Hücre, tüm yaşam formlarının veya organizmaların temel yapısal ve işlevsel birimidir. Terim, Latince 'küçük oda' anlamına gelen "cellula" kelimesinden türemiştir. Biyolojik bir hücre temel olarak, genetik materyal içeren sitoplazmayı çevreleyen yarı geçirgen bir hücre zarından oluşur. Çoğu hücre yalnızca mikroskop altında görülebilir. Yüksek derecede farklılaşmış hücre tipleri (örneğin, kırmızı kan hücreleri ve gametler) dışında, çoğu hücre çoğalmaya ve protein sentezlemeye yeteneklidir. Bazı hücre tipleri hareketlidir. Hücreler Dünya üzerinde yaklaşık dört milyar yıl önce ortaya çıkmıştır.
Hücrenin Temel Yapısı ve İşlevleri
Hücreler, 1665 yılında Robert Hooke tarafından keşfedilmiştir. Hooke, hücreleri bir manastırdaki odacıklara benzemeleri nedeniyle bu şekilde adlandırmıştır. 1839'da Matthias Jakob Schleiden ve Theodor Schwann tarafından geliştirilen Hücre Teorisi, tüm organizmaların bir veya daha fazla hücreden oluştuğunu, hücrelerin tüm organizmalardaki temel yapı ve işlev birimi olduğunu ve tüm hücrelerin önceden var olan hücrelerden geldiğini belirtir.
Prokaryotlar zarla çevrili bir çekirdeğe sahip değildir; bunun yerine bir nükleoid bölgesi bulunur. Ökaryotik hücrelerde ise çekirdek, çekirdek zarı ile çevrilidir. Ökaryotik hücreler, hücre işlevleri için enerji sağlayan mitokondriler ve bitkilerde fotosentez yoluyla şeker üreten kloroplastlar gibi diğer zarla çevrili organelleri de içerir. Zarsız organeller ise her iki grupta da bulunan (farklı yapıda olsalar da) ribozomlar gibi protein yapılı olabilir. Manyetotaktik bakterilerde, manyetozom adı verilen benzersiz, zarla çevrili bir prokaryotik organel keşfedilmiştir.
Canlıların Sınıflandırılması: Prokaryotlar ve Ökaryotlar
Tüm organizmalar prokaryotlar ve ökaryotlar olarak gruplandırılır. Prokaryotlar tek hücrelidir ve arkeleri ile bakterileri içerir. Ökaryotlar tek hücreli veya çok hücreli olabilir. Tek hücreli ökaryotlar arasında çoğu protist, bazı mantar türleri (mayalar) ve bazı alg türleri bulunur. Çok hücreli ökaryotlar hayvanları, bitkileri, bazı mantar türlerini ve bazı alg türlerini içerir. Tüm çok hücreli organizmalar birçok farklı hücre tipinden oluşur. Bir hayvanın veya bitkinin vücudunu oluşturan diploid hücreler, haploid gametleri dışarıda bırakan somatik hücreler olarak bilinir.
Organizmalar geniş ölçüde ökaryotlar ve prokaryotlar olarak gruplandırılır. Ökaryotik hücreler zarla çevrili bir çekirdeğe sahipken, prokaryotik hücrelerde çekirdek bulunmaz ancak bir nükleoid bölgesi vardır. Prokaryotlar tek hücreli organizmalardır; ökaryotlar ise tek hücreli veya çok hücreli olabilir. Tek hücreli ökaryotlar arasında diyatomlar gibi mikroalgler ve bazı maya türleri, mantar türleri bulunur. Çok hücreli ökaryotlar tüm hayvanları, bitkileri, çoğu mantarı ve bazı alg türlerini içerir.
Prokaryot Hücrelerin Özellikleri ve Bakteri Zarfı
Tüm prokaryotlar tek hücrelidir ve yaşamın üç ana aleminden ikisi olan bakterileri ve arkeleri içerir. Prokaryotik hücreler, hücre sinyalizasyonu gibi hayati biyolojik süreçlere sahip olmalarıyla karakterize edilen, Dünya üzerindeki ilk yaşam formu olmuştur. Ökaryotik hücrelerden daha basit ve daha küçüktürler, çekirdekten ve genellikle bulunan diğer zarla çevrili organellerden yoksundurlar. Prokaryotik organeller daha az karmaşıktır ve tipik olarak zarsızdır. Tüm prokaryotik hücreler, ekzoenzimler ve hücre dışı polimerik maddeler dahil olmak üzere zarlarından farklı maddeler salgılar.
Çoğu prokaryot, 0.1 ila 5.0 μm çapında değişen, tüm organizmaların en küçükleridir. Bilinen en büyük bakteri olan Thiomargarita magnifica, ortalama 1 cm uzunluğunda olup çıplak gözle görülebilir ve 2 cm'ye kadar ulaşabilir.
Bakteriler, iç kısmı dışarıdan koruyan bir hücre zarfı ile çevrilidir. Bu zarf genellikle bir plazma zarından ve onu örten bir hücre duvarından oluşur; bazı bakterilerde ise hücre duvarı, jelatinimsi bir bakteri kapsülü adı verilen üçüncü bir tabaka ile kaplanır. Kapsül, pnömokoklarda ve menengokoklarda polisakkarit, Bacillus anthracis'te polipeptit veya streptokoklarda hyaluronik asit yapısında olabilir. Mikoplazmalar ise sadece hücre zarına sahiptir. Hücre zarfı, hücreye sağlamlık verir ve hücrenin iç kısmını çevresinden ayırarak koruyucu bir mekanik ve kimyasal filtre görevi görür. Hücre duvarı peptidoglikandan oluşur ve dış kuvvetlere karşı ek bir bariyer görevi görür. Hücre duvarı, hücreyi çevresinden mekanik ve kimyasal olarak korur ve hücre zarına ek bir koruma katmanıdır. Ayrıca, hipotonik bir ortamdan kaynaklanan ozmotik basınç nedeniyle hücrenin genişlemesini ve patlamasını (sitoliz) önler.