Ormandaki ağaçlar, nehirdeki balıklar, çiftlikte at sinekleri, ormandaki lemurlar, göletteki sazlıklar, topraktaki solucanlar – tüm bu bitki ve hayvanlar hücre dediğimiz yapı taşlarından yapılmıştır. Bu örneklerde olduğu gibi birçok canlı, birbiriyle uyum içinde çalışan çok sayıda hücreden oluşur. Ancak diğer yaşam biçimleri, birçok bakteri ve protozoa türü gibi yalnızca tek bir hücreden oluşur. Hücreler, ister tek başlarına ister çok hücreli bir organizmanın parçası olarak yaşıyor olsunlar, genellikle ışık mikroskobu olmadan görülemeyecek kadar küçüktür.
Hücreler birçok ortak özelliği paylaşsa da çılgınca farklı görünebilirler. Aslında, hücreler milyarlarca yıldan fazla bir süredir çok çeşitli ortamlara ve işlevsel rollere adapte olmuşlardır. Örneğin sinir hücreleri, metrelerce uzanabilen ve sinyalleri hızlı bir şekilde iletmeye hizmet eden uzun, ince uzantılara sahiptir. Sıkıca oturan, tuğla şeklindeki bitki hücreleri, ağaçların ve diğer bitkilerin ihtiyaç duyduğu yapısal desteği sağlamaya yardımcı olan sert bir dış katmana sahiptir. Uzun, sivriltilmiş kas hücreleri, kasılan ve gevşeyen pazılar içinde uzunluklarını değiştirmelerine izin veren içsel bir gerginliğe sahiptir.
Yine de, bu hücreler ne kadar farklı olsa da, hepsi dışarıyı dışarıda tutmak, gerekli maddelerin içeri girmesine izin vermek ve başkalarının çıkmasına, sağlıklarını korumasına ve kendilerini kopyalamasına izin vermek için aynı temel stratejilere güveniyorlar. Aslında bu özellikler bir hücreyi hücre yapan şeydir.
Hücreyi Ne Tanımlar?
Hücreler, kısmen ayrık ve kolayca tanınabilir paketler halinde geldikleri için yaşamın temel birimleri olarak kabul edilir. Bunun nedeni, tüm hücrelerin, tıpkı bir evin duvarları gibi, hücrenin iç ve dış ortamları arasında açık bir sınır görevi gören hücre zarı adı verilen bir yapıyla çevrelenmesidir. Hücre zarı bazen plazma zarı olarak da adlandırılır.
Hücre zarları, suyu seven veya hidrofilik maddelerin hücreye girmesini veya kaçmasını fiziksel olarak engelleyen fosfolipidler adı verilen yağ bazlı moleküllerden oluşan bir çerçeveye dayanır. Bu zarlar ayrıca çeşitli işlevlere hizmet eden proteinlerle süslenmiştir. Bu proteinlerden bazıları, zardan hangi maddelerin geçip geçemeyeceğini belirleyen bir bekçi görevi görür. Diğerleri, hücreyi aynı organizmanın bir parçası veya yabancı olarak tanımlayan belirteç olarak işlev görür. Yine de diğerleri bağlayıcılar gibi çalışır, hücreleri birbirine bağlar, böylece bir birim olarak işlev görebilirler. Yine de diğer zar proteinleri, komşu hücrelerden ve çevreden sinyal gönderip alan iletişimci görevi görür – ister dostça ister endişe verici olsun (Şekil 1).
Bu zar içinde bir hücrenin iç ortamı su bazlıdır. Sitoplazma adı verilen bu sıvı ortam, hücresel makineler ve yapısal unsurlarla doludur. Aslında, bir hücrenin içindeki protein konsantrasyonları, dışarıdakilerden çok daha fazladır – dışarısı ister okyanus suyu (tek hücreli bir yosun durumunda olduğu gibi) ister kan serumu (kırmızı kan hücresinde olduğu gibi) olsun. Hücre zarları sulu ortamlarda doğal engeller oluştursa da, bir hücrenin hayatta kalması için gerekli hücre içi bileşenlerin yüksek konsantrasyonlarını korumak için oldukça fazla enerji harcaması gerekir. Aslında hücreler, sitoplazmalarının bileşimini korumak için enerjilerinin yüzde 30’unu kullanabilirler.