Vücudun yapı taşı hücreler

Geçen hafta mikroskobun bulunmasından ve biyolojiye yaptığı katkılardan söz etmiştim. Nobel ödülüne layık görülen bilim adamlarının buluşları sayesinde canlı hücrelerin temel taşlarını görebildiğimizi belirtmiştim. Bu hafta vücudumuzun yapı taşı olan hücrelerden söz edeceğim...

Bütün canlılar hücrelerden oluşur. Dünyadaki canlıların birçoğu tek hücrelidir. Bitkiler, hayvanlar ve insanlar ise çok hücreli. Bilim insanları dünyamızdaki yaşamın yaklaşık 3.5 milyar yıl önce tek hücreli canlılarla başladığını düşünüyorlar. Daha büyük ve çok daha gelişmiş olan hücre tiplerinin yarım milyar yıl sonra ortaya çıktığını belirtiyorlar. Birçok hücrenin bir araya gelmesiyle oluşan canlıların da daha yeni bir olgu olduğunu söylüyorlar.

Vücudumuzdaki hücrelerin hemen hepsinde bazı ortak yapılar vardır. Bunlar bir zarın çevrelediği çoğu sıvı olan hücre gövdesi içinde yer alırlar.

Hücrelerdeki organellerin ayrı görevleri vardır. Kimisi enerji üretirken kimisi taşımacılık yapar. Çekirdek genetik şifrelerin saklandığı DNA’nın bulunduğu yerdir.

Hem farklı hem aynı

Vücudumuzdaki trilyonlarca hücre, bulundukları organa hatta o organda yaptıkları işe göre farklı özellikler gösterir. Kalp hücresi bu çeşitliliğe güzel bir örnektir. Hiç durmadan çalışan, günlük yaşantımızdaki tüm iniş çıkışlardan haberdar olup ona göre mesaisini ayarlayan, hizmetini hiç aksatmayan kalbimiz, bir biriyle uyum içinde çalışan, şekli ve işlevi farklı yüz milyarlarca hücreden oluşur. Kiminin birinci görevi kasılıp gevşemek, kiminin elektrik akımını taşımaktır. Bu hücrelerin hepsi bir araya gelip kalbi oluşturur.
Farklılıklarının yanı sıra hücrelerimizin hepsinde ortak olan birçok yapısal özellik vardır. Bunların başında hemen hemen hücrelerimizin hepsinde bulunan minik organlar gelir. Bunlara tıpta küçük organ anlamına gelen ‘organel’ adı verilir.

Hünerli zar

Her hücrenin etrafını çevreleyen bir zar vardır. İki tabakalı olan bu zar protein ve yağ moleküllerinden oluşur. Birinci görevi hücreyi dış etkilerden korumaktır. Aynı zamanda hücrenin içinin dışarısıyla ilişkisini sağlar. Bu yapı katı bir duvar değildir. İçi sıvı dolu olan bir balonu çevreleyen incecik, esnek ve geçirgen bir zardır. Dışardan içeri, içerden dışarı girmek bazı maddeler için çok kolay, bazıları için daha zordur.
Bazı moleküller özel kapılardan girip çıkarlar. Bu geçiş kanallarının açılıp kapanması kimyasal ve elektrik uyarılarla olur. Kimi maddeleri hücrenin dışından kapıp içeri getirmek için kepçeler kullanılır. Kimilerinin taşınması özel kesecikler aracılığıyla yapılır. Kısacası, hücreyi çevreleyen bu marifetli zar organellerinin en önemlilerinden biridir.

İçi su doludur

Hücrenin gövdesinin büyük bölümü sudan oluşur. Kıvamı sudan biraz daha yoğun olan hücre içinde, idare merkezi, enerji santrali, üretim yapan fabrika, arıtma tesisi, ulaşım için yolları ve işini başarıyla yapabilmesi için gerekli olan diğer organelleri bulunur. Koyu bir sıvı gibi olan hücre gövdesinde çeşitli hücre organlarını yerli yerinde tutan, gerektiğinde hareket etmelerini sağlayan bir iskelet vardır. Ayrıca hücrenin içinde, çoğu proteinden oluşan bol sayıda parçacık yüzer.

Çekirdek beyin

Hücrenin beyni denilebilecek çekirdek küre biçiminde, etrafında kendi duvarı olan, korunmalı bir organeldir. Çekirdek korunmalıdır çünkü, hücrenin ne olduğunu ve nasıl çalışacağını belirleyen genetik şifrenin saklandığı DNA buradadır. Çekirdek hücrenin gövdesindeki organellere talimat yollamak istediği zaman, DNA’nın bir bölümünün kopyası çıkartılır. Genetik kodun bir parçasını taşıyan, RNA denilen bu molekülü emir götüren ulak olarak görev yapar.

Protein üretimi

Hücrede haberleşme ve başka birçok işlev, özel olarak üretilen protein molekülleriyle yerine getirilir. ‘Ribozom’ adlı organel proteinlerin imal edildiği atölyedir. Burada çekirdekten gelen RNA’daki genetik şifre tercüme edilir. Proteinler bu plana göre yapılır. Üretilen protein, hücrenin diğer yerlerine, gerekiyorsa komşu hücreler veya başka organlara giderek çekirdeğin verdiği talimatı uygular. Protein yapımı hayati önem taşıdığı için hücrelerde çok sayıda ribozom bulunur. Bazılarında binlercesi vardır. 2009 yılında Kimya Nobel ödülü ribozomun yapısını ve işleyişini bulan üç bilim insanına verildi.

Enerji santrali

Her çalışan ve üreten canlıda olduğu gibi hücrenin de işini yapabilmesi için enerjiye ihtiyacı vardır. Mitokondri hücrenin enerji santralıdır. Besinler mide ve bağırsaklarda sindirilip emildikten sonra kana geçip karaciğere giderler. Burada besinlerden elde edilen, gerekirse depolardan çıkarılan glikoz hücrelere yakıt ham maddesi olarak sunulur. Kanla hücreye ulaşan oksijeni glikoza katan mitokondri, zincirleme bir işlemle enerji üretir.

Ulaştırma sistemi

Kısaca ‘ER’ denilen bu kıvrımlı organel, bir şehrin dört bir yanına giden yollar gibi, hücredeki taşımacılığı sağlayan ulaştırma sistemidir. En önemli görevi atölyelerde imal edilmiş olan proteinleri alıp hücrenin başka yerlerine ulaştırmaktır.
Eğer bir molekülün hücrenin dışına gönderilmesi gerekiyorsa, ER’nin başka bir şubesi devreye girer. Proteini alır önce paketleneceği bölüme götürür. Sonra gereken yere postalar.

Paketleme merkezi

İlk bulan İtalyan doktorun adının verildiği Golgi bölümü hücrenin paketleme merkezidir. Hücrede üretilen çeşitli maddeler, özellikle proteinlerin bir yerden diğerine, veya dışarıya gönderilmeden önce tasnif edilip paketlenmeleri gerekir. Bu işlem Golgi tarafından yapılır.

Arıtma tesisi

1974’de keşfeden bilim adamına Nobel kazandıran hücrenin arıtma tesisine lizozom denir. Hücrede işi bitmiş, eskimiş maddeleri içine alıp eritir. Hücre dışına atılmaya hazır hale getirir. Bazı artıkları atmaz, geri dönüştürüp tekrar kullanılmalarını sağlar.
Bazen hücrenin kendisine zararlı olacak zehirli maddeleri öğütüp zararsız atık haline dönüştürür. Hücreyi mikroplar işgal edecek olursa karşılarında bu marifetli organeli bulur. Hücre yaşlanıp öldüğünde bu minik organın içindeki eritici maddeler dışarı sızıp, hücrenin cesedini eritip ortadan kaldırır.

Kesecikler

Hücrelerin ulaştırmada kullandıkları başka bir yöntem de molekülleri keseciklerin içine koyup yollamaktır. Bazen dışarıdan alınacak maddeler de bu küçük torbalara koyulup taşınır. Bazı çöpleri atmak için de aynı yöntem kullanılır. 2013 yılının Tıp Nobeli hücredeki kesecik sisteminin nasıl çalıştığını aydınlatan üç bilim adamına verildi.

Her organın hücresi özeldir

Hücrelerimizin ortak özelliklerinin yanı sıra farklılıkları da vardır. Her organdaki hücre yaptığı işe göre kendine has özelliklere sahiptir. Örneğin kalp hücrelerinde bir dizi proteinden oluşan kasılıp gevşeyen bölümler bulunur. Bu hücrelerin hiç durmadan çalışabilmeleri için bol miktarda enerjiye ihtiyaçları vardır. Bunu için de çok sayıda santral (mitokondri) enerji üretir.
Hücrelerin bulundukları organa göre farklılaşmalarına bir diğer örnek de bağırsak hücrelerini çevreleyen zardır. Bu zar çok girintili çıkıntılı olduğu için dışarıyla temas eden hücre yüzey alanı çok genişlemiş olur. Hücrenin içinde molekülleri tasnif eden ve besinlerin bağırsaktan kana taşınmasını sağlayan sistemler de çok gelişmiştir. Bu özellikler besinlerin emiliminin hızlı ve aksamadan yürümesini sağlar. Farklı hücrelerin kendilerine has özelliklerini ortaya koyan örnekleri çoğaltabiliriz.

Son söz:
Bundan 450 yıl önce mikroskop ilk defa bir hücrenin görülmesini sağladı. Artık canlı bir hücrenin işleyişini sağlayan protein moleküllerini gösteren mikroskoplar yapılıyor. Hücrelerin yapısını ve işlevini her geçen gün daha iyi anlıyoruz.