YKS Biyoloji · Hücre · BİO-BY02-L01

Hücre teorisi

TYTher yıl mutlaka soru çıkan konu· 8 bölüm

1Kanca

On yedinci yüzyılın ortasında bir İngiliz bilim insanı, şişe kapağı yapımında kullanılan mantar kabuğundan ince bir dilim kesip kendi yaptığı mikroskobun altına koydu. Gördüğü şey, bal peteğini andıran, yan yana dizilmiş küçük boş odacıklardı. Bu odacıklara manastırlardaki küçük odalara benzettiği için "hücre" adını verdi. Gördüğü, aslında çoktan ölmüş hücrelerin boş kalmış çeperleriydi; ama bu basit gözlem, canlıların neyden yapıldığı sorusuna verilecek iki yüzyıllık bir cevabın ilk adımı oldu. Temel bileşenler modülünde canlıların yapısındaki molekülleri tanıdık. Bu derste önce o moleküllerin bir araya geldiği birimin nasıl keşfedildiğine, ardından bu keşiflerin hangi ilkelerde birleştiğine bakıyoruz.

2Hedefler

Hücre teorisinin gelişimine katkıda bulunan başlıca bilim insanlarını ve buluşlarını sıralarsın.
Hücre teorisinin maddelerini ve modern eklerini açıklarsın.
Işık ve elektron mikroskoplarını büyütme ve ayırma gücü bakımından karşılaştırırsın.
Hücrelerin neden küçük olduğunu yüzey-hacim ilişkisiyle açıklar, teorinin kapsamını değerlendirirsin.

3Konu anlatımı

Görünmeyeni görmek

Hücrelerin çoğu çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür; bu yüzden hücrenin hikâyesi, mikroskobun hikâyesiyle birlikte başlar. 1665'te Robert Hooke, mantar kabuğundan aldığı ince bir kesiti incelediği gözlemlerini yayımladı ve gördüğü odacıklara hücre adını verdi. Mantar ölü bir doku olduğu için Hooke'un gördükleri canlı içeriği değil, boş kalan hücre çeperleriydi. Aynı yüzyılda Hollandalı Antonie van Leeuwenhoek, kendi yaptığı tek mercekli güçlü mikroskoplarla su damlalarında ve dişlerden aldığı örneklerde hareket eden küçük canlılar gözledi. Böylece tek hücreli canlıları ve bakterileri ilk görenlerden biri oldu.

Çekirdek ve sistematik gözlem

On dokuzuncu yüzyılda mikroskoplar gelişti ve canlı dokular daha düzenli biçimde incelenmeye başlandı. Robert Brown, bitki hücrelerinin içinde düzenli olarak bulunan bir yapıyı tanımladı ve ona çekirdek adını verdi. 1838'de botanikçi Matthias Schleiden, incelediği bütün bitki dokularının hücrelerden oluştuğu sonucuna vardı. Bir yıl sonra Theodor Schwann, aynı sonucun hayvan dokuları için de geçerli olduğunu gösterdi. Bitkiler ve hayvanlar artık ortak bir yapı birimi paylaşıyordu.

Hücreler hücrelerden

Schleiden ve Schwann'ın açıklayamadığı bir soru kalmıştı: yeni hücreler nereden geliyordu? Bazı bilim insanları hücrelerin cansız maddeden kendiliğinden oluşabileceğini düşünüyordu. 1855'te Rudolf Virchow, yeni hücrelerin ancak var olan hücrelerin bölünmesiyle oluştuğunu savundu; Latince "her hücre bir hücreden" anlamına gelen ifade ona atfedilir. Aynı fikrin önemli kanıtları Robert Remak'ın hücre bölünmesi gözlemlerinde de bulunuyordu. Virchow bu ilkeyi hastalıkların anlaşılmasına da uyguladı ve hastalıkların hücre düzeyindeki değişikliklerle açıklanabileceğini savundu. Kısa süre sonra Pasteur'ün deneyleri canlıların kendiliğinden oluşmadığını göstererek bu ilkeyi destekledi.

Teorinin maddeleri

Bu katkılar, biyolojinin temel ilkelerinden biri olan hücre teorisinde birleşti:

Tek hücreli olsun çok hücreli olsun, her canlının yapısı hücrelere dayanır.
Hücre, canlılığın yapı ve işlev bakımından en küçük birimidir; canlılık özelliklerinin hepsini gösterebilen ondan daha küçük bir yapı yoktur.
Yeni hücreler yalnızca var olan hücrelerin bölünmesiyle oluşur.

Bugünkü bilgiyle bu maddelere eklemeler yapılır: hücre bölünürken kalıtım bilgisi, yani DNA, yeni hücrelere aktarılır; canlının metabolizması hücrelerin içinde gerçekleşir ve bütün hücreler temel kimyasal bileşim bakımından birbirine benzer. Hücre teorisi, farklı canlılardan birikmiş sayısız kanıta dayanan geniş bir açıklama olduğu için bir teori olarak anılır; bu kelime burada tahmin anlamına gelmez.

Mikroskoplar

Hücreleri incelemek için iki tür mikroskop kullanılır. Işık mikroskobu, görünür ışığı ve merceklerle büyütmeyi kullanır; canlı hücreleri ve hücre bölünmesini izlemeye uygundur. Saydam hücreleri daha belirgin görmek için örnekler çoğu zaman boyanır; örneğin metilen mavisi çekirdeği koyu bir renkle ortaya çıkarır. Elektron mikroskobu ise ışık yerine elektron demeti kullanır ve yirminci yüzyılda geliştirilmiştir. Bir mikroskobun değeri yalnızca ne kadar büyüttüğüne değil, birbirine çok yakın iki noktayı ayrı ayrı gösterebilme yeteneğine, yani ayırma gücüne bağlıdır. Elektron mikroskobunun ayırma gücü çok daha yüksektir ve ribozom gibi ışık mikroskobunda seçilemeyen küçük yapıları gösterebilir. Buna karşılık örneklerin özel olarak hazırlanması gerektiği için genellikle canlı hücreler bu yöntemle izlenemez.

Hücre neden küçük

Hücrenin besin, oksijen ve atık alışverişi zarı üzerinden yapılır. Bir hücre büyüdükçe hacmi, yüzey alanından çok daha hızlı artar. Kenarı bir birim olan küp biçimli bir hücrenin yüzey alanı 6, hacmi 1 birimdir; yüzey-hacim oranı 6'dır. Kenar iki katına çıkarsa yüzey 24, hacim 8 olur ve oran 3'e iner. Oran küçüldükçe zar, hücrenin içindeki ihtiyacı karşılayamaz hale gelir. Bu yüzden hücrelerin çoğu küçüktür ve büyüyen hücreler belli bir boyuta ulaşınca bölünür.

Hücrelerin boyutları ve ölçek

Hücreler küçüktür, ama hepsi aynı ölçüde küçük değildir. Hücre boyutları genellikle mikrometreyle ölçülür; bir mikrometre, milimetrenin binde biridir. Bakteriler genellikle birkaç mikrometre büyüklüğündedir. İnsan hücrelerinin çoğu bundan birkaç kat büyüktür, ama yine de çıplak gözle görülemez. İnsan yumurta hücresi insan vücudunun en büyük hücrelerinden biridir ve çıplak gözle güçlükle seçilebilir. Bir kuş yumurtasının sarısı ise, dışındaki ak ve kabuk hariç tutulursa, tek bir hücredir. Bazı hücreler boyca değil uzunlukça dikkat çeker: omuriliği bacaklara bağlayan sinir hücrelerinin uzantıları bir metreye yaklaşabilir. Bu çeşitlilik yüzey-hacim kuralını çiğnemez; uzun ve ince hücrelerde de zar, içteki her noktaya yakın kalır.

Teorinin kapsamı

Hücre teorisi canlılığı hücreye bağlar. Hücresel yapısı olmayan virüsler bu yüzden canlı sayılmaz ve teorinin kapsamı dışında kalır. Organeller ise hücrenin parçalarıdır ve hücreden ayrıldıklarında tek başlarına yaşayamaz. Teorinin gücü, bakteriden balinaya kadar bütün canlıları aynı temel yapı birimiyle açıklayabilmesinden gelir; biyolojinin birçok dalı bu ortak zeminin üzerine kurulur. Bir yaranın iyileşmesi, bir tohumun büyümesi ya da bir bebeğin gelişmesi, hepsi var olan hücrelerin bölünmesiyle açıklanır.

Hücreler ortak bir plana göre kurulsa da hepsi aynı değildir. Sıradaki ders, hücreleri zarla çevrili bir çekirdeğe sahip olup olmamalarına göre ayıran temel ayrımı, prokaryot ve ökaryot hücreleri ele alıyor.

4Çözümlü örnekler

Örnek 1 — Tarih

Soru: Hayvan dokularının da hücrelerden oluştuğunu gösteren bilim insanı kimdir?

A) Hooke
B) Schleiden
C) Schwann
D) Brown
E) Leeuwenhoek

Çözüm: Schwann, Schleiden'in bitkiler için vardığı sonucu hayvanlara genişletti. Cevap: C.

Örnek 2 — Teorinin maddesi

Soru: Hangisi hücre teorisinin maddelerinden biri değildir?

A) Bütün canlılar hücrelerden oluşur.
B) Hücre canlılığın en küçük birimidir.
C) Yeni hücreler var olan hücrelerden oluşur.
D) Bütün hücrelerde zarla çevrili bir çekirdek bulunur.
E) Canlıların metabolizması hücrelerde gerçekleşir.

Çözüm: Bakterilerde zarla çevrili çekirdek yoktur; teori böyle bir şart koymaz. Cevap: D.

Örnek 3 — Yüzey-hacim oranı

Soru: Küp biçimli bir hücrenin kenar uzunluğu iki katına çıkarsa yüzey-hacim oranı nasıl değişir?

A) Yarıya iner.
B) Oran iki kat büyür.
C) Dört katına çıkar.
D) Değişmez.
E) Sekiz katına çıkar.

Çözüm: Yüzey dört, hacim sekiz katına çıkar; oran yarıya iner. Cevap: A.

Örnek 4 — Mikroskop

Soru: Ribozomları görmek isteyen bir araştırmacı hangi aracı kullanmalıdır?

A) Büyüteç
B) Işık mikroskobu
C) Teleskop
D) Çıplak göz
E) Elektron mikroskobu

Çözüm: Ribozomlar ışık mikroskobunun ayırma gücünün altında kalır. Cevap: E.

5Tuzaklar

Hooke'un canlı hücre gördüğünü sanmak. Gördüğü, mantarın ölü hücre çeperleriydi.
Teoriyi tek bir bilim insanına bağlamak. Teori farklı kişilerin katkılarıyla birikti.
Bütün hücrelerde çekirdek olduğunu sanmak. Bakterilerde zarla çevrili çekirdek yoktur.
Büyütmeyi ayırma gücüyle karıştırmak. Ayrıntıyı gösteren ayırma gücüdür.
"Teori" kelimesini tahmin sanmak. Hücre teorisi güçlü kanıtlarla desteklenir.

6Tekrar kartı

Hooke (1665): mantar kesiti, "hücre" adı, ölü çeperler. Leeuwenhoek: canlı tek hücreliler.
Brown: çekirdek. Schleiden (1838): bitkiler. Schwann (1839): hayvanlar.
Virchow (1855): her hücre bir hücreden (atfedilir; Remak'ın kanıtları).
Teori: canlılar hücrelerden oluşur; hücre en küçük birimdir; hücre hücreden gelir. Ek: DNA aktarılır, metabolizma hücrede.
Işık mikroskobu canlı hücre; elektron mikroskobu yüksek ayırma gücü.
Hücre küçüktür: boyut büyüdükçe yüzey-hacim oranı düşer.

7Alıştırma

Soru 1 · Kolay
"Hücre" adını ilk kullanan bilim insanı kimdir?
1. A)Virchow
2. B)Schwann
3. C)Hooke
4. D)Pasteur
5. E)Mendel
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: C. Hooke mantar kesitinde gördüğü küçük odacıklara bu adı verdi.
Soru 2 · Kolay
Hooke'un mantar kesitinde gördüğü yapılar nelerdi?
1. A)Canlı bakteriler
2. B)Hücre çekirdekleri
3. C)Ribozomlar
4. D)Kloroplastlar
5. E)Ölü hücrelerin boş kalmış çeperleri
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: E. Mantar ölü bir dokudur; Hooke canlı içeriği değil, boş kalan çeperleri görmüştü.
Soru 3 · Kolay
Bitkilerin hücrelerden oluştuğu sonucuna varan bilim insanı kimdir?
1. A)Schleiden
2. B)Virchow
3. C)Pasteur
4. D)Leeuwenhoek
5. E)Hooke
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: A. Schleiden bitki dokularını inceleyerek bu sonuca vardı; Schwann aynı fikri hayvanlara genişletti.
Soru 4 · Kolay
Hangisi hücre teorisinin maddelerinden biri değildir?
1. A)Bütün canlılar hücrelerden oluşur.
2. B)Hücre canlılığın en küçük birimidir.
3. C)Yeni hücreler var olan hücrelerden oluşur.
4. D)Bütün hücrelerde çekirdek bulunur.
5. E)Metabolizma hücrelerde gerçekleşir.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: D. Bakterilerde zarla çevrili çekirdek yoktur ve teori böyle bir şart koymaz.
Soru 5 · Orta
"Her hücre önceden var olan bir hücreden gelir" ilkesi en çok kime atfedilir?
1. A)Hooke
2. B)Virchow
3. C)Schleiden
4. D)Brown
5. E)Leeuwenhoek
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: B. İlke Virchow'a atfedilir; aynı fikrin kanıtları Remak'ın çalışmalarında da bulunuyordu.
Soru 6 · Orta
Leeuwenhoek'un hücre biliminin gelişimine katkısı nedir?
1. A)Hücre teorisini yazması
2. B)Çekirdeği adlandırması
3. C)Kendi yaptığı mikroskoplarla canlı tek hücreli organizmaları ilk gözlemleyenlerden olması
4. D)Elektron mikroskobunu icat etmesi
5. E)Hayvan hücrelerini sınıflandırması
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: C. Leeuwenhoek su damlasında ve dişlerden aldığı örneklerde hareket eden küçük canlılar gördü.
Soru 7 · Orta
Hücrenin canlılığın temel birimi sayılmasının nedeni nedir?
1. A)En büyük yapı olması
2. B)Yalnız bitkilerde bulunması
3. C)Hiç bölünmemesi
4. D)Çekirdeğinin olması
5. E)Canlılık özelliklerinin hepsini gösterebilen en küçük yapı olması
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: E. Hücreden daha küçük parçalar, örneğin organeller, tek başına yaşayamaz.
Soru 8 · Orta
Hücre teorisinin gelişmesinde en belirleyici teknolojik gelişme hangisidir?
1. A)Mikroskobun gelişmesi
2. B)Teleskobun icadı
3. C)Termometrenin icadı
4. D)Pusulanın bulunması
5. E)Matbaanın yaygınlaşması
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: A. Hücreler çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür; gözlem ancak büyütmeyle mümkün oldu.
Soru 9 · Orta
Elektron mikroskobunun ışık mikroskobuna göre üstünlüğü nedir?
1. A)Canlı hücreleri izlemeye daha uygun olması
2. B)Daha ucuz olması
3. C)Renkli görüntü vermesi
4. D)Çok daha yüksek ayırma gücüyle hücre içindeki küçük yapıları gösterebilmesi
5. E)Hiç hazırlık gerektirmemesi
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: D. Elektron demeti ışıktan çok daha küçük ayrıntıları birbirinden ayırt etmeye izin verir.
Soru 10 · Orta
Hücrelerin çoğunun küçük olmasının nedeni nedir?
1. A)Büyük hücrelerin hiç bölünmemesi
2. B)Küçük hücrede yüzey alanının hacme oranının büyük olması ve madde alışverişinin yeterli kalması
3. C)Hücrelerin ışığı sevmemesi
4. D)Büyük hücrelerin çekirdeksiz olması
5. E)Hücrelerin su içermemesi
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: B. Hücre büyüdükçe hacim yüzeyden hızlı artar ve zar ihtiyacı karşılayamaz hale gelir.
Soru 11 · Orta
Kendiliğinden oluşum görüşünün çürütülmesi hücre teorisinin hangi maddesini destekler?
1. A)Hücrenin en küçük birim olduğu maddesini
2. B)Hücrelerin çekirdek taşıdığı görüşünü
3. C)Hücrelerin hep aynı büyüklükte olduğu görüşünü
4. D)Virüslerin canlı olduğu görüşünü
5. E)Hücrelerin var olan hücrelerden geldiği ilkesini
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: E. Pasteur'ün deneyleri canlıların cansızdan değil, canlıdan geldiğini gösterdi.
Soru 12 · Zor
Virüsler hücre teorisi açısından nasıl değerlendirilir?
1. A)Teorinin en güçlü kanıtıdır.
2. B)En küçük hücrelerdir.
3. C)Hücresel yapıları olmadığı için canlı sayılmaz ve teorinin kapsamı dışında kalır.
4. D)Çekirdekli hücrelerdir.
5. E)Bitki hücreleridir.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: C. Teori canlıları hücreye bağlar; hücresiz yapılar bu tanıma girmez.
Soru 13 · Zor
Hücre teorisine "teori" denmesinin nedeni nedir?
1. A)Farklı canlılardan toplanmış güçlü kanıtlara dayanan geniş bir açıklama olması
2. B)Henüz hiç sınanmamış olması
3. C)Tek bir kişinin tahmini olması
4. D)Yanlış olduğunun bilinmesi
5. E)Matematiksel bir formül olması
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: A. Teori, kanıtlarla sağlamlaşmış ve olayları açıklayan bir çerçevedir; tahmin anlamına gelmez.
Soru 14 · Zor
Bir yaranın iyileşmesi hücre teorisiyle nasıl açıklanır?
1. A)Yeni hücrelerin cansız maddeden oluşmasıyla
2. B)Kanın hücreye dönüşmesiyle
3. C)Virüslerin hücre üretmesiyle
4. D)Yara çevresindeki hücrelerin bölünerek yeni hücreler üretmesiyle
5. E)Organellerin birleşmesiyle
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: D. Yeni hücreler hiçlikten değil, var olan hücrelerin bölünmesinden gelir.
Soru 15 · Zor
Kenar uzunluğu 1 birim ve 2 birim olan küp biçimli iki hücrenin yüzey-hacim oranları için hangisi doğrudur?
1. A)Oranlar eşittir.
2. B)Küçük hücrenin oranı büyüğün iki katıdır.
3. C)Büyük hücrenin oranı küçüğün iki katıdır.
4. D)Büyük hücrenin oranı dört kat fazladır.
5. E)Küçük hücrenin oranı sekiz kat fazladır.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: B. Küçük küpte oran altı, büyük küpte üçtür; boyut iki katına çıkınca oran yarıya iner.

8Ustalık kapısı

5 soru, 5 dakika. 4 ya da 5 doğru yaptıysan sıradaki derse, «Prokaryot ve ökaryot hücre» dersine geç. 3 ve altındaysan 3. ve 4. bölümü yeniden oku, sonra kapıyı bir kez daha çöz.

Soru 1 · Orta
Theodor Schwann'ın hücre teorisine katkısı nedir?
1. A)Hücre adını vermesi
2. B)Hayvanların da hücrelerden oluştuğunu göstermesi
3. C)Çekirdeği adlandırması
4. D)Elektron mikroskobunu geliştirmesi
5. E)Bakterileri ilk görmesi
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: B. Schwann, Schleiden'in bitkiler için vardığı sonucu hayvan dokularına genişletti.
Soru 2 · Orta
Robert Brown hücre bilimine hangi katkıyı yapmıştır?
1. A)Hücre teorisini yazdı.
2. B)Hayvan hücrelerini inceledi.
3. C)Mikroskobu icat etti.
4. D)Bitki hücrelerinde çekirdeği tanımladı.
5. E)Kendiliğinden oluşumu çürüttü.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: D. Brown, çekirdeğin hücrelerde düzenli olarak bulunan bir yapı olduğunu fark etti.
Soru 3 · Zor
Hangisi hücre teorisine bugünkü bilgiyle yapılan eklerden biridir?
1. A)Kalıtım bilgisi hücre bölünürken yeni hücrelere aktarılır.
2. B)Bütün hücreler aynı büyüklüktedir.
3. C)Hücreler cansız maddeden oluşabilir.
4. D)Virüsler en küçük hücrelerdir.
5. E)Yalnız bitkiler hücrelerden oluşur.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: A. Bugünkü bilgiyle, yeni hücre ana hücrenin DNA'sının bir kopyasını taşır.
Soru 4 · Zor
Çok hücreli bir canlıda tek bir hücrenin rolü için hangisi doğrudur?
1. A)Hücreler tek başına canlı değildir.
2. B)Bütün hücreler aynı işi yapar.
3. C)Hücreler yalnız enerji depolar.
4. D)Hücreler hiç bölünmez.
5. E)Her hücre kendi canlılık işlevlerini sürdürür ve iş bölümüyle bütünün yaşamına katkıda bulunur.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: E. Hücreler dokuları, dokular organları oluşturur; ama her biri canlı bir birimdir.
Soru 5 · Zor
Hooke hücreleri on yedinci yüzyılda gördüğü halde hücre teorisi neden ancak on dokuzuncu yüzyılda kurulabildi?
1. A)Hooke'un gözlemleri yanlıştı.
2. B)Hücreler o dönemde yoktu.
3. C)Canlı dokuların sistematik incelenmesi ve hücre bölünmesinin gözlenmesi için gelişmiş mikroskoplar ve yeni kanıtlar gerekiyordu.
4. D)Bilim insanları mikroskop kullanmayı reddediyordu.
5. E)Teori tek bir gözleme dayanıyordu.
Önce çöz, sonra cevabı açCevabı gizle
Cevap: C. Teori tek bir gözlemle değil, farklı canlılardan birikmiş kanıtlarla kurulmuştur.

BY02 — Hücre

Modülün bütün dersleri bitince işaretle; modül 1, 3, 7 ve 21. günlerde YKS ana sayfasındaki tekrar listesine döner.