Bilim Güncel Nedir

HÜCRE ÇEKİRDEĞİ

Tarafından yazılmıştır admin

Çekirdek, adeta hücre içindeki küçük ikinci bir hücre olmasının yanında ilk keşfedilen organeldir. 1802 yılında Franz Bauer tarafından keşfedildi. Genellikle yuvar­lak olup hücrenin merkezinde bulunur. Çekirdek kılıfı da denilen çift zarla kaplı, küçük bir organeldir. Kendisi küçük ama sa­hip olduğu yetenekler ve işlev­leri ise çok büyüktür. Hücrenin beyni, bilgi iş­lem ünitesi, karar organı ve aynı zama­da geleceğidir. Hücrenin yapı ve işlevleri ile ilgili tüm bilgilerin saklandığı ve işlendiği yer. Çekirdekte meydana gelen değişimler sadece kendisini veya içinde bulunduğu hücreyi değil tüm organizmayı etkiler.

 

Çekirdeği oluşturan temel yapıları çe­kirdek zarı, genetik materyal ve çekirdek­çik olarak sıralayabiliriz.

 

• Çekirdek zarı

Çekirdek içi yapıların korunması, biyomoleküllerin taşınması ve iletişim sistemidir. Hücreyi çevreleyen zar gibi, çekirdek zarı da lipit (yağ) ve proteinlerden oluşur. Hücrenin kendisi tek bir zarla çevrili ol­duğu halde, çekirdek özel olarak çift zar­la çevrilidir. İki zar yapışık olmayıp arala­rında ince bir boşluk bulunur. Dış ve iç zarla­rın yapı ve işlevleri birbirinden farklıdır.

Dış zar, aynı zamanda endoplazmik retikulum deni­len yapının da bir parçasıdır. Endoplazmik retikulum, üzerinde ribozom denen, pro­tein üretimi yapan “nano makineler” bu­lunur. Sentezlenen proteinler gerekli yerlere buradan gönderilmektedir.

İç zarda özel proteinler vardır. Adeta du­vara çakılmış çiviler gibi, çekirdeğin iç kısmına çıkıntı yaparlar. Bunlara gene­tik materyal içeren kromatin ve çekirdek iskeletini oluşturan proteinler bağlanır. Hücre ve çekirdek bütünlüğü için iske­let yapı çok önemlidir. Tıpkı binaları ayakta tutan iskelet yapı gibi çekirdeği içerden destekleyen yapılar mevcut. Çekirdek is­keletini oluşturan proteinler iç zarın al­tında uzanır ve birbirlerine bağla­narak özel bir yapı meydana getirirler.

Çekirdeği çevreleyen zarda por deni­len çok sayıda kanal yapı bulunur. Kanallar iç ve dış zarı geçerek çekirdek ve sitoplazma arasında bir geçit oluşturmaktadır. Sekizgen şeklinde inşa edilmiş olan kanallar özel bir mimariye sahipler ve en az otuz farklı protein içerirler. Çekirdek ve sitozol arasında aynı kanalda çift yön­lü bir trafik bulunur. Örneğin mesajcı RNA’lar (mRNA) çekirdekte sentezlenir ve pro­tein sentezi için sitozole gönderilir. DNA’nın özel olarak katlanmasını sağ­layan proteinler olan histonlar, DNA ve RNA sentezini sağlayan enzimler ve çok sayıda başka protein, sitozolde sentezlenip çekirdeğe gönderilir. Memeli hüc­relerinin çekirdeğinde yaklaşık 3000 ila 4000 civarında kanal yapı bulunur ve bunların her biri saniyede 500 kadar molekül geçişini sağlayabilir. Ancak burada trafiğin iki yönlü aktığı unutulmamalıdır.

Çekirdekte ve özellikle sitoplazmada küçük moleküller dışında binlerce faklı protein vardır. Peki bu proteinlerin hangilerinin çe­kirdeğe veya sitoplazmaya gideceği nasıl belirleniyor? 

Çekirdeğe veya sitoplazmaya gidecek proteinlerin yapısında özel bir sinyal birimi bulunur. Bu sinyal birimi ilgili protei­nin hangi tarafa ait olduğunun bir belge­sidir. Bir giriş bileti gibi. Çekirdek zarını ge­çecek proteinler için özel reseptörler (al­maçlar) vardır. Bu reseptörler hem ilgili pro­teinin sinyal birimini ve hem de çekir­dek zarındaki kanalları tanıyor. Kısacası bu reseptörler yolu bilmeyen ancak bileti olan bir yolcunun içeriye alınmasına yar­dımcı olan bir görevli gibi ilgili proteinin karşı tarafa geçmesine yardımcı olur. Çekirdekten sitoplazmaya geçişlerde reseptör proteini yalnız bırakmz. Eğer reseptör sitoplazmadaki proteini çekirde­ğe taşıyacaksa, proteine bağlanarak çekir­dek zarındaki kanala onunla birlikte gi­rer, çekirdeğe geçtikten sonra proteini orada bırakıp yeniden geldiği kanalla si­toplazmaya geri döner ve yeni protein­leri içeri almaya hazır hale gelir. Kanallar sadece moleküllerin geçebi­lecekleri bir boşluk değildirler. Geçişi bizzat düzenler ve hatta gerektiğinde geçişe aktif olarak yardımcı olur.

 

• Genetik materyal: Bilginin depolanması ve ifade edilmesi

Memeli hücrelerinin çekirdeği yakla­şık 5-10 mikro metre çapındadır. Mili­metrenin yüzde biri veya metrenin yüz binde biri çapında. Genetik bilgilerimizi içeren kromozomlarımız burada bulunmaktadır. Her bir kromozom aslında devasa bir DNA zinciridir. Sadece bir hücrede bulunan kromozomlardaki DNA zinciri uç uca eklendiğinde iki metre uzunlu­ğunda bir zincir elde edilir. Baş­ka bir ifade ile, çekirdek ken­di çapından iki yüz bin kat daha uzun olan DNA sar­malını içermektedir. İkamet et­tiği odanın genişliğinden iki yüz bin kat daha uzun olan DNA sarmalı, içeride rastgele veya yığın şeklinde bulunmaz. Bu denli uzun olan DNA mole­külü pasif bir zincir olmayıp ter­sine canlının tüm yapısal ve işlevsel özellikleriyle ilgili bilgiler içerir. Bu sebepten, DNA çekirdek içinde öyle paketlen­meli ki istenildiği anda istenilen bölgede­ki bilgiler okunabilmeli ve kapladığı alan da en küçük olmalıdır. İşte bu amaçla DNA zincirinin özel olarak paketlenmesini sağlayan proteinler; histonlar kulla­nılır. Çok sayıda farklı histon olduğu bilinmektedir. Bunlardan biri hariç (H1 histonu) diğerleri belli sayıda bir araya gele­rek özel kümeler oluşturur. DNA sar­malı adeta iplik gibi her bir kümenin et­rafını sararak küçük yumaklar oluşturu­r. Bu yumakların her birine nükleozom diyoruz. Nükleozomlar boncuk dizileri gibi DNA sarmalı ile birbirlerine bağlıdır. Çe­kirdekte bulunan nükleozom sayısı yaklaşık 25 milyondur. DNA histonlara sürekli bağlı kalmaz, özellikle hücre bölünmesi ve diğer biyokimyasal süreçlerde DNA, histonlardan ayrılır. Nükleozomlar bir eksen etrafında spiral şeklinde kıvrılarak lifleri oluştururlar. Ve bunlar da yeniden or­ganize olup kromozomlar gibi daha bü­yük yapıları oluşturuyorlar.

Çekir­dek bir depolama yeri değil; depolanan genetik materyalin aktif olarak işlendi­ği bir yer. Kendini çevreleyen iki ortam­la sürekli iletişim içindedir. Bunlar çekirde­ği çevreleyen sitoplazma ve hücreyi çevreleyen diğer hücrelerdir. Dış ortamdan ge­len tüm mesajlar çekirdeğe iletilmez. Büyük bir kısmına hücre zarı ve sitozol de yanıt verilir. Ancak çekirdeğin ya­pabileceği önemli işlerle ilgili mesajlar çe­kirdeğe iletilir. Bu ön elemeye rağmen çekirdek yine de çok yoğundur.

 

• Çekirdekçik: Ribozom sentezi

Çekirdeğin içinde sınırları daha be­lirgin olan bir yapı da çekirdekçiktir. Özel­likle büyümekte olan hücrelerde çok belirgindir. Çekirdekçik ribozomların üretim merkezidir.

Ribozomlar sitoplazmada protein­lerin sentezlendiği nano makinelerdir. Çok sayıda farklı proteinden ve ribozomlara özgü RNA (rRNA) molekülle­rinden oluşmaktadır. Ve çok sayıda alt birimi bulunmaktadır. Bu alt birimlerden rRNA’lar çekir­dekçikte sentezlenirken proteinler de sitozolde yine ribozomlarda sentezlenir. Montaj yeri çekirdekçiktir. Bu nedenle sitozolde sentezlenen ribozom protein­leri çekirdek zarındaki kanalları kullanarak çekirdeğe ve oradan da çekirdek­çiğe geçer. Çekirdekçikte ribozomun tüm montajı ya­pılmıyor. Kullanıma hazır iki temel alt birim olacak şekilde montaj yapılır ve bunlar yine çekirdek zarındaki kanallar yo­luyla sitozole gönderi­lir. Burada protein sentezleneceği zaman iki alt bi­rim bir araya gelerek işlevsel ribozomu oluştururlar. Çekirdek içinde çok sayıda baş­ka yapı da bulunur ve her birinin ayrı ayrı işlevleri var; burası son dere­ce dinamik bir yapı. Çekirdeğin işlevleri saymakla bitmez. Hücre bölünmesi, hüc­re döngüsü, , çok sayıda metabolik olay, hücrenin programlı ölümü olan apoptoz gibi.

 

KAYNAK:
Albert, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P, Molecular Biology of the Cell, (Beşinci Basım), Garland Science, Taylor and Francis Group, 2008.
Dundr, M., Misteli, T., “Functional architecture in the cell nucleus”, Biochemical Journal,    s. 297-310, 2001.

 

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: