır.
• pH düşer. Asitlik artar.
• Üretilen ATP artar. Isı artışı olur.
• Osmotik basınç azalır.

• İnsanlar mitokondrilerini annenin yumurta hücresinden alırlar. Spermden yani babadan değil.
• Diğer taraftan yine insanlar sentrozomlarını babanın sperm hücresinden alırlar. Anneden değil.

PLASTİTLER

• Bitki hücrelerinde, alglerde ve öglena gibi protistlerde bulunan çift katlı bir organeldir.
• İçerdikleri renk maddeleri ve yaptıkları göreve göre kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç çeşit plastit vardır. Üçü de çift katlı zar ile kuşatılmıştır.

a) Kloroplastlar

• Kloroplastlar klorofil taşıdıkları için yeşil renkli plastitlerdir. Bazı protista (öglena) ve bitkilerde bulunur.
• Bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında (yapraklarda, genç dallarda ve olgunlaşmamış meyvelerde) bulunur.
• Kloroplastlar bitkilerde fotosentez olayının gerçekleştiği organeldir.

b) Kromoplast

• Kromoplastlar bitki hücrelerine yeşil dışındaki renkleri veren plastitlerdir. Örneğin; sarı (ksantofil), turuncu (karoten), kırmızı (likopen) renkte olan plastitler kromoplastlardır.
• Sonbaharda yaprakların dökülmeden önce sararmasının nedeni, klorofil pigmentinin yapısının bozulması ve kloroplastların kromoplastlara dönüşmesidir.

c) Lökoplastlar

• Lökoplastlar renksiz plastitlerdir. 
• Lökoplastlar uzun süre ışık alırsa yeşil renkli kloroplastlara dönüşebilir. Örnek; patatesi ışıkta çillenmesi.
• Bitkinin kök, toprak altı gövdesi ve tohum gibi depo organlarının hücrelerinde bulunur;  -Nişasta, yağ ve protein depo eder.
• Örneğin patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumunda protein, ayçiçeği tohumunda yağ depolayan lökoplastlar bulunmaktadır.
• Üç plastit de DNA içerdiğinden ve yapısal benzerlik gösterdiğinden çevre şartlarının etkisi ile birbirine dönüşebilirler.

SENTROZOM

• Sentrozom, bazı ilkel bitki hücrelerinde ve hayvan hücrelerinin birçoğunda çekirdeğin yakınlarında bulunan zarsız bir organeldir.
• Birbirine dik duran sentriyol denilen iki silindirik cisimden oluşur.
• Her sentriyol küçük tüplerden oluşmuştur.

• Hücre bölünmesi sırasında kendini eşleyen sentriyoller zıt kutuplara giderek iğ ipliklerini oluştururlar.
• Kromozomlar sentriyollerin oluşturduğu iğ ipliklerine tutunarak hareket ederler.
• Gelişmiş bitki hücrelerinde, prokaryot hücreli canlılarda, kas hücrelerinde, mantarlarda, yumurta hücresinde, olgun sinir ve alyuvar hücrelerinde sentrozom bulunmaz.

Hücre İskeleti

• Hücrenin sadece sitoplazma ve çekirdekten oluştuğunu, boşlukları da organellerin doldurduğunu düşünürsek yanılmış oluruz.
• Acaba çekirdek niye merkezde ve sabittir?
• Hücrenin neden belirli bir sekli vardır?
• Endoplazmik retikulum neden çekirdeğin etrafında bulunmaktadır ve hücre zarına kadar uzanmaktadır?
• Tüm bunların bu şekilde konumlanmasını sağlayan etmen nedir?

• Ökaryot hücrelerin iç yapisi tahmin edilenden daha yüksek organizasyona sahiptir.
• Hücrenin şeklinin olusmasında, organellerin yer değiştirmesinde, kromozomların yer değiştirmesi ve hareketinde hücre iskeleti rol oynamaktadır.

Hücre iskeletini üç temel yapı oluşturur. Bu yapılar; mikrofilament, ara filament ve mikrotübüldür.

Mikrofilamentin Özellikleri

• Tüm ökaryot hücrelerin sitoplazmasında bulunur ve en ince filamenttir.
• Kas kasılmasında, amipsi harekette (fagositoz) ve hücrenin şekil değiştirmesinde etkilidir.
• Aktin denilen proteinlerin üst üste dizilmesinden oluşup esnek yapıdadır.
• Hücrelerin hareketine bağlı olarak devamlı oluşup ayrışabilir.
• Hücre zarında endositoz ve ekzositoz olaylarının gerçekleşmesini sağlar.
• Hücre bölünmesi sırasında hayvan hücresinin boğumlanmasında görev yapar.
• Hücredeki organellerin yerlerinin düzenlenmesinde ve hareketinde görev alır.
• Ağsı bir yapı gösterir ve kalınlığı yaklaşık 7 nanometredir.
• İnce bağırsakta emilimi sağlayan villus ve mikro villusların yapısında bulunur.

Ara Filamentin Özellikleri

• Mikrofilamentlerden daha kalın, mikrotübüllerden daha incedir.
• Çapı 8-12 nm kadardır. Mikrofilamentlerin aksine harekette değil, hücre organellerinin ve çekirdeğin sabitlenmesinde ve hücrenin şekil kazanmasında görev yapar.
• Tırnak, tüy, balık pulu, boynuz gibi yapıların oluşumunda görev yapar. Keratin hücrelerinin tutunmasını sağlar.
• Proteini oluşturan ipliksi yapıların birbiri üzerine sarılmasıyla oluşur.
• Derinin dış kısmında su kaybını önler. Dış etkilere karşı koruyucudur.
• Hücrenin iskeletli elemanlarından en kararlı olanıdır.

Mikrotübülün Özellikleri

• Tübülin denilen proteinlerden oluşur.
• Protein yapıda olup uzun, içi boş silindirik şekildedir.
• Sil, kamçı, sentriyol oluşumunu sağlar.
• Ökaryotların kamçısında (öglena) bulunduğu hâlde prokaryotların kamçısında (bakteri) bulunmaz.
• Mikrofilamentler gibi devamlı oluşur ve ayrışır.
• Düz yapıdadır ve dallanma göstermez. Kalınlığı 20-25 nm arasında değişebilir.
• Hücre bölünmesi sırasında iğ ipliklerini oluşturur ve kromozomları kutuplara çeker.
• Bitki hücrelerinde selüloz liflerini düzenler.

Hücre Duvarı (Hücre Çeperi)

• Bazı canlılarda hücre zarının dışında hücre duvarı (hücre çeperi) vardır.
• Bakteri, arke, mantar, bitki ve bazı alglerde hücre çeperi bulunur. Hayvan hücrelerinde yoktur.
• Hücre duvarı, cansız, hücre zarına göre daha kalın ve dayanıklı bir yapıya sahip olduğundan bitki hücrelerini dışarıdan gelebilecek mekanik etkilere karşı korur. Hücre zarı seçici geçirgen özelliğe, hücre çeperi ise cansız olduğundan tam geçirgen özelliğe sahiptir.

Canlı türlerine göre çeperin yapı maddesi

• Mantarlarda → kitin,
• Bitkilerde ve alglerde → selüloz,
• Bakterilerde → peptidoglikan, (Peptidoglikan = Protein + karbonhidrat)
• Arkebakterilerde →Sahte (yalancı) peptidoglikan
• Hücre yaşlandıkça biriktirecekleri madde miktarı artacağından yaşlı hücrelerde çeperler daha kalındır.

HÜCRE ZARI

Hücre zarının özellikleri

• Esnek, ince, seçici geçirgen (yarı geçirgen) bir yapıdır.
• İki tabakalı fosfolipitten oluşmuştur.
• Çift lipit (fosfolipit) tabakası akıcı olup sürekli hareket hâlindedir.
• Üzerinde madde alışverişini sağlayan porlar bulunur.
• Hücre zarı seçici geçirgendir. Bir molekülün zardan geçip geçemeyeceği ya da ne kadar kolaylıkla geçebileceği molekülün ve hücrenin özelliğine bağlıdır.

Hücre zarının görevleri

• Madde alışverişini sağlar. (En önemli görevidir)
• Hücreyi dıştan sarar. 
• Dış etkilerden korur.
• Hücreyi dağılmaktan korur.
• Hücreye şekil verir.

Hücre zarının yapısı

• Hücre zarı protein, lipit ve karbonhidrat moleküllerinden meydana gelmiştir.

Bu moleküllerin genellikle hücre zarında bulunma miktarları

Protein (%55) > Lipit (%42) > Karbonhidrat (%3) şeklindedir.

• Hücre zarı ile ilgili geçerli olan model 1972 yılında Singer (Singır) ve G.Nicholson (Nikılsın) tarafından geliştirilmiştir. Akıcı mozaik zar modeli olarak açıklanan bu modelde zarın yapısında iki sıra halinde fofolipit tabakası bulunur. Fosfolpitlerin suyu seven (hidrofilik) baş kısımları dışta, suyu sevmeyen (hidrofobik) kuyruk kısımları ise içe doğru yerleşmiştir.
• Lipit tabakası sürekli hareket hâlindedir ve akıcı bir durumdadır. Zara esneklik sağlar.
• Zardaki protein molekülleri lipit tabakalarının arasına gömülüdür ya da yüzeyinde bulunur.
• Singer ve Nicholson zarla ilişkili proteinleri yüzeysel ve iç protein olarak sınıflandırmışlardır.
• İç proteinlerin çoğu zarın iki yanında açık kısımlar bulunacak biçimde lipit tabakayı bir baştan bir başa geçerek kanallar oluşturur. Bu proteinler zardan madde geçişinde rol alır.
• Proteinlerin sayısı ve dağılımı hücreden hücreye farklılık gösterir.
• Karbonhidratlar hemen hemen daima diğer moleküllerle bir arada bulunur. Ya glikoprotein ya da glikolipit halindedirler. Hemen hemen daima hücre dışına doğru çıkıntı yaparlar. Bu karbonhidratlı yapı hücreyi dıştan bir örtü gibi kaplar. Bu tabakaya glikokaliks denir.

Glikokaliks (glikoproteinler ve glikolipitler)

• Hücrenin antijenik özellik kazanmasında,
• Hücrelerin birbirini tanımasında,
• Hücre yüzeyinin negatif yük kazanmasında,
• Uyarıları algılayan reseptör oluşumunda,
• Bağışıklık sisteminde önemli rol oynar.
• Glikokaliks tabakasının bozulması, hücrelerin kontrolsüz bölünmelerine (kanserleşmeye) neden olur.

Zar proteinleri ve lipidleri ER'de sentezlendikten sonra ER ve Golgi aygıtı içinde değişikliğe uğratılırlar.

Dikkat!!!

• Hayvan hücrelerinin zarında zara sağlamlık ve esneklik veren, steroit olan kolesterol molekülü de bulunur.
• Kolesterol, zarın ortalama bir akışkanlıkta olmasında tampon görevi yapar. Örneğin alkol veya çeşitli kimyasallarla zarın akışkanlığı artarsa kolesterol ile bu akışkanlık normal düzeyde tutulur.
• Zar lipitlerindeki doymuş yağ asitleri düz zincirlidirler, doymamış yağ asitlerinin kuyrukları ise kıvrımlıdır. Zar lipitlerindeki doymamış yağ asitlerinin kuyruklarında kıvrımlar artıkça zarlar daha gevşek biçimde sıkışmaya başlar ve sonuçta daha akışkan olurlar.
• Zarların lipit bileşimindeki farklılıklar ve lipit bileşenini değiştirebilme yeteneği, zar akışkanlığının korunması için önemlidir.

Hücre zarından maddelerin geçiş kolaylığı

• Küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçer.
• Nötr atomlar, iyonlara göre daha kolay geçer. Örnek:O2 > K+
• Negatif (-) yüklü iyonlar, pozitif (+) yüklü iyonlara göre daha kolay geçer. Örnek:Cl- > Na+
• Yağda çözünen maddeler, suda çözünenlere göre daha kolay geçer.

Örnek: A,D,E,K vitaminleri >  B grubu, C vitaminleri

• Yağı çözen maddeler, çözemeyenlere göre hücre zarından daha kolay geçer.

Örnek: Eter, kloroform, alkol > A vitamini

Hücre Zarının Farklılaşması İle Oluşan Yapıları

Villus (mikrovillus):

Bağırsak epitelinde besinleri emme görevi olan hücrelerde, hücre zarının bir miktar sitoplâzmayla dışarı doğru oluşturduğu parmak şeklindeki uzantılara villus denir. Villusların üzerindeki daha küçük uzantılara mikrovillus denir.

Yalancı ayak

 Amip, akyuvar ve cıvık mantar hücrelerinde besin bulma ve yer değiştirme için hücre zarının oluşturduğu geçici uzantılardır.

Sil

Siller hem bir hücreli hem de çok hücreli ökaryot canlılarda bulunur. Örneğin, memelilerde solunum yollarının iç yüzeyini kaplayan hücreler sillidir. Bir hücrelilerden paramesyumun su içerisinde hareketi sillerle sağlanır.

Kamçı

Kamçılar, sillerden daha uzun olmaları ve dalga benzeri hareketleriyle farklılık gösterir. Hücrede bir ya da iki tane bulunur.  Örneğin bazı bakterilerde, öglena ve memeli spermlerindeki hareket kamçı ile sağlanır

Pinositoz Cebi

Porlardan geçemeyecek kadar büyük sıvı besinlerin alınmasında hücre zarında oluşan geçici çöküntülerdir. Hayvansal hücrelerde görülür.

Mesozom

Bakterilerde mitokondri görevi gören zar kıvrımlarıdır. Burada solunum enzimleri bulunur.

Yalancı ayak ve pinositik cep geçici oluşumlardır. Mesozom ökaryotik hücrelerde bulunmaz.

Hücre Zarından Madde Geçişleri

• Hücrelerin canlılıklarını korumaları ve sürdürebilmeleri için madde alışverişi yapabilmeleri gerekir. Madde alışverişi sayesinde hücrede gerçekleştirilecek metabolik faaliyetler için ihtiyaç duyulan organik ve inorganik maddelerin alınması, metabolik olaylar sonucu oluşan artık maddelerin ve ürünlerin de dışarı atılması gerçekleşir. Böylece hücre içi madde dengesi korunmuş olur.

Hücre zarından madde geçişlerini taşınan maddelerin büyüklüğüne göre ikiye ayırabiliriz,

1. Küçük Moleküllerin Geçişi: Pasif taşıma (difüzyon ve osmoz) ve aktif taşıma
2. Büyük Moleküllerin Geçişi: Endositoz (fagositoz ve pinositoz) ve ekzositoz

Hücre zarından madde geçişlerini enerji harcanıp harcanmamasına göre ikiye ayırabiliriz:

A. Enerji (ATP) harcanmayan geçişler: Pasif taşıma (difüzyon ve osmoz)

Şimdi bu geçiş çeşitlerini bir şema ile topluca görelim

Küçük Moleküllerin Zardan Geçişi

a. Pasif Taşıma: Küçük boyutlu moleküllerin hücre zarından enerji harcanmadan doğrudan geçmesi ile olan taşımadır.

Pasif Taşımanın Özellikleri

• Küçük boyutlu moleküller taşınır.
• Hücre enerji harcamaz.
• Taşıma çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğrudur.
• Çift yönlü olarak gerçekleşebilir.         
• Canlı ve cansız hücrelerde görülür.                     
• Sıcaklık ve hareket difüzyonu hızlandırır.           
• Geçişme moleküllerin kinetik enerjisiyle gerçekleşir.
• Geçişme iki ortam arasında madde yoğunluğu dengeleninceye kadar devam eder, sonra durur.    
• Pasif taşıma, difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz olmak üzere üç şekilde gerçekleşir.

Difüzyon

• Madde konsantrasyonunun (yoğunluğunun) çok olduğu taraftan az olduğu tarafa maddenin kendi kinetik (hareket) enerjisi ile geçişidir.
• -Difüzyon hem canlı hem de cansız ortamlarda gerçekleşebilir.
• -Bir zar olması şart değildir.

Basit Difüzyon

Bazı moleküller in, zarda bulunan fosfolipit tabakasından zarın her iki tarafındaki yoğunlukları eşitleninceye kadar geçişidir. Enerji harcanmaz ve taşıyıcı proteinler kullanılmaz.

Basit difüzyon ile çoktan aza fosfolipit tabakasından geçebilen moleküllerin bazıları

• Lipid çift tabakadan difüze olabilen yağda eriyen moleküller; O2, CO2, N2, yağ asitleri, steroid hormonlar (Kortizol, aldosteron, testesteron, östrojen ve progesteron), A, D, E ve K vitaminleri
• Lipid çift tabakadan difüze olabilen suda eriyen küçük moleküller; su (az miktarda), üre, gliserol, alkol.

Hatırlatma: Elektrik yüklü iyonlar ve suda eriyen büyük moleküller (glukoz, fruktoz, galaktoz, amino asitler, nükleotidler ve bu temel ünitelerin uç uca eklenmesi ile oluşan polisakkaritler, polipeptidler/proteinler, nükleik asitler, iyonize fosfat içeren bileşikler-ATP vs) ise lipit tabakadan hiçbir şekilde difüze olamaz.

Difüzyon hızını etkileyen faktörler

• Zardaki protein kanalının sayısı arttıkça difüzyon hızı artar.
• Molekülün büyüklüğü arttıkça difüzyon hızı azalır.
• Ortam sıcaklığı arttıkça moleküllerin kinetik enerjileri artacağından difüzyon hızı da artar. 
• Difüzyon yüzeyinin genişliği arttıkça difüzyon hızı artar.
• İki ortam arasındaki yoğunluk farkı arttıkça difüzyon hızı artar.
• Molekülün yapısal özellikleri vb. durumlardan etkilenir.

Dikkat!!! → Difüzyon sırasında enerji harcanmaz, enzim kullanılmaz, canlılık şart değildir. Zarlı ve zarsız ortamlarda gerçekleşebilir.

Kolaylaştırılmış Difüzyon

• Su ve suda çözünen bazı maddeler, fosfolipit tabakasından doğrudan geçemezler. Glukoz, amino asit, bazı iyonların, suyun büyük kısmının kanal t aşıyıcı protein ile (kanal proteinlerinden) yoğunluğun çok olduğu taraftan az olduğu tarafa doğru taşınmasıdır.
• Amaç difüzyonun daha hızlı gerçekleşmesini sağlamaktır.
• Yalnızca yüksek derişimden düşük derişime doğru olur.
• Kolaylaştırılmış difüzyonda ATP enerjisi harcanmaz. Enzim kullanılmaz. Hücre zarındaki taşıyıcı proteinler (kanal proteinler) görev yapar. Canlı ortamda gerçekleşir.
• Glukoz, fruktoz, galaktoz, amino asitler, B ve C vitaminleri, iyonlar, tuzlar gibi suda çözünebilen maddeler bu yolla taşınır.
• Basit difüzyonda diffüze olacak madde ortamda konsantrasyonu arttıktan sonra difüzyon hızı artar ama kolaylaştırılmış difüzyonda belli bir eşik değerinden sonra artış durur.

OSMOZ

Osmoz suyun özel difüzyonudur. Suyun, yarı geçirgen bir zar üzerinde çok olduğu ortamdan, az olduğu ortama doğru geçişine denir.

OSMOZUN GERÇEKLEŞTİĞİ FARKLI ORTAMLAR

Hipertonik (çok yoğun) ortam (Derişik çözelti)

Hücreye göre çözünen madde miktarının çok, suyun az olduğu ortamdır.

-Örneğin; tuzlu su, şekerli su gibi.

Plazmoliz (büzülme)

Hipertonik ortama konulan bir hücrenin su kaybederek büzülmesidir.

Hipertonik ortama konulan bitki hücresinde koful küçülür. Zar ile çeper arasındaki boşluk artar. Selüloz çeperden dolayı küçülme azdır. Hayvan hücresinde ise çeper olmadığı için küçülme fazladır.

İzotonik (eş yoğun) ortam

• Su ve çözünen madde miktarı hücre ile aynı olan çözeltilere denir. 
• Vücudumuzda hücre sitoplazması ile doku sıvıları izotoniktir.
• İzotonik ortamlarda bulunan hücreler, derişim farkı olmadığından canlılıklarını sürdürür.
• İzotonik çözeltilerde pasif taşıma olayları gerçekleşmez.
• İzotonik ortamda madde alışverişi devam eder. Giren kadar madde de çıkar. Hücrenin büyüklüğünde bir değişim beklenmez.

Hipotonik (az yoğun) ortam

Hücreye göre maddenin az, suyun çok olduğu ortamdır.

-Örneğin; Saf su

Deplazmoliz

Plazmolize uğramış hücre, saf suya konursa su alarak eski hâline döner. Hücrenin su alarak eski hâline dönmesine deplazmoliz denir.

Aşağıdaki şekilde belirtildiği gibi Plazmoliz olmuş bitki ve hayvan hücreleri hipotonik ortamda bekletilirse deplazmoliz gözlenir.

Turgor Basıncı (TB)

Hipotonik ortamda su alarak şişen bitki hücresinde zarın çepere yaptığı basınca denir.

1. Otsu bitkilerin dik ve canlı durmasını sağlar.
2. Bitkilerde gaz alışverişi ve terlemede rol oynayan stomaların açılıp kapanmasında etkilidir.
3. Küstüm otu gibi bitkilerde nasti hareketlerinin gerçekleşmesini sağlar.

• Eğer bitki hücresi hipotonik ortamda uzun süre beklerse, içine alınan su etkisi ile hücre zarına uygulanan turgor basıncı artar ve hücre zarı çepere doğru yaklaşır.
• Eğer hayvan hücresi hipotonik ortamda uzun süre beklerse, hücre içine alınan su etkisiyle hücre zarına uygulanan turgor basıncı artar ve hücre bir süre sonra artan basınca dayanamaz ve patlar. Bu olaya hemoliz denir.
• Hücre çeperine sahip olan hücrelerde hemoliz olmaz.

Osmotik Basınç (OB)

• Hücre içindeki çözünmüş maddelerin yaptığı basınçla oluşturdukları su emme kuvvetidir. Kısaca hücrenin su alma isteğidir de diyebiliriz.
• Su molekülleri osmotik basıncın fazla olduğu yere doğru hareket eder.
• Hücre içindeki çözünmüş madde miktarı arttıkça veya hücre su kaybettikçe osmotik basınç dolayısı ile emme kuvveti (EK) artar.
• Hücre su alırsa veya hücrede çözünen madde miktarı azalırsa, osmotik basınç da azalır.
• Turgor basıncı ile osmotik basınç ters orantılıdır.
• Hücrede çözünen madde miktarı arttıkça osmotik basınç artar, turgor basıncı azalır.
• Ortam suyu arttıkça turgor basıncı artar, osmotik basınç düşer.

Emme Kuvveti (EK)

• Osmotik basıncın neden olduğu su çekme kuvvetidir.
• Emme kuvveti osmotik basınç ile turgor basıncı farkına eşittir.  (EK = OS – TB)
• Emme kuvveti ile osmotik basınç doğru orantılıdır.

Aktif Taşıma

Canlı hücrelerde enerji harcanarak zardan geçebilen madde moleküllerinin az olduğu ortamdan çok olduğu ortama hücre zarından taşınmasıdır.

Aktif Taşımanın Özellikleri

• Hücrede ATP harcanır.
• Madde, derişimin az olduğu ortamdan çok olduğu ortama doğru taşınır. Hem hücre içine hem de hücre dışında doğru olmak üzere çift taraflı gerçekleşebilir.
• Sadece canlı hücrelerde görülür.
• Hücre zarındaki enzimler ve taşıyıcı proteinler görev yapar.
• Pasif taşıma için yoğunluk farkı şarttır. Ancak aktif taşıma için yoğunluk farkı şart değildir.
• Pasif taşıma olayı ile hücre ve ortamı arasındaki yoğunluk farkı zamanla kaybolur. Ancak aktif taşıma ile yoğunluk farkı korunabilir.
• Aktif taşımada ve kolaylaştırılmış difüzyonda ortak olan olaylar; 

1. Taşıyıcı protein kullanılması,
2. Küçük moleküllerin taşınması,
3. Canlı hücrelerde gerçekleşmesi ortaktır.

Büyük Moleküllerin Zardan Geçişi

Endositoz ve ekzositoz olmak üzere iki şekilde gerçekleşir.

Endositoz

Hücre zarından geçemeyen büyük moleküllerin koful oluşturularak hücre içine alınmasına denir.

Endositozun Özellikleri

1. Bakteri ya da protein gibi büyük moleküller alınır.
2. Endositoz olayında enzimler görev alır ve ATP harcanır.
3. Enzim kullanılır ancak endositoz bir aktif taşıma biçimi değildir.
4. Bakteri ve mantar hücrelerinde hücre duvarı endositozu engeller.
5. Endositoz olayında yoğunluk farkı önemli değildir.
6. Endositoz sırasında hücre zarının bir kısmı kopup koful oluşumuna katıldığı için hücrenin yüzey alanı küçülür.
7. Endositoz olayı tek yönlüdür. (Hücre dışından içine doğru)
8. Sadece canlı hücrelerde gerçekleşir.

Endositoz Çeşitleri

Alınan maddenin sıvı veya katı oluşuna göre endositoz iki şekilde gerçekleşir

Fagositoz (Yeme)

• Bakteri gibi hücrelerin ve büyük moleküllü katı besin maddelerinin yalancı ayaklarla sarılarak koful şeklinde hücre içine alınmasıdır.
• Amip, öglena, paramesyum gibi tek hücrelilerin beslenme şekli, akyuvarların mikropları yutması, fagositoza örnek verilebilir.
• Besin, hücre zarının oluşturduğu yalancı ayaklarla sarılarak hücre içine alınır. Yalancı ayakların bu hareketiyle oluşan yapı, zardan ayrılıp besin kofulu hâlinde sitoplazmaya aktarılır.
• Besinlerin koful içinde sindirimi, lizozomdan gelen sindirim enzimleri ile gerçekleşir.

Pinositoz (İçme)

• Büyük sıvı moleküllerin pinositik cep oluşturularak hücre içine alınması olayıdır.
• Sıvı moleküllerin zara değmesi ile zar içeri doğru çöküntü yaparak pinositoz cebini meydana getirir.
• Sıvı moleküller pinositoz cebine dolar ve cebin boğumlanması ile pinositik koful oluşur.
• Kan yoluyla taşınan hormonların ilgili doku hücreleri tarafından alınması genellikle bu yolla olmaktadır.

Ekzositoz

• Hücrelerin koful içindeki büyük maddeleri hücre dışına vermesi olayıdır.
• Hücrelerin dışarı verdiği maddeler atık maddeler olabileceği gibi hücrelerin ürettiği özel maddeler de olabilir.

-Örneğin sindirim enzimleri, böcekçil bitkilerde ve ayrıştırıcı (çürükçül) mantarlarda bu yolla hücre dışına verilir.

Ekzositozun Özellikleri

• Enzimler görev alır ve ATP harcanır.
• Enzim, hormon, reçine gibi maddeler salgılanır.
• Sadece canlı hücrelerde gerçekleşir.
• Zara koful eklenmesi olduğundan hücre zarı yüzeyi genişler.
• Madde geçişi tek yönlüdür. (Hücre içinden dışına doğru)
• Derişim farkı önemli değildir.

Dikkat!!!

• Endositoz olayı istisnalar hariç (Azot bağlayıcı bakterilerin bitki kök hücresine girip nodül oluşumu gibi) hücre çeperi taşıyan bakteri, mantar ve bitki gibi hücrelerde görülmez. Ancak ekzositoz görülür. Örneğin böcekçil bitkiler enzimlerini ekzositoz ile hücre dışına salgılar.
• Prokaryotik organizmalar koful oluşturamadığı için hem ekzositoz hem de endositoz yapamazlar. Örneğin saprofit bakteriler, hücre dışına gönderecekleri enzimleri ekzositoz ile değil, translokaz adı verilen taşıyıcı proteinler yardımıyla salgılar.