Eğer bu mesajı görüyorsanız, web sitemizde dış kaynakları yükleme sorunu yaşıyoruz demektir.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Ana içerik

Prokaryot Hücreler

Hücrelerin evrensel özellikleri. Prokaryot hücrelerin özellikleri. Yüzey alanının hacme oranı.

Giriş

Bir dakikanızı ayırın ve kendinize bakın. Kaç tane organizma görüyorsunuz? İlk bakışta sadece bir tane gördüğünüzü düşünüyor olabilirsiniz: Kendinizi. Ancak daha yakından bakarsanız, derinizin üzerinde ya da sindirim yolunuzun içinde aslında birçok organizmanın yaşadığını görürsünüz. Mesela vücudunuzda yaklaşık 100 trilyon bakteri hücresine ev sahipliği yapıyorsunuz. Bunlar kendi insan hücrelerinizden sayıca 10 kat daha fazladır.
Bu, vücudunuzun aslında bir ekosistem olduğu anlamına gelir. Aynı zamanda, başlıca iki hücre tipine sahip olduğunuzu gösterir: prokaryot ve ökaryot hücreler.
Tüm hücreler bu iki kategoriden birine girer. Yalnızca tek hücreli olan bakteri ve arkeler, prokaryot (pro "önce", kary "çekirdek" anlamına gelir) sınıfına girerler. Hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistalar ise ökaryot sınıfına girerler (sözcüğün Yunanca aslında kullanılan ve "ö" olarak okunan eu "doğru, güzel" anlamına gelir) ve ökaryot hücrelerden oluşmuşlardır. Yine de genellikle, biz insanların durumunda olduğu gibi, içlerinde dolaşan birkaç prokaryot arkadaşları da vardır.

Prokaryot hücrelerin bölümleri (bileşenleri)

Bir hücrenin hücre olarak adlandırılabilmesi için prokaryot veya ökaryot olmasından bağımsız, bazı ana bölümlere (bileşenlere) sahip olması gerekir. Bütün hücreler şu dört temel bileşeni bulundururlar:
  1. Hücre zarı hücrenin içindekileri, onu çevreleyen ortamdan ayıran ve en dışta bulunan katmandır.
  2. Sitoplazma hücrenin içindeki jöleye benzer yapıdaki sitozolu barındırır, ayrıca hücresel yapıları içinde bulundurur. Ökaryotlarda sitoplazma, çekirdeğin dışındaki ama hücre zarının içindeki kısım olarak tanımlanabilir.
  3. DNA hücrenin genetik materyalidir.
  4. Ribozomlar, hücrede protein sentezleyen organellerdir.
Bu benzerliklere rağmen, prokaryotlar ve ökaryotlar birçok önemli noktada birbirinden farklıdır. Prokaryotlar, çekirdeği ve zarla kaplı organelleri olmayan, basit ve tek hücreli organizmalardır. Ökaryot hücrelerle ilgili bir sonraki makalede çekirdekler ve organeller hakkında daha fazla şey konuşacağız fakat şimdilik aklımızda tutmamız gereken şey şu; Prokaryotlar hücre zarı duvarları tarafından bölünmezler ve tek hücrelidirler.
Prokaryotik DNA'ların büyük bir kısmı hücrenin merkezindeki nükleotit bölgesinde bulunur ve genellikle dairesel kromozom denilen tek büyük bir döngüden meydana gelirler. Prokaryotların nükleotiti ve sıklıkla görülen diğer özellikleri aşağıdaki bakteri kesitinde gösterilmiştir.
_Görselin uyarlandığı kaynak: "Prokaryot hücreler: Şekil 1" OpenStax College, Biology, CC BY 3,0_
Bakteriler biçim olarak birbirlerinden farklıdırlar; bu yüzden tüm bakteriler şekilde gösterilen özellikleri taşımazlar.
Fakat çoğu bakterinin etrafı peptidoglikan denen katı bir hücre duvarıyla sarılmıştır. Peptidoglikanlar, bağlı karbonhidratlar ve küçük proteinlerden oluşan polimerlerdir. Hücre duvarı bir kat daha koruma sağlayarak hücrenin yapısını korumaya yardım eder ve susuz kalmasına engel olur. Çoğu bakterinin en dışında karbonhidratlardan oluşan kapsül adında bir katman bulunur. Kapsül yapışkandır ve böylece hücrelerin etrafındaki yüzeylere yapışmasına yardım eder.
Bazı bakterilerin hücre yüzeyinde özelleşmiş yapıları vardır. Bu yapılar onların hareket etmesine, yüzeylere yapışmasına hatta diğer bakterilerle genetik maddelerini değiştirmesine yardım eder. Örneğin, şekli gibi adı da kamçı olan yapılar, bakterinin hareket etmesine yardımcı olan motor görevi görürler.
Saç gibi bir yapıda olan fimbrialar sayısızdır ve konak hücrelere ve diğer yüzeylere bir bağlantı görevi görürler. Bakteriler çubuk şeklinde, pilus adı verilen yapılar halinde de görülebilir ve farklı türleri olabilir. Örneğin, bazı pilus türleri bir bakterinin DNA moleküllerinin başka bir bakteriye taşınmasını sağlar. Bazı pilus türleri ise bakterinin hareket etmesi için bir lokomotif görevi görür.
Arkeler de bu yüzey özelliklerinin çoğuna sahip olabilirler. Fakat arkelerin sahip olduğu yüzey özellikleri bakterilerinkinden daha farklıdır. Örneğin, arkenin de karbonhidrat ve protein içerikli bir hücre duvarı vardır ama peptidoglikan yapılı değildir.

Hücre boyutu

Sıradan prokaryot hücreler 0,1 ile 5,0 mikrometre (μm) çapındadır ve genellikle 10 ile 100 μm çapında olan ökaryot hücrelerden küçüktürler.
Aşağıdaki şemada, moleküllere ve organizmalara ek olarak prokaryot, bakteri, ökaryot, bitki ve hayvan hücrelerinin boyutları logaritmik bir ölçüde gösterilmiştir. Logaritmik ölçüde her bir birimdeki artış, hücrenin büyüklüğünün de 10 kat artması demektir. Yani burada büyük farklar söz konusu!
_Görselin uyarlandığı kaynak: "Prokaryot hücreler: Şekil 2", OpenStax College, Biology, CC BY 3,0_
Şimdi de tek hücreli bir deniz yosunu olan Caulerpa'yı ele alalım. Hücrelerin, ökaryot veya prokaryot olmasına bakmaksızın oldukça küçük kalması gerekir. Peki neden böyle olmak zorunda? Çünkü hücre büyüdükçe; çevresinden yaşamı için gerekli maddeleri edinebilmesi çok daha zorlaşır. Bunun nasıl işlediğini anlamak için bir hücrenin yüzey alanı - hacim ilişkisini inceleyelim.
Daha kolay anlayabilmek için işi basitleştirelim. Diyelim elimizde küp şeklinde bir hücre var. Aslına bakarsanız, küp şeklinde bitki hücreleri olduğunu da hemen eklemek isterim! Eğer küpün kenarlarından birinin uzunluğuna l dersek, tüm küpün yüzey alanı 6l2, hacmi ise l3 olur. Bu demektir ki l büyüdükçe küpün yüzey alanı da büyüyecektir; çünkü hesaplamayı yaparken l'nin karesini alıyoruz. Ancak hacim çok daha hızlı bir artış gösterecektir çünkü hacim l'nin küpüyle doğru orantılıdır.
Bu nedenle hücre büyüdükçe yüzey alanı-hacim oranı düşer. Örneğin, solda gösterilen küp şeklindeki hücrenin hacmi 1 mm3 ve yüzey alanı 6 mm2dir. Yani yüzey alanı-hacim oranı altıya birdir. Buna karşılık, sağda gösterilen küp şeklindeki hücrenin hacmi 8 mm3 ve yüzey alanı 24 mm2 iken, yüzey alanı-hacim oranı ise üçte birdir.
_Görselin uyarlandığı kaynak: "Prokaryot hücreler: Şekil 3", OpenStax College, Biology, CC BY 3,0_
Yüzey alanı-hacim oranı, hücre zarı, hücrenin çevreyle arasında olan ara yüzey olduğu için önemlidir. Eğer hücrenin besine ihtiyacı olursa ya da dışarıya atık atması gerekirse bunların öncelikle hücre zarından geçmesi gerekir.
Hücre zarının her bir parçası belirli bir zaman aralığında, yalnızca belirli miktarda maddeyi içinden geçirebilir çünkü içindeki kanal sayısı sınırlıdır. Eğer hücre çok fazla büyürse hücrenin artan metabolik faaliyetlerine karşılık hücre zarı, çevresiyle artan bu metabolik faaliyetleri (hacim, küp fonksiyonu) karşılayabilecek ölçüde alışveriş yapabilme kapasitesine (yüzey alanı, kare fonksiyonu) sahip olamaz.
Yüzey alanı-hacim problemi, büyük boyuttaki hücrelerde görülen zorluklardan sadece bir tanesidir. Aynı zamanda, hücre büyüdükçe içerisinde madde taşınması daha uzun süre alır. Bu hususlar hücrenin büyüklüğü için bir üst sınır oluşturur. Fakat bu üst sınır, yapısal ve metabolik özellikleri sayesinde ökaryot hücrelerde prokaryot hücrelere göre daha yüksek olabiliyor. Bu konuyu bir sonraki bölümde işleyeceğiz.
Bazı hücreler ise yüzey alanı-hacim probleminden kaçabilmek için birtakım geometrik hileler kullanabiliyor. Örneğin, bazı hücreler uzun ince olabiliyor veya yüzeyinde bir çok çıkıntı bulundurabiliyor. Böylece yüzey alanı hacme kıyasla artıyor.2

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.