Çok Hücrelilik ve Hücre Bağlantıları

Çok Hücrelilik

Bir hücreli organizmalar dünyanın biyokütlesinin (dünya üzerinde yaşayan tüm canlıların toplam ağırlığı) kabaca yarısını oluşturmalarına karşın, çok hücreli olmanın olağanüstü yararları vardır. Daha büyük bir boyut bir organizmaya büyük avantajlar sağlar; daha küçük organizmaları ele geçirme ya da onların üzerinden etkin bir şekilde beslenme kabiliyeti, daha ileri gidebilmek, daha hızlı hareket edebilmek vb. Ancak büyük boyut, birhücreli bir organizmanın boyutunu basitçe belirsiz bir şekilde arttırmakla elde edilemez. Bir hücre besinlerini ve oksijeni zarı aracılığıyla almalıdır. Bir hücre hacmini üç misli arttırdığında, besin ve oksijen ihtiyacı da artar; ancak henüz zarının alanını iki misline çıkaramamıştır. Arzu ettiği şekildeki metabolik gereksinimleri yüzey alanından daha hızlı arttığı için, zarın hücre içeriğini destekleyemediği bir noktaya ulaşılır. Bu yüzden, etkili bir difüzyon için gereksinim, bir hücrenin yüzey/hacim oranında kesin bir sınır koyar ve sonuçta hücre boyutunu sınırlar.
Pek çok birhücreli organizma fevkalade bir şekilde karışık yapılıdır. Tek bir hücre yaşamak için gereksinim duyduğu her şeyi yapmalıdır. Doğada özelleşmiş işlevleri yapabilen basit, benzer hücre toplulukları örneğin, bazı yeşil alglerin 32-hücreli diskleri ve cıvık mantarların amipsi grupları bulunmasına karşın, birçok hücre topluluğunda daha karışık özelleşme olasılığı vardır. Değişen süreç, belirgin hücrelerin özel işlevlere (öne doğru hareket etme, beslenme, üreme ve benzeri işlevler) yoğunlaşması ile oluşan düzenlenmelerin, her bir hücrenin “becerikli olma” stratejisini yürütmesinden çok daha etkili olabileceğini ortaya çıkarttı.

Hücre Bağlantıları

Çok hücreli topluluklara şekil vermek için farklı unsur vardır. Bazı belirgin hayvan dokularında, fibroblast denilen özel hücreler vardır. Bu fibroblastlar hücrelerarası matriks bileşenlerinden elastin ve kollajen arasında bulunan fibrilli bir protein salgılarlar. Hücreler bu yapısal ağ içinde yer alırlar, burada büyür ve burada işlev kazanırlar. Sonunda oluşan doku, bağ dokusu olarak bilinir. Hücrelerin yapı ve sağlamlığının sağlanması için diğer bir unsur da bunların birbirlerine tutunmasıdır. Bunu gerçekleştirecek olan hücrelerin özel olarak yanında bulunacağı hücreyi tanıması gerekir ki; ancak o zaman zarlarını birbirleriyle emniyetli bir şekilde bağlayabilirler. Bu tanıma mekanizması, özellikle embriyonik gelişme sırasında çok kritik bir durumdur. Çok sayıda hücrenin uygun bir şekilde bir araya gelmesi ve bir dokuyu oluşturması gizemli ve müthiş bir olaydır. Artık, bugün, en azından bazı hücre çeşitlerinin, diğer hücrelerin üzerinde bulunan özelleşmiş reseptörler tarafından tanınan ve kendi lipit çift katmanının dış taraftaki lipit ve proteinler üstündeki tipik belirleyicilere sahip olduğu bilinmektedir. Diğer hücrelerin “hücre tutunmasını sağlayan moleküller” denilen özel glikoproteinler vardır. Bu moleküllerin bir hücreyi diğerine doğrudan bağladığı sanılmaktadır. Belki de bu karşılıklı bağlanma, bir molekülün karbohidratı ile diğerinin proteini arasında bir köprü görevi görür. Bunlardan başka, lektinler denilen ve az bulunan bir bitki protein sınıfı da, karbohidrat kimliğine dayanarak bazı özel bitki türlerinin hücrelerini tanır. Lektinlerin rolü tam olarak bilinmemekle birlikte, topluca yapıştırıcı gibi hareket ettikleri ve böylece bitki hastalıklarına neden olan bakteri ve mantar hücrelerini hareketsizleştirdikleri sanılmaktadır. Her ne kadar hücreler birbirinin üstüne otururlarsa da, çoğunlukla çeşitli tipte, güçlü bağlantılar oluştururlar. Hücrelerin birbirlerine tutunmak için yaptıkları bu bağlantıların pek çoğu bitkilerden ziyade, ince bağırsağı döşeyen hücrelerde görüldüğü gibi, çok hücreli organizmalarda bulunur. Bağırsağı döşeyen hücreler, sindirim sonucunda oluşan besin maddelerini emen mikrovilluslara sahiptir. Bu hücreler birbirlerine tutunarak bağırsak içinde tüp şeklinde bir kanal oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda organizmanın diğer kısımlarını n sindirim enzimleriyle sindirilip, eritilmesinden de korur.
İki hücrenin, mekanik olarak birbiriyle bağlanması düğme desmozomlar olarak bilinen yapılarla sağlanır. Bir düğme desmozom, her biri iki komşu hücre zarının içinde bulunan iki sitoplazmik plakadan oluşur. Plakaların dış yüzleri, bir perçin gibi hareket eden, hücrelerarası filamentlerle birbirine bağlanır. İç yüzeyleri ise, daha sonraki bölümde anlatılacak olan hücre iskeletinin ince elemanlarına tutunur. Hem plakalardan hem de filamentlerden oluşan kemer desmozomlar ile düğme desmozomları arasında yüzeysel bir benzerlik vardır. Her ne kadar kemer desmozomların hücre-hücre tutunmasında bir rolü yoksa da hücrenin iç cidarını çepe çevre saran ve kasılabilir nitelikte fibril içeren plakalar hücre için bir iç destek oluştururlar.
Bağırsaktaki hücreler, komşu hücre zarlarındaki özel transmembran proteinlerinin birbirlerine bağlanmasıyla oluşan sıkı bağlantılarla da birbirlerine tutunurlar. Hücreler böylece, aralarında hiç hücrelerarası alan kalmayacak ve hiçbir akıntı ve sızıntıya yol açmayacak şekilde, birbirlerine sı kıca tutunurlar.
Hücreler, bunlardan başka, delik-geçit bölgeleri aracılığıyla da birbirlerine bağlanabilirler. Böyle bir bağlantı, görünüşte bir sıra oluşturan ve birbirlerine bağlanan iki hücredeki zarın özdeş kanal çiftiyle oluşur. Sonuç, hem mekanik kuvvet hem de hücreler arasında bazı özel maddelerin paylaşılma kabiliyetidir. Delik geçit bölgeleri iki sinir hücresini elektriksel olarak bağlayabilir bu yüzden, bu hücreler sadece sinyal oluşturan elementlerin geçişini sağlayacak şekilde işlev görürler. Delik geçit bölgeleri, gelişmekte olan dokularda çok yaygındır ve hücrelerin başlangıçta birbirleriyle yapışmalarında ve düzenlenmelerinde önemli rol oynarlar.
Birçok bitki hücresinin, hücresel yapışma ve iletişim kurmayı yerine getirmedeki sorunları, hayvan hücrelerinden çok farklıdır. Bitkilerde, sert hücre duvarları komşu hücrelerin plazma zarları arasında bulunur. Bu yüzden, hücrelerin tutunması en çok hücre duvarının polisakkaritleri arasındaki nispeten basit çapraz bağlanma ile gerçekleştirilmelidir. Eğer, su ve besin maddeleri kökten yukarı iletilecekse ve fotosentez sonucunda oluşan enerjice zengin ürünler yapraklardan, bitkinin diğer bölgelerine gönderilecekse, o zaman, bitki hücreleri arasındaki etkili tutunma ve iletişim kurma çok önem taşır. Bu gereksinimi sağlamak için, bitki hücre duvarlarında iki komşu hücre zarlarının birbirleriyle birleştikleri bölgelerde plazmodesmata denen özelleşmiş açıklıklar bulunur. Bu açıklıkların bazıları, komşu hücrelerin sitoplazmalarının doğrudan birbirleriyle karışacağı, zarla kaplı delikçiklerin oluşmasında yer alır. Diğerleri çift zarlı bir engel olarak kalıp, çözücü ve çözünen maddelerin hücreler arasındaki hareketlerini kontrol etmede önemli rol oynarlar.

Kaynakça:
Khan Academy

Yazar: Taner Tunç