Çoğu organizmaların (bakteriler hariç) hücrelerinde en büyük ve belirgin kısımlardan biri zarla çevrili olan çekirdektir. Çekirdek, hücre çoğalmasında merkezi bir rol oynar. Bu olayda tek bir bir hücre bölünür ve iki yeni hücre meydana gelir. Çekirdek aynı zamanda hücrenin çevresiyle olan ilişkisinde, bir hücrenin ne çeşit bir farklılaşmaya gideceğinin saptanmasında ve kendisinin son şeklini almasında nasıl bir yapı göstereceği yönünde çok önemli bir rol oynar. Aynı zamanda çekirdek yaşayan hücrelerin metabolik aktivitelerini yönlendirir. Kısaca, hücre yaşadığı sürece yaşam sürecine rehberlik eden emirler çekirdekten verilir.
Bakterilerin, zarla çevrili bir çekirdeği (hücre aktivitelerini kontrol eden genetik materyale sahip olmalarına karşın) olmayan diğer tüm organizma çeşitlerinden farklı olduğu bilinmektedir. Benzer şekilde bu grupta, diğer organizmalarda bulunan hücre yapılarının çoğu yoktur. Bu farklılıklar o kadar belirgindir ki, bakteriler kendilerine ait iki alem içinde sınıflandırılırlar. Bu hücrelere prokaryotik hücreler denir (örneğin, çekirdeksiz), halbuki diğer bütün organizmaların hücrelerine ökaryotik hücreler denir (gerçek bir çekirdeğe sahip).
Ökaryotik çekirdek, kromozomlar ve çekirdekcik olmak üzere iki tip yapı içerir. Elektron mikroskopla her iki yapıyı da nükleoplazma denilen granüler görünümde, şekilsiz bir kütle içinde görebiliriz. Çekirdeğin tümü, çekirdek kılıfı denilen ve biribirine çok yakın bulunan bir çift zarla çevrilidir.
Kromozomlar, sadece hücre bölünmesi için hazırlı k evresinde “yoğunlaştıkları” zaman görülebilen uzun, iplik şeklindeki yapılardır. Bölünmenin dışında kromozomlar yoğunlaşmamış durumundadır. Boyandıkları zaman koyu, bulanık bir materyal şeklinde görülürler.
Kromozomlar DNA ve proteinden oluşurlar. Protein nukleozomlar denilen üzerine DNA’nın sarıldığı makara benzeri çekirdek veya destek kısımlarını oluşturduğu halde, DNA genler denilen kalıtım birimlerin meydana getiren temel bir maddedir. Genler, ne zaman bir hücre bölünse iki katına çıkar ve bir kopyası yeni hücreye aktardır. Genler hücrelerin özelliklerini saptar ve yaşayan hücrelerin günlük aktivitelerinde kontrol üniteleri olarak görev yaparlar.
Genler tarafından taşınan kalıtsal bilgi, DNA molekülünün nükleotit yapı taşlarındaki baz dizisinde yazı lıdır. Genlerin kontrol ettiği işlevlerin çoğu sitoplazma içinde olurken, genlerin kendisi çekirdek içindedir ve bilginin çekirdek dışına aktarılması için bir mekanizma bulunur. Bu mekanizma, DNA’daki nükleotit baz dizisinin RNA’ya uyan baz dizisini veren transkripsiyondur (yazılma). Bu RNA baz dizisi daha sonra biraz değişikliğe uğrar ve sonlandırıcı haberci RNA (mRNA) çekirdekten ayrılıp sitoplazmadaki protein sentez bölgelerine giderler. Burada bulunan amino asitler, enzimler de dahil proteinleri meydana getirmek için mRNA nükleotitlerine uygun bir dizilimde peptit bağlarıyla bağlanırlar. Bu süreç translasyon (okuma) olarak bilinir. Amino asitlerin dizilimi “bir proteinin primer yapısı” proteinin üç boyutlu yapısını ve bu yapının verdiği biyolojik aktiviteyi belirler. Bundan dolayı genler yaşamın merkezindedirler; genler, organizmalar ve hücrelerin özelliklerini belirleyen sayısız birbirine bağlı kimyasal tepkimeleri düzenleyen enzimlerin sentezi için gerekli tüm bilgiyi kodlarlar. Kromozomlar yanı sıra çekirdek içindeki diğer bir yapı; koyu boyanan, genel olarak oval yapıda olan ve genellikle bölünmeyen hücrelerin çekirdeklerinde görülebilen çekirdekçiktir. Her çekirdek içinde organizmanın türlerine bağlı olarak bir ya da birden fazla çekirdekçik bulunur. Çekirdekçikler, spesifik (özgül) kromozomların belirli bölgeleriyle meydana gelirler. Bunlar, gerçekte, kromozomun basit bir şekilde özelleşmiş kısımlarıdır, dinlenme halindeki kromozomlarda olduğu gibi DNA ve proteinden oluşmuştur. Çekirdekçik DNA’sı, ribozomal RNA (rRNA) denilen bir RNA çeşidinin transkripsiyonu ile elde edilen genlerin çok sayıdaki kopyalarını içerir. rRNA sentezlendikten sonra proteinlerle birleşir ve sonlanma kompleksi çekirdekçikten koparak ayrılır, çekirdeği terk eder ve sitoplazmaya geçerler. Sitoplazmada ribozomlar denilen ve protein sentezleyen organellerin bir paçası olurlar. Bundan dolayı çekirdekçikler, proteinleri sentezleyecek olan ribozom öncülerinin yapılmasından ve sitoplazmaya verilmesinden sorumludurlar. rRNA genlerinin çok sayıdaki kopyaları, aktif protein sentezi için gerekli olan ribozomların hızlı yapımını mümkün kılar. Çok az protein sentezi yapan hücrelerde çekirdekçikler küçük olma ya da bulunmama eğilimindedirler.
Çekirdek kılıfı, çekirdek etrafını saran ve sitoplazma ortamından farklı olan çekirdek içi kimyasal ortamın aynı düzeyde kalmasına yardım eden bir kılıftır. Bu kılıf, aynı zamanda her bir kromozomun iki son ucu için tutunma yeri sağlar. Hücre zarından farklı olarak, tüm çekirdek kılıfı, aralarında boşluk bulunan farklı iç ve dış zardan meydana gelir.
Elektron mikroskop çalışmaları, çift zardan oluşan kılıfın iç ve dış zarlarının devamlı olduğu yerlerde oldukça büyük ve ayrıntılı olan porlarla kesildiğini göstermiştir. Bununla birlikte, zar oldukça seçicidir. Geçirgenlik deneylerine göre, hücre zarından sitoplazma içine geçebilen bazı maddeler çekirdek kılıfından çekirdek içine geçememekte ve sonuçta sitoplazmada kalmaktadır. Hatta bu porlardan çok daha küçük maddeler geçemezken, bazı büyük moleküller kolaylıkla geçmektedirler. Bu “büyük moleküller”, genler üzerinde üretilip (örn: mRNA gibi) çekirdek dışına çıkan önemli bileşikler, çekirdekteki yapılarla birleşmek üzere çekirdek içine geçen ya da çekirdek içindeki kimyasal tepkimeleri katalizleyen proteinler ve sitoplazmadan çekirdek içine geçip gen aktivitesini düzenlemeye yardım eden çeşitli bileşiklerdir. Bundan dolayı, çekirdek ile sitoplazma arasında bulunan porlar aracılığı dikkatle kontrol edilen oldukça seçici çift yönlü bir geçiş vardır. Porlar, geçmesine izin verdikleri maddeleri ve spesifik “şifrelere” dayanarak hangi yönde geçeceklerini, çeşitli moleküllerin bir ucuna bağlanmış kimyasal sinyal sekanslarını tanırlar. Bazı virüsler (AIDS virüsü dahil) çekirdek porları 
tarafından tanınmış olan moleküler kodu bozmuşlardır; bunlar sonradan hücrenin DNA kütüphanesine katılabilecek koromozomların bir kopyasını içeri geçirme yeteneğine sahiptirler. Kodlanmamış olan tüm şifre sekansları, pozitif yüklü amino asitlerden (lizin ve arjinin) zengin kısa bir polipeptit grubunu ve bir ya da daha fazla sayıda prolinleri (proteinlerin tersiyer yapılarındaki katlantılara neden olan ve az karşılaşılan amino asitler) içerir.
Elektron mikroskop, çekirdek kılıfi ile ilgili diğer bir ilginç gerçeği ortaya koydu. Bu gerçek, çift katlı çekirdek zarının bazı noktalarda, endoplazmik retikulum denilen geniş bir sitoplazmik zar sistemi ile devam etmesidir.
Kaynakça:
Khan Academy
Yazar: Taner Tunç