SİTOLOJİ

Sitoloji (hücre biyolojisi adıyla da anılmaktadır, kökü Grekçedeki  kytos, barındırıcı kelimesidir), hücrelerin fizyolojisini, yapısını, içerdiği organelleri, bulunduğu ortamla olan ilişkisini, yaşam döngüsünü, bölünmesini ve ölümünü inceleyen bir bilim dalıdır. Bu işlem hem moleküler hem de mikroskobik ölçüde gerçekleştirilir. Sitoloji araştırmaları, bakteriler ve protozoa gibi tek hücreli organizmalardan, insan gibi çok hücreli organizmalara kadar büyük bir alana yayılır.

Hücrelerin oluşumu ve görevleri hakkında bilgi edinmek, bütün biyolojik bilimlerin temelini oluşturur. Değişik hücre türleri arasındaki farklılık ve benzerlikleri ortaya çıkarmak, özellikle de moleküler biyolojinin yanı sıra kanser araştırmaları ve gelişim biyolojisi gibi biyomedikal alanlara çok büyük katkıda bulunur. Bir araştırmadan öğrenilen bilgiler, evrensel bazı teorileri ortaya çıkardığından, bir türün hücresinden edinilen bilgiler diğer türlere de uygulanılabilir hale gelir. Sitolojideki araştırmalar, özellikle genetik, biyokimya, moleküler biyoloji ve gelişim biyolojisine katkıda bulunur.

Sitoloji bilimini anlamamız için öncelikle hücreyi ve hücre yapısını anlamamız gerekir:

HÜCRE NEDİR?

Hücre ya da göze, bir canlının yapısal ve işlevsel özellikler gösterebilen en küçük birimidir] Hücre  Latince küçük odacık anlamına gelen "cellula" kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir.

Tarihçe

Ökaryotlar ve Prokaryotlar

Robert Hooke, mikroskopla incelemekte olduğu şişe mantar parçasının yan yana dizili bitişik bölümlerden oluştuğunu görmüş. Etrafları çevrili ve içleri boş olan yapılarına uygun olarak, bu yapı birimlerine "Hücre ("Cellula") adını vermiş. Bu ismi 1665 yılında yayınladığı Micrographia adlı kitapta da kullanmıştır.

 

Daha sonra 1671 yılında Grew ve 1672 yılında Malpighi, bitkilerde de aynı yapı birimlerinin olduğunu bulmuşlardır. 19. yüzyılın ortalarında "Hücre Kuramı" ortaya atılmıştır. Günümüze dek geliştirilen hücre kuramı (hücrelerin yapısını, özelliklerini, oluşumlarını vb. tanımlayan kuram) biyolojiye büyük ilerlemeler sağlamıştır.

YAPISI

Ökaryotik bir hücrenin yapısı: Çekirdekçik ,Çekirdek, Ribozom, Vezikül, Granüllü (Tanecikli)Endoplazmik Retikulum, Golgi Aygıtı, Sitoiskelet, Granülsüz (Düz)Endoplazmik Retikulum, Mitokondriler, Koful, Sitoplazma, Lizozom, Sentriyoller (Sentrozom)

Hücre Zarı

Singer-Nicholson adlı iki bilim adamı tarafından ortaya atılan "Akıcı-Mozaik Zar Modeli" ile açıklanır. Bu modele göre hücre zarı, tek katlı lipid tabakasından meydana gelmiş, karbonhidrat ve protein molekülleri lipid tabakasına gömülü durumdadır. Lipid tabakası sürekli hareket halindedir.

Sitoplazma

Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran canlı sıvıdır. Büyük bir kısmı sudur. Içerisinde organel denilen çeşitli görevleri üstlenmiş ve özelleşmiş yapılar bulunmaktadır.

Endoplazmik Retikulum

Çekirdek zarı ile stoplazma ya da hücre zarı arasında uzanan iletimle görevli kanal ve borucuklar sistemidir.

Golgi Aygıtı

Hücrenin bazalında bulunan iç içe geçmiş tabak görünümünde zar sistemidir. Yağ sentezi ve lizozomların paketlenmesinde görevlidir.

Lizozom

Tek katlı zarla çevrili, içerisinde sindirim enzimleri bulunduran organeldir.

Mitokondri

Hücrenin enerji santralidir. Oksijenli solunumun gerçekleştiği yerdir.

Kloroplast

Sadece bitki hücrelerinde bulunan bu organel, fotosentezin yani besin üretiminin gerçekleştiği yerdir.

Sentrozom

Bu organel sadece hayvan hücrelerinde bulunur ve bölünme esnasında kromozomların kutuplara taşınması görevini üstlenmiştir.

Çekirdek

Hücrenin en önemli organeli ve yöneticisi konumundadır. Dış tarafı çift kat zarla çevrili, içerisi ise karyoplazma denilen sıvı madde ile doludur. Ayrıca kromozomlar ve çekirdekçik de burada bulunur.

Atomların molekülleri, moleküllerin makromolekülleri, makromoleküllerin makromoleküler kompleksleri oluşturmasıyla, dokuların en küçük yapı taşları olan ve yaşamın tüm özelliklerini sergileyen hücreler oluşmaktadır. Genel olarak tüm hücreler temelde aynı yapıya sahiptirler. Fakat bulundukları dokuya ve dolayısıyla fonksiyonlara bağlı olarak bazı özelleşmeler gösterirler. Bitkisel ve hayvansal her organizma, bu temel yapı taşlarından oluşur.

Hücreler, çoğunlukla bir zar içerisindeki sitoplazma ve çekirdekden meydana gelir ve ancak mikroskop yardımı ile görülebilirler.

HÜCRE ÇEŞİTLERİ

Prokaryot Hücreler

Bakteriler, arkebakteriler ve mavi-yeşil alglerdeki hücre tipleri bu gruba girer. Bunların çekirdek zarı ile çevrili çekirdekleri yoktur. Sitoplazmalarında mitokondri gibi zarlı organeller yoktur. Kalıtım maddesi olan DNA sitoplazma içerisine dağılmış durumdadır. Ribozomları vardır. Bu hücrelerin hayati faaliyetleri sitoplazmada ve hücre zarında gerçekleşir.

Ökaryot Hücreler

Ökaryotlar (Lat. Eukaryota), "organel zarı" bulunduran organizmaları, dolayısıyla çekirdek materyali hücrenin sitoplazmasına dağılmamış olduğundan da gerçek çekirdeğe sahip organizmaları kapsayan canlı âlemidir. Karyon Latince'de "çekirdek" anlamını verir -eu ön takısı da "gerçek" demektir.

Kalıtsal materyal, hücre içerisinde belirli bir zarla çevrilmiş çekirdeğin içinde bulunur. Kromozomlar DNA'dan ve proteinden oluşmuş olup, mitozla bölünürler. Ökaryotlar, sitoplazmalarında karmaşık organeller bulundururlar. Ökaryotik hücreler, Prokaryotlara göre çok gelişmişlerdir, hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistler âlemlerini kapsar.

Hücresel  Süreçler

  1.     Proteinlerin taşınması  

  2.     Aktif taşıma ve Pasif taşıma - Moleküllerin hücre içine ve dışına hareketi

  3.     Otofaji - Hücrenin, kendi iç yapılarını veya mikrobiyal işgalcileri yeme işlemi

  4.     Adezyon - Doku ve hücreleri bir arada tutma

  5.     Hücre bölünmesi - yavru hücrelerin oluşumuyla sonuçlanan ve ökaryot hücrelerde gerçekleşen bir hücresel süreç; ayrı ayrı iki temel türü vardır: mitoz ve mayoz, eşeyli ve eşeysiz.

  6.     Hücre taşınması - Kemotaksi, Kasılım, sil ve kamçı

  7.     Hücre sinyalleşmesi - Dışarıdan gelen sinyaller tarafından hücre davranışlarının düzenlenmesi.

  8.     DNA tamiri ve Hücre ölümü

  9.     Metabolizma - Glikoliz, Hücresel solunum, Fotosentez

  10. Transkripsiyon ve mRNA uçbirleşimi - gen ekspresyonu.

Proteinler (kırmızı 'RDP' ve yeşil 'GFP' flüorasanı genetik olarak artırılmış proteinler) bir hücrenin değişik yerlerinde bulunur.

Proteinin her bir türü genellikle hücrenin belirli bir bölümüne gönderilir. Hücre biyolojisinin önemli bir parçası da hücre içindeki değişik bölgelere gönderilen veya hücre dışına salgılanan proteinlerin moleküler mekanizmasının incelenmesidir.

Proteinlerin pek çoğu sitoplazmadaki ribozomlarda sentezlenir. Bu süreç ayrıca protein biyosentezi veya basitçe protein translasyonu olarak bilinir. Bazı proteinler, zarlara dahil olacak proteinler gibi (zar proteinleri olarak bilinir), sentez sırasında endoplazmik retikuluma (ER) taşınırlar. Bu süreç, Golgi cisimciğine taşınma ve orada gerçekleşen birkaç işlemle devam eder. Zar proteinleri, Golgi'den hücre zarına, diğer hücre altı yapılara gidebilir veya hücreden dışarı salgılanabilir. Endoplazmik retikulum ve Golgi sırasıyla, "zar proteini sentez bölümü" ve "zar proteini işleme bölümü" olarak düşünülebilir. Proteinlerin bu bölümler boyunca yarı-durağan akışı vardır. ER ve Golgi'ye yerleşmiş olan proteinler, diğer proteinlerle birleşirler ancak kendi bölgelerinden ayrılmazlar. Diğer proteinler ER ve Golgi'den geçerek hücre zarına "akarlar". Motor proteinler, zar proteini içeren vezikülleri, akson terminalleri gibi hücrenin uzak parçalarına giden hücre iskeleti yolları boyunca taşır.

Sitoplazmada üretilen bazı proteinler kendilerini mitokondri veya çekirdeğe taşınmak için hedef göstermek gibi yapısal özelliklere sahiptir. Bazı mitokondrial proteinler, mitokondri içinde üretilir ve mitokondrial DNA tarafından kodlanır. Bitkilerde, kloroplast da bazı hücre proteinlerini üretir.

Hücre dışı ve hücre yüzeyindeki parçalanması hedeflenmiş proteinler, endositoz veziküllerine katılmaları üzerine hücre içi yapılara geri dönebilirler. Bu veziküllerden bazıları proteinlerin kendi amino asitlerine yıkıldığı yerde lizozomla kaynaşırlar. Bazı zar proteinlerinin yıkımı, daha hücre yüzeyindeyken sekretazlar tarafından bölündüğünde başlar. Sitoplazmada işlevini yerine getiren proteinler genelde proteazomlar tarafından yıkılır.