Zarlı Organeller

Zarlı Organellere Genel Bakış

Ökaryotik hücreler, hücre içi faaliyetlerin düzenli ve verimli bir şekilde yürütülmesini sağlayan zarla çevrili organellere sahiptir. Bu organeller, hücreyi farklı bölmelere ayırarak aynı anda birden fazla metabolik olayın, birbirini etkilemeden gerçekleşmesine olanak tanır. Zarlı organellerin varlığı, ökaryotik hücreleri prokaryot hücrelerden ayıran en temel özelliklerden biridir.

Her zarlı organel belirli bir göreve özelleşmiştir ve bu görevler arasındaki uyum, hücrenin bir bütün olarak sağlıklı çalışmasını sağlar.

Çekirdek

Çekirdek, ökaryotik hücrelerde genetik materyali (DNA) çevreleyen ve hücresel faaliyetleri yöneten zarla çevrili organeldir. Hücre bölünmesi, büyüme, farklılaşma ve protein sentezinin kontrolü çekirdeğin denetimi altındadır.

Çekirdek; çift katlı çekirdek zarı, çekirdek sıvısı (nükleoplazma), kromatin iplikleri ve çekirdekçikten oluşur. Çekirdek zarı üzerinde bulunan nükleer porlar sayesinde sitoplazma ile çekirdek arasında seçici madde alışverişi gerçekleşir. Çekirdekçik, ribozomun yapısına katılacak RNA ve proteinlerin üretildiği bölgedir.

Endoplazmik Retikulum (ER)

Endoplazmik retikulum, çekirdek zarı ile bağlantılı olan ve hücre içinde madde taşınması ile sentez faaliyetlerinde görev alan zar sistemidir. Yapı ve görev bakımından iki çeşidi bulunur.

Golgi Aygıtı

Golgi aygıtı, endoplazmik retikulumda sentezlenen protein ve lipitlerin işlenmesi, paketlenmesi ve hedef bölgelere gönderilmesini sağlar. Golgi aygıtı, yassı keseciklerden oluşur ve hücre içi dağıtım merkezine benzetilebilir.

Golgi’nin cis yüzeyi çoğunlukla endoplazmik retikuluma, trans yüzeyi ise çoğunlukla sitozole bakar. Endoplazmik retikulumdan gelen transport vezikülleri golgi’ye cis yüzeyinden girerek bu veziküller içinde bulunan moleküller golgi içinde işlenir ve golgi’nin trans yüzeyinden girerek gereken yerlere ulaştırılır. Örneğin; bileşik enzimlere kofaktör ve koenzim bağlayarak bu enzimlere son şeklini verir.

Salgı yapan hücrelerde Golgi aygıtı oldukça gelişmiştir. Ayrıca lizozom ve bazı kofulların oluşumunda da Golgi aygıtı görev alır.

Lizozom

Lizozom, içinde 50 kadar farklı hidroliz enzimi içeren, asidik pH’ye sahip tek zarlı organeldir.

Lizozom içindeki hidroliz enzimlerinin proteinleri granüllü endoplazmik retikulumda başlar ribozomlarda üretilir, granüllü endoplazmik retikulum bu proteinlere üç boyutlu yapılarını kazandırarak, molekülleri transport veziküller aracılığıyla golgiye gönderir. Golgi kendisine gelen pasif enzimleri işleyerek onlara son şeklini verir. İçinde aktif hidroliz enzimleri bulunan kesecikler halinde golgiden kopan bu organel lizozom olarak adlandırılır.

Lizozomun Görevleri

Koful (Vakuol)

Kofullar, hücrede pek çok fonksiyonu olan tek zarlı organeller olup hayvan hücrelerinde sayıca çok ama küçük boyutlu, bitki hücrelerinde sayıca az ama daha büyük boyutludur.

• Endositozla alınan besinleri taşıyan kofullar besin kofuludur.
• Besin kofulu lizozomla birleştiğinde sindirim kofulu oluşur.
• Atıkların depolandığı kofullar boşaltım kofuludur.
• Ter, hormon, enzim, tükürük, süt ve mukus gibi salgıları taşıyan kofullar salgı kofuludur.
• Tatlı sularda yaşayan tek hücreli protistlerde bulunan su boşaltan kofullar, kontraktil (vurgan) kofullarıdır. Kontraktil kofullar, hücrenin fazla ATP enerjisi harcayarak çalışır.
• Bitki hücrelerinde yaşlanmaya bağlı olarak daha küçük kofullar birleşerek tek ve büyük merkezi kofula dönüşür. Merkezi kofulla, sitoplazma pH’sini, ozmotik basıncı ve turgor basıncını düzenleyen, azotlu boşaltım atıklarını okzalat kristalleri şeklinde depolayan kofullarıdır.

Peroksisom

Oksidaz ve katalaz enzimlerini içeren tek zarlı bir organeldir.

Endoplazmik retikulumdan türevlenerek oluşabileceği gibi, daha önceki peroksizomların bölünmesiyle de oluşabilir.

Peroksizomlar; oksidaz enzimleri ile çeşitli molekülleri oksitlerken açığa çıkan H₂O₂ (hidrojen peroksit) gibi zehirli bileşikleri, katalaz enzimleri ile oksijen ve suya parçalayarak etkisiz hale getirir. Yani detoksifikasyon yapar.

Mantar, bitki ve hayvan hücrelerinde bulunan peroksizomlar özellikle hayvanların kalp, karaciğer ve böbrek hücrelerinde yoğun olarak bulunur.

Mitokondri

Mitokondriler, oksijenli solunum tepkimelerinin gerçekleştiği ve hücrenin yaşamsal faaliyetleri için gerekli ATP’nin üretildiği çift zarlı organellerdir.

Oksijenli solunumda amaç ATP ve ısı enerjisi üretmektir.

Aşağıdaki denklemde, bir glikoz molekülünün oksijenli solunum tepkimesi ile yıkımından açığa çıkan ürünler gösterilmiştir:

Mitokondrinin dış zar ve iç zar olmak üzere çift zarlı vardır. İç zar kıvrımlı olup bu kıvrımlara krista denir. Krista üzerinde ETS (Elektron taşıma sistemi) elemanları ve enzimler bulunur.

Mitokondrinin Yapısı

Mitokondrinin içinde sitozole benzeyen bir sıvı bulunur. Bu sıvıya matriks denir. Matrikste; çok sayıda halkasal DNA, RNA ve ribozom taşıyan mitokondri, bölünerek sayısını artırabilir.

Mitokondrilerde, çekirdeğin yönetiminde DNA eşlenmesi (replikasyon), RNA sentezi (transkripsiyon), protein sentezi (translasyon) olayları gerçekleşir.

Mitokondriler çekirdeğin yönetimde ikiye bölünerek sayılarını çoğaltabilir.

Enerji ihtiyacı fazla olan kas, sinir ve karaciğer hücrelerinde mitokondri sayısı da fazladır.

Plastitler

Plastitler bitki, öglena ve alg hücrelerinde bulunan çift zarlı organellerdir.

Kloroplast, kromoplast ve lökoplast olmak üzere üç çeşit plastit bulunur.

Plastitlerin kendilerine ait çok sayıda halkasal DNA’ları, RNA ve ribozomları vardır.

Plastitler, çekirdeğin yönetiminde DNA eşlenmesi (replikasyon), RNA sentezi (transkripsiyon), protein sentezi (translasyon) olaylarını gerçekleştirr.

Çekirdeğin yönetiminde ikiye bölünerek sayılarını artırabilir.

Plastitler, uygun ortam şartlarında birbirlerine dönüşebilir. Örneğin; yeşil renkli yaprakların sararmasi ile kloroplastlar kromoplastlara, patatesin ışık görmesi ile lökoplastlar kloroplastlara dönüşebilir.

I. Kloroplast

Yeşil renkli klorofil pigmentleri ile ışık enerjisini soğurarak inorganik maddelerden basit organik besinlerin üretildiği, fotosentez tepkimelerinin gerçekleştiği çift zarlı organeldir.

Aşağıda fotosentezin genel denklemi gösterilmiştir.

Kloroplastların dış zar ve iç zara ilaveten üçüncü bir zar sistemi olan tilakoit zarları vardır.

Aşağıdaki şekilde kloroplastın yapısı gösterilmiştir.

Kloroplastların içinde tilakoidlerin alt alta dizilmesi ile oluşan granumlar ve granumaların bir araya gelmesiyle oluşan granalar vardır. Bu yapıları çevreleyen tilakoit zarları üzerinde ışığı soğuran çok sayıda klorofil pigmenti, ETS elemanları ve enzimler yer alır. Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonları bu yapılar sayesinde gerçekleşir.

Kloroplastın içini dolduran sitozole benzeyen sıvıya stroma denir. Stromada çok sayıda halkasal DNA, RNA, ribozom ve enzimler bulunur. Stromada fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimeleri gerçekleşir.

II. Kromoplast

Klorofil haricinde sarı renkli ksantofil, kırmızı renkli likopen, turuncu renkli karoten pigmentlerini içeren plastitlerdir.

Kromoplastlar, bulundukları organlara renk verir. Limonun sarı, dömatesin kırmızı, havucun turuncu olmasının nedeni bu yapıların çok sayıda kromoplasta sahip olmasıdır.

Kromoplastlarda bulunan bu renk pigmentlerine karotenoidler denir. Kloroplastların yapısında klorofil pigmentlerine ek olarak karotenoidler de bulunur. Ancak klorofil miktarı kloroplastlarda diğer pigmentlere göre daha çok olduğu için kloroplastlar yeşil renklidir.

Karotenoidler de klorofil gibi ışığı soğuran pigmentlerdir. Ancak sadece karotenoidlerin soğurduğu ışık ile fotosentez yapılamaz. Bu nedenle kromoplastlarda fotosentez tepkimeleri gerçekleşmez.

Karotenoidler;

• klorofilin yapısını bozabilecek ışınları soğurarak klorofilden uzaklaştırma,
• klorofilin soğuramadığı dalga boylarına sahip ışınları soğurup klorofile aktarabilme,
• çiçeklere renk vererek hayvanları cezbedip tozlaşmaya yardımcı olma,
• pek çok hayvan için vitamin öncülü olma ve antioksidan özelliklere sahip olma

özellikleri ile faydalı pigmentlerdir.

III. Lökoplast

Lökoplastların içinde ışık soğuran renk pigmentleri yoktur. Bu nedenle renksiz plastitler olarak adlandırılırlar.

Lökoplastlar; nişasta, protein ve yağ gibi besinlerin depolandığı organellerdir. Bir bitkinin besin depolayan toprak altı kök ve gövdelerinde, toprak üstü meyve ve tohumlarında yoğun olarak lökoplast bulunur.