Bilgi Ötesi Bilimler
(Genetik, Digital Atom Medicine)

Genotıp'da Türk Felsefesi

G.T.F.'nin yazışmaları

Belge 1

Belge 2

Belge 3

 

Erişim

Bize ulaşmak için

 

Basından

 

 

 

HÜCRE İÇİNDE BİR GEZİNTİ

YOLCULUK PLANI: Bu çalışmada bir ökaryotik hücre (yani bizleri oluşturan çekirdekli ve organ elleri olan hücre tipleri) içinde şematik bir geziye çıkartıyor bizleri. Yandaki genel hücre görüntüsü üzerindeki dörtgen bölgeler, aşağıda gezeceğimiz 8 ayrı bölümün hücrenin nerelerine denk geldiğini gösteriyor. Bu şekillerde proteinler mavi ve tonları; çekirdek (nükleik) asitleri kırmızı ve turuncu; yağlar sarı ve polisakkaritler (yani şeker yapıdaki moleküller) yeşil renklerle gösterilmiş. şimdi ilk bölümden gezmeye başlayalım.
1. Hücre Zarı ve Sitoplazma: Hücre zarı, hücreyi dış ortamdan ayıran, çift tabakalı bir yağ katmanıdır (Sarı renkli). İçinde ayrıca çok çeşitli görevleri olan proteinler yüzer (mavi) ve dış yüzeyinde de hücrenin kimlik kartı olarak iş gören ve fonksiyonları için belirleyici roller üstlenen protein ve şeker yapıda bileşikler bulunur (yeşil). Hücre zarı aynı zamanda iç kısmından, spektrin ve an kirin gibi yapısal proteinlerin yardımıyla, tüm hücreye yayılan protein liflerin oluşturduğu hücre iskeletine de bağlanır. Hücre zarı, bir hücrenin hayatta kalabilmesi için belki de en önemli yapıların başında gelir.
2. İç Sitoplazma: Hücrenin sitoplazması önceleri sanıldığı gibi sulu bir çözeltiden ibaret homojen bir kitle değil; başta hücre iskeleti proteinleri olmak üzere çok sayıda moleküler yapıyı barındıran oldukça karmaşık bir organizasyona sahiptir. Hücre iskeletinin en kalın elemanları mikrotübüllerdir. Ayrıca ara filamentler denen lifler ve çok sayıda aktin filamenti, sitoplazmayı doldurur. Bunlarla birlikte, dişğer bir çok enzimler ve ribozomlar gibi moleküler makinalar, hücredeki üretim ve yıkım işlemlerini kontrol ederler (Şekilde mavi renkle gösterilen iplikçiklerden, sol alttan sağ üste doğru seyreden ince lifler aktin; mavi parçacıklar enzimler; kırmızı kitleler ribozomlar ve ribozomların etrafındaki turuncu yapılar haberci RNA (mRNA) molekülleridir).
3. Endoplazmik retikulum: Yolculuğun bu noktasında hücrenin üretim faaliyetlerinde çok öenmli bir yer tutan endoplazmik retikulumun bir bölümünü görmekteyiz (sarı zarlarla çevrili yapı). Ribozomlar, aminoasitleri birleştirerek proteinleri ürettikten hemen sonra, özel bir kanal aracılığıyla, ürünlerini bağlı bulundukları endoplazmik retikulum içine enjekte ederler. Proteinler burada, işlevlerini kazanabilmeleri için gerekli olan son hallerine getirilirler. Bu uyarlamalardan en önemlisi, proteinlere üç boyutlu son hallerinin kazandırılmasıdır. Proteinler, ancak uygun şekillerde paketlendikleri zaman işlev görebilirler. Hücrede işlev yapan tüm proteinler burada üretilir.
4. Golgi kompleksi: Endoplazmik retikulumdan sonra gelen hücre içi zarlı sistem, Gogli kompleksidir. Endoplazmik retikulumdan buraya gönderilen proteinler, kimyasal olarak gereken bir takım işlemlere tabi tutulurlar ve daha sonra, şeklin alt kısmında mavi renkte görülen sitoplazma kesecikleri içinde, gidecekleri yerlere "postalanırlar". Şeklin alt kısmında görülen üç kollu protein parçaları (triskelion), Golgi kompleksinden bir kesecik baloncuğu koparmada yardımcı olurlar.
5. Hücrenin Enerji Santrali Mitokondri: Mitokondriler, oksijenkli solunumun hücre içindeki merkezleridir ve içlerindeki çok karmaşık "reaktör" sistemleri sayesinde, hücrenin kullanması için gereken enerjiyi üretip, ATP (adenozin trifosfat) denen bileşiğin içerisinde depo ederler. ATP molekülleri, içerdikleri yüksek enerjili kimyasal bağlarda sakladıkları enerjilerini, hücrenin herhangi bir yerinde enerji ihtyiacı duyulduğunda kullanıma sunmak üzere tutarlar. Enerji gereken herhangi bir yerde, ATP parçalayıcı enzimler (ATPaz'lar), ATP'den bir fosfat grubu kopararak, ortaya çıkan enerjiyi gereken yerlere transfer edip kullanırlar.
6. Mitokondri; çift zarlı bir sisteme sahiptir. Bu çift zarlı sistem, besinlerden açığa çıkan enerjinin ATP formuna dönüştürülebilmesi için önemlidir. Ayrıca, hücre içinde, çekirdekten dışında kendi DNA molekülüne sahip olan nadir organellerdendir. Bu DNA kendi kendini yenileyebilir, eşleyebilir ve kendine uygun proteinlerin sentezlenmesi için gerekli kodları kodlayabilir.
7. Çekirdeğin Kapıları: Çekirdek (nukleus), hücrenin ana kontrol merkezidir. Aynen hücre zarı gibi bir zarla çevrilidir fakat bu zar kendi üstüne katlanmış durumdadır (sarı renkli). Burada bulunan DNA üzerindeki şifre, RNA halinde kopyalanarak sitoplazmaya gönderilir ve burada uygun proteinlere dönüştürülür. Ayrıca, hücre içinden kaynaklanan veya hücreye dışarıdan giren haberci moleküllerin de kimi zaman çekirdekteki faaliyetleri uyarlayabilmek ve değiştirebilmek için çekirdek içine girebilmeleri gerekir. İşte çekirdek üzerindeki bu delikler (nükleer por kompleksleri) karmaşık bir kontrol mekanizması ile hücre çekirdeğine giriş çıkışı kontrol ederler.
8. Yaşamın Şifresi: Çekirdek, DNA'yı, yani, hayatın şifresini içerir. DNA molekülleri histon denen çekirdek proteinleri üzerine, adeta bir makaradaki iplikler gibi dolanmıştır ve kendi üzerine de sarılarak çok sıkı bir şekilde paketlenmiştir. DNA içindeki bilginin okunmasıg erektiğinde, bu paket dikkatli birşekilde çözülür ve üzerinde 4 adet baz (adenin, guanin, sitozin ve timin) ile kodlanmış bulunan veriler okunarak, tekrar eski halinde paketlenip bırakılır. Okunan veriler turuncu renkte gösterilen mRNA bileşikleri olarak sitoplazmaya giderler ve orada proteinlere "tercüme" edilirler. Milyonlarca gen içeren DNA'nın sürekli bu şekilde çözülüp ayrılması ve tekrar paketlenmesi gerçekten hayal edilmesi oldukça güç karmaşıklıkta bir süreçtir.

Beyincikte bir Purkinje hücresi: Beyincik, insani faaliyet ve el becerilerimizin öğrenildiği ve düzenlendiği bir sinir sistemi merkezidir. Bu işlem için, adeta "fazla uyarıları budama" görevi üstlenen Purkinje hücreleri önemli görevler yaparlar. Resimde, bir Purkinje hücresinin "şeması"nı görmektesiniz. Hücrenin gövdesi, resmin en altında yer alan mavi yuvarlaktır. Buradan çıkan bir dendritin nasıl karmaşık bir ağaç yapısına dallandığını görebiliriz. Elbette, canlındaki düzen bu şemadan çok daha karmaşıktır. Purkinje hücresinin bu dalları, beynin ve beyinciğin değişik yerlerinden gelen milyarlarca sinir kablosundan girişler alarak, çok karmaşık bir devre meydana getirir ve halen tam olarak anlaşılamamış mekanizmalarla, gelen bu milyonlarca veriye karşılık olarak, uygun "çıktıları" üretir.

Sinir Hücrelerinin aktiviteleri: Bu mikroskop fotoğrafında, sinir hücrelerinin oluşturduğu elektriksel aktiviteleri kaydedebilmek için kullanılan yöntemi görmekteyiz. Koyu renkli sinir hücreleri, kortekste bulunan piramidal hücrelerdir. Resmin sağ üst köşesinden bu hücrelere uzanan sivri cisim ise, ucu bir kaç mikrometre kalınlıkta olan bir cam borudur. Bu cam borucuğun (mikro pipet) içinde bir tuz çözeltisi ve buna batırılmış iletken (genellikle gümüş-gümüş klorür) bir tel bulunur. Bu şekilde oluşturulan bir "mikro elektrot", uygun bir kayıt cihazına bağlandığında, hücrelerin gösterdiği elektriksel faaliyetler rahatlıkla kaydedilebilir. Çok daha ince pipetlerle, hücrelerin içine kadar girip, hücre içinden kayıtlar almak da sıkça uygulanan yöntemlerdendir. Bu sayede, hücrelerin belli uyaranlara karşı nasıl cevaplar verdikleri ortaya çıkarılabilmektedir.

DNA; YAŞAMIN YAPI PLANI: Günümüzde insan genomu projesi ile ilgili haberlerin artmasıyla, DNA molekülü herkes tarafından bilinir hale geldi. Fakat "meslekten olmayan" büyük bir çoğunluk, bir molekülle hayatın nasıl kopyalanabildiğini, kodlanabildiğini ve hücrenin nasıl yenilendiğini anlayamasa da, bunun sorumlusunun DNA olduğunu biliyor. Aslında meslekten olanlar da henüz DNA'nın bu işi nasıl becerdiği konusuna vakıf değiller lakin G.T.F.uyguladığı AR-GE ile bu konularda öndedir. DNA çok ama çok uzun bir molekül, fakat öyle bir paketleme sistemiyle saklanıyor ki, yaklaşık 2-3 metre uzunluğunda bir molekül, 3-5 mikrometre çapındaki bir hücre içine sığdırılabiliyor. Üstteki şematik çizimin en üstünde, mikroskopta görebildiğimiz kromozomlar bulunurken, aşağıya doğru, bunların içindeki DNA'nın nasıl paketlendiğini görüyoruz. Vücudumuzdaki yaklaşık 100 trilyon hücre, buna benzer bir paketleme sistemi ile, milyonlarca kilometrelik DNA iplikçiğini vücudumuzda saklı tutmaktadır.

 

 

Not: Buradaki resimler moleküler yapılardan esinlenerek oluşturulmuştur.

.
 

GTF @ 2005 -Her hakkı saklıdır-