Organeller II: mitokondri, kloroplast, koful, sentrozom

Yeşil bir domates birkaç gün içinde kırmızıya döner. Bir yaprak sonbaharda sararır. Bir saksı bitkisi birkaç gün sulanmadığında sarkar, sulandıktan sonra yeniden dikleşir. Kalp kası ise hayat boyu tek bir an bile dinlenmeden kasılır. Bu olayların her birinin arkasında, bir önceki derste gördüklerimizden farklı işler yapan organeller vardır: enerjiyi bir biçimden ötekine çeviren yapılar, renk ve besin saklayan yapılar, hücrenin su dengesini tutan yapılar ve bölünmede görev alan yapılar. Bir önceki derste hücrenin üretim ve paketleme bandını izledik. Bu derste önce hücrenin enerji dönüşümlerini yapan iki organele, ardından depolama ve bölünmede görev alan iki yapıya bakıyoruz.

• Mitokondrinin yapısını, görevini ve hücrelerdeki dağılımını açıklarsın.
• Kloroplastı ve öteki plastitleri yapı ve görevleriyle ayırt edersin.
• Kofulun bitki, hayvan ve tek hücreli canlılardaki görevlerini karşılaştırırsın.
• Sentrozomun yapısını ve bölünmedeki rolünü, bitki ve hayvan hücresi farkıyla birlikte açıklarsın.

Mitokondri

Mitokondri, besinlerdeki kimyasal enerjinin oksijen kullanılarak ATP'ye aktarıldığı organeldir; oksijenli solunumun büyük kısmı burada gerçekleşir. İki zarla çevrilidir. Dış zar düzdür; iç zar ise içeri doğru katlanarak krista adı verilen kıvrımlar oluşturur. Solunum tepkimelerinin bir bölümü bu iç zarda yürüdüğü için kıvrımlar, ATP üretiminin yapıldığı yüzeyi büyütür. İç zarın kuşattığı boşluğa matriks denir; burada solunum enzimleri, mitokondrinin kendi küçük DNA'sı ve ribozomları bulunur.

Mitokondri hem hayvan hem bitki hücrelerinde bulunur. Bir hücredeki mitokondri sayısı o hücrenin enerji ihtiyacına göre değişir: sürekli çalışan kalp kası, karaciğer ve sinir hücrelerinde çok, enerji ihtiyacı düşük hücrelerde azdır. Memelilerin olgun kırmızı kan hücrelerinde ise hiç mitokondri yoktur. Bu sayı sabit de değildir; düzenli egzersiz yapan bir kişinin kas hücrelerinde mitokondri sayısı artabilir. Mitokondriler hücre tarafından sıfırdan kurulmaz; var olan mitokondrilerin ikiye bölünmesiyle çoğalır. Döllenmiş yumurtanın sitoplazması büyük ölçüde anneden geldiği için mitokondriler ve onların DNA'sı genellikle anneden kalıtılır.

Plastitler

Bitki hücrelerine ve alglere özgü, çift zarlı organel grubuna plastit denir. Üç türü vardır.

Kloroplast, fotosentezin yapıldığı plastittir. Çift zarla çevrilidir; içinde üst üste dizilmiş yassı keseciklerden, yani tilakoitlerden oluşan granum yığınları bulunur. Işığı yakalayan yeşil pigment klorofil bu tilakoit zarlarındadır. Granumların çevresini dolduran sıvıya stroma denir; burada kloroplastın kendi DNA'sı, ribozomları ve besin yapımında görev alan enzimler bulunur. Kloroplastlar bitkinin ışık alan yeşil kısımlarında, özellikle yapraklarda boldur; ışık almayan köklerde bulunmaz. Bir yaprak hücresinde çok sayıda kloroplast bulunabilir ve kloroplastlar ışığın şiddetine göre hücre içindeki konumlarını değiştirebilir.

Kromoplastlar, çiçeklere, meyvelere ve bazı köklere sarı, turuncu ve kırmızı renkler veren pigmentler taşır; havucun turuncu rengi bu plastitlerden gelir. Lökoplastlar ise renksizdir ve özellikle ışık almayan dokularda nişasta depolar; patates yumrusu bunlarla doludur.

Plastitler birbirine dönüşebilir. Domates olgunlaşırken kloroplastlar klorofillerini yitirip kırmızı pigment biriktirir ve kromoplasta dönüşür. Sonbaharda yapraklarda klorofil yıkıldığında, daha önce örtülü kalan sarı ve turuncu pigmentler görünür hale gelir.

İki enerji organeli birlikte

Bitki hücrelerinde hem kloroplast hem mitokondri bulunur ve ikisi enerji zincirinin ardışık halkalarıdır. Kloroplast ışık enerjisini kimyasal enerjiye çevirerek besin kurar; mitokondri o besindeki kimyasal enerjiyi hücrenin her işte kullanabileceği ATP'ye aktarır. Fotosentez yapan bir hücre de bu yüzden solunum yapmak zorundadır. İki organelin de çift zarlı olması, kendi DNA'sını ve ribozomlarını taşıması ve bölünerek çoğalması onları öteki organellerden ayırır.

Koful

Koful, zarla çevrili, içi sıvı dolu bir kesedir. Olgun bitki hücrelerinde genellikle hücre hacminin büyük bölümünü kaplayan tek bir merkezi koful bulunur. Bu koful su, şeker, tuz, bazı atıklar ve renk maddeleri depolar; kırmızı lahananın ve bazı çiçeklerin renkleri kofuldaki pigmentlerden gelir. Su dolu koful zarı ve sitoplazmayı hücre duvarına doğru iterek turgoru sağlar; bitkinin dik durması buna bağlıdır. Hayvan hücrelerindeki kofullar ise bitkidekine göre küçük ve çok sayıdadır. Göl ve dere suyunda yaşayan bazı tek hücrelilerde, hücreye durmadan sızan suyu biriktirip belli aralıklarla boşaltan kontraktil koful bulunur. Amip gibi canlılarda fagositozla alınan besin, bir besin kofulu içinde sindirilir.

Büyüyen bitki hücresinde koful

Genç bir bitki hücresinde çok sayıda küçük koful bulunur. Hücre büyüdükçe bu kofullar su alarak genişler ve birleşir; sonunda olgun hücrede tek bir büyük merkezi koful oluşur. Bitki hücrelerinin büyümesinin önemli bir kısmı, yeni sitoplazma üretmekten çok kofulun su almasıyla gerçekleşir. Bu, bitkinin az enerji harcayarak hızla büyüyebilmesini sağlar.

Sentrozom

Sentrozom, hayvan hücrelerinde çekirdeğin yakınında bulunan ve birbirine dik açıyla duran iki sentriyolden oluşan yapıdır. Zarsızdır ve mikrotübül denen protein borucuklarından kuruludur. Hücre bölünmesi sırasında sentrozom eşlenir, iki kutba ayrılır ve kromozomları yeni hücrelere dağıtan iğ ipliklerinin düzenlenmesinde görev alır. Çoğu bitki hücresinde sentriyol bulunmaz; bitki hücreleri iğ ipliklerini başka düzenleyici bölgeler yardımıyla oluşturur. Sentriyole benzeyen yapılar, sil ve kamçıların tabanında bazal cisim olarak da bulunur ve onların iskeletinin çıktığı noktayı oluşturur. Soluk borusunu döşeyen hücrelerin yüzeyindeki sayısız sil ve sperm hücresinin kamçısı, böyle bazal cisimlerden çıkar.

Mikroskopta bu organeller

Bir su bitkisinin ince yaprağı ışık mikroskobunda incelendiğinde kloroplastlar yeşil taneler halinde kolayca seçilir; sitoplazma aktıkça hücre içinde yavaşça yer değiştirdikleri de görülebilir. Büyük merkezi koful da hücrenin ortasında saydam bir boşluk gibi görünür. Mitokondrilerin kristaları ve sentriyollerin iç yapısı ise ancak elektron mikroskobuyla ayrıntılı olarak incelenebilir.

Organeller ve hücre işi

Bir önceki derste olduğu gibi, bu organellerin bolluğu da hücrenin işini yansıtır. Kalp kasında mitokondri, yaprağın fotosentez yapan hücrelerinde kloroplast, havuç kökünde kromoplast, patates yumrusunda lökoplast, bölünmekte olan bir hayvan hücresinde ise belirgin bir sentrozom görülür.

Bütün bu organellerin yapımını ve çalışmasını yöneten bilgi tek bir yerde saklanır. Sıradaki ders o merkezi, çekirdeği, ele alıyor.

Örnek 1 — Mitokondri dağılımı

Soru: Hangi hücrede mitokondri sayısının en fazla olması beklenir?

• A) Memelilerin olgun kırmızı kan hücresi
• B) Deri yüzeyindeki ölü hücre
• C) Kuru bir tohumun hücresi
• D) Sürekli kasılan kalp kası hücresi
• E) Yağ depolayan bir hücre

Çözüm: Enerji ihtiyacı yüksek hücreler çok sayıda mitokondri taşır. Cevap: D.

Örnek 2 — Plastit türü

Soru: Patates yumrusunda nişasta depolayan plastit hangisidir?

• A) Kloroplast
• B) Lökoplast
• C) Kromoplast
• D) Mitokondri
• E) Sentrozom

Çözüm: Renksiz plastitler ışık almayan dokularda nişasta depolar. Cevap: B.

Örnek 3 — Bitki ve hayvan farkı

Soru: Hangi yapı hayvan hücrelerinde bulunup çoğu bitki hücresinde bulunmaz?

• A) Mitokondri
• B) Koful
• C) Ribozom
• D) Hücre zarı
• E) Sentrozom

Çözüm: Sentriyol çiftinden oluşan sentrozom hayvan hücrelerine özgüdür. Cevap: E.

Örnek 4 — Enerji zinciri

Soru: Bir bitki hücresinde kloroplast ve mitokondrinin işbirliği nasıldır?

• A) Kloroplast ışık enerjisiyle besin kurar, mitokondri besindeki enerjiyi ATP'ye aktarır.
• B) İkisi de yalnız ışık enerjisi kullanır.
• C) Mitokondri fotosentez yapar.
• D) Kloroplast besinleri sindirir.
• E) İkisi aynı işi yapar.

Çözüm: İki organel enerji dönüşümünün ardışık halkalarıdır. Cevap: A.

• Bitki hücrelerinde mitokondri olmadığını sanmak. Bitkiler de solunum yapar ve mitokondri taşır.
• Bütün plastitleri kloroplast sanmak. Kromoplast renk, lökoplast nişasta taşır.
• Kloroplastın kökte de bulunduğunu düşünmek. Işık almayan kökte kloroplast yoktur.
• Bitki hücresinde sentrozom aramak. Çoğu bitki hücresinde sentriyol bulunmaz.
• Kofulu yalnız su deposu sanmak. Şeker, tuz, atık ve renk maddelerini de saklar.