CANLILARIN YAPISINDA BULUNAN TEMEL BİLEŞİKLER

Tüm canlıların yaşam süreçlerini sürdürebilmek için bazı moleküllere ihtiyaçları vardır. Bunlar temel maddelerdir ve 2 ayrı grupta incelenirler.

1-Organik Bileşikler (karbonhidratlar, yağlar, proteinler, enzimler, hormonlar, vitaminler, nükleik asitler ve atp)

2-İnorganik Bileşikler (Su, mineraller, asitler, bazlar ve tuzlar)

Organik ve inorganik bileşikler

Organik Bileşikler

Canlılar tarafından sentezlenirler yani farklı maddeleri bir araya getirerek farklı bir şey ortaya çıkartabilirler. Sindirilebilirler ve atp enerjisi verebilirler. Sindirilme sonuzu monomerlerine ayrılırlar ve bu ayrılan monomerler (yapı taşları) hücre zarından geçebilir.

İnorganik Bileşikler

Canlılar tarafından sentezlenemezler dışarıdan hazır olarak alınırlar. Yapıcı ve düzenleyicidirler, atp enerjisi vermezler.

Hücre Nedir

Ormandaki ağaçlar, nehirdeki balıklar, çiftlikteki at sinekleri, ormandaki lemurlar, göletteki sazlar, topraktaki solucanlar — tüm bu bitkiler ve hayvanlar hücre dediğimiz yapı taşlarından oluşur. Bu örnekler gibi, birçok canlı, birbirleriyle uyum içinde çalışan çok sayıda hücreden oluşur. Ancak diğer yaşam formları, birçok bakteri ve protozoa türü gibi yalnızca tek bir hücreden oluşur. Hücreler, ister tek başlarına ister çok hücreli bir organizmanın parçası olarak yaşasınlar, genellikle ışık mikroskobu olmadan görülemeyecek kadar küçüktürler.

Hücreler birçok ortak özelliğe sahiptir, ancak çok farklı görünebilirler. Aslında, hücreler milyarlarca yıl boyunca çok çeşitli ortamlara ve işlevsel rollere uyum sağlamıştır. Örneğin sinir hücreleri, metrelerce uzanabilen ve sinyalleri hızla iletmeye yarayan uzun, ince uzantılara sahiptir. Sıkıca uyan, tuğla şeklindeki bitki hücrelerinin, ağaçların ve diğer bitkilerin ihtiyaç duyduğu yapısal desteği sağlamaya yardımcı olan sert bir dış tabakası vardır. Uzun, sivri kas hücreleri, kasılıp gevşeyen bisepslerde uzunluklarını değiştirmelerine izin veren içsel bir esnekliğe sahiptir.

Yine de, bu hücreler ne kadar farklı olsalar da, hepsi dışarıyı dışarıda tutmak, gerekli maddelerin içeri girmesine izin vermek ve diğerlerinin dışarı çıkmasına izin vermek, sağlıklarını korumak ve kendilerini çoğaltmak için aynı temel stratejilere güvenirler. Aslında, bu özellikler tam olarak bir hücreyi hücre yapan şeydir.

Hücreyi Tanımlayanlar

Hücreler, kısmen ayrı ve kolayca tanınabilir paketler halinde geldikleri için yaşamın temel birimleri olarak kabul edilir. Bunun nedeni, tüm hücrelerin hücre zarı adı verilen bir yapı ile çevrili olmasıdır; bu yapı, tıpkı bir evin duvarları gibi, hücrenin iç ve dış ortamları arasında net bir sınır görevi görür. Hücre zarı bazen plazma zarı olarak da adlandırılır.

Hücrelerdeki nişastalar ve şekerler olan karbonhidratlar, bir diğer önemli organik molekül türüdür. Basit karbonhidratlar hücrenin acil enerji talepleri için kullanılırken, karmaşık karbonhidratlar hücre içi enerji depoları olarak hizmet eder. Karmaşık karbonhidratlar ayrıca hücrenin yüzeyinde bulunur ve hücre tanınmasında önemli bir rol oynarlar.
Proteinler, ikinci bir hücre içi organik molekül türüdür. Bu maddeler, amino asitler adı verilen daha küçük molekül zincirlerinden yapılır ve hücrede hem katalitik hem de yapısal olmak üzere çeşitli işlevler görürler. Örneğin, enzim adı verilen proteinler, hücresel molekülleri (proteinler, karbonhidratlar, lipitler veya nükleik asitler olsun) bir hücrenin enerji ihtiyaçlarını karşılamasına, destek yapıları oluşturmasına veya atıkları dışarı atmasına yardımcı olabilecek diğer formlara dönüştürür.

Nükleik asitler, bir hücrenin genetik kodunu içeren ve ifade etmeye yardımcı olan moleküllerdir. İki ana nükleik asit sınıfı vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). DNA, hücreyi oluşturmak ve sürdürmek için gereken tüm bilgileri içeren moleküldür; RNA, DNA'da depolanan bilgilerin ifadesiyle ilişkili çeşitli rollere sahiptir. Elbette, nükleik asitler tek başına genetik materyalin korunması ve ifadesinden sorumlu değildir: Hücreler ayrıca genomu çoğaltmaya ve hücre bölünmesinin altında yatan derin yapısal değişiklikleri gerçekleştirmeye yardımcı olmak için proteinleri kullanır.

Daha önce de belirtildiği gibi, bir hücrenin sitoplazması çok sayıda işlevsel ve yapısal öğeye ev sahipliği yapar. Bu öğeler moleküller ve organeller biçiminde bulunur; bunları hücrenin araçları, aletleri ve iç odaları olarak düşünün. Hücre içi organik moleküllerin başlıca sınıfları arasında, hepsi hücrenin işlevleri için gerekli olan nükleik asitler, proteinler, karbonhidratlar ve lipitler bulunur.

Hücrelerin Diğer Bileşenleri
Bu zarın içinde, bir hücrenin iç ortamı su bazlıdır. Sitoplazma adı verilen bu sıvı ortam, hücresel makineler ve yapısal unsurlarla doludur. Aslında, bir hücrenin içindeki protein konsantrasyonları, dışarıdakilerden çok daha fazladır - ister dışarıda okyanus suyu (tek hücreli bir alg durumunda olduğu gibi) ister kan serumu (kırmızı kan hücresi durumunda olduğu gibi) olsun. Hücre zarları sulu ortamlarda doğal bariyerler oluştursa da, bir hücrenin hayatta kalması için gerekli olan yüksek hücre içi bileşen konsantrasyonlarını korumak için yine de oldukça fazla enerji harcaması gerekir. Gerçekten de hücreler, sitoplazmalarının bileşimini korumak için enerjilerinin %30'unu kullanabilirler.

Hücre zarları, su seven veya hidrofilik maddelerin hücreye girmesini veya hücreden çıkmasını fiziksel olarak engelleyen fosfolipit adı verilen yağ bazlı moleküllerden oluşan bir çerçeveye dayanır. Bu zarlar ayrıca çeşitli işlevlere sahip proteinlerle doludur. Bu proteinlerden bazıları, hangi maddelerin zardan geçebileceğini ve geçemeyeceğini belirleyen bekçiler olarak işlev görür. Diğerleri, hücreyi aynı organizmanın bir parçası veya yabancı olarak tanımlayan belirteçler olarak işlev görür. Bazıları ise hücreleri bir birim olarak işlev görebilmeleri için birbirine bağlayan bağlayıcılar gibi çalışır. Diğer zar proteinleri ise, komşu hücrelerden ve çevreden -ister dost ister endişe verici olsun- sinyaller gönderip alarak iletişimciler olarak işlev görür (Şekil 1).

Bazı hücreler ayrıca organel adı verilen moleküllerin düzenli düzenlemelerine sahiptir. Bir evdeki odalara benzer şekilde, bu yapılar hücrenin iç kısmının geri kalanından kendi hücre içi zarları tarafından ayrılır. Organeller, hücre içindeki belirli işler için gereken son derece teknik ekipman içerir. Bir örnek, hücrenin "enerji santrali" olarak bilinen mitokondridir — enerji üreten kimyasal reaksiyonlarda yer alan makineleri tutan ve koruyan organeldir.

Son olarak, lipitler veya yağ molekülleri hücre zarlarının bileşenleridir — hem plazma zarı hem de çeşitli hücre içi zarlar. Ayrıca enerji depolamada ve hücrelerin içinde ve kan dolaşımından hücrenin içine sinyaller iletmede rol oynarlar.

Elbette, prokaryotik hücreler de evrimleşmeye devam etmiştir. Farklı bakteri ve arke türleri belirli ortamlara uyum sağlamıştır ve bu prokaryotlar sadece hayatta kalmakla kalmayıp, genetik materyalleri kendi bölmelerinde olmadan da gelişirler. Örneğin, okyanus tabanındaki termal menfezlerde yaşayan belirli bakteri türleri, Dünya'daki diğer organizmalardan daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir.
Şekil Detayı

Mitokondri ve kloroplastlar muhtemelen bir zamanlar bağımsız organizmalar olarak yaşayan yutulmuş prokaryotlardan evrimleşmiştir. Bir noktada, ökaryotik bir hücre aerobik bir prokaryotu yuttu, bu da daha sonra konak ökaryotla endosimbiyotik bir ilişki kurdu ve kademeli olarak bir mitokondriye dönüştü. Mitokondri içeren ökaryotik hücreler daha sonra fotosentetik prokaryotları yuttu, bunlar da uzmanlaşmış kloroplast organelleri haline gelmek üzere evrimleşti.

Bir şema, ökaryotik hücreler tarafından bağımsız prokaryotik organizmaların beş basitleştirilmiş evrimsel aşamada işlevsel organellere kademeli olarak asimile edilmesini göstermektedir.

Önceki bölümde açıklandığı gibi, bir çekirdeğin -ve aslında tüm zarla çevrili organellerin- yokluğu veya varlığı, hücrelerin prokaryotlar veya ökaryotlar olarak kategorize edildiği tanımlayıcı bir özellik olacak kadar önemlidir. Bilim insanları, kendi kendine yeten çekirdeklerin ve diğer organellerin ortaya çıkmasının, hücrelerin evriminde büyük bir ilerlemeyi temsil ettiğine inanıyor. Peki bu yapılar nereden geldi? Bir milyardan fazla yıl önce, bazı hücreler var oldukları sıvı ortamda yüzen nesneleri yutarak "yediler". Daha sonra, bazı hücresel evrim teorilerine göre, erken ökaryotik hücrelerden biri bir prokaryotu yuttu ve iki hücre birlikte simbiyotik bir ilişki oluşturdu. Özellikle, yutulmuş hücre, onu tüketen daha büyük ökaryotik hücrenin içinde bir organel olarak işlev görmeye başladı. Modern ökaryotik hücrelerde bulunan ve hala kendi genomlarını koruyan hem kloroplastların hem de mitokondrilerin bu şekilde ortaya çıktığı düşünülmektedir

Hücreler Nasıl Oluştular

Araştırmacılar, bugün Dünya'daki tüm organizmaların yaklaşık 3,5 ila 3,8 milyar yıl önce var olan tek bir hücreden kaynaklandığını varsaymaktadır. Bu orijinal hücre muhtemelen hem bilgilendirici hem de katalitik işlevlere sahip küçük organik moleküller ve RNA benzeri materyallerden oluşan bir keseden biraz daha fazlasıydı. Zamanla, daha kararlı DNA molekülü bilgi depolama işlevini devralmak üzere evrimleşirken, nükleik asitlerden daha fazla çeşitliliğe sahip olan proteinler katalitik işlevleri devraldı.

Önceki bölümde açıklandığı gibi, bir çekirdeğin ve hatta tüm zarla çevrili organellerin yokluğu veya varlığı, hücrelerin prokaryotlar veya ökaryotlar olarak kategorize edildiği tanımlayıcı bir özellik olacak kadar önemlidir. Bilim insanları, kendi kendine yeten çekirdeklerin ve diğer organellerin ortaya çıkmasının, hücrelerin evriminde büyük bir ilerlemeyi temsil ettiğine inanıyor. Peki bu yapılar nereden geldi? Bir milyar yıldan fazla bir süre önce, bazı hücreler var oldukları sıvı ortamda yüzen nesneleri yutarak "yediler". Daha sonra, hücresel evrimin bazı teorilerine göre, erken ökaryotik hücrelerden biri bir prokaryotu yuttu ve iki hücre birlikte simbiyotik bir ilişki kurdu. Özellikle, yutulan hücre, onu tüketen daha büyük ökaryotik hücrenin içinde bir organel olarak işlev görmeye başladı. Modern ökaryotik hücrelerde bulunan ve hala kendi genomlarını koruyan hem kloroplastların hem de mitokondrilerin bu şekilde ortaya çıktığı düşünülmektedir.

Elbette, prokaryotik hücreler de evrimleşmeye devam etti. Farklı bakteri ve arke türleri belirli ortamlara adapte oldular ve bu prokaryotlar sadece hayatta kalmakla kalmıyor, aynı zamanda genetik materyalleri kendi bölmelerinde olmadan da gelişiyorlar. Örneğin, okyanus tabanındaki termal bacalarda yaşayan belirli bakteri türleri, Dünya'daki diğer organizmalardan daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir.

Sonuç
Hücreler, yaşamın en küçük ortak paydasıdır. Bazı hücreler kendi başlarına organizmalardır; diğerleri çok hücreli organizmaların bir parçasıdır. Tüm hücreler aynı ana organik molekül sınıflarından oluşur: nükleik asitler, proteinler, karbonhidratlar ve lipitler. Ek olarak, hücreler eski evrimsel olayların bir sonucu olarak iki ana kategoriye yerleştirilebilir: sitoplazmik genomları olan prokaryotlar ve nükleer kaplı genomları ve diğer zarla çevrili organelleri olan ökaryotlar. Küçük olmalarına rağmen hücreler çok çeşitli şekil ve boyutlarda evrimleşmiştir. Birlikte, kendileri organlar ve sonunda tüm organizmaları oluşturan dokular oluştururlar.