Prokaryot ve Ökaryot Hücre Arasındaki Farklar

Çekirdek farkı DNA'nın konumunu nasıl değiştirir?

Prokaryot ve ökaryot ayrımında ilk sorulacak soru, hücrede zarla çevrili bir çekirdek bulunup bulunmadığıdır. Prokaryot hücrelerde DNA'yı çevreleyen bir çekirdek zarı bulunmaz. DNA, sitoplazma içinde nükleoit adı verilen bölgede yoğunlaşır. Bu nedenle 'prokaryotlarda DNA yoktur' ifadesi yanlıştır; DNA vardır, fakat çekirdek içinde paketlenmemiştir.

Prokaryot hücrelerde ana kromozom çoğunlukla halkasaldır. Ancak bazı bakteri ve arke türlerinde doğrusal ana kromozomlar bulunabilir. Bazı prokaryotlarda, ana kromozomdan ayrı küçük halkasal DNA parçaları olan plazmidler de bulunabilir. Plazmidler hücre için bazı özelliklerle ilişkili genler taşıyabilir; ancak her prokaryot hücrede mutlaka plazmid bulunacağı söylenemez.

Ökaryot hücrelerde DNA, çekirdek içindeki kromozomlarda düzenlenir ve çekirdek zarıyla sitoplazmadan ayrılır. Mevcut içerikte ökaryot DNA'sı lineer olarak belirtilmektedir; bu, ökaryotların çekirdek kromozomları için kullanılan genel karşılaştırmadır. Ökaryot hücrelerde çekirdek dışında DNA içeren organeller de bulunabileceğinden, 'ökaryot hücrede DNA yalnızca çekirdektedir' ifadesi dikkatle kullanılmalıdır. DNA'nın çift sarmal yapısı hakkında daha fazla bilgi için DNA neden çift sarmaldır? konusuna bakılabilir.

Organeller ve hücre içi iş bölümü

Ökaryot hücrelerin belirgin özelliklerinden biri, bazı görevlerin zarla çevrili organeller arasında paylaşılmasıdır. Mitokondri enerji üretimiyle, Golgi cisimciği hücre içinde işlenen maddelerin düzenlenmesi ve taşınmasıyla, endoplazmik retikulum ise hücre içi üretim ve iletim süreçleriyle ilişkilidir. Lizozom da hücre içindeki bazı maddelerin parçalanmasında görev alan yapılardan biridir.

Prokaryot hücrelerde bu tür zarla çevrili organeller bulunmaz. Bu ifade, prokaryotların hücre içinde hiçbir yapıya sahip olmadığı anlamına gelmez. Ribozomlar, hücre zarı, sitoplazma ve genetik materyal gibi temel yapılar prokaryotlarda da bulunur. Ribozomlar protein sentezinde görev yapar; yani zarla çevrili olmamaları, işlevsiz oldukları anlamına gelmez.

Ökaryot hücrelerde organellerin bulunması, metabolik olayların farklı bölmelerde yürütülmesini sağlar. Örneğin bitki hücresinde fotosentezle ilişkili kloroplast ve enerji dönüşümleriyle ilişkili mitokondri birlikte bulunabilir. Fotosentez ve solunumun karşılaştırılması için fotosentez ve solunum arasındaki fark nedir? başlığı incelenebilir.

Hücre zarı, hücre duvarı ve ribozom sınırları

Hücre zarı hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde bulunur. Bu yapı, hücrenin iç ortamıyla dış ortamı arasındaki madde alışverişinin düzenlenmesine katkı sağlar. Bu yüzden hücre zarı yalnızca ökaryotlara özgü bir yapı değildir.

Hücre duvarı ise bütün hücre tiplerinde aynı şekilde bulunmaz. Bakterilerin çoğunda hücre duvarının temel bileşeni peptidoglikandır; ancak bazı bakterilerde hücre duvarı bulunmayabilir. Arkelerin hücre duvarında peptidoglikan bulunmaz. Ökaryotlarda bitki hücre duvarı selülozla ilişkilidir; hayvan hücrelerinde hücre duvarı bulunmaz.

Ribozomlar protein sentezinin gerçekleştiği yapılardır. Prokaryotların ribozomları genellikle 70S, ökaryotların sitoplazmik ribozomları 80S'tir. Buradaki S, Svedberg çökelme katsayısını ifade eder ve doğrudan fiziksel büyüklük birimi değildir. Ökaryot hücrelerin mitokondri ve kloroplast gibi organellerinde prokaryotlara benzer, genellikle 70S özellik gösteren ribozomlar bulunabilir. Bu nedenle yalnızca 'ökaryotta bütün ribozomlar 80S'tir' şeklinde genelleme yapılmamalıdır.

Hücre büyüklüğü ve organizasyon ilişkisini doğru kurmak

Mevcut karşılaştırmada prokaryot hücreler için yaklaşık 1–10 μm, ökaryot hücreler için yaklaşık 10–100 μm aralıkları verilmiştir. Bu aralıklar öğretici bir genel karşılaştırmadır; hücre büyüklüğü türden türe değişebileceği için bunlar kesin sınırlar gibi ezberlenmemelidir.

Ökaryot hücrelerin daha büyük ve iç bölmelere ayrılmış olması, çekirdek ve organellerin hücre içinde düzenli görev paylaşımı yapabilmesiyle ilişkilidir. Buna karşılık prokaryot hücrelerde zarla çevrili organeller bulunmadığından, hücre içi yapı daha az bölmelidir. Ancak 'daha küçük olan hücre daha basittir ve daha az iş yapar' sonucu çıkarılamaz. Prokaryotlar farklı ortamlarda yaşayabilir, çeşitli metabolik yollar kullanabilir ve hızlı çoğalabilir.

Büyüklük bilgisini yorumlarken tek başına mikrometre değerine bakmak yerine hücrenin çekirdek ve organel özellikleriyle birlikte değerlendirme yapılmalıdır. Bir hücre 10 μm'ye yakın olduğu için otomatik olarak ökaryot veya prokaryot kabul edilmez; sınıflandırmada temel ölçüt büyüklük değil, hücresel organizasyondur.

Prokaryot ve ökaryot hücrelerde çoğalma biçimi

Prokaryot hücreler için mevcut içerikte temel çoğalma biçimi ikiye bölünme olarak verilmiştir. Bu süreçte bir hücreden iki yeni hücre oluşur. Prokaryotlarda çekirdek bulunmadığı için bölünme, ökaryot hücrelerdeki çekirdek bölünmesiyle aynı mekanizma üzerinden açıklanmaz.

Ökaryot hücrelerde hücre bölünmesi mitoz veya mayoz süreçleriyle ilişkilendirilir. Mitoz, büyüme, gelişme ve bazı canlılarda eşeysiz üremeyle; mayoz ise eşeyli üremede görev alan hücrelerin oluşumuyla bağlantılıdır. Bu nedenle 'ökaryotlar yalnızca mitozla çoğalır' ifadesi eksiktir.

Bölünme biçimi, hücrenin çekirdek taşıyıp taşımadığını anlamada yardımcı bir özelliktir; fakat tek başına bütün sınıflandırmayı belirlemez. Örneğin bir soruda hücrenin hem çekirdeği hem de mitokondrisi verilmişse ökaryot olduğu doğrudan anlaşılır. Yalnızca 'hızlı bölünüyor' bilgisi verilmişse prokaryot sonucuna kesin olarak gidilmemelidir.

Çözümlü örnekler: özelliklerden hücre tipine ulaşma

Örnek 1

Verilenler: Bir hücrede çekirdek zarı yoktur, DNA sitoplazmadaki nükleoit bölgede bulunur, zarla çevrili organel gözlenmez ve ribozomları 70S olarak belirtilmiştir.

Çözüm adımları:

1. Çekirdek zarının bulunmaması, hücrenin ökaryot olamayacağını gösteren en güçlü ipucudur.
2. DNA'nın nükleoit bölgede bulunması, genetik materyalin çekirdek içinde olmadığını doğrular.
3. Zarla çevrili organellerin bulunmaması prokaryot hücre özelliğiyle uyumludur.
4. 70S ribozom bilgisi de bu sınıflandırmayı destekler.

Sonuç: Verilen hücre prokaryottur. Bakteri veya arke grubunda yer alabilir; yalnızca bu özelliklere bakarak bakteri mi arke mi olduğu söylenemez.

Örnek 2

Verilenler: Bir hücrede çekirdek, mitokondri, Golgi cisimciği ve endoplazmik retikulum bulunuyor. Hücrede hücre duvarı gözlenmiyor.

Çözüm adımları:

1. Zarla çevrili çekirdeğin bulunması hücrenin ökaryot olduğunu gösterir.
2. Mitokondri, Golgi ve endoplazmik retikulum gibi zarla çevrili organeller bu sonucu güçlendirir.
3. Hücre duvarının bulunmaması, hücrenin hayvan hücresi olabileceğini düşündürür; çünkü mevcut karşılaştırmada hayvan hücrelerinde hücre duvarı bulunmadığı belirtilmektedir.
4. Ancak yalnızca bu bilgilerle belirli bir hayvan dokusunun veya hücre türünün ne olduğu söylenemez.

Sonuç: Hücre ökaryottur ve verilen özellikler hayvan hücresiyle uyumludur. Bu örnekte karar, hücre büyüklüğünden değil çekirdek ve organel varlığından verilmiştir.

Sık yapılan hatalar ve karıştırılan kavramlar

1. 'Prokaryotlarda DNA yoktur' hatası: Prokaryotlarda DNA bulunur; DNA çekirdek zarıyla çevrili değildir ve nükleoit bölgede yer alır.

2. Plazmidi ana kromozom sanmak: Plazmid, bazı prokaryotlarda bulunan küçük DNA parçalarıdır. Prokaryotun temel genetik materyaliyle aynı kavram değildir ve her prokaryotta bulunması gerekmez.

3. 'Prokaryotlarda hiç organel yoktur' demek: Doğru ifade, prokaryotlarda zarla çevrili organellerin bulunmadığıdır. Ribozom gibi zarsız yapılar prokaryotlarda da bulunur.

4. Hücre zarını hücre duvarıyla karıştırmak: Hücre zarı hücrenin sınırını oluşturan temel yapılardandır; hücre duvarı ise bazı canlılarda bulunur ve kimyasal yapısı canlı grubuna göre değişir.

5. Bütün bakterileri hastalık etkeni sanmak: Prokaryotların tamamı patojen değildir. Bazı bakteriler sindirim sistemiyle ilişkili olabilir veya yoğurt ve peynir üretiminde kullanılabilir.

6. Büyüklüğü tek karar ölçütü yapmak: 1–10 μm ve 10–100 μm aralıkları genel karşılaştırmadır. Sınav sorusunda önce çekirdek ve zarla çevrili organel bilgisine bakılmalıdır.

7. 'Ökaryotlar daha karmaşık olduğu için bütün görevleri daha iyi yapar' sonucuna varmak: Karmaşıklık, hücre içi bölümlenme ve uzmanlaşmayı açıklar; bir canlının çevreye uyumu veya biyolojik başarısı hakkında tek başına değer yargısı oluşturmaz.