Organeller I: ribozom, ER, Golgi, lizozom

Pankreasın sindirim enzimi üreten hücreleri her gün büyük miktarda protein üretip bağırsağa gönderir. Bu iş bir fabrikadaki üretim bandına benzer: bir yerde ürün yapılır, başka bir yerde işlenir, bir başka yerde paketlenip etiketlenir ve sonunda kapıdan dışarı çıkar. Aynı hücrenin içinde, işi biten ya da yıpranan parçaları söküp hammaddesini geri kazanan bir geri dönüşüm birimi de çalışır. Bir önceki derste hücrenin keseciklerle madde alıp verdiğini gördük. Bu derste önce o keseciklerin içeriğini üreten ve hazırlayan dört yapıya, ardından bu yapıların birbirine bağlanarak oluşturduğu sisteme bakıyoruz.

• Ribozomun yapısını, yerlerini ve serbest ribozom ile ER'ye bağlı ribozom farkını açıklarsın.
• Granüllü ve granülsüz endoplazmik retikulumun görevlerini ayırt edersin.
• Golgi aygıtının ve lizozomun yapısını ve görevlerini açıklarsın.
• Salgılanacak bir proteinin hücre içindeki yolunu sıralar, organel gelişmişliğini hücre işleviyle ilişkilendirirsin.

Ribozom

Ribozom, rRNA ve proteinlerden oluşan, çevresinde zar bulunmayan küçük bir yapıdır. Bir büyük ve bir küçük alt birimden kurulur; iki alt birim protein sentezi sırasında birleşir. Ribozom, mRNA'daki bilgiyi okuyarak amino asitleri doğru sırayla birbirine bağlar. Bütün hücrelerde bulunur: prokaryotlarda sitoplazmada, ökaryotlarda ise sitoplazmada, endoplazmik retikulumun yüzeyinde, mitokondride ve kloroplastta.

Ökaryot hücrelerde ribozomlar iki yerde çalışır. Serbest ribozomlar sitoplazmada dağınık durur ve çoğunlukla hücrenin kendi sitoplazmasında kullanılacak proteinleri üretir. ER'ye bağlı ribozomlar ise salgılanacak proteinleri, hücre zarına yerleşecek proteinleri ve lizozom enzimlerini üretir. İki tür ribozom yapı bakımından aynıdır; farkı belirleyen, ürettikleri proteinin gideceği yerdir.

Endoplazmik retikulum

Endoplazmik retikulum (ER), sitoplazmaya yayılmış, zarla çevrili kanallar ve keseler ağıdır; çekirdek zarıyla da bağlantılıdır. İki biçimi vardır.

Granüllü ER'in yüzeyi ribozomlarla kaplıdır ve mikroskopta pürüzlü görünür. Bağlı ribozomların ürettiği proteinler ER'nin iç boşluğuna geçer; burada katlanır, bazılarına şeker zincirleri eklenmeye başlanır. Hazırlanan proteinler ER zarından kopan küçük keseciklerle Golgi aygıtına gönderilir.

Granülsüz ER'in yüzeyinde ribozom yoktur ve düz görünür. Fosfolipitlerin ve steroid hormonların yapımı burada gerçekleşir; bu yüzden steroid hormon üreten hücrelerde çok gelişmiştir. Karaciğer hücrelerinde granülsüz ER'deki enzimler, ilaç ve alkol gibi zararlı maddeleri değiştirerek vücuttan atılmalarını kolaylaştırır. Kas hücrelerinde ise kasılma için gereken kalsiyum iyonlarını depolar ve uyarı gelince serbest bırakır.

Golgi aygıtı

Golgi aygıtı, adını onu tanımlayan İtalyan bilim insanı Camillo Golgi'den alır. Üst üste dizilmiş, yassı, zarla çevrili keselerden oluşur. ER'den gelen kesecikler Golgi'nin bir yüzüyle kaynaşır; proteinler keselerden geçerken değiştirilir, ayrılır ve paketlenir. Golgi'de proteinlere şeker zincirleri eklenerek glikoproteinler oluşturulur; hücre zarının dış yüzündeki tanıma işaretlerinin bir kısmı bu eklemelerle ortaya çıkar. İşlenen maddeler Golgi'nin öbür yüzünden kopan keseciklerle gideceği yere yollanır: bir kısmı salgı keseciği olarak hücre zarına gider ve ekzositozla dışarı boşaltılır, bir kısmı lizozom olur. Bitki hücrelerinde Golgi, hücre duvarı için gereken bazı polisakkaritlerin yapımında da görev alır. Salgı yapan hücrelerde Golgi özellikle gelişmiştir.

Lizozom

Lizozom, Golgi aygıtından kopan ve içinde sindirim enzimleri taşıyan zarla çevrili keseciktir. Bu enzimler proteinleri, karbonhidratları, yağları ve nükleik asitleri hidrolizle parçalayabilir. Lizozomun içi asidiktir ve enzimleri bu asidik ortamda en iyi çalışır. Bu bir güvenlik önlemidir: zarından sızan bir enzim, nötr sitoplazmada optimum pH'ının dışında kalacağı için çok daha yavaş çalışır.

Lizozomların üç temel görevi vardır. Hücre içi sindirim: fagositozla alınan besinleri ve bakterileri içeren kesecikler lizozomla birleşir ve içerikleri sindirilir. Kendini yenileme: yıpranmış ya da işlevini yitirmiş organelleri bir zarla sarıp sindirir; ortaya çıkan amino asit, şeker gibi yapı taşları hücrede yeniden kullanılır. Doku yıkımı: gelişim sırasında artık gerekmeyen dokuların ortadan kaldırılmasında görev alır; iribaşın kurbağaya dönüşürken kuyruğunu kaybetmesinde lizozom enzimlerinin rolü vardır.

Lizozom enzimi eksik olursa

Bazı kalıtsal hastalıklarda lizozomdaki sindirim enzimlerinden biri eksik ya da işlevsizdir. Bu durumda o enzimin parçalaması gereken madde sindirilemez ve hücrenin içinde, özellikle lizozomlarda birikir. Biriken madde zamanla hücrenin işleyişini bozar. Bu hastalıklar, tek bir enzimin eksikliğinin bir organelin ve sonunda bütün bir dokunun çalışmasını nasıl etkileyebileceğini gösterir.

Endomembran sistemi

Çekirdek zarı, ER, Golgi aygıtı, lizozomlar, kesecikler ve hücre zarı, keseciklerle birbirine madde ve zar aktaran bir bütün oluşturur; bu bütüne endomembran sistemi denir. Ribozom zarsız olduğu için bu sistemin parçası sayılmaz, ama sistemin ürettiği proteinlerin çoğu ER'ye bağlı ribozomlarda başlar.

Bir proteinin yolculuğu

Pankreastan salgılanan bir sindirim enziminin yolu bu organelleri sırayla birbirine bağlar. Enzim önce ER'ye bağlı bir ribozomda üretilir ve granüllü ER'nin iç boşluğuna geçer. Burada katlanır ve bir kesecikle Golgi'ye gönderilir. Golgi'de işlenip paketlenir ve bir salgı keseciği içinde hücre zarına taşınır. Kesecik zarla kaynaşır ve enzim ekzositozla hücre dışına verilir.

Organelleri gözlemek ve ayırmak

Ribozomlar ve ER'nin ince ayrıntıları ışık mikroskobunda seçilemeyecek kadar küçüktür; bu yapıların biçimi ancak elektron mikroskobuyla ortaya konabilmiştir. Organellerin görevlerini incelemek için ise hücreler parçalanır ve ortaya çıkan karışım çok hızlı döndürülür. Ayırma yöntemleri dersinde gördüğümüz santrifüjün bu kullanımında, büyük ve yoğun yapılar düşük hızda, küçük yapılar ise daha yüksek hızlarda tüpün dibinde toplanır. Böylece çekirdekler, mitokondriler ve ribozomlar birbirinden ayrılarak ayrı ayrı incelenebilir.

İşleve göre gelişmişlik

Bir hücrede hangi organelin ne kadar gelişmiş olduğu, o hücrenin işini yansıtır. Bol protein salgılayan pankreas hücrelerinde granüllü ER ve Golgi, antikor üreten ak kan hücrelerinde ribozomlar ve granüllü ER, steroid hormon üreten hücrelerde granülsüz ER, mikropları yutan hücrelerde ise lizozomlar boldur.

Bu dört organel üretim ve işleme bandını oluşturur. Sıradaki ders hücrenin enerji dönüşümlerini yapan mitokondri ve kloroplastı, depolama işini üstlenen kofulu ve bölünmede görev alan sentrozomu ele alıyor.

Örnek 1 — Zarsız organel

Soru: Hangi organelin çevresinde zar bulunmaz?

• A) Golgi aygıtı
• B) Lizozom
• C) Ribozom
• D) Endoplazmik retikulum
• E) Mitokondri

Çözüm: Ribozom rRNA ve proteinden oluşur; zarla çevrili değildir. Cevap: C.

Örnek 2 — ER türü

Soru: Steroid hormon üreten bir hücrede hangi organel özellikle gelişmiştir?

• A) Granüllü ER
• B) Granülsüz ER
• C) Lizozom
• D) Ribozom
• E) Kloroplast

Çözüm: Lipitlerin ve steroid hormonların yapımı ribozomsuz ER'de gerçekleşir. Cevap: B.

Örnek 3 — Proteinin yolu

Soru: Salgılanacak bir proteinin hücre içindeki doğru yolu hangisidir?

• A) Golgi → ribozom → ER → hücre zarı
• B) Lizozom → Golgi → ribozom → ER
• C) Hücre zarı → Golgi → ER → ribozom
• D) ER → lizozom → ribozom → çekirdek
• E) Ribozom → granüllü ER → kesecik → Golgi → salgı keseciği → hücre zarı

Çözüm: Protein önce üretilir, sonra işlenir, paketlenir ve ekzositozla verilir. Cevap: E.

Örnek 4 — Lizozom

Soru: Bir hücrede yıpranmış bir mitokondri nasıl ortadan kaldırılır?

• A) Ribozom onu yeniden kurar.
• B) Golgi onu salgılar.
• C) ER onu depolar.
• D) Lizozom onu sarıp sindirir.
• E) Çekirdek onu yutar.

Çözüm: Lizozom eskimiş organelleri sindirir ve yapı taşlarını hücreye geri kazandırır. Cevap: D.

• Ribozomu zarlı organel saymak. Ribozom zarsızdır ve endomembran sistemine girmez.
• Granüllü ile granülsüz ER'in görevlerini karıştırmak. Protein granüllüde, lipit granülsüzde yapılır.
• Lizozomun ER'den oluştuğunu sanmak. Lizozom Golgi'den kopar.
• Serbest ve bağlı ribozomları yapıca farklı sanmak. Fark, ürünün gideceği yerdedir.
• Lizozomu yalnız dışarıdan gelen maddeleri sindiren yapı sanmak. Hücrenin kendi eski parçalarını da sindirir.