Altın rengindeki bilyeler proteinlerdir. Bu moleküller biyokimyasal özellikleri itibariyle sulu ortamlara yaklaşma eğilimi gösterirler. Suyu seven moleküllere ise "Hidrofilik "denir.

 Bu moleküllerin hemen altında bulunan ve karşı karşıya gelmiş ipliksi moleküller ise yağ molekülleridir. Yağ molekülleri ise suya yaklaşma değil kaçma eğilimi gösterirler.

 Suyu sevmediklerinden dolayı bunlarada "Hidrofobik "denir.

 


 Yağ ve protein molekülleri, hidrofilik ve hidrofobik özellikleri sayesinde şekildeki gibi bir dizilim gösterirler.

 Zarda aynı zamanda kolestrol, zar proteinleri, reseptörler, karbonhidratlar, iyon pompaları ve enzimler iş görür. Kolestrol molekülleri protein - lipid tabakadaki sırt sırta vermiş molekülleri birbirine bağlamada iş görür. Zar proteinleri ise bazılar iyonları transfer etmede görev görürken bazılarda zarın üzerinde bulunan karbonhidrat moleküllerine yataklık yapar.

 Şekilde mavi renkle gösterilmiş yapılar zar proteinleridir ve bu proteinlerin içlerinde kanallar bulunup zarın seçici geçirgen özelliğini belirler. Çünkü protinlerin içlerindeki bu kanallardan hücrenin isteğine göre ya madde alınır yada dış ortama madde verilir. Dikkat ederseniz bu proteinler zarın bir tarafından diğer tarafına kadar uzanır. Bu proteinlere "İntegral protein "adı verilir. Fakat zarı delmeden yazlıca yüzeylere tutunan proteinlerde vardır. Bu tip proteinlerede "Periferal (yüzeysel) protein" adı verilir.
 

 Zar proteinlein görevlerini kısaca özetleyelim;

• Molekül transferlerinde görev alırlar.

• Zarın yapısını kuvvetlendirerek elastik bir yapı kazandırır.

• Zar üzerinde kesiklikler yaparak zarın üzerinde porları oluştururlar.

• Biyokimyasal reaksiyonlarda enzim olarak iş görürler.
   

 Bunun dışında zardaki proteinlerin ve iyon pompalarının nasıl çalıştığı üzerinde fizyolojik çalışmalar halen devam etmektedir. İyon pompalarının çalışması ise tıpkı bir karınca gibidir. Bir molekülü tutarak diğer tarafa taşırlar ve bu işi hiç durmaksızın yaparlar.
 

 Şekilde, hücre zarının enine kesitini görmektesiniz. Zarın içinde moleküllerin bir taraftan diğer tarafa transferini sağlayan taşıyıcı molekül görülüyor. Bu moleküller, taşınması zor olan ve difüzyon (yayınma) yoluyla geçemeyen büyük molekülleri ATP enerjisi kullanarak hücre içerisine veya hücre dışarısına taşırlar.   Bu molekül pompalarının, kalınlığı yalnızca 8-10 nm olana zarın içerisinde kusursuz bir biçimde çalışması ise insanı adeta hayranlık içerisinde bırakmaktadır.

 Hücrenin zarı oldukça elastik bir yapıya sahip olup hücrenin büyümesine paralel olarak yüzeysel bir genişleme gösterir. Hücrenin %75'lik bir kısmını ise su oluşturur. Hücre zarı bu bakımdan sitoplazma ve organellerin dağılmaması açısından oldukça mühim bir görev üstlenmiştir.

 Yukarıdaki ilk şekilde hücre zarı üzerinde yeşil renkli boncuk dizisine benzer yapılar görülmektedir. Bu moleküller "Karbonhidrat "molekülleri olup yan yana dizildiklerinde hücre zarının dış yüzeyinde ikinci bir örtüyü meydana getirir. Bu örtüye ise "Glikokaliks "adı verilir.

 Mikrotubuller düz yapıdadırlar ve dallanma göstermezler. Kalınlıkları ise 20-25 nm arasında değişir. Mikrotubuller resimde çok basit birer çubuk gibi görünürler fakat iç kısımları oldukça karmaşıktır.

Öyle ki mikrotubullerin içerisinde dairesel olarak sıralı 13 adet alt birim vardır. Bu birimlerin arasında yani merkezde ise elektronca yoğun bir bölge vardır. Mikrotubuller hücre bölünmesi esnasında sayılarını artırırlar.

 Mikrotubullerin belli başlı görevleri ise sentriyollerin, sillerin ve kamçıların yapısal unsurlarını oluşturmaları şeklinde sıralanabilir. Bunlardan başka kan pulcukları ile daha birçok hücrede iskelet sistemini oluştururlar. Sinir hücrelerinde ise materyal transferinde iş görürler.

 

Mikroflamentler ise mikrotubullerin aksine ağsı bir yapı gösterirler ve kalınlıkları da 7 nm kadardır. Yani mikrotubullerin 3'de biri kadar kalınlıktadır. Mikroflamentler hücrenin hareketi ve hücre kasılmasında fonksiyonel yapılardır. Mikroflamentler hücre içerisinde sayıca az olmasına karşın kas hücrelerinde oldukça gelişmiş bir yapıya sahiplerdir. Kas hücrelerinde hepimizin yakından tanıdığı iki proteini ihtiva eden iki çeşit mikroflament vardır.

 Birinci mikroflamentimiz "Aktin" adı verilen bir çeşit protein taşır. İkinci mikroflamentimiz ise "Miyozin" adı verilen diğer bir çeşit proteini ihtiva eder. İçerdikleri proteinlerle birbirinden farklılaşmış bu mikroflamentler, mekaniksel ve kimyasal etkileşimlerle birbirleri üzerinde kayarak içinde bulundukları kas hücresinin hareketini sağlarlar.

 Hayvan hücreleri ile bitki hücreleri yapı itibariyle pek fark göstermeselerde organel büyüklükleri, sayıları ve fonksiyonları bakımından farklılık gösterirler.

 Şekildede görüldüğü gibi nukleus hücrenin ortasında konumlanmıştır. Bundan başka hayvan hücrelerinin dış yüzeylerinde çeper yoktur. Çeper yalnızca bitki hücrelerine mahsus bir yapıdır.

 Genel olarak bakıldığında hücre içerisinde organellerin oldukça homojen dağıldıkları farkedilebilir.

 

  Bitki hücresi hayvan hücresiyle arasındaki fark oldukça belirgindir.

 Bitki hücresinin en dış tarafında membrana ilave olarak kalın bir yapıya sahip "Selüloz çeper" görülmektedir. Çeper bitki hücresini hem dış ortamlardan korur hemde hücreye sertlik verir. Bu yüzden bitki hücreleri hayvan hücreleri kadar esnek değildir.

Ayrıca bitki hücresinde "Vakuol "oldukça büyüktür.

 Vakuol esas olarak depo organı olarak iş görür ve yüksek miktarda su içerir. Mesela fotosentez reaksiyonları sonucunda elde edilen nişasta, karbonhidrat ve diğer besin maddeleri vakuolde depo edilir.

 Bitki ve hayvan hücreleri arasında organeller dışında biyokimyasal farklarda vardır. Mesela bitki hücresinde fotosentez için gerekli olan "Klorofil" molekülü mevcuttur. Ve yine bitki hücrelerinde polisakkaritler nişasta halinde depo edilirler. Hayvan hücrelerinde ise polisakkaritler "Glikojen" şeklinde depo edilir ve hayvan hücrelerinde klorofil molekülü bulunmaz. Bu yüzden hayvanlar fotosentez yapamazlar.

 Şekilde gösterilen endoplazmik retikulum granüllü bir yapıya sahiptir. Yani üzerinde
"Ribozomlar "tutunmuş bir vaziyettedir. Bu tip organellere kısaca GER denir

 Endoplazmik retikulumun üzerinde garnül yani "Ribozom" bulunmayan tipleri de vardır. Böyle organellere de kısaca DER (Düz yüzlü ER) denir. Bazı hücrelerde DER ile GER yan yana konumlanırlar ve birbirleriyle bağlantılıdırlar.

 DER ile GER çeşitli hücrelerde farklı olarak oranlanmıştır. Mesela pankreas ve kan hücrelerinde GER daha baskın bulunurken, adrenal korteks gibi hormon tabiatlı sıvı salgılayan bezlerde ise DER daha baskın bulunur. Buna karşın DER ve GER ' in eşit oranda yer kapladığı hücrelerde vardır. Örneğin karaciğer hücresi gibi.

 Hücrenin nasıl ki çevresini kuşatan bir zarı var ise hücre içerisindeki her organelin de çevresini kuşatan kendine özgü bir birim zarı vardır. Şekilde endoplazmik retikulumun kıvrımlı yapısı göz önüne alınarak zarların hangi tarafının göründüğü belirtilmiştir.

 Kahverengi ile boyalı bölge, endoplazmik retikulum zarının dış yüzeyini temsil etmektedir.

 

 Yani zarın bu bölgesi, içinde bulunduğu sitoplazmaya bakarken, mor ile boyalı bölge endoplazmik retikulumun iç tarafına yani "Matrix"ine bakmaktadır.

 Üzerinde ribozom bulunan endoplazmik retikulum, ribozom tarafından üretilen proteinleri kendi bünyesine alır. Burada proteinler işlenerek fonksiyonel yapısına kavuşturulur. Örneğin üretilen protein bir enzim haline getirilecekse, protein, endoplazmik retikulum içerisinde işlendikten sonra hücrenin değişik yerlerine transfer edilir. Bundan ayrı olarak diğer materyaller, iyonlar ve besin maddeleri de hücrenin gerekli yerlerine endoplazmik retikulum ile taşınırlar.

 Şekilde bir golgi aygıtının kısımları net olarak gözüküyor.

 En alttaki kısımlar yukarıdaki bölgelere göre daha ince olup "Oluşma bölgesi"ni temsil etmektedir. Yukarıdaki kısımlar ise kenarları kalınlaşmış bir yapıya sahiptir ve "Olgunlaşmış bölgeler"i temsil etmektedirler. Ribozomlar tarafından üretilen ve endoplazmik retikulumda biriktirilen polipeptidler (proteinler) daha sonra geçiş vesikülleri ile golgi aygıtına ulaşırlar (şeklin en altındaki serbest vesiküller).

 Golgi aygıtına ulaşan polipeptidler, hücre tarafından üretilen polisakkaritlerle (şeker molekülleri) ile etkileşim içerisine girerek golgi aygıtı içerisinde bir seri işleme tabi tutulur. Bu seri işlemler devam ederken, moleküller golgi aygıtının olgun bölgesine yani şeklin üst bölgesindeki keselere doğru hareket ederler. Ve nihayetinde golgi aygıtından kökenlenen bir zar vasıtasıyla sentezlenen salgı veya sindirici enzimler vesikül halinde sitoplazmada serbest olarak yüzmeye başlarlar.

 Salgı vesikülleri, farklı hücrelerin ürettikleri farklı biyokimyasal özelliklere sahip maddeleri ihtiva ederler. Bu biyokimyasal maddeler hormon da olabilir enzim de olabilir.

 Sindirici enzim içeren vesiküllere ise "Lizozom" adı verilir. Lizozomların içerdikleri sindirici enzimlerin pH'ı çok düşüktür ve asidik yapıya sahiptir. İçerdikleri bu asidik tabiattaki sıvılarla hücre içerisine alınan besin maddelerini tıpkı midemiz gibi sindirmeye başlarlar. Lizozomlar aynı zamanda hücre içerisinde fonksiyonlarını yitirmek üzere olan yaşlanmış organelleri de bünyelerine alarak eritip yok ederler.

 "Otoliz" adı verilen hücre intiharları da lizozomlar tarafından gerçekleştirilen bir olaydır. Bir canlı öldükten hücrelerin içerisinde bulunan lizozomların zarları parçalanır ve lizozom içerisindeki asidik enzim serbest hale geçer. Serbest hale geçen enzimler bütün hücre organellerine etki ederek onları eritir ve hücreyi yok eder.

 Şekilde biri büyük diğeri küçük iki adet ribozom "Alt birimi" görülmektedir. Bu alt birimlerin şekli bizim için oldukça anlamsız gibi gelse de protein üretimi için oldukça büyük önem taşır. Bu alt birimler bir araya gelip bağ kurduktan sonra "Ribozom kompleksi"ni meydana getirirler

 Ribozomlar RNA ve proteinlerden meydana gelirler. Ribzom üzerinde mRNA'nın bağlanacağı bir bölge bulunurki bu bölge mRNA'yı tanıyarak ribozoma tutunmasını sağlar. Ribozom aynı zamanda tRNA'yı da tanıyacak şekilde özelleşmiştir. mRNA'nın ribozoma nasıl bağlandığını ve tRNA'ların ribozom üzerinde nasıl konumlanıp protein sentezlediklerini bir şekille görelim.

 

 
  Birinci şekilde ribozom kompleksi ve bu kompleksin içerisinde ayırt edilen iki bölge görülmekte. Birisi P bölgesi diğeri A bölgesi olarak adlandırılan bu bölgeler, tRNA ların bağlanma bölgelerini temsil etmektedirler.

 İkinci şekilde, protein sentezini birinci tRNA ile başlatmış olan bir ribozom görülüyor. Proteini oluşturacak olan ilk amino asiti taşıyan tRNA ribozomun A bölgesine bağlanır. Bağlanmadan hemen sonra ribozom mRNA'nın ikinci kodonunu (3'lü dizi) okumaya başlar ve tRNA'yı P bölgesine doğru kaydırır.

 A bölgesi böylelikle boşalmış olur (3.şekil). Ribozom böyle yaparak birinci amino asititn hemen arkasından gelen ikinci amino asit için yer açmış olur. İkinci amino asit A bölgesine bağlandığında amino asitlerde yan yana gelecek ve birbirleriyle bağ yapacaklardır.

 Bu bağa "Peptid" bağı denir. Binlerce amino asitin bağlanmış haline ise "Polipeptid" adı verilir.

 İnsanı hayranlık içerisinde bırakan bu sistem yalnızca bununla da sınırlı değildir. Hücre, proteine çok fazla ihtiyacı olduğu zamanlarda derhal protein sentezini başlatır. Fakat mRNA'nın okunup tRNA'ların okunan bu kodonlara göre bağlanması hücre için hızlı bir işlem değildir.

 


  Bu yüzden mRNA tıpkı kağıt fabrikalarında bir merdaneden çıkıp diğer bir merdaneye giren kağıtlar gibi, seri olarak dizilmiş ribozom kompleksleri tarafında ardı ardına okunur. Bunu aşağıdaki şekle bakarak açıklamaya çalışalım.

 

 Şekilde bir protein sentez aşamasının gerçek halini görmektesiniz.

 Ribozomlar tıpkı bir boncuk dizisi gibi yan yana dizilmişlerdir. Biraz zor farkedilen mRNA ise bir ribozomdan çıkıp diğer bir ribozoma ardı ardına girmektedir. Resmin sağ tarafındaki protein zinciri sol tarafındaki protein zincirlerinden daha uzundur.  Çünkü mRNA ilk olarak en sağdaki ribozom tarafından okunmaya başlanmış ve ilk protein sentezi sağdaki ribozomlarda başlamıştır. Buradan da anlaşılacağı gibi mRNA'nın ilerleme yönü sağdan sola doğrudur.

 Hücre böyle bir mekanizma kullanarak birim sürede ürettiği protein zinciri sayısını ribozom sayısı oranında artırmış ve zamandan tasarruf etmiştir.   Hücrenin zamandan tasarruf etmek için bu derece mükemmel bir sistem kullanması, üstün bir güç tarafında yaratıldığını apaçık ortaya koymaktadır.

 Sizler şu an bu yazıları okurken vücudunuzdaki trilyonlarca hücre bu kusursuz mekanizma ile sessiz bir şekilde hiç durmadan protein üretmektedir.

 Şekilde görüldüğü gibi mitokondrinin iç tarafındaki zar oldukça fazla kıvrım yapmıştır. Zarın bu şekilde kıvrılmasının nedeni, yüzey alanını genişleterek daha fazla kimyasal reaksiyona yataklık yapmak içindir.

 Mitokondrinin içerisinde özellikle fosforilasyon reaksiyonlarında ve elektron transfer zincirinde rol oynayan enzimlerin sayısı çok fazladır. Mitokondri'nin en fazla ürettiği biyokimyasal molekül ise ATP dir. ATP hücrenin enerji isteyen basamaklarında kullanılan ve yıkıma uğradığı zaman yüksek kaloride ısı veren bir moleküldür. Üretilen ATP daha sonra mitokondri zarından sitoplazmaya geçer ve gerekli yerlerde kullanılır.

 

 Şekilde bir bitki hücresine ait olan bu mitokondride, organelin membranına yerleşmiş olan proteinleri ve oksidasyonda rol alan enzimleri görmektesiniz.

 Bu enzimler belirli molekülleri yapılarına alıp okside edebilir veyahut bu moleküllerden H (+) iyonu koparabilirler. Koparılan elektron ve protonlar mitokondri matriksi içerisinde dolanarak kimyasal basamaklara girerler. Şeklin sağ tarafında mitokondri matriksinden bir proton sitoplazmaya verilmekte, aynı zamanda ADP (Adenin Di Fosfat)'ye bir fosfat daha bağlanarak ATP (Adenin Tri Fosfat) meydana getirilmektedir.

 Tabii burada gösterilen ATP üretimi, sentezin son basamağıdır. Gerçekte bir ATP üretmek için mitokondri içinde çok çeşitli reaksiyonlar meydana gelir. ATP üretmek için kullanılan moleküllerden birisi de Glikozdur. Glikoz 6 karbonlu bir molekül olup (C6H12O6) mitokondri içerisinde 3 karbonlu piruvata kadar parçalanır. Piruvat oksijen varolduğu hallerde oksijenle tepkimeye girerek daha değişik maddelere indirgenir. Eğer ortamda oksijen yoksa okside olamaz. Dolayısıyla önce "Laktat"a ve ardından "Laktik asit"e indirgenir.

 Bizler koşarken eğer yeteri kadar nefes alamazsak, kandaki oksijen miktarı düşer. Kas hücrelerine ve hücrelerden de mitokondriye oksijen gelmediği zaman kaslarda piruvatın parçalanmasıyla laktik asit birikimi meydana gelir. Laktik asit ise yorgunluğa neden olur.

 Kanda yeteri kadar alyuvar bulunmazsa, hücrelere taşınacak olan oksijen miktarı düşer. Dolayısıyla spor yaptığınızda çok çabuk yorulursunuz. Kanınızdaki alyuvar miktarını artırmak için yine doğadan bize sunulmuş ilaçlar vardır.

 Kesitte, nukleusun üzerindeki porların birisinin yarısı (por kesiti) diğerinin tamamı (nukleus zar poru) gösterilmiştir. Diğer kesitte ise nukleus zarının ayrıntıları gösterilmiştir.

 Görüldüğü gibi nukleus zarıda iki tabakadan oluşmaktadır. Bu tabakalardan birisi nukleusun içerisine diğeri ise sitoplazmaya bakmaktadır.


 Ribozomlarda okunan mRNA nın nukleustaki DNA da sentezlendikten sonra sitoplazmaya geçmesi resimde görülen bu porlar sayesinde olur.

 Nukleusun içerisinde "Nukleolus "(Çekirdekcik) bulunur. Nukleolusun etrafında ise bir zar yoktur yani nukleus içerisinde serbest haldedir. Yapılarında ise protein, RNA, fibrilller ve nukleusa bağlı kromatin iplikçikleri bulunur. Yani kromatin iplikçikler normalde nukleus içerisinde bulunurlar fakat nukleolus içerisine uzantılar yaparlar.

 DNA'nın iki katına çıkması işlemi ise yukarı şekilde gösterilen "Replikasyon" mekanizması ile gerçekleştirilir.

 DNA kırılma noktasından tıpkı bir fermuar gibi açılır ve tek zincire düşer. Tek zincirler, ortamda bulunan serbest nükleotidleri kullanarak kendilerini eşlemeye başlarlar. Böylelikle oluşan iki yeni zincirle DNA miktarı 2 katına çıkarılır.

 Mitoz bölünmede bu zincirlerden birisi birinci yavru hücreye giderken diğer zincir ise ikinci yavru hücreye gider.

 Bölünme 4 aşamada meydana gelir. Bu aşamalar sırasıyla;

• Profaz

• Metafaz

• Anafaz

• Telofazdır.
   

 Bilgi: Bu aşamalara ilave olarak Profaz aşamasından önce gelen İnterfaz aşaması vardır ve hazırlık aşaması olarak da adlandırılır. İnterfaz hazırlık aşamasında ATP ve protein sentezinde artış meydana gelir. DNA kendisini replike eder ve sentriol sayısı 2'ye çıkar.


   
 1. Profaz aşamasında kromatin iplikçikler katlanmalar meydana getirerek kromzomları oluştururlar. Bu esnada nukleus parçalanmış ve kromozomlar serbetst kalmıştır.

 2. Metafaz aşamasında kromozomlar hücrenin ekvator hizasında bağımsız bir şekilde dizilirler. Bu aşamada sentriollerden türevlenen iğ iplikleri kromozomların sentriol adı verilen özel bir bölgesine bağlanırlar.

 3. Anafaz aşamasında sentrioller iğ iplikleri ile bağlı oldukları kromozomları kutuplara doğru çekmeye başlarlar.

 4. Son aşama olan telofazda ise merkezden perifere (dış tarafa) doğru yeni hücre zarı oluşmaya başlar (Bu oluşum bazen periferden merkeze doğru olabilir).
 Aşamalar sona erdiğinde iki yavru hücre meydana gelmiş olur. Bu aşamalar mayozda ve mitozda aynıdır.

 Hücre mitoz bölünme geçirecekse DNA miktarı iki katına çıkarılır. Eğer mayoz bölünme geçirecekse DNA miktarı önce iki katına çıkarılır, ardından da yarıya düşürülerek sabit tutulmuş olur ve böylelikle yavru hücrelerdeki DNA miktarı sabit kalmış olur.

 İnsan somatik hücreleri (eşey hücreleri dışındaki tüm hücreleri)'nde bölünme esnasında 46 kromozom bulunur. Kromozomlar birer çift olup son iki tanesi eşey kromozomu adını alır.

 

 Sağdaki şekilde elektron mikroskobuyla fotoğrafı çekilen kromozomların soldaki şekilde sınıflandırılmış şekli görülüyor.

 Hepsinden bir çift bulunan kromozomların bir tanesi bir yavru hücreye giderken diğeri ikinci yavru hücreye gider. Böylelikle kromozomlar eşit miktarda hücrelere taksim edilmiş olur. Fakat eşey kromozomları birbirinin aynı değildir. Bu kromozomlardan birisi dişi yavruyu, diğeri erkek yavruyu temsil eder.

 Bunu formüllerle ifade etmeye çalışalım;

 Kromozomlardan büyük olanı erkek eşey kromozomu olsun ve "Y" harfiyle gösterilsin. Küçük olan diğeri ise dişi eşey kromozomu olsun ve "X" harfiyle gösterilsin.

 Bu kromozomlar bölünme esnasında eşey hücrelerine dağıtılırken birisi birinci eşey hücresine, diğeri ise ikinci eşey hücresine gider.

 Eşey hücrelerinden birisi 22+Y tane kromozom taşırken diğeri 22+X tane kromozom taşır. Kromozom sayıları her ikisinde de eşittir fakat eşey kromozomları bakımından farklılık gösterir. Y harfini erkek olarak, X harfini ise dişi olarak belirtmiştik. İşte bu noktada doktorlar dünyaya gelecek olan bir yavrunun erkek mi yoksa kız mı olacağını bu kromozomlara bakarak tespit edebilirler.


Not: Gerçekte erkekte bulunan Y kromozomu Y harfi şeklinde değil "x" harfi şeklindedir. Ancak boyutu diğer eşey kromozomundan farklı olduğundan dolayı daha kolay anlaşılması için Y harfi ile temsil edilir.

 Bir yavru, eşey hücrelerinin birleşmesiyle meydana geldiğine göre, yavrunun somatik hücrelerinden birisinin eşey kromozomlarına bakılarak erkek veya kız olduğu anlaşılabilir.

 Eğer yavru kız olacaksa kromozomları 44 + XX, erkek olacaksa 44 + XY (yani 44+Xx) şeklinde görünür.

 Hücre, gerek organellerinin yapısı bakımından gerekse içerisinde cereyan eden metabolik olaylar bakımından gerçekten insanın hayal gücünü zorlayan bir yapıya sahiptir. Ancak mikroskopla görülen bir hücrenin içerisinde bu derece kompleks bir dünyanın varlığı, sonsuz bir akıl tarafından dizayn edildiğinin açık bir delilidir.