HÜCRE VE YAPISI

Hücrenin, insan fizyolojisini ve ilgili disiplinlerini anlayabilmek için öncelikli olarak ele alınması gerekmektedir. Fizyoloji, anatomi ve antrenman bilgisi gibi bir çok disiplinin hücrelerle çok yakın ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu makalede hücre kavramı ele alındı. Fakat genel konumuz antrenman bilimleri, egzersiz fizyolojisi, kinesyoloji ya da fonksiyonel anatomi olduğu için; biyoloji, fizik ve kimya alanlarının spesifik alanlarına girmeden ve tüm ayrıntıları incelemeden, sadece asıl konularımızı açıklamaya odaklandık. Bu ve bu seri ile devam edecek makalelerin, beden eğitimi ve ilgili bilim dalları ile ilgilenen herkese katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Ayrıca konuyla ilgili dersimizi, youtube kanalımızdan da takip edebilirsiniz.

Yeni Paylaşımlardan Haberdar Olmak İçin Abone Ol

Fizyoloji ve anatomi, organizmanın fonksiyonlarını ve parçalarının yapısını incelemektedir. Anatomi, vücudun yapısını incelerken; fizyoloji, organizmanın ve organizmayı oluşturan yapıların fonksiyonlarını incelemektedir. Bu incelemede fizyoloji; fizik, kimya ve biyoloji bilimlerinden de faydalanır.

Egzersiz fizyolojisi; insan organizmasının kassal çalışmalara cevabını ve uyumunu, sportif performansı arttırma amacını güden antrenmanların fizyolojik temellerini içeren bilim koludur.

Organizmanın Oluşumu

Organizma, en atom parçacıklarının birleşmesinden tüm bir canlı oluşumuna kadar devam eden bir sürecin sonucudur. Fizyoloji, organizmanın oluşumunu tüm birimleriyle açıklamaya çalışır.

Organizmanın Oluşumu
Organizmanın Oluşumu

Hücre

Canlının en küçük birimidir. Organizmanın metabolizma, büyüme, hareket vb. tüm işlevlerinden sorumludur. Ortalama 75 milyon civarındadırlar ve çok çeşitli ölçülerde (8 mikrometre- 30 cm..) olabilirler. Hücreler bir araya gelerek dokuları oluştururlar.

Hücrenin fiziksel yapısı
Hücrenin fiziksel yapısı

Hücreler canlıdır. Bu sebeple; bir kontrol merkezine (nükleus), iç taşıma sistemine (endoplazmik retikulüm), enerji kaynağına (mitokondri), ihtiyaç duyduğu maddeleri üretebilen organellere (golgi aygıtı vb.) ve artık maddeleri paketleyip atma görevini üstlenen (Lizozom) ünitelere ihtiyaç duyar. Ayrıntılara geçmeden önce bazı temel kavramların tanımlanması gerekmektedir.

Protoplazma: Hücreyi oluşturan maddelerin tümüdür.

Stoplazma: Hücrenin içini tamamen dolduran jele benzer sıvıdır.

Hücrenin Yapısı

Hücre; atomların, moleküllerin ve organellerin bir araya gelerek oluşturduğu canlı bir yapıdır. Fiziksel ve kimyasal olarak incelenmesi, hücreyi anlayabilmek adına kolaylık sağlayabilir.

Hücrenin Kimyasal Yapısı

Hücrenin kimyasal yapısını başlıca su, oksijen, karbondioksit, organik bileşikler, ve inorganik bileşikler oluşturur.

1- Su (stoplazma):

Hücrenin %75-90’ını oluşturur ve hücrenin içinin tamamını kapsar. İçinde; organik maddeler olan protein, karbonhidrat, lipit (yağ),vitamin, enzim ve hormonlar; inorganik maddelerden ise kalsiyum (Ca+), potasyum (K+), magnezyum (Mg+), azot (N+), fosfor (P+), demir (Fe+) ve çeşitli tuzlar bulunur.

Vücut sıvısı, sadece hücrenin içinde değildir. Hücrenin içindeki sıvılar intrasellüler sıvılar olarak tanımlanır ve toplam vücut sıvısının %60’ını oluşturur. Dışındaki sıvılar ise ekstrasellüler sıvılar olarak tanımlanır ve toplam vücut sıvısının %40’ını oluşturur.

İntrasellüler (%60) + ekstrasellüler (%40) = Toplam vücut sıvısı

2- Oksijen (O2) ve Karbondioksit (CO2)

Oksijen solunumla alınır, kan yoluyla hücreye taşınır ve hücrenin içinde enerji oluşumunda görev alır. Daha sonra oluşan karbondioksit, yine kan yoluyla akciğerlere taşınır ve atmosfere bırakılır. Yani oksijen ve karbondioksit, hücre içi ile atmosfer arasında dönüşüm halindedir.

3- İnorganik Bileşikler:

Çoğu iyon (erimiş) formunda bulunan asit, baz ve tuzlar, inorganik bileşikleri oluşturur. Bu iyonlardan (+) yüklüler katyon (örneğin: Na+), ( )yüklüler ise (örneğin: Cl¯ ) anyondur. Bu bileşiklerin çoğu kemik şekillenmesinde, sinir ve kas hücrelerindeki elektriksel olaylarda görevlidirler. Su ve mineraller de hücrenin inorganik sınıfındandır. Hücrede meydana gelen metabolik reaksiyonların kontrolü, kan pıhtılaşması, hücre oluşumu, kas kasılması, sinir uyarıların iletimi gibi işlemlerde inorganik bileşiklere ihtiyaç duyulur.

4- Karbonhidratlar:

Hücrenin yapısının %1’lik bölümünü meydana getirirler. Hücre içinde gereken enerjinin (ve dolayısıyla tüm vücut için de gereken enerjinin) önemli bir bölümü karbonhidratlardan sağlanmaktadır.

5- Lipitler (yağlar)

Hücrede bulunan yağlar kimyasal açıdan 3 grupta incelenebilir. Bunlar nötral yağlar, fosfolipitler ve kolesteroldür.

Nötral yağlar vücutta en çok bulunan yağlardır. Fosfolipitler ise, yapıları nötral yağlara benzemekle birlikte, hücrelerin ve organellerin membranlarının (zar) oluşumunda görev alırlar. Kolesterol ise, hormon yapımında kullanılır. Kolesterol hem  dışarıdan alınır hem de vücut sentezler. Yağlar, yüksek oranda enerji verirler.

6- Proteinler:

Proteinler sudan sonra vücutta en çok bulunan bileşiklerdir. Hücreyi oluşturan yapı taşlarıdır. Proteinler ise, amino asitlerin birbirlerine peptid bağı ile bağlanmaları sonucu oluşur. Antijenler, antikorlar ve enzimler gibi önemli bileşiklerin her biri proteindir.

Proteinler de enerji kaynağı olarak kullanılabilir fakat karbonhidratlar ya da yağlar kadar öncelikli değildirler. Proteinler, yapısal proteinler ve enzimler olarak 2 grupta incelemek mümkündür. Yapısal proteinler hücrelerin ve organellerin yapısal ihtiyaçlarını karşılarken, enzimler kimyasal reaksiyonlarda katalizör (hızlandırıcı etki) görevi görürler. Enzimler konusu, hücrenin genel konu akışının dağılmaması adına ayrı bir konu olarak ele alınacaktır.

Hücrenin Fiziksel Yapısı

Hücrenin fiziksel yapısını hücre zarı (membran) ve içindeki organeller oluşturur.

1.Hücre zarı (plazma membranı):

Hücre zarı protein ve lipitlerden yapılmıştır. Hücreyi diğer hücrelerden ve dış çevreden ayırır. Yarı geçirgen ve seçici geçirgen bir yapıdadır.Yani bazı maddelerin geçişini tamamen engellerken, bazı maddelerin geçişine olanak sağlar. Hücre zarının geçirgenliği temelde şu faktörlere bağlıdır.

a- Molekül hacmi ve tipi; büyük moleküller kolayca geçemezken su, amino asitler ve küçük moleküller geçebilir.

b- Yağların çözünürlüğü; membranda (zarda) yağlar olduğu için, yağda çözünebilen (eriyen) maddeler, hücre zarından geçebilir.

c- İyonların yükleri; iyonlar + ya da – yüklüdür. Tıpkı mıknatıs gibi, aynı yük grupları birbirini iterken, farklı yük grupları birbirini çeker. Hücrenin içindeki iyonların yükleri ile hücrenin dışındaki iyonların yükleri aynı ise, hücre zarından geçemezler. Eğer farklı ise, hücre zarından geçebilirler.

d- Taşıyıcı moleküllerin varlığı; bazı maddeler kendi kendine hücre zarından geçemez ve taşıyıcı bazı maddelerin (enzimler) olması gerekir. Taşıyıcı maddeler varsa hücre zarından geçiş sağlanır, yoksa sağlanamaz.

Hücre zarından geçişler tek bir yönü ifade etmez, hücrenin içinden dışına ya da dışından içine olabilir.

2. Ribozom:

Ribozom %35 Protein ve % 65 RNA moleküllerinden oluşmuştur. Proteinlerin aminoasitlerden oluştuğunu ifade etmiştik. Ribozom, aminoasitlerin bir araya getirilerek protein sentezinin yapılmasından sorunludur. Ribozom, endoplazmik retikulümün dış yüzeyinde bulunur.

3- Endoplazmik Retikulüm:

Endopazmik retikulüm, ismi en uzun organeldir. Bu uzunluk akla bir boru sistemini getirmektedir. Endoplazmik retikulüm, hücre ve çekirdek zarı boyunca devam eden kanal ve boru sistemidir. Molekül taşınmasından sorumludur.

Ayrıca endoplazik retikulüm, golgi aygıtıyla birlikte bazı maddeleri salgılar. granüllü ve granülsüz olmak üzere 2 türe sahiptir.

Granüllü endoplazik retikulüm, protein sentezler

Granülsüz endoplazik retikulüm ise, lipit sentezler.

4- Golgi Aygıtı (kompleksi):

En önemli görevi Lizozom üretmektir. Bunun dışında protein salgılar ve paketler. Ayrıca golgi aygıtı, çekirdeği yakınında konumlanmıştır ve çekirdek gibi hareket ederek, hücrenin önemli makro moleküllerini oluşturan, normal gelişme ve çalışmasını kontrol eden, hücrenin katabolik (parçalanma) ve anabolik (sentezleme) olaylarını dengede tutan organel olarak da tanımlanır.

5. Lizozomlar:

Zar ile çevrilidir ve içi sindirim enzimleriyle doludur. Hücrenin sindirim sistemidir. Hücrenin içine alınan zararlı ve artık maddeler parçalanır ve yutulur.

6- Mitokondri:

Mitokondri için, hücrenin akciğerleridir denilebilir. Hücre içi karbonhidrat, yağ (lipit) ve proteinler oksijen (O2) kullanılarak karbondioksit (CO2) ve suya (H2O) kadar okside edilir. Kısacası mitokondri, aerobik yolla ATP üretilen merkezdir. Antrenmanla birlikte sayıları artış gösterir (özellikle dayanıklılık antrenmanları). Mitokondri sayısı artarsa, dayanıklılık performansı da aynı oranda artar. Çünkü yüksek oranda mitokondri, yüksek oranda oksijenle oluşan ATP demektir. Mitokondride oluşan ATP, stoplazmaya geçer. ATP oluşumunda kullanılan oksijen ise, karbondioksit olarak atmosfere kadar taşınır ve atılır. Bu aşamada ayrıca su oluşur. Mitokondri içinde ve dışında gerçekleşen bu süreç, enerji konusunda ayrıntılarıyla tekrar ele alınacaktır.

7. Sentroller

Hücrenin bölünmesinde rol oynarlar. Çift olarak bulunurlar.

8. Nükleus (çekirdek)

Hücrenin yapımı ve aktivitelerini denetler, ribozomları yapar. DNA ve RNA molekülleri bulunur. Nükleus, ribozomlarla birlikte protein sentezi yapar. Bu sebeple, vücudun gelişimi sırasında ve ya antrenmanlarda ek protein sentezi yaparak kas hücrelerinin büyümesini (hipertrofi) sağlar.

Hücre Zarından Geçiş Hareketleri

Hücre faaliyetleri gereği, bazı maddelerin hücre içine alınması ya da hücre dışına çıkarılması gerekebilir. Bu geçiş hareketleri hücre zarından (membran) yapılır. Hücre zarından (membranından) geçişler, aktif ya da pasif taşıma ile gerçekleşir. Pasif taşıma ile, geçişler sırasında enerji harcanmaz ve maddeler, çok yoğun ortamdan az yoğun ortama yardımsız olarak geçerler. Aktif taşımada ise, madde geçişleri sırasında enerji harcanır ve yardımlı geçişler söz konusudur.

hücre içi Aktif ve Pasif Taşıma
Aktif ve Pasif Taşıma

Pasif Taşıma Sistemi

Difüzyon (Yayılma):

Hücre içi ile organeller arası birçok geçiş bu difüzyon yolu ile gerçekleşir. Geçiş; hücre içine ya da dışına doğru, yüksek yoğunluklu bölgelerden düşük yoğunluklu bölgeye doğru, bölgeler arasındaki yoğunluk eşitlenene kadar devam eder. Örneğin, O2 ile CO2 ‘nin kan ile hücre arası değişimi

hücre, Difüzyon
Difüzyon
Kolaylaştırılmış Difüzyon:

Glikoz gibi, yağda çözünmeyen bazı maddeler de hücre zarından geçebilir. Hücre zarından geçebilen taşıyıcı bir madde (enzim), taşınacak molekülü alır ve hücre zarından geçirir (içeri ya da dışarı).

Ozmosis:

Sadece su geçişini ifade eder. Su, hücre zarından kolaylıkla geçebilir.

hücre, Kolaylaştırılmış Difüzyon ve Ozmosis
Kolaylaştırılmış Difüzyon ve Ozmosis
Filtrasyon:

Hidrostatik basınca (su basıncı) bağlı olarak su ve madde geçişidir. Küçük ve orta hacimli maddeler bu yolla geçer. Yüksek basıncın olduğu bölgeden düşük basıncın olduğu bölgeye doğru, yoğunluk farkı var olduğu sürece hidrostatik basınç gerçekleşebilir. Basınç farkını oluşturan güç, kan basıncıdır.

Hidrostatik basınç sebebiyle su ve çözünebilen maddeler (çünkü bu maddeler hücre zarından kolayca geçebilir), bir membrandan ya da kapiller damardan dışarı çıkmaya zorlanır.

Kan; kalpten pompalandığı zaman, oldukça hızlı ve yüksek basınçlı akar ve kan damarlarının çeperlerine (damarların dış yüzeyine) önemli ölçüde basınç uygular (nabız). Bunun sonucunda sıvılar ve çözülebilen maddeler kapiller damarlardan ekstrasellüler aralığa doğru (hücre dışına doğru) geçmeye zorlanır. Örneğin, idrar oluşumu, kandan böbreklere ürenin geçişi…

hücre, Filtrasyon
Filtrasyon

Aktif Taşıma Sistemi

Bu geçiş hareketinde enerji harcanır. Bu hareket sisteminde, bir tür akıntıya karşı yüzme davranışı sergilenir. Bu sebeple kulaç atmak, yani enerji harcamak gerekir. Yani taşıyıcı, taşınacak molekülü enerji (ATP) harcayarak taşır. Aminoasitler, Na+ (sodyum) ve K+ (potasyum) bu yolla taşınır. Na+ sürekli hücre dışına, K+ ise hücre içine taşınır.

Hücrelerde pek çok iyonun aktif taşınması söz konusudur. Ancak bu konuda ilk akla gelen ve bütün hücrelerde bulunan mekanizma, Sodyum (Na+) – Potasyum (K+) pompası olup; hücre fonksiyonlarının sürdürülmesinde yaşamsal bir öneme sahiptir. Sodyum potasyum pompasında, hücre içine sızmış 3 sodyum (Na+) dışarı atılırken, dışarıda bulunan 2 potasyum (K+) hücre içine ATP harcanarak pompalanır. Bu şekilde hücrenin iyon, su dengesi, yaşam ve fonksiyonu korunur. Örneğin, homeostasis…

Kısacası aktif taşıma sisteminde, düşük yoğunluklu bölgeden yüksek yoğunluklu bölgeye doğru bir hareket söz konusudur. Ayrıca aktif taşınma ile madde iletimi de sağlanabilmektedir. Bu durum, endositoz ve ekzositoz yoluyla gerçekleşir.

Endositoz:

Bu yolla, hücre zarından geçecek ve hücre içine alınacak olan madde, hücre zarına tutunur, hücre zarında değişiklik olur (vezikül kesecikleri oluşur), madde vezikül kesesi içine alınır ve hücre içine alınır. Endositoz; pinositoz ve fagositoz olmak üzere 2 türlü gerçekleşir.

Pinositoz: Hücre içine sıvı alınır, bu olaya içme de denilir. Sıvıdan kasıt, hücre zarından geçemeyen, erimiş halde bulunan maddelerdir. Su değildir.

Fagositoz: Bakteri, ölü doku vb. maddelerin ve büyük moleküllerin hücre içine alınmasıdır.

Ekzositoz:

Hücre içinde olan ve dışarı atılması gereken maddeler veziküller içine alınır ve hücre dışına çıkarılır.

hücre, Endositoz ve Ekzositoz oluşumu
Endositoz ve Ekzositoz oluşumu

Endositoz ve ekzositoz olayında geçiş yapan maddeler, hücre zarından diğer anlatılan şekillerde geçemeyen maddelerdir.

Örneğin;

Enzimler
– Hormonlar (örneğin insulin)
– Düşük yoğunluklu lipoproteinler (LDL)
– Grip virüsü ve difteri toksini vb…

Konularla ilgili videolarımız için, youtube kanalımızı takip edebilirsiniz.

Bir cevap yazın

error

Paylaşımı Beğendiyseniz, Paylaşabilirsiniz