Ünitenin tamamını tek sayfada görPremium
Hücreler, yaşamın en temel yapısal ve işlevsel birimleridir. Çevrelerinden sürekli olarak ham maddeleri alarak kendi metabolik faaliyetlerini sürdürürler. Bu ham maddelerin işlenmesi ve enerjiye dönüştürülmesi, hücrenin iç ortam dengesini (homeostazi) koruması ve karmaşık sentez reaksiyonlarını gerçekleştirebilmesi için hayati önem taşır.
Termodinamiğin İkinci Kanununa göre, evrendeki düzensizlik (entropi) sürekli artma eğilimindedir. Hücreler, bu doğal düzensizleşme sürecine karşı koyabilmek ve kendi organize yapılarını koruyabilmek için sürekli olarak enerji üretmek ve tüketmek zorundadırlar. Bu enerji üretimi olmaksızın hücresel bütünlüğün ve organizasyonun korunması imkansızdır.
Hücrelerin diğer önemli özellikleri arasında organize bir şekilde büyümeleri, çevresel uyarılara tepki vermeleri ve çoğalma yetenekleridir. Kalıtsal bilgi tüm hücrelerde DNA molekülü içerisinde saklanır ve genetik kod tüm canlılarda temelde aynıdır. Bilgi akışı DNA'dan RNA aracılığıyla proteinlere doğru gerçekleşir ve protein sentezi ribozomlarda tamamlanarak hücrenin yapısal ve işlevsel düzenini sağlar. Tüm hücreler seçici geçirgen bir plazma membranı ile çevrilidir.
Bitki hücreleri, hayvan hücrelerinden belirgin yapısal farklarla ayrılırlar. En dikkat çekici özelliklerinden biri, hücre zarının dış kısmında bulunan ve hücreye sertlik, dayanıklılık ve daha düzenli, köşeli bir form kazandıran hücre çeperidir (hücre duvarı). Bu yapı bitkinin dik durmasını ve turgor basıncına dayanmasını sağlar.
Bitki hücrelerinin bir diğer ayırt edici özelliği ise klorofil pigmenti içeren kloroplast organellerine sahip olmalarıdır. Kloroplastlar, güneş enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik besin sentezlenmesini (fotosentez) sağlar. Bu sayede bitkiler kendi besinlerini üretebilen ototrof organizmalar olarak ekosistemde yer alırlar.
Bitki hücresi örnekleri arasında çam iğnesi hücreleri (Pinus pinea), soğan zarı hücreleri ve Elodea bitkisi hücreleri yaygın olarak incelenir. Çam iğnesi hücrelerinin enine kesitlerinde hücrelerin sıkı ve düzenli dizilimi görülürken, soğan zarı hücreleri belirgin hücre duvarları ile karakterizedir. Elodea hücrelerinde ise aktif kloroplastlar ve sitoplazma hareketleri mikroskop altında net bir şekilde gözlemlenebilir.
Hayvansal organizmalarda hücreler belirli görevleri yerine getirmek üzere bir araya gelerek dokuları oluştururlar. Temel doku tipleri epitel doku, bağ doku, kas dokusu ve sinir dokusu olmak üzere dört ana grupta toplanır. Epitel doku, vücut yüzeylerini ve iç organların boşluklarını örterek koruma, salgı ve emilim işlevlerini üstlenir.
Epitel doku kendi içinde tek katlı (simple) ve çok katlı (stratified) olmak üzere ikiye ayrılır. Tek katlı yassı epitel kan damarlarının iç yüzeyinde bulunurken, tek katlı kübik epitel böbrek tübüllerinde ve mukus bezlerinde, tek katlı silindirik epitel ise ince bağırsağın iç yüzeyinde yer alır. Yalancı çok katlı silindirik epitel ise soluk borusu (trakea) ve bronşlarda bulunarak mukus ve siller yardımıyla havayı temizler. Çok katlı yassı epitel deride koruyucu bir tabaka oluştururken, değişken (transitional) epitel mesane ve idrar yollarında esneme yeteneği sağlar.
Bağ dokusu, diğer dokuları birbirine bağlayan ve destekleyen geniş bir doku grubudur. Gevşek bağ dokusuna örnek olarak yağ (adipoz) dokusu verilebilirken, sıkı bağ dokusu kıkırdak ve kemik yapılarını oluşturur. Ayrıca kan gibi vasküler dokular da bağ dokusu sınıfına girer; oksijen taşıyan eritrositler (alyuvarlar), bağışıklık sisteminin parçası olan lökositler (akyuvarlar) ve pıhtılaşmayı sağlayan trombositler (plateletler) bu dokunun hücresel elemanlarıdır.
Kas dokusu, vücut hareketlerini ve iç organların çalışmasını sağlayan kasılma yeteneğine sahip hücrelerden oluşur. Düz kaslar, istemsiz çalışan ve iç organların (örneğin ince bağırsak) yapısında bulunan kaslardır. İskelet kasları ise istemli çalışan, çizgili yapıda olan ve vücudun büyük hareketlerini sağlayan kaslardır. Kalp kası ise çizgili yapıda olmasına rağmen istemsiz çalışan, kalbe özgü bir kas tipidir.
Sinir dokusu, vücudun iç ve dış ortamından gelen uyarıları algılayıp değerlendiren ve gerekli tepkilerin oluşmasını sağlayan özelleşmiş bir dokudur. Bu doku beyin, omurilik ve sinirleri kapsar. Sinir dokusunun temel işlevsel hücrelerine nöron (sinir hücresi) adı verilir. Nöronlar, aldıkları sinyalleri elektriksel ve kimyasal yollarla diğer hücrelere iletirler.
Sinapslar, bir nöronun başka bir nöronla, bir kas hücresiyle veya bir salgı hücresiyle bağlantı kurduğu ve impulsun (uyartının) iletildiği özel bölgelerdir. Sinir dokusunda nöronların yanı sıra onları destekleyen, besleyen ve koruyan nöroglia (glia) hücreleri bulunur. Beş çeşit nöroglia hücresi vardır: protoplazmik astrositler, fibröz astrositler, oligodendrositler, mikrogliyalar ve ependim hücreleri. Bu hücreler sinir sisteminin sağlıklı çalışması için kritik öneme sahiptir.
Kök hücreler, henüz özelleşmemiş, kendi kendini yenileme yeteneğine sahip ve farklılaşarak çeşitli özelleşmiş hücre tiplerine dönüşebilen hücrelerdir. Bu hücreler, organizmanın gelişimi, dokuların yenilenmesi ve hasarlı bölgelerin onarılmasında merkezi bir rol oynarlar. Kök hücreler temel olarak embriyonik ve yetişkin (dokusal) kök hücreler olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar.
Embriyonik kök hücreler, yaklaşık 4-5 günlük bir embriyodan (blastokist aşaması) elde edilirler. Bu hücreler pluripotent özelliktedir, yani bir organizmayı oluşturan tüm hücre tiplerine farklılaşma yeteneğine sahiptirler. Yetişkin kök hücreler ise yetişkinlerin ve çocukların beyin, kemik iliği, iskelet kası ve deri gibi dokularında az miktarda bulunurlar. Bu hücreler daha sınırlı bir farklılaşma kapasitesine sahiptir ve genellikle bulundukları dokudaki yıpranmış hücreleri yenilemekle görevlidirler.
Kök hücrelerin diğer kaynakları arasında yeni doğan bebeklerin göbek kordonu yer alır. Göbek kordonu kök hücreleri de yetişkin kök hücreleri gibi sınırlı bir hücre grubuna farklılaşabilir. Son yıllarda geliştirilen uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSC) ise, yetişkin somatik hücrelerin genetik olarak yeniden programlanarak embriyonik kök hücre benzeri bir duruma getirilmesiyle elde edilir ve rejeneratif tıp için büyük bir umut vadeder.