1.4: Ökaryotik Bölümlendirme

Ökaryotik hücrelerin ayırt edici özelliklerinden biri, belirli işlevleri yerine getiren —çekirdek ve mitokondri gibi— zara bağlı organelleri içermeleridir. Biyolojik zarlar yalnızca az sayıda maddeyi geçirdiğinden, bir organel etrafındaki zar, içinde kontrollü koşullara sahip bir bölme oluşturur. Bu mikro ortamlar, genellikle sitozolü çevreleyen ortamdan farklıdır ve organelin belirli işlevlerine göre uyarlanmıştır.

Örneğin, lizozomlar — molekülleri ve hücresel kalıntıları sindiren hayvan hücrelerindeki organeller— sitozolü çevreleyen ortamdan daha asidik bir ortam sağlar, çünkü onun enzimleri, reaksiyonları katalize etmek için daha düşük bir pH’a ihtiyaç duyar. Benzer şekilde pH, mitokondri içinde düzenlenir ve bu da onların enerji üretme işlevlerini yerine getirmelerine yardımcı olur.

Ek olarak, bazı proteinler düzgün katlanma ve çalışma için oksidatif bir ortama ihtiyaç duyarlar, ancak sitozol genellikle indirgeyicidir. Bu nedenle, bu proteinler, gerekli ortamı sağlayan endoplazmik retikulumda (ER) ribozomlar tarafından üretilir. Proteinler genellikle hücre içinde zara bağlı veziküller yoluyla taşınır.

Ökaryotik hücrelerin genetik materyali, çekirdek zarı adı verilen çift zarla çevrili çekirdek içinde bölümlere ayrılmıştır. Zardaki küçük gözenekler, hangi moleküllerin veya iyonların çekirdeğe girip çıkabileceğini kontrol eder. Örneğin haberci RNA (mRNA), DNA’da kodlanmış genetik talimatları proteine çevrilebilecekleri ribozomlara götürmek için bu gözenekler boyunca çekirdekten çıkar.

Organeller, tehlikeli maddeleri hapsederek ve etkisiz hale getirerek de bir hücreyi koruyabilir. Örneğin, peroksizomlar, hidrojen peroksit — hücreler için toksik olan— üreten oksidasyon reaksiyonları gerçekleştirir ama aynı zamanda onu zararsız oksijene ve suya dönüştüren enzimler de içerirler. Bu nedenle, bölümlere ayırma, ökaryotik hücrelerin aksi takdirde gerekli ortamlar veya üretilen yan ürünler açısından uyumsuz olabilecek çeşitli farklı işlevleri yerine getirmesine olanak tanır.

- Ökaryot hücrelerde çeşitli iç bölmeler bulunur. Membrana bağlı organeller, mikro-ortamlarda çok spesifik işlevlere izin verecek şekilde hem hücre içindeki sitoplazmadan hem hücre dışındaki ortamdan korunmuş olur. Örneğin, hücre çekirdeğine denetimli koşullar gerekir, bu sayede içindeki genlerde kesin ayarlamalar mümkün olur.

O yüzden iki kat membran ile sarılıdır. Buna, çekirdek zarfı adı verilir. Gözenekleri sayesinde moleküllerin, örneğin MRNA'ların giriş çıkışı kontrol edilebilir.

Ayrıca, bazı proteinlere yükseltgen ortam gerekir ve bunlar sitosolden ayrı tutulmalıdır, çünkü sitosol indirgen niteliktedir. Böylece, ribozomlar bu proteinleri endoplazmik retikulumda üretir, burada kritik dönüşümlerden de geçebilirler. Hatta nihai hedeflerine doğru yol alırken, vezikül denen küçük kimyasal mikrokozmoslarda önemli ölçüde hareketlenmeleri de mümkündür.

Peroksizomlar gibi başka organeller ise kendi zararlı yan ürünlerine, sözgelimi hidrojen peroksite karşı koruma sağlamak için bazı enzimleri ele geçirirler. Bunlar, toksik bileşikleri su gibi zararsız moleküllere dönüştüren enzimlerdir. Lizozomlar da enzimleri kendilerinden ayırır, ama farklı bir nedenle.

Amaç, sitoplazmanın kaldırabileceğinden çok daha düşük pH değeri gerektiren sindirim reaksiyonlarını korumaktır. Mitokondrilerin de iki membranları arasında yer alan iç ortamı asitlidir. Bu membranlar enerji üretimine katkıda bulunmaktadır. Genel olarak bakıldığında ökaryotların bölümlenmesi, birbirinden ayrılmaksızın aynı anda yapılsa birbiriyle uyumsuz olacak işlemlerin pürüzsüz biçimde gerçekleştirilmesini sağlar.