Işık mikroskobu ve elektron mikroskobunda yaşanan gelişmelerle birlikte hücre içinde yeni yapılar keşfedilmiştir. Hücrelerin içinde sitoplazma boyunca uzanan ağ yapıları bulunmuştur. Bu yapı hücre iskeletidir ve hücreye mekanik destek sağlamaktadır. Hücre iskeleti lifli yapılardan meydana gelmekte ve hücre içindeki yapı ve faaliyetleri kontrol etmektedir.
Hücre İskeletinin Görevleri Nelerdir?
Hücre iskeletinin başlıca görevi, hücreye mekanik destek ve hareketlilik sağlamaktır. Hücrenin şekil almasına da yardımcı olmaktadır. Bu bağlamda hücrenin omurgası olarak nitelendirilebilir.
İnsanlarda iskeletin destek sağlaması gibi, hücre iskeleti de hücreye destek kazandırmaktadır. İç organlarımızın yerli yerinde sabit tutulması nasıl iskeletin görevi ise hücre içeriğinin sabitlenmesi de hücre iskeletinin görevlerindendir. İnsan iskeletinden farklı olarak hücre iskeleti dinamik yapılıdır. Yani hareketlidir. Hücrenin bir yerinde parçalanıp başka bir yerinden yeniden yapılanabilir. Hücre iskeletinin bu hareketliliği, hücre şeklinin değişmesine neden olmaktadır.
Hücrelerde gerçekleşen hareketler de hücre iskeleti faaliyetleri sonucu meydana gelir. Hücre hareketleri bir hücrenin konumunu değiştirebileceği gibi, hücre içindeki parçaların konumunu da değiştirebilmektedir. Hücre iskeleti ve motor proteinler, hücre hareketliliğinde genelde birlikte görev alırlar.
Hücrelerde üç temel hücre iskelet elemanı bulunmaktadır. Bunlar mikrotübüller, mikrofilamentler (aktin filamentler) ve ara filamentlerdir. Bu elemanlar arasında en kalını mikrotübül, en incesi mikrofilamentlerdir. Ara filamentler ise kalınlık olarak mikrotübül ve mikrotübülün arasında kalmaktadır. Bu nedenle ara filament olarak isimlendirilmiştir.
- Mikrotübüller: Tüp yapılı hücre iskelet elemanıdır. İkili tübülin proteinlerinden oluşur (alfa-tübülin ve beta-tübülin) ve 25 nm çapa sahiptir.
- Mikrofilamentler (Aktin filamentler): Zincir yapılı hücre iskelet elemanıdır. Aktin proteinlerinden oluşur. Bu nedenle aktin filamentleri olarak da bilinir ve çapları 7 nm’dir.
- Ara filamentler: Fibröz proteinlerin kümelenmesiyle oluşmuş hücre iskeleti elemanıdır. Keratin gibi birden fazla proteinin bir araya gelmesiyle oluşur ve çapları 8-12 nm arasında çeşitlilik gösterir.
Mikrotübüller, Tübülin Proteinlerinden Oluşur
Bir hücre iskeleti elemanı olarak mikrotübüller, hücre şekli ve hareketliliğinin sağlanmasına yardımcı olmaktadır. Mikrotübüller, tüm ökaryotik hücrelerde mevcuttur. Tüp şeklindedirler ve bu tüpler, tübülin adlı proteinlerden (alfa-tübülin ve beta-tübülin) oluşmaktadır. Hücre bölünmesi esnasında kromozomların hareketleri de mikrotübüller sayesinde gerçekleşmektedir. Hücreye şekil ve destek sağlamanın yanı sıra, motor proteinleriyle taşınan organeller için de bir yol görevi üstlenmektedir. Hücre içindeki keseciklerin endoplazmik retikulumdan golgiye, golgiden de hücre zarına uzanan yolculuğunda, yol gösterici olarak boy göstermektedirler.
Mikrofilamentler, Aktin Proteinlerinden Oluşur
Bir diğer hücre iskeleti elemanı olarak mikrofilamentler, bir diğer adıyla aktin filamentleri, ince ve çubuksu yapılıdırlar. Aktin proteinlerinden meydana geldikleri için aktin filamenti adını taşımaktadırlar. Her ökaryot hücrede bulunabilirler ve bulundukları hücrenin şeklini korurlar.
Mikrofilamentler hücre hareketinde oldukça önemlidirler. Binlerce aktin filamenti ve miyozin proteininden oluşan daha kalın filamentler, kas hücrelerinde birlikte çalışarak kasılmayı sağlarlar. Amip ve beyaz kan hücrelerinin hareketinde, aktin ve miyozinden kaynaklanan kasılmalar ve sürünme hareketi görülmektedir. Bitki hücrelerinde aktin ve miyozin etkileşimleri, hücre içinde sitoplazma akışına katkı sağlamaktadır.
Ara Filamentler, Fibröz Proteinlerinden Oluşur
Bahsedeceğimiz son hücre iskeleti elemanı ara filamentlerdir. Diğer hücre iskeleti elemanlarının aksine sadece bazı hayvan hücrelerinde mevcuttur ve hücrede, diğer iskelet elemanlarına kıyasla daha kalıcıdır. Yani bir hücre ölse bile ara filamentlerin çalışması devam etmektedir. Örneğin cildimizin üst tabakası, ölü deri hücrelerini içermektedir. Bu hücreler keratin bakımından zengin oldukları için ara filament bakımından da zengindirler. Ara filamentlerin kalıcılığı sayesinde o bölgedeki hücreler ölü bile olsa cildimizde ölü bir görüntü mevcut değildir. Ara filamentler diğer hücre iskeleti elemanları gibi hücrenin şeklini korumakta ve onlardan farklı olarak hücre içindeki parçaları sabitlemektedirler. Örneğin hücre çekirdeği, ara filamentlerin oluşturduğu bir kafes içinde sabit tutulmaktadır.
Prokaryot ve Ökaryotlarda Hücre İskeleti Elemanları Farklılık Gösterir Mi?
Prokaryot ve ökaryot hücreler arasında bazı temel farklılıklar vardır. Hücre çekirdeğinin ve zarlı organellerin varlığı bu iki hücre tipi arasındaki temel farklılıklardandır. Hücre iskeleti elemanlarının varlığı da prokaryot ve ökaryot hücreler arasındaki farklardan biridir. Ökaryot hücrelerde, mikrotübül, mikrofilament ve ara filmanetler; hücrenin şekil değiştirmesi, taşıma ve bölünme gibi işlevlerde kilit rol oynarlar. Prokaryot hücrelerde ise hücre iskeleti elemanları bulunmaz. Ancak prokaryotlarda hücre iskeleti elemanlarının görevini alan bazı özel proteinler bulunmaktadır. Örneğin tübülinle benzer göreve sahip FtsZ ve aktinle benzer MreB/Mbl proteinleri, prokaryotlarda bulunan proteinlerdir.
Hücre İskeleti Elemanlarının Organellerle Nasıl Bir Etkileşimi Vardır?
Hücre iskeleti elemanları, hücre içinde bulunan organellerle önemli etkileşimlere sahiptir. Özellikle mikrotübül ve mikrofilamentler, bu etkileşimde kilit rol oynar.
Mikrotübüller, organellerin hücre içinde taşınmasını sağlar. Kinezin ve dinin gibi motor proteinler, mikrotübüller üzerinde hareket ederek organellerin taşınmasına destek olur.
Mikrofilamentler ise hücre içindeki organellerin yer değiştirmesinde, keseciklerin hücre zarına taşınmasına ve hücre zarının şekil değiştirmesinde etkilidir. Bu etkileşimler, hücre içindeki organellerin düzenli çalışmasını, taşınmasını ve hücrenin genel şeklinin sağlanmasında kritik bir rol oynar.
Hücre iskeleti, hücrelere destek sağlayan lifli yapılardır. Bu iskelet, hücre içindeki yapıların belli bir denge içinde hareket etmelerine ve sabit kalmalarına yardımcı olur. Hücre içi taşıma ve hücre bölünmesi esnasında oldukça önemli rol oynarlar.
