Bitki ve hayvan hücresi karşılaştırması

Okul laboratuvarında iki preparat hazırlanır. Birincisinde kuru soğanın etli yaprağının iç yüzünden cımbızla soyulan incecik zar, ikincisinde bir kürdanla yanağın iç yüzeyinden hafifçe kazınan hücreler vardır. İkisine de birer damla boya eklenip mikroskoba yerleştirilir. Soğan zarında tuğla duvarı andıran, kenarları keskin, dikdörtgene yakın hücreler sıra sıra dizilmiştir. Yanak preparatında ise kenarları yuvarlak, düzensiz, birbirinden kopmuş yassı hücreler dağınık halde yüzer. İki hücrenin de ortasında koyu boyanmış bir çekirdek seçilir; ama biri kalıba dökülmüş gibi durur, öteki serbestçe şekil almış gibi. Bu derste önce bu görüntü farkının kaynağı olan yapılara, ardından aynı ortamdaki davranış farklarına ve sık yapılan genelleme hatalarına bakıyoruz.

• Bitki ve hayvan hücrelerinde ortak bulunan yapıları sayar ve bu ortaklığın nedenini açıklarsın.
• Yalnız bitki hücresinde ya da yalnız hayvan hücresinde bulunan yapıları ayırt edersin.
• İki hücre tipinin farklı yoğunluktaki ortamlarda ve bölünme sırasında nasıl davrandığını karşılaştırırsın.
• Mantar hücresi gibi istisnaları ve "her bitki hücresinde kloroplast vardır" gibi yanlış genellemeleri tanırsın.

Ortak plan: ikisi de ökaryot

Bitki ve hayvan hücreleri ökaryot hücrelerdir; bu yüzden temel planları aynıdır. İkisinde de hücreyi çevreleyen ve madde geçişini seçici biçimde denetleyen bir hücre zarı, organellerin içinde yüzdüğü sitoplazma ve kalıtım bilgisini saklayan çekirdek bulunur; çekirdeğin zarı her ikisinde de çift katlı ve porludur. Protein sentezini yapan ribozomlar, maddeleri taşıyan ve işleyen endoplazmik retikulum, paketleme ve salgılamayı yürüten Golgi aygıtı ve oksijenli solunumla ATP üreten mitokondri her iki hücrede de vardır.

Bu ortaklık rastlantı değildir. Her canlı hücre enerji üretmek, protein yapmak, zarını yenilemek ve kalıtım bilgisini korumak zorundadır. Bu işleri yapan organeller de bu yüzden hem bitkide hem hayvanda bulunur. Sık yapılan bir yanılgı, bitkinin fotosentez yaptığı için mitokondriye ihtiyaç duymadığını düşünmektir. Oysa bitki hücresi de besinini parçalayarak ATP üretir; kloroplast besini yapar, mitokondri o besindeki enerjiyi kullanılabilir hale getirir. Işık almayan kök hücreleri, hiç kloroplastı olmadığı halde mitokondrileri sayesinde yaşar.

Bitki hücresine özgü yapılar

Hücre duvarı. Bitki hücresinin zarının dışında, büyük ölçüde selülozdan yapılmış sağlam bir duvar bulunur. Duvar cansızdır ve tam geçirgendir; su ve çözünmüş maddeler onu kolayca geçer, asıl seçiciliği yine hücre zarı yapar. Duvarın işi hücreye şekil vermek, onu korumak ve aşırı su aldığında patlamasını önlemektir. Soğan zarındaki keskin köşeli görüntünün kaynağı bu duvardır. Komşu bitki hücrelerinin duvarlarında, sitoplazmaların birbirine bağlandığı ince kanallar bulunur; bunlara plazmodezma denir ve hücreler arasında madde ile sinyal geçişini sağlar.

Plastitler. Kloroplast, kromoplast ve lökoplast yalnız bitki hücrelerinde ve bazı tek hücreli canlılarda bulunur. Kloroplast fotosentez yapar, kromoplast çiçek ve meyvelere renk verir, lökoplast nişasta depolar. Hayvan hücrelerinde plastit yoktur; hayvanlar besinlerini hazır alır.

Büyük merkezî koful. Olgun bitki hücresinde hacmin büyük kısmını kaplayan tek ve büyük bir koful bulunur. Su, mineral, pigment ve atık depolar; içindeki su basıncı hücre zarını duvara doğru iter ve hücreye diriliği, yani turgoru kazandırır. Bitki hücrelerinde lizozom ya hiç gözlenmez ya da çok seyrektir; hücre içi sindirim işinin önemli bir kısmını bu koful üstlenir.

Depo maddesi olarak nişasta. Bitki fazla glikozunu nişasta halinde depolar. Patates yumrusu ve tahıl taneleri bu deponun bol olduğu yerlerdir.

Hayvan hücresine özgü yapılar

Sentrozom ve sentrioller. Hayvan hücresinde çekirdeğin yakınında bir çift sentriolden oluşan sentrozom bulunur ve bölünme sırasında iğ ipliklerinin düzenlenmesine katılır. Çiçekli bitkilerin hücrelerinde sentriol yoktur; iğ iplikleri yine oluşur ama bu iş sentriolsüz yürür. Bu yüzden sınavlarda "sentrozom" çoğunlukla hayvan hücresinin ayırt edici yapısı olarak sorulur.

Lizozom. Hayvan hücrelerinde lizozom boldur. Akyuvarların yuttuğu mikropları sindirmesi, yıpranmış organellerin yıkılması bu keseler sayesinde olur.

Küçük kofullar. Hayvan hücrelerindeki kofullar küçük ve çok sayıdadır; besin kofulu ve boşaltım kofulu gibi geçici yapılar olarak görülür. Bitkideki gibi hücreyi dolduran tek bir koful yoktur.

Depo maddesi olarak glikojen. Hayvan hücresinin glikoz deposu glikojendir; bu deponun en büyük kısmı karaciğerde ve iskelet kaslarında bulunur. Uzun süreli depolama için yağ da kullanılır.

Hücre duvarı olmadığı için hayvan hücresinin şekli esnektir ve görevine göre çok farklı biçimler alabilir: uzun uzantılı sinir hücresi, iğ biçimli düz kas hücresi, iki yüzü çukur alyuvar ve yanaktaki yassı örtü hücreleri bunun örnekleridir.

Aynı ortamda farklı davranış

Duvarın varlığı, iki hücrenin suyla ilişkisini değiştirir. Saf su gibi hipotonik bir ortama konan bitki hücresi osmozla su alır, merkezî kofulu şişer, zar duvara yaslanır ve hücre gerginleşir; ama duvar onu tuttuğu için patlamaz. Aynı ortamdaki bir alyuvar ise su aldıkça şişer ve sonunda zarı yırtılarak patlar; buna hemoliz denir. Tuzlu su gibi hipertonik bir ortamda bitki hücresi su kaybeder ve zar duvardan ayrılarak içeri çekilir; buna plazmoliz denir. Hayvan hücresi ise duvarı olmadığından bütünüyle büzülür. Sulanmayan bir saksı bitkisinin yapraklarının sarkması, hücrelerinin turgorunu yitirmesinin dışarıdan görünen sonucudur.

Bölünmede fark

Hücre bölünmesinin sonunda sitoplazmanın ikiye ayrılması da iki hücrede farklı olur. Hayvan hücresinde zar ortadan içe doğru boğumlanır ve hücre ikiye ayrılır. Bitki hücresinde sert duvar buna izin vermez; bu yüzden hücrenin ortasında Golgi kökenli keseciklerin birleşmesiyle bir ara bölme oluşur ve iki yavru hücreyi ayırır. Bölünmenin ayrıntıları ilerideki modüllerde işlenecek; burada bilinmesi gereken, farkın duvardan kaynaklandığıdır.

Genelleme tuzakları ve istisnalar

Her bitki hücresinde kloroplast bulunmaz. Kanca örneğindeki soğan zarı yer altındaki bir organdan alındığı için kloroplast içermez; kök hücreleri ve odunsu dokunun iç kısımları da kloroplastsızdır. Kloroplast, ışık alan yeşil kısımların hücrelerinde yoğundur.

Hücre duvarı yalnız bitkiye özgü değildir. Mantarların hücre duvarı kitinden, bakterilerinki peptidoglikandan yapılır. Bu yüzden bir soruda yalnız "hücre duvarı var" bilgisi verilmişse, o hücrenin bitkiye ait olduğu kesin değildir; duvarın yapısına ve öteki yapılara da bakmak gerekir. Mantar hücresinde duvar vardır ama kloroplast yoktur ve depo maddesi glikojendir; yani mantar, bazı yönleriyle bitkiye, bazı yönleriyle hayvana benzer, ama ikisinden de ayrı bir gruptur.

Bazı olgun hücreler de genel planın dışına çıkar. Memelilerin olgun alyuvarları çekirdek ve mitokondri içermez. Bitkilerin olgun odun borusu hücreleri ölüdür ve geriye yalnız duvarları kalır; besin taşıyan olgun elek borusu hücreleri ise çekirdeklerini yitirmiştir.

Karşılaştırma sorularında güvenli yol, tek bir yapıya bakarak karar vermemek ve birkaç ayırt edici özelliği birlikte değerlendirmektir. Örneğin hem hücre duvarı hem kloroplast hem de büyük merkezî koful görülen bir hücre büyük olasılıkla bitkiye aittir; sentrozom, bol lizozom ve glikojen taneleri görülen ama duvarı olmayan bir hücre ise hayvan hücresidir.

Bu dersle hücre modülünün konuları tamamlanıyor: hücre teorisi, prokaryot ve ökaryot ayrımı, zarın yapısı, madde geçişi, organeller, çekirdek ve son olarak iki büyük ökaryot hücre tipinin karşılaştırması. Bu yapıların her biri, hücrenin tek başına bir canlı gibi çalışmasının bir parçasıdır.

Örnek 1 — Ayırt edici yapı

Soru: Bir hücrede sentrozom bulunuyor, hücre duvarı ve plastit bulunmuyor. Bu hücre büyük olasılıkla hangisine aittir?

• A) Çiçekli bir bitkinin yaprağına
• B) Bir hayvanın dokusuna
• C) Bir bakteriye
• D) Bir mantarın hifine
• E) Bir bitkinin köküne

Çözüm: Sentrozom çiçekli bitkilerde yoktur; duvarın da olmaması bitki, mantar ve bakteriyi dışarıda bırakır. Cevap: B.

Örnek 2 — Ortak organel

Soru: Hangi yapı bitki ve hayvan hücrelerinin ikisinde de vardır?

• A) Hücre duvarı
• B) Kloroplast
• C) Mitokondri
• D) Büyük merkezî koful
• E) Lökoplast

Çözüm: Her iki hücre de oksijenli solunumla ATP üretmek zorundadır; bu iş mitokondride yapılır. Cevap: C.

Örnek 3 — Hipotonik ortam

Soru: Saf suya konan bir bitki hücresi ile bir alyuvarın davranışı için hangisi doğrudur?

• A) İkisi de patlar.
• B) İkisi de büzülür.
• C) Bitki hücresi plazmolize uğrar, alyuvar şişer.
• D) Bitki hücresi gerginleşir ama patlamaz, alyuvar şişip patlayabilir.
• E) İkisinde de hacim değişmez.

Çözüm: İkisi de osmozla su alır; bitki hücresini duvar korur, alyuvarda duvar olmadığından hemoliz görülür. Cevap: D.

Örnek 4 — Yanlış genelleme

Soru: Soğan zarı hücrelerinde kloroplast görülmemesinin nedeni nedir?

• A) Soğanın bitki olmaması
• B) Soğan hücrelerinin duvarsız olması
• C) Soğan hücrelerinin çekirdeksiz olması
• D) Soğan hücrelerinin ölü olması
• E) Bu hücrelerin ışık almayan, fotosentez yapmayan bir organdan alınmış olması

Çözüm: Kloroplast ışık alan yeşil kısımlarda yoğundur; yer altındaki etli yapraklarda bulunmaz. Cevap: E.

• Her bitki hücresinde kloroplast var sanmak. Kök ve soğan zarı hücreleri kloroplastsızdır.
• Bitkide mitokondri yok sanmak. Bitki hücresi de solunum yapar; mitokondri her iki hücrede vardır.
• Hücre duvarını yalnız bitkiye bağlamak. Mantarda kitin, bakteride peptidoglikan duvar bulunur.
• Duvarı seçici geçirgen sanmak. Duvar tam geçirgendir; seçiciliği hücre zarı yapar.
• Plazmolizi hayvan hücresinde aramak. Zarın duvardan ayrılması yalnız duvarlı hücrede görülür; hayvan hücresi bütünüyle büzülür.