Hücre zarı, stoplazma, çekirdek nedir?

Hücre zarı, stoplazma, çekirdek nedir?

Sitoplâzma, yarı sıvı matriks olup, plazma zarı ile nükleus arasını doldurur. Stoplazmanın submikroskobik morfolojisi 1945 yılında Porter tarafından elektron mikroskobu ile yapılan çalışmalar sonunda aydınlatılmıştır. Bir canlıda saptanan her türlü canlılık olayları stoplazma içerisinde geçer. Genellikle saydam ve homojen bir kitle oluşturur.
Stoplazma, hücrenin tamamını kaplayan bir plastittir.Hücrenin yaşamsal olaylarının gerçekleştiği yerdir.Stoplazmanın miktarı hücrenin boyutuna göre değişir.


Hücre zarı ya da hücre membranı, hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan katmandır.
Hücre zarını ayırarak doğrudan analizlerden önce hücre zarının moleküler yapısı hakkındaki kuramlar, dolaylı kanıtlara dayanır. Yağda eriyen maddeler hücre zarından kolayca geçebildiği için, Overton (1902), hücre zarının ince bir lipit tabakasından yapıldığını ileri sürmüştür. Gorter ve Grendel (1902), hücre zarının iki lipit molekülü kalınlığında bir tabaka (bilayer) olduğunu ileri sürmüşlerdir. Geçirgenlik, yüzey gerilimi elektrik ve kimyasal özelliklerini göz önünde bulundurarak, Danielli ve Davson 1935'de hücre zarının simetrik zar modelini teklif etmişlerdir. Bu modele göre, zarın yapısında tek tabakalı iki protein yaprağı arasında lipit molekülleri vardır. Lipit moleküllerinin polar uçları (hidrofilik kısımları) dışa doğrudur ve protein tabakalarıyla örtülüdür. Moleküler yapıyla ilgili ikinci model, Robertson (1959) tarafından teklif edilen asimetrik zar modelidir. Asimetrik zar modelinde, ortada iki molekül kalınlığında lipit tabakası, iki tarafında da tek molekül kalınlığında protein tabakası vardır. İki model de birbirine benzemekle, arasındaki fark; birinci simetrik modelde ortadaki lipit molekül sırasının veya tabakasının kalınlığı belli değildir. Yani, iki veya daha fazla lipit molekül sırasının bulunup bulunmadığını gösteren hiçbir kanıt yoktur. Oysa, asimetrik modelde ortadaki lipit moleküllerinin sayısı sadece ikidir. İki model arasında ikinci önemli fark, lipit tabakasının iki yanındaki protein tabakalarının simetrik modele simetrik, asimetrik modele ise, kendisine eklenen yeni elementlerden dolayı sitoplazma tarafındaki protein tabakasının dıştaki protein tabakasından belli kimyasal farklar göstermesi, yani asimetrik oluşudur. Daha sonraları ortaya çıkan teori ise, Danielli-Davson'un modelidir. Danielli-Davson'a göre, lipit moleküllerinin polar, hidrofilik uçlarının koyu bölgeleri şekillendirdiği, polar olmayan, hidrofobik yağ asidi zincirlerinin açık renk bölgeleri şekillendirdiği düşünülmektedir. Bu modellerde hücre zarı, fosfolipit elementlerin kimyasal özelliğinden dolayı iki tabakalı görülür. Bu üç tabakalı yapı, plazma zarı dışında hücrenin sitoplazmada bulunan tüm zarlı yapılarında da görülmektedir. Danielli-Davson ve Robertson modelleri, hücre zarının elektriksel ve pasif geçirgenlik özelliklerini açıklamak yeterlidir. Bununla beraber, zardaki protein elemanlarının aktif taşınmayı nasıl gerçekleştirdiğini anlamak bu modelle zordur. Danielli ve Davson modelinin, hücre zarının işleyişini tam olarak ortaya koyamamasından dolayı, yeni hücre zarı modelleri geliştirilmiştir. 1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından hücre zarının tüm özelliklerin açıklayan bir model ileri sürülmüştür. Böylece, mozaik zar modeli ya da akışkan-mozaik zar modeli 1966 yılında Singer ve Lenard tarafından ortaya atılmasına rağmen, 1972'de yayınlanmıştır. Bu modelde fosfolipit tabakaları daha önceki modellerdekine benzer şekilde hidrofilik başları zarın yüzeyine doğru, hidrofobik kuyrukları ise, içe doğru sıralanır. Asıl farklılık proteinlerin dizilişinde görürlür. Bu modelde proteinler zarın hem iç, hem dış yüzeyinde mozaik şekilde dağılırlar ve devamlı bir tabaka meydana getirmezler. Hücre zarında bulunan zar proteinleri; bu modelde yağ tabakasının her iki yüzünde olan ekstrinsik proteinler, yağ tabakasının içine gömülmüş olanlar ise; intrinsik proteinler olarak kabul edilmiştir. Bir lipit denizinde yüzen, protein ve glikoproteinlerden yapılmış, almaç denilen özel bölgelerle dışarıya açılan bir model olarak mozaik zar modeli günümüzde de geçerliliğini korumaktadır.


Hücre çekirdeği, ya da nükleus, ökaryot hücrelerin çoğunda bulunan zarla kaplı bir organeldir. Hücrenin genetik bilgilerinin çoğu, hücre çekirdeğinin içinde katlı uzun doğrusal DNA molekülleri ile histon gibi birçok proteinin biraraya gelerek oluşturduğu kromozomlarda bulunur. Bu kromozomların içindeki genler hücrenin çekirdek genomunu oluşturur. Hücre çekirdeğinin işlevi bu genlerin bütünlüğünü devam ettirmek ve gen ekspresyonunu düzenleyerek hücre işlevlerini kontrol altında tutmaktır. Çekirdeği çıkarılan her hücre bir süre sonra ölür.
Çekirdeğin ana yapı elemanları, organelin tamamını kaplayan çift katmanlı bir zar olan ve içindekileri hücre sitoplazmasından ayrı tutan çekirdek kılıfı ile hücrenin tamamına destek sağlayan hücre iskeletine benzer ve çekirdeğe mekanik destek sağlayan ağ yapısındaki hücre lâminasıdır. Birçok molekülün çekirdek kılıfından geçememesi nedeniyle, moleküllerin hareketini sağlamak için çekirdek gözenekleri gerekir. Bu gözenekler çekirdek kılıfının her iki katmanını da geçer ve küçük moleküller ile iyonların serbest dolaşmasını sağlayan bir kanal oluştururlar. Proteinler gibi daha büyük moleküllerin hareketi daha kontrollüdür ve taşıyıcı proteinler tarafından kolaylaştırılan etkin bir taşıma işlemi gerektirir. Gözenekler sayesinde olan hareket hem gen ekspresyonu hem de kromozom sürekliliği için gerekli olduğundan çekirdek taşınımı hücre işlevi için çok büyük önem taşır.
Her ne kadar hücre çekirdeği içinde zarla kaplı cisimler bulunmasa da içindekiler aynı yapıda değildir ve özgün proteinler, RNA molekülleri ve DNA kümeleri gibi daha küçük cisimler bulunur. Bu cisimlerin içinde en çok bilineni ribozomların birleşmesinde görev alan çekirdekçiktir. Ribozomlar, çekirdekte üretildikten sonra sitoplazmaya taşınır ve orada mRNA’yı dönüştürürler.
Hücre çekirdeği bulunan ilk organeldir ve 1802’de Franz Bauer tarafından tanımlanmıştır. Daha sonra 1831 yılında İskoçyalı botanikçi Robert Brown tarafından Linnean Society of London’da yapılan bir konuşmada daha ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. Mikroskopla orkideleri inceleyen Brown çiçeğin dış katmanlarındaki hücrelerde gözlemlediği donuk alana areola ya da nükleus (çekirdek) adını vermiştir. Ancak olası bir işlev önermemiştir. 1838 yılında Matthias Schleiden hücre çekirdeğinin hücrelerin oluşmasında rol aldığını önererek hücre kurucu anlamına gelen sitoblast adını kullanmaya başladı. Sitoblastların etrafında yeni hücrelerin biriktiğini gözlemlediğine inandı. Hücrelerin bölünerek çoğaldığını göstermiş olan ve pek çok hücre tipinde çekirdek olmadığına inanan Franz Meyen bu görüşe şiddetle karşı çıkıyordu. Hücrelerin sitoblast ya da başka yolla baştan oluşması düşüncesi, hücrelerin yalnızca hücreler meydana geldiği paradigmasını (Omnis cellula e cellula) yayan Robert Remak (1852) ve Rudolf Virchow’un (1855) çalışmaları ile tezat oluşturuyordu. Hücre çekirdeğinin işlevi belirsiz olarak kaldı.
1876 ve 1878 yılları arasında Oscar Hertwig, deniz kestanesi yumurtalarının döllenmesi üzerine yayımladığı çeşitli çalışmalarında sperm çekirdeğinin oosit içine girerek çekirdeğiyle kaynaştığını gösterdi. Bireyin tek çekirdekli bir hücreden gelişebileceği bu çalışmalar ile ilk defa olarak önerilmiştir. Bu teori Ernst Haeckelin, bir türün tüm soyoluşunun (phylogeny) embriyo gelişmesi sırasında tekrarlandığını, ve bu süreçte ilk çekirdekli hücrenin de Monerula adı verilen yapısız öncül mukus kütlesinden (Urschleim) yeniden oluştuğu teorisi ile çelişiyordu. Bu nedenle döllenme için sperm çekirdeğinin gerekliliği uzun bir süre tartışılmıştır. Ancak Hertwig gözlemlerini amfibyumlar ve yumuşakçalar gibi diğer hayvan grupları üzerinde de doğruladı. Eduard Strasburger de aynı sonuçlara bitkiler için ulaştı (1884). Bu çalışmalar hücre çekirdeğine kalıtımda önemli bir görev verilmesi fikrine yol açmıştır. 1873 yılında August Weismann kalıtımda ana ve baba eşey hücrelerinin eşdeğerde olduklarını koyutunu ileri sürdü. Hücre çekirdeğinin genetik bilgiyi taşıma işlevi ancak daha sonraları, mitoz bölünmenin keşfinden ve Mendel yasasının 20. yüzyılın başlarında tekrar bulunarak kalıtımda kromozom teorisinin oluşturulmasından sonra açığa kavuşmuştur. [3]